大凸缘拉伸件模具设计钣金成型课程设计说明书

冷冲模课程设计说明书大凸缘拉深件1模具设计院系航空航天工程学部（院）专业飞行器制造工程（钣模）班号飞制1305学号姓名赵鑫指导老师刘占军沈阳航空航天高校2016年12月摘要随着国防工业的大力发展，对机械模具的要求越来越高，对工件工序支配、材料选取与、工艺设计和设备制备等环节都提出了更高的要求。本课程设计的题目为宽凸缘拉伸件成型，在设计中，先分析了20号钢的工艺特点，接着对成型件进行了工序方案的确定（工序有落料和三次拉深）。然后确定了模具种类，并设计出了每道工序的加工尺寸。依据加工工序尺寸和相应标准，设计出了每道工序的各个模具零件的尺寸。重点对落料和首次拉深的复合模进行了设计，该模具采纳先落料再拉深；文中分别对其进行了刃口尺寸计算、冲压力计算、压力机选取、毛坯值计算、压边圈设计和凸凹模等一系列零件设计。还用计算机软件绘制了一些列图纸，用到了、绘图软件；最终生成了复合模具的装配图、零件图数张，供参考。关键词落料拉深尺寸计算凸凹模装配图目录第1章冲压工艺性及方案设计…………11.1冲压件工艺分析………11.2预定工艺方案…………1工艺方案分析………………1第2章主要工艺计算过程………………22.1确定修边余量……………22.2计算毛坯直径D………22.3确定拉深次数…………42.4拉深工序圆角半径的确定………………42.5毛坯直径修正………………52.6计算以后各次拉深高度………………52.7落料件工序尺寸……………52.8各工序的工件相关尺寸……………………62.9绘制工序图……………7第3章冲压力计算………93.1落料成型时冲裁力计算………………93.2压边力计算……………93.3拉深力计算…………………10第4章压力机选择…………11第5章模具刃口尺寸………125.1凸、凹模间隙设计………12落料成型凸、凹模间隙计算…………………12拉深成型凸、凹模间隙计算…………………125.2凸、凹模刃口尺寸和公差的确定………12落料凸、凹模刃口尺寸计算…………………12拉深刃口尺寸计算……………135.3各工序的模具刃口尺寸汇总下…………15第6章板料毛坯值计算……………………16第7章凸、凹模的材料及工艺性能选择…………………177.1复合模具凸凹模……………177.2第一次拉深…………………177.3其次次拉深…………………177.4第三次拉深…………………17第8章压边圈设计…………188.1首次拉深压边圈设计……………………18第9章上下模座的设计………199.1上模座的设计……………………199.2下模座的设计……………………20第10章模具其他结构图………2110.1模柄结构图……………………2110.2凸凹模结构图……………………2110.3凸模固定板结构图………………2210.4导柱、导套结构图…………………2210.5卸料板结构图…………………2410.6首次拉深凸模机构图…………2410.7推件块机构图………………25第11章模具参数汇总………………26第12章模具装配图…………………2712.1落料拉深复合模具装配图………2712.2再次正拉深模具装配图……………28第13章总结……………29参考文献………………………30第1章冲压工艺性及方案设计1.1冲压件工艺分析（1）材料：该拉深件的材料20钢是碳素工具钢，具有较好的韧性、塑性和可拉深性能。（2）零件结构：该制件为宽凸缘圆桶形拉深件，故对毛坯的计算要参照冲压手册确定合理的修边余量。（3）单边间隙、拉深凸凹模及拉深高度的确定应符合制件要求。（4）凹凸模的设计应保证各工序间动作稳定。（5）尺寸精度：依据要求，零件图上全部未注公差的尺寸按14级确定工件尺寸的公差。查公差表可得工件基本尺寸公差为：∅380+0.62，∅140+0.43，1201.2预定工艺方案工艺方案分析该工件包括落料、拉深两个基本工序，经分析可有以下三种工艺方案：

方案一：先落料，首次拉深一，再次拉深。采纳单工序模生产。

方案二：落料+拉深复合，后拉深二。采纳复合模+单工序模生产。

