模具设计说明书.doc

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1、学号：38074125 专业课程设计(说明书)设计题目： 落料拉深复合模 设 计 者： 马国财 指导教师： 杜 松 日 期： 2011 年 11 月 10 日目录:前言2第一章 设计任务书3第二章 工艺分析42.1零件基本信息42.2 工件的拉深工艺性分析42.3 工件的冲裁工艺性分析52.4 确定工艺方案5第三章 工艺计算53.1 拉深件的修边余量53.2 零件展开料的尺寸计算53.3 排样、搭边及条料宽度63.4成形系数73.5 冲压力计算73.6 弹簧计算93.7 初选压力机10第四章 模具设计124.1 落料模工作部分尺寸计算124.2拉深模工作部分尺寸计算124.3 落料凹模外形尺寸

2、计算134.4 凸凹模外形尺寸计算134.5 选择模具、导柱和导套154.6 设计辅助零件154.7校核压力机154.8 选择定位连接件174.9 选择模具材料17附录19附表一 冲压件工艺规程19附表二 模具说明书22参考文献23前言此份设计说明书是对本学期专业课程设计的归纳和总结，涵盖了设计的全部过程。课程的设计任务是：落料拉深复合模的设计。从零件的工艺性分析、工艺方案的确定、再到落料凹模、拉深凸模、凸凹模等主要模具零件的几何外形尺寸设计，检验及校核，以及模座、标准件、压力机等的选择和校核，最终完成了一个落料拉深复合模的全部设计任务。通过本次课程设计，我们将学过的基础理论知识进行了综合应用

3、，培养了结构设计和计算能力，也对加工制造过程有了一定的了解，并由此对一般的模具设计过程有了一定的认识。下面是该落料拉深复合模的三维建模效果图：第一章 设计任务书下图所示的是一冷冲压零件，设计完成生产该零件的冲压模具。图1-1产品名称：支架材料：LF21M防锈铝（退火）厚度：1mm数量：10件/架第二章 工艺分析2.1零件基本信息如图1-1所示零件：产品名称：支架材料：LF21M防锈铝（退火）厚度：1mm数量：10件/架2.2 工件的拉深工艺性分析1. 拉深件的结构简单、对称，无急剧的外形变化；2. 拉深件的高度应满足，其中为拉深件壁厚中径对于本工件：，满足要求。3. 拉深件底部与筒壁的圆角半径

4、应满足，其中为壁厚对于本工件：，满足要求。4.对于中间孔洞的翻边 K=10/15=0.670.64（极限翻边系数），满足要求。综合以上四点，该工件符合拉深工艺要求。考虑到零件形状及机床受力情况，采用两个零件同时加工后切割分离的方法。相关参数如图2-1所示：图2-12.3 工件的冲裁工艺性分析 工件内外形转角处无尖角，该工件符合冲裁工艺要求。2.4 确定工艺方案对于上述零件，可能的工艺方案有：1.下料落料拉深冲孔翻边切割修边；2.下料落料冲孔拉深翻边切割修边；3.下料落料拉深冲孔翻边切割修边。比较上述三种方案：方案1采用单工序模具，需要的模具数量多。方案2采用冲孔在拉深之前完成，在拉深过程中，冲

5、孔的孔径容易变化，从而影响随后翻边的尺寸精度。方案3采用落料拉深复合模，优化了方案1的步骤，落料拉深同时进行，精度好，效率高综合比较后，选用方案3较为理想。第三章 工艺计算3.1 拉深件的修边余量工件高度工件相对高度，其中为拉深件壁厚中径；根据资料5表4-1可查得修边余量。3.2 零件展开料的尺寸计算展开料按一筒形件和一弯板计算，给定切割余量为6mm，需另外选择切割模具。对于筒形件部分，根据资料1表4-3 常用旋转体拉深件坯料直径计算式 可查得：坯料直径 式中 代入数据可得：对于板弯曲部分：r/t=4,查表得中性层位移系数 x=0.48则由资料1第四页公式有：综合以上两部分，考虑下材料的流动，

