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1、课程设计说明书课程名称：冲压工艺与模具设计题目名称：落料拉深复合模设计班 级：级 班姓 名：学 号：指导教师：评定成绩：教师评语：指导老师签名:20目录零件图一、零件冲压加工工艺性分析31、毛坯尺寸计算 32、判断是否可一次拉深成形 33、确定是否使用压边圈 44、凹凸模圆角半径的计算 45、确定工序内容及工序顺序 4二、排样图和裁板方案 41、板料选择 42、排样设计 4三、工艺参数的计算1、工艺力计算 62、压力机的选择 6四、模具设计1、模具结构形状设计72、模具工作尺寸与公差计算7五、工作零件结构尺寸和公差的确定1、落料凹模板82、拉深凸模 93、凹凸模 9六、其他零件结构尺寸1、模架
2、的选择92、凹凸模固定板的选择 103、磨柄的选择 104、卸料装置 105、推荐装置的选择 116、销、钉的选择 117、模具闭合高度的校 11七、参考目录11零件名称：盖生产批量：大批量材料：Q235材料厚度：1mm未注“用未学号尾数为学号尾数为学号尾数为学号尾数为0:1,2,7,落料模3, 5:第一次拉深模4, 6:第二次拉深模8, 9:落料拉深复合模、零件冲压加工工艺性分析材料：该冲裁件的材料 1C8Ni9Ti是不锈钢，拉深强度和剪切强度较高。零件结构：该制件可近似看做圆筒形有凸缘浅拉深件，需要对毛坯进行计算，且间 隙、落料拉伸凸凹模及拉深高度的确定应符合制件要求。模具设计方面：凹凸模
3、的设计应保证各工序间动作稳定。IT11级确定工件尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属于自由尺寸，可按 尺寸的公差。查公差表可得工件基本尺寸公差为：5000.166800.191200.111 .毛坯尺寸的计算(1)选取修边余量d凸/d=68/50=1.36,按课本上表2-32查表得8=3.5(2)计算凸缘部分实际尺寸dtdt=d 凸+2 3=68+2 3.5=75(3)预定毛坯直径 D (按几何表面积相等原则)由于板厚小于1mm,故可直接用工件图所示尺寸计算，不必用中线尺寸计算。D=，d； 4(h； dh2),其中 h1=86 J862 252 =3.71,故 D=j752 4(3.712
4、 50 12) =89.89,预定毛坯直径为 90mm。2 .判断是否可一次拉深成形t0.5100 100 0.56, dt/d=1.5,D90相对高度h h 3.71 120.31d d 50查课本上表2-37得第一次拉深的最大相对高度为0.570.70,相比可知，一次拉深便可成形。3 .确定是否使用压边圈毛坯相对厚度 1 100 056,查课本上表2-44可知，此处需采用压边圈。 D4 .凹凸模圆角半径的计算凹模圆角半径：r凹=0.8 J(D d) t 0.87(90 50) 0.5 3.58,故 r 凹取 4mm。凸模圆角半径：r 凸=(0.61)凹=(0.61)4=2.44,故 r 凸
5、取 3mm。5 .确定工序内容及工序顺序冲压件的工序性质是指冲压件成形所需的各种工序种类如冲孔、落料等，由冲压件的几何形状可直观确定，当工序较多时，不易确定。分析该零件的形状可知其基本冲压工序为落料、拉深、切边。由于板料厚度为0.5mm,比较薄，拉深后坯料外圆变形可忽略，故对切边工艺不做另行设计。综合分析零件的工艺性和生产规模等具体情况，加工该零件采用落料拉伸复合模。二、确定排样图和裁板方案1 .板料的选择制件的毛坯为简单的圆形件，而且尺寸比较小，考虑到操作方便，宜采用单排。根据零件厚度 t=0.5mm,查中国模具设计大典表 18.3-24冷轧制薄钢板拟选用的 板料规格为：0.5850 120
6、02 .排样设计板料的初步排样如下：查中国模具设计大典表19.1-17 ,确定搭边值:两工件间的横搭边 a1=1.2mm;两工件间的纵搭边 a=1.5mm;考虑到板料送进时无侧压装置，需要在板料一侧增加一个条料与导尺间的间隙宽度乙取 Z0=1.2mm则条料宽度B：mm查中国模具设计大典表19.1-21得A =0.10B0 D 2 alZ0A 条料宽度的单向极限偏差（所以B0 = 90 2 1.2 0.11.2 00.10 = 93.800.10 (mm)步距S:S=D+a=90+1.5=91.5mm故一个步距内的材料利用率1为：尸A/BS 10000 =(D/2)2/BS 10000=(90/
