冷冲压模具课程设计说明书,盖的二次拉深模具设计

1、课程设计说明书课程名称：冷冲压模具设计与制造题目名称：盖的二次拉深模具设计班 级：20XX级XXXXX专业XXXX班姓 名：学 号：指导教师：评定成绩：教师评语：指导老师签名：2013年 月 日目录摘要一冷冲压的概念及发展状况 1二设计任务及意义 3 2.1 设计任务书 32.2设计目的与意义 4三零件尺寸的计算与确定 53.1毛坯尺寸的计算 53.2第一次拉深尺寸的计算 73.3拉深件工艺分析 83.4确定拉深次数 93.5确定工艺方案 10四 确定模具的总体结构方案 104.1模具类型选择 104.2操作与定位方式选择 114.3卸料与出件方式选择 124.4模具类型选择 12五冲压设备的

2、选择13六进行必要的计算 146.1计算拉深力及压力中心 146.2模具工作部分尺寸计算 15七模具设计 167.1凹模外形设计 167.2凸模设计 167.3固定零件 177.4紧固零件 177.5总装配图及附表 18八心得体会 20九参考文献 21摘要： 冷冲压是利用磨具对板料进行分离或塑性成形加工的压力加工方法， 在现代社会运用得越来越广泛。本文以圆筒形盖为研究对象，利用冲压工艺 与磨具设计的工艺过程方案，对盖的二次拉深进行了整体设计。介绍了磨具 冷冲压成型过程，经过对其材料质量、大批量生产及结构要求的分析，以满 足使用要求为前提，对盖的二次拉深简要分析了零件尺寸、拉深次数、拉深 工艺等

3、。同时，具体分析了磨具的主要零部件 （拉深凸模、卸料装置、固定装 置等）的设计与制造，模具工作部分的尺寸计算、工艺力的计算、冲压设备的 选择以及磨具的整体结构设计；并且还附上了磨具的总装配图和所需零件详 表及工艺过程表。关键词：冲压模具、拉深、工艺设计一、冷冲压的概念与发展状况1.1 冷冲压的概念冷冲压是利用安装在压力机上的模具，在常温下对板料进行分离或塑性 成型，从而获得一定尺寸、形状和性能的制件的压力加工方法。加工对象一 般为板料、薄管料、薄型材等，冲压工艺、冲压设备、冲压模具是构成冲压 加工的三要素。1.2 冲压的发展状况随着经济的发展，冲压技术应用范围越来越广泛，在国民经济各部门 中，

4、几乎都有冲压加工生产，它不仅与整个机械行业密切相关，而且与人们 的生活紧密相连。由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状 工件等一系列优点，在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器，以 及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。随着工业产品 的不断发展和生产技术水平的不断提高，冲压模具作为个部门的重要基础工 艺装备将起到越来越大的作用。可以说，模具技术水平已成为衡量一个国家 制造业水平的重要指标。目前国内模具技术人员短缺，要解决这样的问题，关键在于职业培训。 我们做为踏入社会的当代学生，就应该掌握扎实的专业基础，现在学好理论 基础。毕业设计是专业课程的理论

5、学习和实践之后的最后一个教学环节。希 望能通过这次设计，能掌握模具设计的基本方法和基本理论。二、设计任务及意义2.1 设计任务书如下图所示零件名称：盖生产批量：大批量材料： Q235材料厚度： 1mm设计该零件的第二次拉深模2.2 设计目的与意义冷冲压模具设计是为机械类与磨具类专业学生在学完基础理论课，技术 基础课和专业课后，所设置的一个重要的实践性教学环节。用模具生产的制 件具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗的特点，是其他 加工制造方法所不能比拟的。本设计题目为端盖，对机械类专业的大三学生有一定的设计设计目的及 意义。其主要目的是可以提高学生设计的基本技能，如计算，绘图，查阅

6、设 计资料和手册，熟悉标准和规范等。本课题的意义是：通过对该零件模具的 设计，进一步加强设计者冷冲模设计的基础，为设计更复杂的冷冲模具做好 了铺垫和吸取了更深刻的经验。三、零件工艺方案的确定3.1 冲压件的工艺性分析由于该工件的尺寸精度为注明，属于未注尺寸公差，因此根据教材表7.19，取其尺寸精度为IT13级；由其直径尺寸为D=86根据教材表7.14，其 尺寸公差值为 =0.54mm由于其尺寸精度不高，因此用一般精度的拉深模具 即可满足该工件的精度要求。根据教材表 7.1可知，Q235属于普通碳素钢，抗剪强度t=304373MPa抗拉强度为432461 MPa屈服点为235 MPa断后深长率2

