保护套拉深模具设计-精选资料

1、冲压工艺及模具课程设计设计名称：保护套的第二次拉深的工艺分析及模具设计姓 名：学 号：学院(系)：专 业：班 级：指导教师：目录一、设计任务及产品图 1二、零件工艺性分析 11 .材料分析 12 .结构分析 13 .精度分析 2三、拉深工艺计算及工艺方案的确定 21 .拉深工艺计算 2(1)确定零件修边余量 2(2)确定坯料直径 2(3)确定拉深次数 2(4)压边圈的判断 3(5)确定各工序件高度 32 .工艺方案的确定 4四、模具工作部分尺寸的计算 41.拉深模的间隙 43 .凸、凹模的工作部分的尺寸和工差 54 .确定凸模的通气孔 6五、排样计算 7六、力的计算及压力中心的确定71 .落料

2、力的计算 72 .拉伸力的计算 83 .压边力的计算 84 .压力中心的确定 9七、冲压设备的选用 91 .落料拉深复合模设备的选用 92 .第二次拉深模设备的选用及校核 9八、标准模架的选用 101 .落料拉伸复合模模架的选用 102 .第二次拉深模模架的选用 11九、二次拉深模其它零部件结构111 .凸模 12(1)凸模的结构形式 12(2)凸模的长度 12(3)凸模的强度校核 122 .凸模拉深套 123 .卸料螺钉的选用 13134 .模柄5 .凸模固定板 146 .凹模板 147 .弹性体 16十、主要参考资料 16一、设计任务要求图1所示，为金属保护罩，材料为08钢，厚度1mm。大

3、批量生 产。要求设计该保护筒的冲压模具。完成模具整体方案的设计，完成 相关工艺计算，画出模具总装配图和模具重要零件设计。（三视图，并采用适当的剖视图）图1工件图二、零件工艺性分析1 .材料分析08钢为优质碳素结构钢，属于深拉深级别钢，具有良好的拉深 成形性能。2 .结构分析零件为一无凸缘筒形件，要求外形尺寸，没有厚度不变的要求， 结构简单，此工件的形状满足拉深工艺要求，可用拉深工序加工。工件底部圆角半径r=5,满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍 料厚的要求，因此，零件具有良好的结构工艺性。3 .精度分析零件上尺寸均为未注公差尺寸，普通拉深即可达到零件的精度要 求。三、拉深工艺计算及工艺方案的确

4、定1.拉深工艺计算零件的材料厚度为1mm,所以所有计算以中径为准。(1)确定零件修边余量零件的相对高度h/d =(310.5)/(32.5 -1)=0.97 ,经查冲模设计应用实例表4-3得，修边余量Ah=3.8mm,所以，修正后拉深件的总 高应为 30.5+3.8=34.3mm。(2)确定坯料直径D由无凸缘筒形拉深件坯料尺寸计算公式得(3)确定拉深次数工件总的拉深因数m总=d/D =31.5/67 = 0.47,查冲模设计应用实例表4-2可知，零件的各次极限拉深系数分别为m1=0.5, m2=0.75。由于m总<m1,所以，工件不能被一次拉深成形。第一次拉深后筒形件的直径为d1 =m1

5、D = 0.5m67 = 33.5mm (调整 d1=40)第一次拉深后筒形件的直径为d2 =m2d1 =0.75M40 = 30mm<32.5mm (调整 dz=d=32.5)因此，工件需二次拉深。(4)判断是否采用压边圈由于此拉深为普通平端面凹模拉深，根据首次拉深时不用压边圈的条件根据公式 上至0.045(1 m),判断是否需要压边。D因 0.045(1 -m) =0.045父(1 -0.5) = 0.0225 ,而=1/67 = 0.0149 < 0.0225 , D故需要压边圈。根据二次拉深时不用压边圈的条件根据公式t20.045( 1 -1),判断dm是否需要压边11.

6、t因 0.045( 1)=0.045m(1)=0.015,而 =1/31.5 = 0.0<0.5,m0.75d故需要压边圈。(5)确定各工序件高度查冲模设计应用实例表4-13可知，r凹1 =6t =6mm； r凸1 = 电1=6mm, 故1=凸1 +t/2 =(6+0.5) =6.5mm,末次 r2 =r工件 +t/2 = (5+ 0.5) = 5.5mm,所以 由公式Hn=0.25(D-dn)+0.43'(dn+0.32rn),求得每次拉深后筒形件dndn的高度。则第一次拉深半成品的高度为：第二次拉深成品的高度为：H2 =H工件=34.3mm拉深工序件图如图2所示。图2拉深工序