7、2)2/(93.891.5) 10000=74.1%由于直板材料选取 0.5 850 1200故每块板料可裁剪 9 13=117个工件，故每块板料(0.5 850 1200)的利用率为：=nA/LB 10000=117 (D/2) 2/(1200 850) 10000=73.0 00最终的排样设计如下：根据课本表2-3,可取 =500MPa,并查得 b=600MPa落料力 Fo: F0=KLt ,其中 K=1.3, L= tD=3.14 90=282.60mm故 Fo=1.3 282.60 0.5 500=91.84KN由课本表2-6查得推件力系数 K推=0.063卸料力系数 K卸=0.08推
8、件力 F 推：F 推=nK推 Fo=1 0.063 91.84=5.79KN卸料力 F 卸：F 卸水卸 Fb=0.08 91.84=7.35KN查模具设计简明设计手册表4.47,由不锈钢材料选取 p=3.6MPa压边力F压:F压 d D2 d 2r凹 2P 902 50 2 4 2 3.6 13.39KN 445总=曰+5 推+F 压=91.84+5.79+13.39=111.02KN由模具设计与制造简明手册1-6-38可得系数K=1,及拉深力的计算公式如下:拉深力：F拉dt bK150 0.5 600 1 47.12KN2.压力机的选择选择压力机公称压力时，应该使落料力和拉深力分别在压力机的
9、许用公称压力范围内，而不是简单的将落料力与拉深力相加后去选择压力机。落料时，欲使压力机的精度高保持良好的工作状态，最好在公称压力的80%以下使用。落料时：F 公称 =F总/80%=111.0280%=138.78KN拉深时：公称压力 F公称=1.31.4 （F拉+F压）=1.31.4 （47.12+13.39）=78.6684.71 （KN）根据冲压模具简明设计手册表13.9,可预选选择公称压力为 160KN的开式可倾压力机，其参数如下：滑块行程：70 mm行程次数：115次/mm最大封闭高度：220mm封闭高度调节量：60mm滑块中心线到床身距离：160mm工作台尺寸：左右：450mm 前后
10、：300mm工作台板厚度：60mm四、模具设计1 .模具结构形状设计该零件由落料、拉深两工序加工而成，考虑到薄板成形，为使冲压精度较高，减少 模具数量，设计成落料拉深复合模。复合模可有正装和倒装结构，综合考虑以下情况：1）没有冲孔工序，废料不会出现在模具工作区域，采用正装操作也方便2）提高凹凸模强度3）对于薄冲件能达到平整要求采用正装结构。采用刚性卸料装置。拉深完成后，工件卡在凹凸模内，应使用推件装置将其推出。2 . 模具工作尺寸与公差计算1 )落料工序中圆形凸模与凹模分开加工，落料件未注公差，按IT11 级选取极限偏差，查机械制图表 16-5可知落料件公差尺寸为。90 00.22,由此根据课
11、本表 2-5,可得系数x=0.5,因为对刃口精度要求不是很高，可取二类间隙值，查课本表2-3,间隙比值(Z/t) % 16.022.0, 故可得：Zmin=16.0 0.5/100=0.08mm Z max=22.0 0.5/100=0.11mm6 p=0.4(Z ma木Zmin)=0.4(0.11-0.08)=0.012mm6 d=0.6( zmaZmin)=0.6(0.11-0.08)=0.018mm落料凹模直径：Dd=(D-x A ) 0 d =(90-0.50.22)00.018 =89.89 00.018 mm落料凸模直径：dp=(Dd-Zmin) 0 p =(89.89-0.08)
12、00.012 =89.81 00.012 mm2 ) 拉深部分按外形公差尺寸，零件IT11 精度，查机械制图表16-5 可知拉深筒部公差尺寸为帕000.16，查课本表2-40可知拉深凹模直径：D凹=(d+0.4A +Z) 0凹，拉深凸模直径：d凸=(d+0.4 A) 0凸，查课本表2-41 ,由拉深凹凸模的制造公差IT8 (高于零件公差 23个等级)，可选6 凹=0.04mm 6 凸=0.030mm凹凸模间隙 Z= (22.2) t,该零件可取 Z=2.1t=2.10.5=1.05mm故 口凹=(50+0.4 0.16+1.05 ) 00.04 =51.114 00.04d 凸=(50+0.4
