《冲压工艺与模具设计》课程设计-箱壳落料拉深模设计【全套图纸】

课 程 设 计 设计题设计题目：目：箱壳落料拉深模箱壳落料拉深模设计设计 全套全套图纸图纸，加，加 153893706 2 系系 别别 机械工程系机械工程系 班班级级 机械本机械本 101 学生姓名学生姓名 学号学号 2010518102 指指导导教教师师 起止日期起止日期 2013 年年 12 月月 9 日日2013 年年 12 月月 13 日止日止 模具模具 课程设计成绩评定表课程设计成绩评定表 系（部）：系（部）： 机械工程系机械工程系 班级：班级： 机械本机械本101101 学生姓名：学生姓名： 指指 导导 教教 师师 评评 审审 意意 见见 评价 内容 具 体 要 求权重评 分 加权 分 调研 论证 能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案 和日程安排。 0.15 54 43 32 2 工作 能力 态度 工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好， 能够独立完成设计工作， 0.25 54 43 32 2 工作 量 按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难 度适宜。 0.25 54 43 32 2 说明 书的 质量 说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文 字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全， 图表完备，书写工整规范。 0.55 54 43 32 2 指导教师评审成绩指导教师评审成绩 （加权分合计乘以（加权分合计乘以 1212） 分分加权分合计加权分合计 指指 导导 教教 师师 签签 名：名： 年年 月月 日日 评评 阅阅 教教 师师 评评 审审 意意 见见 3 评价 内容 具 体 要 求权重评 分 加权 分 查阅 文献 查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力 0.25 54 43 32 2 工作 量 工作量饱满，难度适中。 0.55 54 43 32 2 说明 书的 质量 说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文 字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全， 图表完备，书写工整规范。 0.35 54 43 32 2 评阅教师评审成绩评阅教师评审成绩 （加权分合计乘以（加权分合计乘以 8 8） 分分加权分合计加权分合计 评评 阅阅 教教 师师 签签 名：名： 年年 月月 日日 课课 程程 设设 计计 总总 评评 成成 绩绩分分 目 录 序 言.2 第一部分 冲压成形工艺设计.3 I 冲压工艺性分析.4 II 制定冲压工艺方案.4 III 确定毛坯形状，尺寸和主要参数计算6 第二部分 冲压模具设计.8 确定冲模类型机结构形式.8 计算工序压力，选择压力机.8 计算模具压力中心.9 IV 模具结构设计 10 4 设计总结17 参 考 文 献.18 序 言 目前我国模具工业与发达国家相比还相当落后。主要原因是我国在模具标 准化，模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家相比差距很大。 随着工业产品质量的不断提高，模具产品生成呈现的品种、少批量、复杂、 大型精密更新换代速度快。模具设计与技术由于手工设备，依靠人工经验和 常规机加工，技术向以计算机辅助设计，数控编程切屑加工，数控电加工核 心的计算机辅助设计（CAD/CAM)技术转变。 模具生产制件所表现出来的高精度，高复杂程度,高生产率，高一致性和 抵消耗是其它制造加工方面所不能充分展示出来，从而有好的经济效益，因 此在批量生产中得到广泛应用，在现代工业生产中有十分重要的地位，是我 国国防工业及民用生产中必不可少的加工方法。 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压零件日趋复杂化， 冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展，冲模制造难度日益增 大。