6、取。坯料尺寸如图3-1： 图3-13.3 排样、搭边及条料宽度3.3.1 排样由于零件对称，故采用直排。 图3-2 3.3.2 搭边由于料厚，根据资料2表2.8 普通冲裁搭边值 可得： 搭边值：；3.3.3 条料宽度 采用导料销定位根据资料5式2-6可得：无侧压装置时的条料宽度：式中为垂直送料方向的零件尺寸，；为侧搭边值（如图3-2所示），；为条料宽度的单向（负向）公差，根据资料5表2-3取；为条料与侧面导板间的间隙，根据资料5表2-3取。代入以上数据可得：3.3.4 材料利用率对于该排样方案，可求的其材料利用率；代入数据可得：3.4成形系数3.4.1 拉伸系数根据拉伸系数定义：拉伸系数：式中

7、为拉深件壁厚中径；为坯料直径。根据资料2表7.3可得：LF21M常规拉深的极限拉深系数为；由于，故该工件可以拉深成形。3.5 冲压力计算3.5.1 落料冲裁力根据资料4式1-12可得：落料冲裁力式中为冲切的周边长度，为材料厚度，为材料抗剪强度，对于LF21M防锈铝合金，由资料1表4-3查得代入以上数据可得：3.5.2 落料对应的卸料力和推件力根据资料4式1-13可得：卸料力：根据资料4式1-14可得：推件力：式中为卸料力系数，根据资料4表1-8可取；为推件力系数，根据资料4表1-8可取；为卡在凹模孔内的零件或废料数，对于落料过程：。代入以上数据可得：总冲压力：3.5.3压边力（1）判断是否采用

8、压边圈根据资料2式4.27可知，首次拉深不使用压边圈的条件是：对于该工件计算得：由于，故需要使用压边圈。（2）压边力计算根据资料2表4-24可得：压边力：式中为在压边圈下的毛坯投影面积；为第一次拉深中径，；为拉深凹模圆角半径，根据零件外形，估取；为单位压边力，根据资料2表4-25取。代入以上数据可得：3.5.4拉深力根据资料2表4-17可得：无凸缘圆筒形拉深件首次拉深时拉深力：式中为第一次拉深圆筒壁中径，；为材料厚度，；为材料抗拉强度，对于LF21M防锈铝合金，；为修正系数，参照资料2表4-18，可取。代入以上数据可得：3.5.5 拉深功根据资料2式4.29可知：拉深功：式中为最大拉深力，；为

9、凸模工作行程，；为系数，。代入以上数据可得：3.5.6 确定压力中心根据坯料和工件的对称性，可知压力中心为工件几何中心。3.6 弹簧计算采用弹性卸料装置时需根据卸料力来选择弹簧。对于生产该工件的落料拉深复合模：工作行程：；卸料力：预取4根弹簧，则每根弹簧所需卸料力为：预选取弹簧：（），其相关参数如下所示：弹簧中径材料直径螺距有效圈数极限负荷自由高度极限变形量弹簧预压缩量：选模具的修模量：根据资料2式2-22可知，弹簧的总压缩量：由于，即在工作行程中弹簧未被压死，故弹簧选取合适。该弹簧的安装长度：取安装长度。3.7 初选压力机3.7.1 计算落料过程中所需冲压力压力机所需压力：式中 为落料冲裁力

10、，；为落料过程对应的卸料力，；为落料过程对应的推件力，；代入以上数据可得：3.7.2 计算拉深过程所需压力压力机所需压力：式中 为拉深力，；为压边力，；代入以上数据可得：3.7.3 初选压力机根据3.7.1和3.7.2的计算可知，压力机所需压力至少为：根据资料2表7-10，参照所需冲压力和模具外形尺寸，初选压力机，其主要技术参数如下所示：公称压力功率滑块行程滑块行程次数工作台尺寸最大封闭高度垫板厚度模柄孔直径第四章 模具设计4.1 落料模工作部分尺寸计算由于模具结构简单，故采用凸凹模分开加工的方法。根据资料2表7-19确定冲裁件外形精度为；根据资料2表7-17确定模具精度为。根据资料1表2-1