方案三：先落料，后二次复合拉深。采纳单工序模+复合模生产。方案四：落料+拉深+再次拉深。采纳复合模生产。方案一模具结构简洁，但需三道工序三副模具，成本高而生产效率低，难以满意大批量生产要求。方案二只需二副模具，工件的精度及生产效率都较高，工件精度也能满意要求，操作便利，成本较低。方案三也只须要二副模具，制造难度大，成本也大。方案四只需一副模具，生产效率高，操作便利，工件精度也能满意要求，但模具成本造价高。通过对上述四种方案的分析比较，该件的冲压生产采纳方案二为佳第2章主要设计计算2.1确定修边余量该件d凸=38，d凸38/14.8=2.57,查《简明冲压工艺与模具设计手册》表7-3可得Δ1.6则可得拉深最大直径凸+2式(2.1)=38+2*1.6=41.2故实际外径为41.22.2计算毛坯直径D由《冲压手册》机械工业出版社中，毛坯计算公式表4-7序号20可计算出毛坯的直径式（2.2）=1697.44+535.76482.3确定拉深次数首先推断能否一次拉深成型12/14.8=0.810.8/48*100=1.6741.2/14.8=2.7814.8/48=0.31据《冲压手册》其次版表4-20可查出=，而=0.81>0.27，故一次不能拉出来，须要多次拉深。计算拉深次数及各次拉深直径。1=41.2/48=0.862.5/0.8=3.125≈41=0.8/48*100=1.67查表4-22取m1=0.43,=48×0.43=21有以上数据和实际状况综合考虑，应选取实际拉深系数稍大于极限拉深系数者，故暂定第一次拉深直径=21。再确定以后各次拉深直径。由《冲压手册》其次版表4-15查得：m2=0.75，=21×0.75=15.75≈16m3=0.78，=16×0.78=12.48＜14.8故须要三次拉深。从上述数据看出，各次拉深变形程度安排不合理，现调整如下：表2.1拉深数据调整极限拉深系数[]实际拉深系数各次拉深直径拉深系数差值=0.43=0.438=21+0.008=0.75=0.810=17+0.06=0.78=0.871=14.8+0.091各次的颇接近，故知变形程度分协作理。故采纳三次拉深的方法来进行成型。2.4拉深工序圆角半径的确定加工模具以此为：拉深落料复合模，拉深模具，拉深模具，以下为刚性模具的圆角半径。48-21=27查表4-78取r凹1=4.5r凹2=2.5r凹3=2.5,因，式（2.3）=工件圆角半径，=工件圆角半径则=4，=2.5，=2.52.5毛坯直径修正参看《冲压手册》关于宽凸缘工序尺寸修正的其次个原则，为保证以后拉深是凸缘不参与变形，宽凸缘拉深件首次拉入凹模的材料应比零件最终拉深部分实际所需材料多百分之三至百分之五，取修正余量为百分之五。这样，毛坯直径应修正为：41.2×1.052+535.76≈49则第一次拉深高度：取r1=4，R1=4.5参看《冲压手册》式（2.5）0.252149=12校核第一次拉深相对高度查《冲压手册》表4-20，当d凸d141.2211.96，tD0.8491.63%时，许可最大相对高度h1d1=0.42～0.51初取=8，验算h1d1=0.42～0.51＞h1d2.6计算以后各次拉深高度设其次次拉深时多拉入百分之三的材料（其余百分之二的材料返回到凸缘上）。为了便利计算，先求出假想的毛坯直径。取r22=2.5参看《冲压手册》D2=41.2×1.032+535.76≈48式（2.6）故式（2.7）0.251748=11.07设第三次拉深多拉入百分之二的材料，另外百分之一的材料返回到凸缘上。则假想毛坯直径为：取r33=2.5(由图纸要求而来)D3=41.2×1.022+535.76≈48故式（2.9）0.2514.848=12.40由h3=12.40＞11.2可知，满意要求。2.7落料件工序尺寸有以上分析可知取毛料直径φ=49，加工工序为：落料加第一次拉深，其次次拉深，第三次拉深图2.1落料件俯视图49查公差表可得工件基本尺寸公差为：（取14）φ2.8各工序的工件相关尺寸表2.2各工序尺寸汇总毛坯（）H()（）拉深系数M凸模()凹模R1()落料49049000第一次拉深41.28210.43844.5其次次拉深41.211.07170.8102.52.5第三次拉深41.211.214.80.8712.52.52.9绘制工序图图2.2落料工序图2.3第一次拉深图2.4其次次拉深图2.5第三次拉深图2.6修边第3章冲压力计算3.1落料成型冲裁力计算由《冲压工艺学》机械工业出版社，有关“冲裁力的计算方法”则有：，其中：L为冲裁周长（）,材料的抗剪强度，t材料的厚度（）考虑到模具刃口的磨损，凸、凹模间隙的波动，材料机械性能的改变，材料厚度偏差等因素，实际所需冲裁力还需增加百分之三十。