13、 0.16 ) 00030 =50.064 00030 .五、工作零件结构尺寸和公差的确定1、落料凹模板1)厚度H 的确定：可由经验公式凹模厚度H=Kb计算得，查表2-16得K=0.2,圆形凹模的b为直径D,故H=Kb=0.2 90=18mm但毛坯拉深高度 h1+h2=12+3.7=15.7 ,考虑到还需要空间安装压边圈，查冲压模具简明设计手册表2.62 选用标准尺寸，H=40。2)凹模板直径的计算凹模壁厚 c= (23) H= (23) 18=3654mm凹模板长度：L=D+2C故： L=D+2C=90+2 40=170 (mm)根据表2.61选择最接近的直径160mm故确定凹模板外形尺寸为
14、 ：160 40 (mrm,材料T10A落料凹模板的尺寸设计如下图：22、拉深凸模凸模设计成简单筒形，刃口无斜度，采用车床加工，由于其直径较大，故设计为直 接压入紧固在下模座上，并采用螺栓连接。3.、凸凹模结合工件外形并考虑加工，将凸凹模设计成带肩圆凸凹模，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换，采用车床加工，与凸凹模固定板的配合按H7/n6 ,凸凹模长度L=73.2mm,具体结构可如下图 6所示。六、其他零件结构尺寸1）模架的选择为使凹模能放在下模座内，模架凹模周界尺寸L应大于凹模直径160,根据国标GB/T2851.3-1990 L取200mm B取200mm并查得相应的模座和导柱导套的
15、标准如 下：上模座GB/T2855.5尺寸为200 200 45材料HT200下模座 GB/T2855.6 尺寸 200 200 50 材料 HT20Q导柱GB/T2861.1尺寸 32 160导套 GB/T2861.6 尺寸 32 105 43。2）凸凹模固定板的选择外形尺寸与凹模相对应，由国标 JB/T7643.5-1994,选择为 160 25,材料为Q235-A图6凸凹模结构设计*513）磨柄的选择按JB/T7646.1-1994 选择压入式 50 115，材料Q235-AF。4）卸料装置由于落料拉深过程中，若选用选用弹性卸料，则拉深行程中，橡胶亦被压缩，产生不必要的压缩力，增大压力机
16、压力，故采用刚性卸料装置，材料为 45钢，卸料板与导料尺做成整体，综合卸料板和导料尺的标准，设计导料板厚度为4mm卸料板厚度为 6mm固定螺钉选用 M6,查冲压模具简明设计手册表15.30 ,卸料板孔与凹模的单边间隙Z/2=0.2mm55）推件顶尖装置的选择推杆：按JB/T7650.1-1994选择带肩推卞K材料 45, 热处理硬度4348HRC,尺寸12 150o推件器：由于工件尺寸较小，推件器的外形与凸凹模为间隙配合H8/f7 ,工作面形状与工件形状相似，圆角为 R3,材料为Q235A6） 销、钉的选择O定位销的选择由于排样时，两工件间的纵向搭边距离只有1.5mm,不能选用废料的后端定位，
17、而落料时工件尺寸为 90mm凹模的长度不够前端定位所需值，故在凹模上，送料放向添加一个支架，定位销尺寸选用M6。螺钉的选择为使凸凹模固定板安装在上模架和凹模安装在下模架上时不影响模具在压力机上的安装，应采用内六角圆柱头螺钉，其直径和长度应根据强度和所需连接高度选择，参考标准GB70-85。7）模具闭合高度的校核上模座高度45mm， 凸凹模固定板厚度25mm， 模具闭合时，固定板与卸料板之间的间隙19.5mm,卸料板高度10mm,板料厚度0.5mm,凹模板高度40mm,下模座高度50mm ，模具闭合高度H=45+25+19.5+10+0.5+40+50=190（ mm） 。在压力机最大封闭高度220mm 范围内。七、参考文献1. 山东大学. 模具设计及CAD 。2. 郝滨海， 冲压模具简明设计手册，北京：北京-化学工业出版社，2005。3. 中国机械工程学会、中国模具设计大典编委会.中国模具设计大典第三卷，江西科学技术出版社，2003。4. 山东大学机械设计学院，机械设计常用标准， 2008