模具制造正由过去的劳动密集、依靠人工的手工技巧及采用传统机械加 工设备的行业转变为技术密集型行业，更多的依靠各种高效、高精度的 NC 机 5 床、CNC 机床、电加工机床，从过去的单一的机械加工时代转变成机械加工、 电加工以及其他特种加工相结合的时代。模具制造技术，已经发展成为技术 密集型的综合加工技术。 本专业以培养学生从事模具设计与制造工作能力的核心，将模具成型加 工原理、设备、工艺、模具设计与制造有机结合在一起，实现理论与实际相 结合，突出实用性，综合性，先进性。正确掌握并运用冲压工艺参数和模具 工作部分的几何形状和尺寸的综合应用，以提高我的模具设计与制造能力的 综合应用。 在以后的生产中，研究和推广新工艺，新技术。提高模具在生产生活中 的应用，并进一步提高模具设计水平。 冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计 机械工程系 机械本机械本 101101 学生姓名： 学号 20105181022010518102 一 设计题目 箱壳落料拉深模设计 二 设计内容要求 材料： Cr12 厚度： t=1.2mm 硬度： HRC58-62 1、任务内容： 6 (一）工艺设计 1、工艺审查与工艺分析 2、工艺计算： 毛坯计算 工序件计算或排样图 3、工艺方案的确定 工序的确定 基准和定位方式的选择 （2）模具设计 1、总图 2、零件图 指导教师 2013 年 12 月 第一部分第一部分 冲压成形工艺设计冲压成形工艺设计 冲压工艺性分析冲压工艺性分析 1 该产品的基本工序为落料、冲孔。 2 它对零件尺寸公差特殊要求，用 IT12 级，利用普通话加工方式可达到图样要 求。 3 重视模具材料和结构的选择，保证有一定的模具寿命。 工件的极限偏差 尺寸凸模偏差凹模偏差 58-0.020+0.030 88-0.025+0.025 7 II 制定冲压工艺方案制定冲压工艺方案 （ 1 ）工艺方案 根据制件工艺分析，其基本工序有落料、冲孔，可以有以下三种工艺方案。 方案一：先落料，然后冲孔，再拉深，采用复合模生产。 方案二：落料拉深。采用单工序模生产。 方案三：落料拉深冲孔。采用连续模生产。 （ 2 ）工艺方案分析 综合以上三种方案，方案三最合理。采用三种模具即可解决一些问题，第 一种是落料拉深模，第二种冲孔翻边模，第三种是冲裁模，故选择的是落料拉 伸模。 工作原理 首先由压力机带动模柄，模柄再带动上模座下行，上模座带着凸凹模下行，凸 凹模与落料凹模完成落料的动作，凸凹模继续下行，拉深凹将条料拉入凸凹模， 完成拉深动作过程，再由顶杆带动压边圈拉制件顶出。 8 III 确定毛坯形状，尺寸和主要参数计算 1、尺寸的确定 已知 b1=88 b=58 t=1.2 r 底=6 r1=3.8 r2=7.3 h0=28 r1/b=3.8/58=0.066 9 h0/b=28/58=0.483 由图 472 查得该件属 区的低矩形件，又根据 t/bx100=1.2/58x100=2.172 ，可按表 433 所得的第一种方法计算。 1） 选取修边余量 h，确定矩形件的计算高度。 当 h0/r1=28/3.8=7.368 h=0.5h0/r1=0.5x7.368=3.684(mm) h=h0+h=28+3.684=31.684(mm) 2） 假想毛坯尺寸直径。 D=1.13 )18 . 0 11 . 0 (4)5 . 0(72 . 1 )43. 0(4 12 rrrrhrrhbb 底底底 =112.418mm 3） 毛坯长度 r=D+(b1-b)=112.418+(88-58)=142.418(mm) 4） 毛坯宽度 K=D-(b-2r1)+【b-2x（h-0.43xr 底） 】 （b1-b）/（b1-2r） =112.418x(58-2x3.8)+【58+2x（31.684-0.43X6） 】 （88-58）/（88-2x3.8） =113.832mm 5） 毛坯直径 R=0.5K=0.5x113.832=56.916(mm) 圆整毛坯直径为 11.25mm。毛坯长度为 142.5mm,毛坯宽度为 114mm。毛坯半径 为 57mm。 6） 毛坯尺寸如下图示： 10 由 h0/b=28/58=0.483m1 所以属于一次拉深成形。 