7、图2.工艺方案的确定本工件的生产第一步为落料，制成直径 D=67mm的圆片，第二 步，以D=67mm的圆板料为毛坯第进行第一次拉深，拉深成为外径 为© 35mm、内圆角r为6.5mm的半成品，第三步，再次拉深，拉深 成为外径为0 32.5mm、内圆角r为5mm的保护罩，第四步，由机械 加工方法按 酊=3.8mm修边保证零件高度的生产工艺。四、模具工作部分尺寸的计算1 .拉深模的间隙由表4-12查得总拉深次数为2的第一次拉深单边间隙为：则拉深模的双边间隙值 乙=2.2mm。第二次拉深单边间隙为:取 Z2 =1.05mm 2则拉深模的双边间隙值Z2 =2.1mm。2 .拉深模的圆角半径凹

8、模的圆角半径按公式，第一次拉深的r凹由表4-13查得，r凹=(46)t ,故选取r凹i =8t =8x1=8mm ;第二次拉深模的r凹按 r凹n =(0.60.8)r凹向 选取，r凹2 = (0.6 0.8)r凹i = (0.6 0.8)父 8 = (4.8 6.4)mm , 取 r凹2 = 6mm。凸模的圆角半径r凸应比凹模半径略小，按r凸=(0.61)r凹，最后一 次拉深时凸模的r凸应等于零件的内圆半径。故第一次拉深的凸模圆角 半径 r凸 1 =(0.61)r凹 1 =(0.6 1)父8 =(4.8 8)mm ,故取 r凸1 =6mm, r凸2 = 5mm。 3.凸、凹模工作部分的尺寸和公

9、差(1)落料凸、凹模刃口尺寸计算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。对于未标注 公差的尺寸，查冲模设计应用实例附录D1可知，对于尺寸67mm, =0.74,落料尺寸为6700.74mm,查表2-13对于厚度t=1mm的工件， 补偿刃口磨损量系数x =0.5。查表2-10得该零件冲裁凸、凹模最小间 隙Zmin =0.10mm,最大间隙Zmax=0.13mm,查表2-12可知，凸模制造 公差即=0.02mm,凹模制造公差6凹=0.03mm。将以上各值代入 6凸+6凹Zmax -Zmin校验是否成立。经校验，不等式成立，所以可按下 式计算工作零件刃口尺寸。1)第一次拉深的凸凹模尺寸的计算第

10、一次拉深件后零件直径为35mm,查冲模设计应用实例附录D1可知可知，A=0.62mm,故拉深后工件直径中35162mm公差等级 大于IT14级，故凸凹模的制造公差为IT10级。查公差表知6p = 0.1mm, 凹模尺寸为：口凹=Dm,、慧=3500.1 mm凸模尺寸为：D 凸=(Dmax-Zi)、 =(35 2.2)00.1 =32.800.imm2)第二次拉深的凸凹模尺寸的计算第一次拉深件后零件直径为32.5mm,查冲模设计应用实例附录D1可知可知，A=0.62,故拉深后工件直径632.5162mm公差等级 大于IT14级，故凸凹模的制造公差为IT10级。查公差表知ap= 0.1mm, 所以

11、凹模的尺寸为： 凸模尺寸为：D凸=(Dmax -0.75A -Z2)0_6 =(32.5-0.750.62-2.1)00.1 =29.93511mm4.确定凸模的通气孔由于凸模与工件在真空状态下无法卸件，为使得卸件容易，根据凸模直径大小，查表4-14取得凸模的通气孔直径为 5mm。五、排样计算查表2-16得，最小搭边值a=1.5mm,a=1.5mm。22冲裁件的面积： A= A =- = = 3523.865mm244坯料宽度为：b=70mm进品巨：h=68.5mm一个进距的材料利用率按公式n=凶父100%计算，如下：bh因此，排样图如图3所示：六、力的计算及压力中心的确定1 .落料力的计算考

12、虑到凸、凹模刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化 以及材料厚度偏差等因素，实际所需冲裁力还需增加30%,故选择冲 床时的冲裁力应为 F落=1.3F0 = 1.3 m 67.3 = 87.5KN2 .拉深力的计算根据公式F拉=Kndt0b计算1）对于第一次拉深查表4-18,对于m1=0.5,修正因数K1=1.0,对于08钢的强度极限0b =400MPa, d1=40mm,代入上式则有：2）对于第二次拉深查表4-18,对于m2=0.75,修正因数K2=0.90,对于08钢的强 度极限 =400MPa, d2=32.5mm,代入上式则有：3 .压边力的计算1）对于第一次拉深查表4-15选用

13、公式为：Fq = " D2 （d1 +2r凹）2p4式中，r凹=8mm,d =40mm, D=67mm,由表 4-16 查得 p = 2.8MPa。把各已知数据代入上式，得压边力为：1）对于第二次拉深查表4-15选用公式为：Fq = jdn2,-d；）p4式中d2 =32.5mm , d1 = 40mm ,由表 4-16 查得 p = 2.8MPa。把各已知数据代入上式，得压边力为:4.压力中心的确定因为次成型件是圆形件，压力中心即为成型件的几何中心。七、冲压设备的选用1 .落料拉深复合模设备的选用按公式F压1.4(F +Fq),压力机的公称压力为：因为F压F落，所以，应按照落料力的

