圆筒件落料拉深冲压模具课程设计说明书

1、筒件落料拉深冲压模具课程设计说明书-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One 1课程设计课程名称材料成型工艺及设计题目名称圆筒件的模具设计专业班级材控M2学号 33311227学生姓名张孝富指导教师聂信天夏荣霞徐秀英2014年9月25日目录课程设计任务书2产品图及设计说明2丿卞3第1章制件的工艺性分析41.1圆筒件工艺性分析41.2零件工艺方案的确定4第2章 工艺方案的制定及分析比较5第3章 圆筒形拉深件工艺计算63.1 63.2 拉深力的确定83. 2. 1首次拉深93. 2.2第二次拉深93. 2.3第三次拉深93. 2.4第四次拉深103. 2.5确定压力中心 1

2、03.3拉深模间隙103.4凸凹模工作部分的尺寸及公差的确定103. 4. 1第一次拉深103. 4.2第二次拉深113. 4.3第三次拉深113. 4.4第四次拉深113.5落料拉深复合模其它工艺计算113.6排样图设计及材料利用率计算123. 7压边的橡胶计算13 3.8卸料装置的设计3. 8. 1刚性卸料装置143. 8. 2弹性卸料装置143. 8. 3橡皮的选用 3. 8. 4卸料板 3. 8. 5推件装置3. 8.6卸料螺钉第4章模具结构的确定164. 1模具的形式164. 1.1正装式特点164. 1.2倒装式特点164. 2定位装置164. 3卸料装置164. 3. 1条料的卸

3、除164. 3. 2工件的卸除164. 4导向零件164. 5模架174. 5. 1标准模架的选用17第5章编写工艺卡片17结束语18参考文献191课程设计任务书题目名称专业班级姓名学号圆筒件的模具设计材控112张孝富33311227产品图及设计说明零件简图：如右图所示。名称圆筒生产批量：大批量材料：30钢材料厚度:0.5mm0.5要求设计此工件的落料拉深模。序弓冲压是使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。冲压利用冲压模具对板料进行加 工。常温下进行的板料冲压加工称为冷冲压。模具是大批生产同形产品的工具.是工业生产的主要工艺装备。模具工业是国民经济 的基础工业。模具可保证冲压产品的尺寸精度.

4、使产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。 用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧钢钢板或钢带为坏料，且在生产中 不需加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优 点，是其他加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展 方向。现代制造业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展。目前，工业生产中普遍采用模具成形工业方法，以提高产品的生产率和质量。一般压 力机加工，一台普通的压力机设备每分钟可成形零件几件到几十件，高速压力机的生产率 已达到每分钟数百件甚至上千件。据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪 表、等产

5、品，有60%左右的零件是用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱 及电风扇等轻工业产品，有90%左右的零件时用模具加工出来的；至于日用五金、餐具等 物品的大批量生产基本上完全靠模具来进行。显而易见，模具作为一种专用的工艺设备， 在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。本次课程设计的内容为用模具生产无凸缘圆筒件，其中包括落料、拉深、二次拉深、三 次拉深、四次拉深、切边等工序。其中把落料和首次拉深用复合模完成，而其他不出图但 进行了相关的尺寸计算，重点在复合模上，解决落料和拉深的计算问题同时对相关的模具 的零件给以详细的设计。生成装配工程图和相关的零件图。21第1章制件的工艺性分析

6、1.1件工艺性分析(1) 零件材料为30钢，其塑性，韧性较好，屈服强度6为295MPa,抗拉强度为 490MPa.利于各种工序的加工。(2) 从零件图样上看其尺寸有公差要求故精度较高.属于一般零件，其公差按IT14处理. 给模具制造带来一系列方便.A、如果冲压件零件图上没有标注公差，只有公称尺寸，则应 该给以标注公差；圆形件，冲模按IT7 6级制造模具。B、按“入体原则把它们逐个改为单向公差(目的是方便于以后的刃口尺寸计算)；外形部分，化为上偏差为零，下偏差为负(相当为基轴制标注，只小不大)；2零件的形状、结构及冲压工艺性(1) 该零件总体属于圆筒形拉深件无凸缘的普通件.(2) 该零件的厚度匸

