保护套拉深模具设计

1、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 42.拉深模的圆角半径 53.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

2、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 134.模柄135.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.

3、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，经查冲模设计应用实例表4-3得，修边余量，所以，修正后拉深件的总高应为30.5+3.8

4、=34.3mm。（2）确定坯料直径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，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，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 （调整=40）第一次拉深后筒形件的直径为 <32.5mm （调整d2=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，判断是否需要压边。因，而，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，判断是否需要压边。因，而，故需要压边圈。（5）确

5、定各工序件高度查冲模设计应用实例表4-13可知，；,故,末次,所以由公式，求得每次拉深后筒形件的高度。则第一次拉深半成品的高度为： 第二次拉深成品的高度为：拉深工序件图如图2所示。图2拉深工序图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32.5mm、内圆角r为5mm的保护罩，第四步，由机械加工方法按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

6、模的双边间隙值。第二次拉深单边间隙为：取则拉深模的双边间隙值。2.拉深模的圆角半径凹模的圆角半径按公式，第一次拉深的由表4-13查得，故选取；第二次拉深模的按选取，取。凸模的圆角半径应比凹模半径略小，按，最后一次拉深时凸模的应等于零件的内圆半径。故第一次拉深的凸模圆角半径，故取，。3.凸、凹模工作部分的尺寸和公差（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，落料尺寸为，查表2-13对于厚度t=1mm的工件，补偿刃口磨损量系数。查表2-10得该零件冲裁凸、凹模最小间隙，最大间隙，查表2-12可知

7、，凸模制造公差，凹模制造公差。将以上各值代入校验是否成立。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，故凸凹模的制造公差为IT10级。查公差表知，。凹模尺寸为：凸模尺寸为：2）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，故凸凹模的制造公差为IT10级。查公差表知，。所以凹模的尺寸为：凸模尺寸为：4. 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。

8、五、排样计算查表2-16得，最小搭边值坯料宽度为：b=70mm进距：h=68.5mm一个进距的材料利用率按公式计算，如下：因此，排样图如图3所示：图3 排样图六、力的计算及压力中心的确定1.落料力的计算考虑到凸、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2.拉深力的计算根据公式计算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，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，d2=32

9、.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选用公式为：式中，,，由表4-16查得。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：式中，由表4-16查得。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，压力机的公称压力为：因为，所以，应按照落料力的大小选用设备。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，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：70mm滑块

10、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：300mm×450 mm模柄孔尺寸：40 mm×60mm垫板厚度：40mm×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模具的闭合高度： 但需，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：55mm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：16

11、0mm工作台尺寸：300mm×450 mm模柄孔尺寸： 40mm×60mm垫板尺寸：40mm×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，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：（K的取值查表2-17）凹模壁厚：，取c=26mm所以，凹模的外径为：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

12、配图时确定。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125mm×125mm×35mm，下模座125mm×125mm×45mm，导柱22mm×150mm，导套22mm×85mm×33mm。2.第二次拉深模标准模架的选用凹模高度：（K的取值查表2-17）凹模壁厚：，取c=20mm所以，凹模的外径为：由于零件高度较高，尺寸较小，所以未选用标准模架，导柱导套选用标准件，查得模架规格为：上模座100mm×100mm×30mm，下模座10

13、0mm×100mm×40mm，导柱20mm×130mm，导套20mm×70mm×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=H1+H2+Y式中 H1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

14、凸模按公式进行压应力校核，的值根据44页可知，取1000MPa，凸模的材料为T8A，查附录A可知，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进行校核。，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. 卸料螺钉的选用 卸料板上设置4个螺钉，公称直径为8mm，L为40mm的圆柱头卸料螺钉，采用45钢制造，淬火硬度为35-40HRC。4.模柄采用B型

15、凸缘模柄的形式，模柄直径d=32mm，球面垫块直径D=55mm，锥面压边圈外径D1=90mm，的浮动模柄。并用四个螺钉固定，螺钉规格：M6×20mm。图5 拉深套结构图5.凸模固定板 采用直径D=100mm，厚度H=20mm，材料为45钢的圆形固定板，材料：45，技术条件：按JB/T7653-1994的规定。如图6所示6.凹模板采用直径D=100mm，厚度H=40mm，材料为T10A的圆形凹模板,技术条件：按JB/T7653-1994的规定。如图7所示图6 凸模固定板结构图图7 凹模的结构图7.弹性体选用橡皮作为弹性元件，橡皮一般为聚氨胶，因为它允许承受的载荷较弹簧大，并且安装调理方便。因为聚氨脂橡胶的总压缩量一般35%,所以取30%，刚聚氨胶的高度根据h=0.3×H计算。h为