49π，=333故有：1.3L=1.349π0.8333=53.28式（3.1）3.2压边力的计算采纳压边的目的是为力防止变形区板料在拉深过程中的起皱，拉深时压边力必需适当，压边力过大会引起拉伸力的增加，甚至造成制件拉裂，压边力过小则会造成制件直壁或凸缘部分起皱，所以是否采纳压边装置主要取决于毛坯或拉深系数m和相对厚度100%由于1000.8/49100%=1.63%1.5～2可用可不用首次拉深系数=0.438＜0.6用1=0.8/211003.8%＞1.5m2=0.810＞0.8不用2=0.8/171004.7%＞1.5m3=0.871＞0.8不用故：查《冲压手册》表4-80知，三次拉深均须要采纳压边装置。材料第一次拉深时压边力为=π[D02-(d1+21)]4式（3.2）=π[492-(21+2×4.5)]×2.8/4=5.21式中p为单位压边力（）,20钢为极软钢，故查《冲压手册》表4-82,取2.83、3拉深力的计算查的20钢的强度极限=376，m1=0.438，m2=0.8103=0.871查《冲压模具设计与制造技术》北京出版社，有关“有凸缘筒形件拉深力”的计算方法：首次拉伸力：式（3.3）以后各次拉深凸缘不变，计算公式为：式（3.4）查《冲压模具设计与制造技术》表5-22，得K3=1.0，K2=0.66,首次拉深时拉深力3.14×21×0.8×376×1.019835N其次次拉深时拉深力3.14×17×0.8×376×0.6610597N第三次拉深时拉深力3.14×14.8×0.8×376×0.669226N第4章压力机的选择上套模具加工过程中，各个工序是分开进行的，各个工序所须要的压力分别为：冲裁力=53.28拉深力+压边力=19.845.2125.05拉深力=10.60拉深力=9.23综合以上可得所需最大的压力为：53.28，故取压力为100采纳“开式压力机”公称压力为100，由《冲压手册》表9-3查得。其他参数为：滑块行程60，行程次数135次每分，发生公称压力时滑块距下死点距离4，最大封闭高度180，封闭高度调整50，滑块中心到床身距离130，工作台尺寸360（左右）、210（前后），工作台孔尺寸180(左右)、90（前后）、130（直径），立柱间距离180，活动太压力机滑块中心到床身紧固工作台平面距离模柄孔尺寸φ30×50（），工作台板厚度70，垫板厚度50，倾斜角30度第5章模具刃口尺寸5.1凸、凹模间隙设计落料成型凸、凹模间隙计算查《冲压工艺学》机械工业出版社，表2-3得出，20号钢的双面间隙值为：。拉深成型凸、凹模间隙计算凸、凹模单边间隙值C，查《冲压手册》表4-74可有如下：第一次拉深：C1=1.20.96式（5.1）其次次拉深：C2=1.10.88式（5.2）第三次拉深：C30.8式（5.3）5.2凸、凹模刃口尺寸和公差的确定落料凸、凹模刃口尺寸计算参看《冲压工艺学》机械工业出版社，有关“落料件的刃口尺寸计算”落料的尺寸由凹模刃口尺寸确定，且凹模刃口尺寸为A类尺寸（即在加工中，凹模的尺寸会越变越大）。由公式可计算得：式（5.4）=49+0.62-0.5×0.62=49.31该零件的凸模刃口尺寸按上述凹模刃口尺寸进行配制，可算得凸模的尺寸为：式（5.5）=49+0.62-0.5×0.62-2×0.025=49.26拉深刃口尺寸计算由《冲压手册》机械工业出版社，有关“拉深模工作尺寸计算”，凸、凹模的尺寸计算公式为（要求工件外形尺寸）：式(5.6)其中D为工件的外形基本尺寸，为凹模的制造公差，为凸模的制造公差，为工件的公差，c为凸、凹模的单边间隙。第一次拉深：第一次拉深后，工件的基本尺寸为：21.8-0.520查《冲压手册》表4-76(凸、凹模的制造公差)分别查得：δ凹=0.06，δ凸=0.035。