7、0.5mm,且材料较软对于各种工序都有可以适应(3) 零件圆微形部分高为75mm,可能需要几次拉深成形(4) 综上所述，此零件可用冷冲压加工成形(5) 成形半径为10mm的半圆球形，需几次成形1.2零件工艺方案的确定(1) 模具类型的确定经分析，工件尺寸精度要求较高，形状不复杂，且不大，根据材料较薄(0.5mm)的 特点，为保证较高的生产率，落料模具采用带料(或条料、卷料)，漏料方式的冲裁模结 构形式；从零件的结构形状，尺寸公差来看，该零件可以使用单工序模、级进模或复合 模，各种模具都有各自的优缺点，下面通过对其进行比较，得出较合适的模具类型。 单工序模。制件公差等级一般，生产率较低，在高速自

8、动冲床上不能使用，安全性不 高，但模具制造工作量小，成本低。 级进模。公差可达IT14IT10级，可加工复杂制件，生产率高，可使用高速自动冲床 机，安全性高，模具制造工作量较大，成本高。 复合模。公差IT9IT8级，生产率略高，安全性不高，模具制造工作量大，成本高。 综上所述制件公差为IT14级，比较简单，生产率要求高，所以可采用单工序模。(2) 制件工艺方案的确定从产品零件结构形状可知，所需基本工序有落料、拉深；(3) 设计制图落料拉深复合模第2章 工艺方案的制定及分析比较完成此工件需要落料、拉深两道工序。其加工方案分为3种，见表2.1。表2.1工艺方案序号工艺方案结构特点1单工序模生产：落

9、料、首次拉深、二次 拉深、三次拉深、四次 拉深.切边模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件 的加工，生产效率低，难以满足零件大批量生产的需求。2复合模生产：落料-首次拉深复合、 二次拉深、三次拉深、 四次拉深、切边同一副模具完成两道不同的工序，大大减小了模具规模， 降低了模具成本，提高生产效率，也难以提髙压力机等设备 的使用效率：操作简单、方便，适合中批量生产；。3连续模生产：落料-拉深-拉深-拉深-拉深连续、切边同一副模具不同工位完成两道不同的工序，生产效率髙， 模具规模相对第二种方案要大一些，模具成本要高：两道工 位之间的定位要求非常髙。根据本零件的设计要求以及各方案的特点，决

10、泄采用第2种方案复合模比较合理。第3章 圆筒形拉深件工艺计算3.1工艺尺寸的计算(1)确定切边余量6由 H=75-0.25=74.75、d=40-0.5=39.5 H/d=74.75/39.5 1.89见文献|lpl20查表4-2得：取修边值6=5mm(2)计算毛坯直径D=/2 +422t即 116-39.5=76.522x0.5 得 76511,故:D-d22t 成立所以应采用压边圈。确定每次拉深的拉深系数和直径毛坯的相对厚度t/Dx 1000.4总拉深系数为m总=d/D=39.5/l 16=0.341取 m 1=0.56, m2=0.78, 1113=0.8 得：mn = 宣=0.976

11、0.83由上计算可得共需要4次拉深；取 m 1=0.57, 012=0.78, 1“3=08, m4=0.82则：g =?)= 662 取 =66.1mmd2 =m2d1 =51.56 取=51.5mmd3 =/n3d2 =41.2 取山=41.2mmd4 = /n4d3 = 33.78 取=33.7mm由于d4=33.7mm39.5mm,所以可适当増大拉深系数但变形程度分布合理，现调整为mi=o.6, m2=o.8i, 调整后拉深件直径：d =D = 696d2 =in2d =56.376d3 = /w3d2 = 46.812d4 = z4d3 = 39.49013=0.83, 014=0.

12、844取山=69.6mm取 2 =56.4mm取山=446.8mm取 4 =39.5mm（5）凸凹模圆角半径的确定凹模圆角半径的确定第一次：3=0.80=0.80J(116 39.5)x2 =5mm第二次：rd2 = (0.6 0.8)心=3 4 取 35mm第三次：= (0.6 08)么=2.1- 2.8 取 2.5mm第四次：rd4 = r = 0mm凸模圆角半径的确定第一次：第二次：rpi=(0.7 1.0)r(ii=(0.7 1.0)x 5=3.5 5 取 4mm% _2 一 2/rn7 = = o. imn卩-2第三次：rp3 =冬_y_ = 4.3/n/n第四次：rdA = r =