14、大小选用设备。初选设备为J23-10。设备工作行程需要考虑工件成形和方便取出，因此，工作行 程s之2.5H工件=2.5x26 = 65mm,选取开式压力机J23-16F.其主要技术参数如下：公称压力：160kN滑块行程：70 mm滑块行程次数：120次/min最大闭合高度：205mm闭合高度调节量：45mm立柱间距：220mm喉深：160mm工作台尺寸：300mmX 450 mm模柄孔尺寸：© 40 mmx 60mm垫板厚度：40mmx 210mm2 .第二次拉深模设备的选用及校核1)第二次拉深模设备的选用F 总=F拉 2 Fq2 =36738 1195.2 = 37933.2 N

15、= 37.9KN模具的闭合图度：H闭=H上模+ H下模+ H凸+ H凹一 H进入但需F压入 ,设备工作行程需要考虑工件成形和方便取出，选取开 式双柱可倾压力机J23-16,以保证拉深的顺利操作，其主要技术参数 如下：公称压力：160kN滑块行程：55 mm滑块行程次数：120次/min最大闭合高度：220mm最大装模高度：180mm立柱间距：220mm滑块中心线至床身距离：160mm工作台尺寸：300mmX 450 mm模柄孔尺寸：© 40mm x 60mm垫板尺寸：40mmx 210mm2）第二次拉深模设备的校核由于所选模架的最大闭合高度 165mm,最小闭合高度140mm 所以H

16、max-5AH模Hmin +10,符合要求，所以压力机合格，可用 八、标准模架的选用1 .落料拉深复合模标准模架的选用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。根据凹模高度和壁厚的计算公式得 凹模高度：H =Kb =0.22父67 =14.74mm （ K的取值查表2-17） 凹模壁厚：c=(1.52)H =(1.52)>d4.74 = (22.11 29.48)mm ,取 c=26mm所以，凹模的外径为：D -67 2 26 -119mm以上计算仅为参考值，由于本套模具为落料拉深复合模，所以凹 模高度受拉深件高度的影响必然会有所增加，其具体高度将在绘制装 配图时

17、确定。另外，为了保证凹模有足够的强度，将其外径增大到 125mm。模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，查得模架规格为： 上模座 125mmx 125mmX 35mm,下模座 125mmx 125mmX 45mm, 导柱 22mmX 150mm,导套 22mmx 85mmX 33mm。2 .第二次拉深模标准模架的选用凹模高度： H = Kb =0.35 32 -11.2mm(K的取值查表2-17)凹模壁厚：c=(1.52)H =(1.5 2)父11.2 =(16.8 22.4)mm ,取 c=20mm所以，凹模的外径为：D =32 2 20 =72mm由于零件高度较高，尺寸较小，所以未选用标

18、准模架，导柱导套 选用标准件，查得模架规格为：上模座 100mmx 100mmx 30mm,下 模座 100mmx 100mmX40mm,导柱 20mmx 130mm,导套 20mmx 70mmX 28mm。九、二次拉深模其它零部件结构1 .凸模1)凸模的结构形式根据工件外形并考虑加工，将凸模设计台阶式圆凸模，一方面加工简单，另一方面又便于装配与修模，采用车床加工，与凸模固定板的配合按H7/m6。2)凸模的长度 L=Hi+H2+Y式中Hi 凸模固定板厚度H2压边圈高度Y附加长度，包括凸模刃口修磨量，凸模进入凹模的深度30.5mm,因此凸模长度L=20+30+30.5=80.5mm。具体结构可参

19、见下图4 所示。图4凸模的结构3)凸模的强度校核(1)压应力的校核圆形凸模按公式dmin之生 进行压应力校核，叵压的值根据44页仃压可知，取1000MPa,凸模的材料为T8A,查附录A可知，7 = 600MPamin4t4 1 6001000=2.4mm ,成立。(2)弯曲应力的校核对于无导向装置的圆形凸模按公式Lmax *95,进行校核。22c d2c302“95=95 父,=438mm , F37933.2U = 60.5mm< 438mm ,故满足弯曲应力的校核2 .凸模拉深套凸模拉深套壁厚的尺寸取首次拉深产品与二次拉深产品的直径 之差的1/2,即1/2 (40-32) =4mm,其他尺寸只要考虑有足够的强度 就可以，选取H=8mm,整个高度和拉伸件的高度相当。材料采用 45 钢，热处理硬度为调质42-45HRC.其结构如图5所示。3 .卸