7、125% , 由此可知此材料具有良好的塑性和较高的弹性 , 其拉深加工性能好。该零件为一圆盘，结构简单 , 形状对称，因此适合拉深。从零件的形状、材料、尺寸精度以及生产批量来看，符合拉深工艺要求。3.2毛坯尺寸的计算毛坯尺寸的确定的原则有 等面积原则和形状相似原则，根据本零件的特点：为简单形状的旋转体，可以采用面积相等的原则来确定。工件部分可由 6个简单的几何体组成：毛坯面积 A=A1+A2+A3+A4+A5+A6(1) h=( 14-3-2.5-.5)mm=8mm d= (69-1) mm = 68 mm因此 大圆柱面积A = n dh=nX 68 X 8 = 544 n mm2(2) 由于

8、 r=2.5mm, d=69-1-2r=63mm, di=43mm 因此圆环面积(d2 -di2) =530 n mm24(3) 由于 do=4Omm d=43+2X 仁45mm h=3+仁4mm 因此I圆锥台面积A3 fl(屯d)式中I二.h2 ( d -d0)22 2即 A =200.6 n mm2(4) 由于 r=2.5mm, d=69-1-2r=63 mm 因此球环面积 代=r(二d 4r) =1.25 n( 63 n +10) mm242(5) 由于d=40 mm因此圆面积 As 二=400 n mm24(6) 根据教材表4.5，查得修边余量为3 =0.7 mm因此A6= n d 3

9、 =47.6 n mm2A=n DX D/4=A1+A2+A3+A4+A5+A6即 D=89.04取 D=89故落料毛坯直径D=89 mm3.3第一次拉深尺寸的计算由等面积法 A=A1+A2+A3其中 d o=4Omm d=43+2x 仁45mi，h=3+1=4mm 因此圆锥台面积A3I(J)式中丨二h2 ( d"0)22 2即 A3=200.6n mm2由于d0=40 mm因此圆面积A2=400兀 mm2因为d1=43mmi殳第一次拉深后工件的直径为 d故圆环的面积A仁-(dd12)得d=85.8取整d=864求的第一次拉深后的直径d=86mm在此基础上进行第二次拉深3.4确定拉深

10、次数总拉深系数为：m二d/D = 70/86=0.883由毛坯相对厚度t/D=1/86=0.011用式(4.27 )判断拉深是够需要压边。因 0.045 (1-m) =0.045* (1-0.833 )=0.00751 而 t/D=0.011 > 0.045 (1-0.833 ) =0.00751 , 故不需要压边。m仁 0.84 0.65故m>m1,可以一次拉成。3.5确定工艺方案本工件首先需要落料，制成直径 D=89的圆片，然后以D=89的原版料为毛坯进行第一次拉深，再进行第一次拉深，拉深称为外径为69mm内圆角为8mnt勺无凸缘的圆筒，最后按h=14mn进行修边。四、确定模具

11、总体结构方案4.1模具类型选择根据零件的拉深工艺方案，采用拉深模，结构简单，便于操作。4.2操作与定位方式选择虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产，可用手工送料方式能够达到批 量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。考虑到零件尺寸大 小，材料厚度，为了便于操作和保证零件的精度，采用凹模凹槽定位4.3卸料与出件方式选择采用弹性卸料的方式卸料，弹性卸料装配依靠弹簧的弹力来卸料，可以保证冲裁件表面的平面度。4.4模架类型选择考虑到送料与操作的方便性，模架采用后侧式导柱的模架，用导柱导套导向。五、冲压设备的选择冲压设备的选择应注意以下几点：压力机的吨位应当等于或大于冲裁时的总力，即F压F总，

12、式中F压所选压力机的吨位，F总冲裁时的总力。根据模具结构选择压力机类型和行程（冲程）次数，如复合模工作需从模具中间出件，最好选用可倾式压力机。根据模具尺寸大小，安装和进出料等情况选择压力机台面尺寸，如有推件时应考虑台面孔的大小使冲后有关零件能自由通过。选择压力为安全起见，防止设备的超载，可按公称压力F压（1.6-1.8 ） F总的原则选取压力机。参照许发樾主编冲模设计应用实例附录B3开式双柱可倾式压 力机（5）主要技术规格选取公称压力为160KN勺开式双柱可倾式压力机，该压力机与模具设计的有关系数为：公称压力： 250KN；滑块行程： 65mm；滑块行程次数： 105次 /mim最大闭合高度：