式(5.7)=21.8-0.75×0.52=21.41式(5.8)=21.8-0.75×0.52-2×0.96=19.49其次次拉深：其次次拉深后，工件的基本尺寸为：查表4-76得凸、凹的制造公差为:δ凹=0.06，δ凸=0.035式(5.9)=17.8-0.75×0.43=17.478式(5.10)=17.8-0.75×0.43-2×0.88=15.718第三次拉深：第三次拉深后，工件的基本尺寸为：查表得凸凹的制造公差为:δ凹=0.06，δ凸=0.035式(5.11)=15.6-0.75×0.43=15.278式(5.12)=15.6-0.75×0.43-2×0.8=13.6785.3各工序的模具刃口尺寸汇总表5.1各工序的模具刃口尺寸汇总凹模尺寸（）凸模尺寸()单边间隙C（）凸模圆角R()凹模圆角R()落料49.3149.26//第一次拉深21.4119.490.9644.5其次次拉深17.47815.7180.882.52.5第三次拉深15.27813.6780.82.52.5第6章板料毛坯值计算工件毛坯件为圆形件，依据《冲压工艺学》有关“毛坯搭边值的计算”，可计算得：板料为矩形板料，样件为圆形结构，0.8，查得相应的参数：工件间a1=0.8，沿边1.0算得板料的宽度为：49+2×49+2×1.0=51，式（6.1）依据模具结构的须要，便利卸料，取板料宽度55，采纳固定挡料销基本尺寸为6，由《模具标准应用手册》表2-64而查得。第7章凸、凹模的材料及工艺性能选择7.1复合模具凸凹模参考《模具结构图汇编》中国模具工业协会经济技术询问部，第284页，有关落料拉深复合模具的设计，材料用T10A，热处理58~62，采纳车床加工，依据其阅历值取落料凸模高度为5060×80×507.2第一次拉深凸模拉深凸模采纳台阶式，材料用T10A，热处理58~62，也是采纳车床加工,与凸模固定板的协作按H76的协作，依据阅历值取厚度为30+8=38。∅19.49×387.3其次次拉深凸、凹模依据工件外形并考虑加工，将凸模设计成带肩台阶式圆凸凹模，一方面加工简洁，另一方面又便于装配与修模，采纳车床加工，与凸模固定板的协作按H76。∅15.718×51.07∅80×307.4第三次拉深凸、凹模（1）凸模采纳车床加工，与凸模固定板的协作按H76。凸模长度12式(7.1)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11.2，因此凸模长度40+11.2=51.2。∅13.678×51.2（2）凹模∅80×30第8章压边圈的设计8.1首次拉深压边圈设计为了防止拉深过程中起皱，生产中主要采纳压边圈，查《冲压手册》知。压边圈采纳45钢制造，热处理硬度为42～45。首次拉深的压边圈零件图为：图8.1压边圈零件图第9章上下模座的设计9.1上模座的设计选取上模座为“后侧导柱上模座”依据《冲压工艺学》有关模具尺寸的设计查表8-3，取得0.2算得凹模周界(49*O.2*2)*2+49=88.2,式(9.1)查表可知因选取100*10030，查出一系列数据，上模座的结构图为：图9.1上模座结构图9.2下模座的设计依据上模座的尺寸可得出下模座的尺寸，其尺寸为：100*100，40其结构图为：图9.2下模座结构图第10章模具其他结构图10.1模柄结构图参考冷冲模有关结构的设计标准，可得出模具其他结构的尺寸。模柄选取“槽型模柄”∅30×78，依据资料，查得相应的参数78，结构图为：图10.1模柄结构图10.2凸凹模结构图参考冷冲模有关结构的设计标准，可得出尺寸，其凸凹模的结构为：图10.2凸凹模结构图10.3凸模固定板结构图10.3凸模固定板结构图10.4导柱、导套结构导套与上模座为过盈协作，查得标准，选取以下导套：∅32×70导柱与下模座为过盈协作，选取以下导柱，导柱与导套之间采纳间隙协作，中间凸模润滑油，∅32×14010.5卸料板结构图复合模的卸料版为弹性卸料板，分别安放在模具的两侧，中间为凸凹模，从装配图的左视图中可以看出。（如下图）图10.4卸料板结构图：10.6首次拉深凸模机构图依据以上计算过程得出相关尺寸∅24图10.5首次拉深凸模机构图10.7推件块机构图推件块与凸凹模之间为间隙协作，上部用螺纹与打杆相连接，其结构图为：图10.6推件块机构图第11章模具参数汇总经过计算，汇总模具各零件的尺寸参数如下表表11.1参数汇总名称数量尺寸凸凹模160×80×50落料凹模1∅100×拉深凸模1∅2推件块1∅23×20推杆1