13、(6) 计算每次拉深工序件的高度见文献(11P127根据式4-8计算各次拉深工序件的高度 hi=0.25(D2/di-d)+0.43ri/di(di+0.32ri)=0.25(1162/69.6-69.6)+0.43 x 4/69.6x (69.6+0.32 x 4)=32.68mm 取 33mmh2=0.25(D2/d2-d2)+0.43r2/d2(d2+032r2)=0.25(1162/56.4-56.4)+0.43 x 6.1/56.4x(56.4+0.32x 6.1)=48.26mm 取 48mm同理 h3 =62mm t h4=80mm由8O-75=5mm即有5mm的修边余量，满足要

14、求。3.2拉深力的确定3. 2.1首次拉深模具为落料拉深复合模，动作顺序是先落料后拉深，现分别计算落料力F落、拉深力 F拉和压边力F乐oF落=KLtr= 1.3x3.14x116x0.5x490N116.01kN= K卸P掘式中Kn卸料系数，查参考文献1知K卸=0.045 0.055,取K卸=0.05。所以Pp= 0.05 x 116.01 = 5.8 KN查表得 ki=0.86 ab=490N 公式 P=7rdtabkjP 拉=3.14 x 696x 0.5 x 490x0.86 46KNFl：; =D2-Cdl+t + 2rA)2P,其中 p HX3.5因为拉 深力与= H62-(69.6

15、+0.5 +2x4)2x3.54a 20.2kN压边力的和落料力，即巧立+ b +质=46 + 20.2+116.01 =182.2KN p3 p4则:Q=(l/3 1/6)P2=(11658)KN 取 Q=10P 3=Pi+Q=34.7+10=44.7KN63KN由文献Ilpl5表1-5得：压力机选63KN,型号J23-6.3。3. 2. 5确定压力中心该模具属图形对称旋转件，圆心即压力中心，不必进行压力中心的计算。3.3拉深模间隙有压边圈模具的间隙第一次拉深 c= l.lt=0.55mm第二次拉深 C=(l - 1.05)t=0.5 0.525 取 C=0.5mm第三次拉深 C=(l -

16、1.05)t=0.5 0.525 取 C=0.5mm第四次拉深 C=(0.9 0.95)1=0.45 0.475 取 C=0.45mm3.4凸凹模工作部分的尺寸及公差的确定3. 4.1第一次拉深第一次拉深后零件直径为69. 6mm,由公式c二1. 2t确定拉深凸凹模间隙值c,所以 c=l 2x0. 5=0. 6mm,则:以凹模为基准；凹模尺寸的计算为：Dd =氏% = 69.603 查表得 6尸0.03凸模尺寸的计算为Dp=(Dt- 2c)68.4打02 查表得 Sp=-0.023. 4. 2第二次拉深以凹模为基准；C二1.2x0. 5二0.6mm;凹模尺寸的计算为：Dd = 56.03 查表

17、得 6尸0.03凸模尺寸的计算为Dp=(D,-2c)55.202 查表得 6p=-O.O23. 4. 3第三次拉深以凹模为基准；C二1.2x0. 5二0.6mm;凹模尺寸的计算为：Dd =46.醴3查表得6尸0.03凸模尺寸的计算为Dp=(D,-2c) Jp= 45.,% 查表得 6p=-O.O23. 4. 4第四次拉深以凹模为基准；凹模尺寸的计算为Dtl = (D-0.75A) 查表得 6d=0.03Dd = (40- 0.75x0.5)= 39.62家 则凸模尺寸的计算为Dp=(D-O.75A-2c) 查表得 6P=-0.04Dp = (40-0.75x0.5 - 2x0.45)3&72$

18、爲3.5落料拉深复合模其它工艺计算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。査文献2p574落料尺寸为0 116：87,落料凹模刃口尺寸汁算如下。查得该零件冲裁凸、凹模最小间隙C,最大间隙Zmax = 0.08nini ,最小间隙Zmin = 0.06mm ,凸模制造公差Jp= 0.02nun ,凹模制造公差Jd=0.03mm o将以上各 值代入校验是否成立。经校验，不等式成立，则鬲=0.6|Zmax-Zmin| = 0.012t 4 =0冲ZmZmi= 0.008所以可按下式计算工作零件 刃口尺寸。落料时以凹模为基准件计算：Dd=(Dmax-Xd)=(116-0.5 x 0.87 )；0