13、 270 mm；最大装模高度： 220 mm；封闭高度调节量： 55 mm；工作台尺寸（前后X左右）：370 mnK 560mrp垫板尺寸（厚度X深度）：40mrX 60mm模柄孔尺寸（直径X深度）：©40mrX 60mm最大倾斜角度： 300 ；电动机功率： 2.2KW；设备外形尺寸（前后X左右X高度）：1135mX 1112mrX 2120mm设备总质量： 1780Kg六、进行必要的数据计算6.1 计算拉深力及压力中心查表4.17计算拉深力F二Kn dit（T bt/D=0.011 m=0.883 ，由表4.18中查的 Ki=0.3 Q235 钢的强度极限cb=432461 MP

14、a取 c b=440MPa将 K1=0.3, d=68mm t=1mm,° b=440MPa代入上式，即F=0.3* n *68*1*440=28184N按式（ 4.31 ），压力机的公称压力为F 压1.4F=1.4*28184=39457.6故压力机的公称压力要大于 40KN根据表7.10选取型号为J23-6.3号压力机其公称压力为63KN满足额定 要求。由于该制件的毛坯及各工序件均为轴对称图形，而且只有一个工位，因 此压力中心必定与制件的几何中心重合。6.2 模具工作部分尺寸的计算6.2.1 拉深模的间隙表 4.28 查的拉深模的单边间隙为Z/2=1.1t=1.1mm则拉深模的间

15、隙 Z=2*1.1=2.2mm6.2.2 拉深模的圆角半径。凹模的圆角半径 Rd 按表 4.31 选取 由于 t/D=0.011 故毛坯的相对厚度 t/D*100=1.1 介于 1.02.0 之间所以凹模的圆角半径为（46）t选取Rd=4t=4mm凸模的圆角半径Rp等 于工件的内圆角半径 Rp=r=2mm。6.2.3 凸凹模工作部分的尺寸和公差。设计以凸模为设计基准。凸模尺寸见表 4.29Dp=（d min +0.4 ）将模具公差按照 IT13 级选取 dmin=67mm， =0.46查表 4.30 得拉深模凹、凸模的制造公差分别为S d= 0.08 p= 0.050凸、凹模刃口尺寸的计算如下

16、：Dp=(d + 0.4 ) -Sp=(67+0.4*0.46 ) -0.05=67.148 -0.05 mm+0.08Dd=(d + 0.4 + Z)=(67 + 0.4 X 0.46 + 2 X 1.1 )= 69.384+0.08mm由表 4.32 查的，凸模的通气孔的直径为 6.5mm。 拉深凸模圆角半径 Rd= 2mm ；拉深凹模圆角半径 Rp= 4mm 。七、模具的总体设计 拉深模具在压力机上拉深时，压边采用平面式的，坯料用凹槽定位，凹槽深度为1mm,模具采用正装结构，出件时采用卸料板顶出。7.1 凹模外形的设计 凹模的结构形式和固定方法：凹模采用圆形板状喇叭形直通式结构和通 过用

17、螺钉、销钉固定在下模座上。根据教材式2.43可知，凹模厚度H与冲裁力F之间的关系为：HXHX H=0.1F其中式中：H为凹模厚度，mmF 为冲裁力, N.代入数据可求得H=15.8mm取H=20mm 而凹模壁厚C=2H因此C=40mm因此凹模的轮廓的直径为150mm厚度为20mm凹模材料和技术要求：根据教材表7.8 ，查得材料选用碳素工具钢T10A工件部分淬硬至 HRC664,外轮廓倒圆角R=4mm凹模上还有凹槽给坯料定位，凹模上需要有深度为1mm直径为86mm勺凹槽。7.2 凸模勺设计凸模刃口尺寸为圆形,为了便于凸模和固定板勺加工,将拉深凸模设计 成台阶式。为了保证强度、刚度及便于加工与装配

18、，圆形凸模为半径为2mm的倒角，满足通气要求，开设直径为 6mm的通气孔，中间圆柱部分是安装部分， 它与固定板按 H7/m6 配合,尾部台肩是为了保证卸料时凸模不致被拉出,圆 形凸模采用台肩式固定。7.2.2 凸模长度计算凸模的长度是依据模具结构而定的。采用弹性卸料时,凸模长度按公式 L=h1+h式中 L- 凸模长度, mm；h1- 凸模固定板厚度, mm;h 附加长度 mm 主要考虑凸模进入凹模的深度凸模固定板的厚度应取其凸模设计长度 L 的 40%,拉深凸模进入凹模的 深度应大于拉深的深度 H=13mn取h=20mm设模具闭合时固定板与凹模之间 的距离为25mm则凸模的长度L=75mm7.