11、可知：凹模直径：根据资料1式2-1可知：凸模直径：式中 为零件公差，由于零件精度为 ，根据资料2表7-14可得；为零件最大极限尺寸，；为实际尺寸落入公差带范围内的系数，由于零件精度为，取；为凹模制造公差，因模具精度为，由资料3表7-14可得；为凸模制造公差，因模具精度为，由资料3表7-14可得：；最小合理使用间隙，根据资料5表2-6可得。代入以上数据可得：凹模刃口尺寸：，经圆整为凸模刃口尺寸：，经圆整为4.2拉深模工作部分尺寸计算根据资料2表7-19确定拉深件外形精度为；根据资料2表7-17确定模具精度为。由于工件的尺寸标注在外形上，根据资料5式4-38可知：凹模直径：根据资料1式4-39可知

12、：凸模直径：式中为零件公差，由于零件精度为 ，根据资料2表7-14可得；为零件最大极限尺寸，；为凹模制造公差，根据资料5表4-21可得；为凸模制造公差，根据资料5表4-21可得；为拉深模间隙，根据资料5表4-20可得。代入以上数据可得：凹模直径：，经圆整为凸模直径：，经圆整为4.3 落料凹模外形尺寸计算4.3.1 落料凹模结构和固定方式用于落料的凹模，一般选用整体式结构。根据零件形状特点和工位数，凹模外形选为矩形。由于尺寸较大，采用销钉和螺栓紧固在模座上。4.3.2 落料凹模外形尺寸根据资料2式2.38可得：凹模板厚度：垂直于送料方向的凹模板宽度：沿送料方向的凹模板长度：式中 为垂直于送料方向

13、凹模型孔壁间最大距离，； 为沿送料方向凹模型孔壁间最大距离，； 为由和材料厚度决定的凹模厚度系数， 根据资料2表2.20可得为沿送料方向凹模孔壁至凹模边缘的最小距离，根据资料2表2.21可得。代入以上数据可得：凹模板厚度：垂直于送料方向的凹模板宽度：沿送料方向的凹模板长度：根据模座的国标尺寸，调整尺寸：根据拉深行程和压边圈厚度，调整尺寸：4.4 凸凹模外形尺寸计算 4.4.1 拉深凹模圆角半径根据资料5式4-36可知：首次拉深凹模圆角半径：式中 为坯料直径，；为坯料直径，；为材料厚度，；代入以上数据可得：4.4.2 拉深凸模圆角半径根据资料5式4-36可知：首次拉深凸模圆角半径：即：考虑到工件

14、的外形，选取拉深凸模圆角半径：4.4.3 拉深凸模通气孔为使卸件容易，凸模应钻通气孔。根据资料2表4.32，可取通气孔直径为4mm。4.4.4 凸凹模间隙根据资料5式4-37可知：拉深凹凸模的单边间隙：式中 为板料厚度的最大极限尺寸，在忽略板料厚向变化时可取代入以上数据可得：取拉深模间隙：4.4.4 凸凹模其它外形尺寸（1）凸凹模高度根据模具安装关系可知：凸凹模高度：式中 为弹簧安装长度，为卸料板厚度，预取为凸凹模下表面与卸料板下表面的距离，可取代入以上数据可得：考虑拉伸要过圆角等因素，取凸凹模高度：（2）凸凹模凸缘高度由于凸凹模与上模座采用M10内六角螺钉连接，螺纹深度应不小于。考虑到未加工

15、螺纹的光孔高度等因素，取凸缘高度为。4.5 选择模座、导柱和导套根据资料2表7.30，参照凹模板尺寸，选取上下模座：上模座： （）下模座： （）根据资料2表7.33，参照下模座尺寸，选取导柱：导柱： （）根据资料2表7.35，参照上模座和导柱尺寸，选取导套：导套： （）安装导柱时，应使导柱端面与下模座的下表面保持的距离。4.6 设计辅助零件4.6.1卸料板根据资料2表2.29可知：在卸料板宽度，冲件料厚时，弹压卸料板的厚度为。取，材料为45钢，热处理。由22.30查得：与凸模配合处间隙为。4.6.2 推杆和推件块根据资料2表7.54，参照结构要求，选择带肩推杆为（）推件块厚度选为，材料为45钢