2、确定排样方式和计算材料利用率。 上图的毛坯形状和尺寸较大，为便于手工送料，选用单排冲压，有两种排 样方式如图示。 11 经过分析计算：（a）的排样方式，材料利用率最高。 3、搭边值的确定 由于工艺所采用的送料方式为手工送料，且为非图形，查表 2-17 得 a=2.5mm a1=2mm 第二部分第二部分 冲压模具设计冲压模具设计 确定冲模类型机结构形式确定冲模类型机结构形式 在冲压工艺性分析后拟定冲压工艺方案时选择复合模，又因零件的几何形状简 单对称，工件间无搭边值，复合模结构相对简单，操作方便，又可直接利用压 力机的打杆装置进行推件，卸件可靠、便于操作，所以模具类型为少废料复合 模。 计算工序压力，选择压力机计算工序压力，选择压力机 1.由于本套模具为落料拉伸模，计算参数如下： 1） 落料力 F 落=1.3Lz 将 t=1.2mm 及 08 钢材料的搞剪强度 =260Mpa 代入上式，得 F 落=1 .3x(2xx57+30x2)x260=122849.99N 12 2） 推件力 F 推=nF 落 k1 n=1,k1 查表 2-10 得 k1=0.035 代入得： F 推=1x122849.99x0.035=4299.750N F 总=F 落+F 推=127149.74N 根据压力，可选用 160 的开式双柱可倾压力机。 根据资料得其主要参数及大小如下： 最大冲压力 160KN 滑块行程 70mm 滑块行程次数 120 次/min 最大封闭高度 220mm 封闭高度调节量 45mm 工作台尺寸 300mmx450mm 模柄尺寸 直径 40x60 5、落料拉深先后的确定 F0=127149.7 4 拉深力 F 拉=(2b1+2b-1.72r)tbk4 查表 4-23 得 k4=0.7 b=420Mpa 代入公式得 F 拉=(2x88+2x58-1.72x6)x1.2x420x0.7 =104376.704 所以 F 总F 拉 所以本复合模为先冲裁后拉深 计算模具压力中心计算模具压力中心 模具的压力中心就是冲裁力合力的作用点。冲模压力中心应尽可能和 模柄轴线以及压力机滑块中心线重合，以使冲模平稳地工作，减少导向 件的磨损，从而提高模具的寿命。 13 冲模压力中心的求法，采用求平行力系合力的作用点方法。由于绝大 部分冲裁件沿冲裁轮廓线的断面厚度不变，轮廓部分的冲裁力与轮廓长 度成正比，所以，求合力的作用点可转化为求轮廓线的中心。 由图 3 可知，其压力中心就在圆心上。 即 X0=0，Y0=0。 图 3 模具结构设计 1、凹模的设计 1） 模的材料选 Cr12，凹模是在强压连续使用和有很大冲压力的条件下工作台 的，且伴有温度的升高，工作条件恶劣，要求凹模材料有好的耐磨性，耐冲击 性，淬透性和切耐性。 2） 凹模的硬度要求较高，一般应进行淬为热处理，使其硬度达到期 HRC58- 62。 3） 凹模设计的结构如下图所示： 14 4）刃口尺寸的确定 由表尺寸 2-23 表得 Zmax=0.180 Zmin=0.126 Zmax-Zmin=0.180-0.126=0.054 根据表 2-32 表得 A 凹=（A-x）+0 凹 根据表 2-30 得 x=0.75 =0.4 则： A 凹 1=（58-0.75x0.4） 0+0.030=57.70+0.030 A 凹 2=（88-0.75x0.4）+00.035=87.70+0.035 5） 、强度的校核 凹模强度校核主要是栓查高度 h，因为凹模下面的模座或垫板一的洞口较凹模 洞口大，合凹模工作时弯曲，若凹高度不够便会产生弯曲变形，以致损坏。 查表 2-45 得 弯=1.5F/h2【弯】 h最小=/5 . 1 弯 F 凹模厚度 H=K6 查表 2-24 得 K=0 .2 H=142.5x0.2=28.5mm 考虑到工件及凸凹模的影响取取 H=0.32mm 15 【 弯】=490Mpa 弯=1.5X122849.99/322=179.956Mpa【 弯】 经校核，凹模强度足够。 2、凸模的设计 1） 凸模的材料为 Cr12MOV 2） 凸模硬度要求低于凹模硬度，但其硬度还是较高的，要经过回火的热处理 方法，使其硬度达到 HRC56-60。 该凸模为拉深模具，且凸模的长度，宽度应根据拉深件具体结构确定。 