19、2.3 凸模材料和技术条件根据教材表7.8，查得材料选用碳素工具钢 T10A凸模工作端（即刃口）淬硬至 HRC 58- 62.由于本设计的生产批量大，要求模具寿命要求高，因此一般采用导柱、导套来保证上、下模的精确导向，其结构形式为滑动导柱、导套。 滑动导柱、导套都是圆柱形，其加工方便，容易装配，是模具行业应用 最广的导向装置。根据下模座上的座孔以及教材表 7.34 ，查得导柱的规格为 GB2861.1-81, B32 h6 X 160X 50，根据上模座上的座孔以及教材表7.36 查得，导套的规格为 GB2861.7-81, B32 H6X 50X 25。此时导柱的长度应保证上 模座在最低位置

20、时（闭合状态），导柱上端面与上模座顶面的距离不小于1015mm而下模座底面与导柱面的距离 S不小于5mm导柱的下部与下模座导 柱孔采用过盈配合，导套的外径与上模座导套孔采用过盈配合。导套的长度 须保证在冲压开始时导柱一定要进入导套10mm以上。导柱与导套之间采用间隙配合，根据冲压工序性质、冲压件的精度及材 料厚度的不同，其配合间隙也稍有不同。但对于冲裁模来讲，导柱和导套的 配合可根据凸、凹模间隙选择。由于凸、凹模间隙为0.100.13mm小于0.3mm,因此采用 H6/h5配合。7.3 固定零件7.3.1 上、下模座本设计采用后侧导柱模座，因此标准模座根据模架类型及凹模尺寸选 用，其尺寸为：上

21、模座： 130mmX 125mmX 45mm；下模座： 130mmX 125mmX 50mm模座材料采用灰口铸铁，它具有较好的吸震性，采用牌号为HT200。模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心故采用带台阶的压入式模柄，它与模座安装孔用H7/n6配合，可以保证较高的同轴度和垂直度。其规格为 GB2862.1-81, A35X100 7.3.3 固定板凸模固定板的外形为圆形，平面尺寸与凹模尺寸一致，而凸模固定板的 厚度应取其凸模设计长度的 40%因此凸模固定板的厚度为 75X 40%=30mjm 取其厚度为30mm直径为150mn而凸模与其固定板选用H7/n6配合

22、。7.3.4 垫板垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。一般冲裁模使用的垫板，厚度可在412m m内选用，外形尺寸与凸模固定板相同，而在本设计中取厚度为10mm为了便于模具装配，销钉通孔直径可以比销钉直径增大0.30.5mm。垫板的材料选用45钢，淬火硬度HRC4 48。其直径为150mm厚度为10mm7.4紧固零件螺钉和销钉是用于模具零部件进行固定与定位的元件，两者选用相同的直径。上、下模座各有4个螺钉和4个销钉，其尺寸规格见装配图。其中销钉与孔采用H7/m6过渡配合，孔壁的表面粗糙度应达 Ra1.6um7.5总装配图及附表工作原理示意图总装配图附表（1）模具辅助零件的

23、材料选用及热处理零件名称选用材料热处理硬度HRC上模座、下模座HT20040模柄Q235凸模固定板、凸凹模固定板A3 A5导柱20渗碳0.8T58 62导套20淬火58 60垫板45、T7A淬火43 48螺母、垫圈A3固定螺栓、螺钉A3 45销钉45淬火45 48顶杆45淬火43 48附表（2）冲孔小凸模加工工艺过程零件图号08零件名称冲孔凸模II工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成圆棒 $ 26mm x55mm2热处理退火3车削按图车全形，单边留0.2mm精加工余量车床4热处理按热处理工 艺，淬火、回 火达到58 s62HRC5磨削磨外圆，两端 面达到设计要 求磨床6钳工精修全面达到设计要求7检验附表（3）凹模加工工艺过程零件图号11零件名称凹模工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成长方体165mrX 135mrX 35mm空气锤2热处理退火3粗刨刨六面达到161mmx131mrrX 31mm 互为直 角牛头刨床4热处理调质5磨平面磨光六面，互为直角磨床6钳