16、，热处理。参照资料2表7.29，取推件块与凸凹模间隙为。4.6.3 压边圈和顶杆根据实际结构要求，选取压边圈厚度为，材料为45钢，热处理。压边圈与毛坯接触的一面，要保证毛坯顺利流入筒壁，应保证粗糙度达到。参照资料2表7.29，取压边圈与拉深凸模间隙为。根据实际结构要求，选取顶杆为（）4.6.4 选择模柄根据资料2表7.38，参照压力机模柄孔直径以及上模座尺寸：选取模柄为旋入式模柄（）4.7校核压力机4.7.1 功率校核根据资料2式4.30可知：压力机电机功率：式中 为不均匀系数，取；为拉深功，；为压力机每分钟行程数，；为压力机效率，取；为电机效率，取。代入以上数据可得：压力机电机功率：由于，故

17、选取的压力机额定功率合适。4.7.2 压力机闭合高度校核根据设计结构可知：模具闭合高度：式中 为上模座高度，；为下模座高度，；为弹簧压缩量最大时的长度，；为卸料板厚度，；为落料凹模厚度，。代入以上数据可得：模具闭合高度：而压力机的最大闭合高度：压力机的最小闭合高度：压力机的垫板厚度：根据资料4式2-24可知，压力机的最大最小闭合高度应满足如下条件：代入以上数据可得：成立故压力机闭合高度选取合适。4.8 选择定位连接件4.8.1 卸料螺钉选取卸料螺钉时，要求在闭模时，卸料螺钉距上模座上表面不少于，在开模时能保证卸料板将条料正常卸出。根据资料2表7.58，参照弹簧安装高度和上模座厚度：选取卸料螺钉

18、为：（）4.8.2 挡料销和导料销根据资料2表7-44，参照落料凹模的结构和坯料搭边值：选取导料销为：（）考虑到实际模座的尺寸，挡料销需另外加工，不采用标准件。4.8.3 内六角螺钉根据资料2表7.59，参照装配空间大小：选取拉深凸模和下模座联接的内六角螺钉为： （）选取落料凹模和下模座连接的内六角螺钉为：（）选取凸凹模和上模座连接的内六角螺钉为：（）4.8.4 紧定螺钉根据资料2表7-60，参照模柄上紧定螺纹孔直径：选取紧定螺钉为（）4.8.5 定位销根据资料2表7-61，参照装配空间大小：选取落料凹模和下模座之间的定位销为：（）选取凸凹模和上模座之间的定位销为：（）4.9 选择模具材料由于

19、板材材料较易冲压成型，零件几何形状简单，厚度较小，批量不大，为了提高模具的使用寿命，根据资料2表7.8，选择拉深凸模的材料为，热处理硬度应达到，落料凹模材料为，热处理硬度应达到，凸凹模材料为，热处理硬度应达到。对于压边圈，卸料板和推件块，由于无特殊要求，可采用45钢制造。其中压边圈和推件板的热处理硬度应达到；卸料板的热处理硬度应达到。附录附表一 冲压件工艺规程零件名称：支架零件图：数量：10件/架材料：LF21M料厚：工序号工作内容工序草图使用设备1下料剪板机2落料拉深压力机3冲孔另行设计4切割另行设计5翻边另行设计6修边另行设计附表二 模具说明书模具名称 落料拉深复合模冲压件名称 圆环工件草图模具草图模具特性要求冲压力（）外轮廓尺寸（）开启高度（）闭合高度（）201使用时特殊要求无模具所用冲床的主要性质冲床型号压力（）模柄孔径（）滑块行程（）最大封闭高度（）连杆调节量（）参考文献1 王新华.冲模设计与制造实用计算手册. 北京：机械工业出版社.2 王秀凤，张永春.冷冲压模具设计与制造（第二版）. 北京：北京航空航天大学出版社，20083 胡世光. 钣料冷压成型的工程解析. 北京：北京航空航天大学出版社，2009.4 蒙以嫦，梁艳娟. 冲压模具设计与制造. 北京：北京理工大学出版社，20105 张钧. 冷冲压模具设计与制造. 西安：西北工业大学出版社，1993.