3） 圆角半径 rp rd=8t rp=（0.61）rd 4） 所以该凸模圆角半径 rp 为 rp=0.6x8t =0.6x8x1.2 =6mm 5） 凸模刃口的尺寸 B 凸=（B-X-Z）0-P 查表 2-30 得 x=0.75 =0.4 Z=（1.01.1）t B 凸 1=（58-0.75x0.4-1.2x2）0-0.020 B 凸 2=（88-0.75x0.4-1.2x2）0-0.025 =85.30-0.025 6） 拉深凸模出气口的尺寸 查表 4-35 得： 通孔直径 d d=6.5mm 7） 凸模强度校核 p=F/A【p】 冲裁时，凸模承受的压力，必须小于凸模材料强度允许的压应力【p】 16 p=F/A122849.99/55.3x85.3=260Mpa p【p】=9801569 所以凸模强度足够。 3、凸凹模具的设计 1） 材料选用 Cr12。 2） 热处理硬度达到 HRC58-62。 3） 凸凹模的尺寸如图所示： 凸凹模的最小壁厚一般由经验数据确定，倒装复合凸凹模最小壁厚：对于黑色 金属和硬材料约为工件的料厚的 1.5 倍，但不小于 0.7mm；对于有色金属用软 材料约等于工件壁厚，但不小于 0.5mm 正装复合模凸凹模的最小可参考表 2-27 t=1.2 最小壁厚 3.2 最小直径 18 4、卸料板的设计 1） 材料为 45 号钢。 2） 装置形式如下图所示。 17 固定卸料板 5、打杆的长度 考虑到垫板的高度是 10mm，推板的高度是 12mm，模柄的尺寸是 40 x100。 螺母的宽度为 8mm。且需 2 个螺母，还需留一定的余量。所以打杆的长度 L=10+12+100+2x8+10 =148mm 6、压边装置的设计 在拉深过程中，压边圈的作用是用来防止工件边壁或凸缘起皱的。随着拉深 增加还需要减少的压边力应减少。 t/D=1.2/112.418=1.1% m1=0.050 查表 4-11 t/D1.5% m10.60 应采用压边圈装置。 压边力 Fy=AP 查表 4-27 得 P=2.5-3MPa 根据设计时压边圈的面积为： A=R2+30x114=x572+3420=13627(mm2) Fy=22.5x13627=34067.5N 一般情况下采用弹簧垫或橡皮垫，本设计选择橡皮垫。采用平面压边圈，一般 拉深模中采用平面压边圈。 18 7、顶杆的长度 顶杆的长度取决于工件的高度，在保证制件顶出的情况下，顶杆的长度为： L=32+45+10=87mm 取 L=90mm 8、橡皮垫的设计 1） 、选用的原则 为保证橡皮不致于过早失去弹性损坏，其允许最大压缩量应不超过其自由 高度的 45% 一般取 h 总=（0.35-0.45）h 自由 故工作行程 h 工作= h 总- h 预=（0.25-0.30）h 自由 2)橡皮高度 h 自由=h 工作/0.25-0.30 3)橡皮的结构形式如下图： D= PFl/)2 . 1( 2 =132mm 根据工件的厚度 1.2mm，拉深时凸模进入凸凹模深度为 35mm，考虑模具维修时 刃磨留量 2mm，则总的工作行程。 H 工作=1.2+35+2=38.2mm 19 H 自由=38.2/0.25-0.30=127.3152.8mm 取自由高度为 150 h 预期=(10%15%)h 自由 =1522.5mm 取 h 预=22mm 模具中橡皮高度为 128mm 9、模具的选择 根据制件的毛坯尺寸可选凹模周界为 250mm，B 为 125mm，H 为 160220mm， 的后侧导柱模深 根据模架可知 上模座 250X125X40 GB2855.5-81 下模座 250X125X45 GB2855.6-81 导柱 28X150 GB2861.1-81 导套 28X100X38 GB2861.6-81 20 设计总结设计总结 本次课程设计是冲压工艺课程设计，我的任务就是拉伸设计、压力中心计 算、刃口尺寸计算、压力机选择等，绘制模具整装配图和模具重要零件（凸、 凹模） ，编写设计计算说明书等。 在拿到设计题目之后我的第一感觉是无从下手，学过冲压模工艺与设计 的课是在上学期，在此涉及这方面的知识时感觉非常的生疏。因此，我首先系 统地复习了一下课本中关于冲裁模部分的知识，在网络上查了一些相关的设计 说明书，这才对于此次设计有了一个初步的了解。随后我去图书馆借了数本与 设计相关的丛书，我坚信只要我能真正静下心来，足够努力，就一