19、 訥$+ 1.27 % = O+1.27 x 202% = 227.5 nun为保证橡胶垫不过早失去弹性而破坏，其允许的最大压缩两不得超过摘要髙度的45%, 般取自由高度的35%45%。橡胶垫的预压缩疑一般取自由高度的10%1概。橡胶垫产生的F = Ap式中：F压力；A橡胶垫横截面积：p 与橡胶垫压缩疑有关的单位压力，如表3-1所示。表3-1橡胶压缩量和单位压力橡胶压缩量(%)单位压力(MPa)橡胶压缩量(%)单位压力(MPa)100. 26251.03150. 50301.52200. 70352. 10/缭=(01015)缩II, = = 135mm10.30.3方预=0.15x135 =

20、 20.25mmh& = 32.5 + 20.25 = 42.75mm又因为代% = 5.4 1.5则分成4小块侮块沏。=33.75mm3.8卸料装置的设计卸去冲裁后紧箍在凸模外而的带孔部分（制件或条料），卸料装置分为刚性卸料装 置和弹性卸料装置；3. 8.1刚性卸料装置特点：优点：卸料力大。缺点：冲裁时，板料没有受到压料力作用，因此冲裁后的带孔部分有明显的翘曲现象。适用场合：常用于材料较硬、厚度较大、精度要求不太高的工件的冲裁。（当t3时，一般都采用刚性卸料）3. 8. 2弹性卸料装置特点：优点：冲裁时弹性卸料板对条料有预压作用，因此冲裁后的带孔部分表而平整，精度较高。缺点：卸料力小。适用场

21、合：常用于材料较薄（tZ/2配合： 刚性卸料时：与凸模单而间隙取（0.20.5） Z/2配合; 导板式卸料板时：与凸模刃口尺寸按H7/h6配合。采用刚性卸料，材料：45钢厚度:仅作卸料时：Hx= （1020） mm既作导板又作卸料时：式中：Hx一一卸料板厚度，呗：Ha一凹模厚度，3. 8. 5推件装置推件装置安装在上模部分，利用压力机横梁或模具内弹性元件，通过推杆、推板等，将制件或废料从凹模型腔内推出。分为弹性推件装苣和刚性推件装置。弹性推件装程：利用压力机横梁，通过安装在模柄内的打杆进行推件。特点：压平使冲裁件质量较好：但模具较厚；推件力小。刚性推件装宜：利用安装在模具内部的弹性元件完成推出

22、动作。特点：模具紧凑：推件力大、可靠。采用：刚性推件装程，材料：45钢3. 8. 6卸料螺钉卸料螺钉作用：固左弹性卸料板，限制弹性卸料板的静止位置。卸料螺钉的形状：标准件JB/T7650. 5-94pjOJ+ZH CE02OQ-第4章模具结构的确定41模具的形式复合模又可分为正装式和倒装式。4.1.1正装式特点冲岀的工件表面比较平直为后续加工提供条件。4.1.2倒装式特点操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凸凹模承受的张力较大，因此凸凹模 的壁厚应严格控制，以免强度不足。经分析，此工件，若采用正装式复合模.操作很不方便；另外，此工件无较高的平直度 要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便

23、、模具制造简单等方面考虑，决定二、三、 四次拉深采用倒装式复合模，首次拉深用正装。4. 2定位装置首次拉深采用固定式挡料销纵向定位，安装在凹模上，工作很方便。4. 3卸料装置4. 3.1条料的卸除采用弹性卸料板。因为是正装式复合模，所以卸料板安装在上模。4. 3. 2工件的卸除采用打料装置将工件从落料凹模中推下，落在模具工作表面上。4. 4导向零件导向零件有许多种，如用导板导向，则在模具上安装不便而且阻挡操作者视线，所以不 采用；若用滚珠式导柱导套进行导向，虽然导向精度高、寿命长，但结构比较复杂，所以 也不采用；针对本次加工的产品的精度要求不高，采用滑动式导柱导套极限导向即可。而 且模具在压力机上的安装比较简单，操作又方便，还可降低成本。4.5模架若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便，但只能一 个方向送料。若采用对焦导柱模架，则受力平衡，滑动平稳，可纵向或横向送料。若采用 后侧导柱模架，则可三方向送料，操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑，但模具受力不平 衡，滑动不平稳。本设讣决左采用后侧导柱模架。4. 5. 1标准模架的选用(1)落料拉深复合模零部件设计标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。根据凹模 髙度和壁厚的计算公式得拉深凹模的工作部分长为33mm,由于在凹