第二组拉深设计说明书

1、课程设计题目: 螺帽模具设计系 别： 机械工程系 年级专业： 08车辆工程 姓 名：郑进亮 林明顺 陈贵春学 号： 23 53 14 组 号： 第2组指导教师： 2009年 12月272010年1月8日目录第一部 冲压成形工艺设计 （一）零件工艺性分析（二）工艺方案的确定 （三）零件工艺计算 第二部分冲压模具设计（1） 确定冲模类型机结构形式（二）计算工序压力，选择压力机（三）计算模具压力中心（四）计算模具零件主要工作部分的刃口尺寸（五）模具零件的选用（六）设备的选择及校核（七）其他需要说明的问题（八）模具装配第三部分模具装配图（一）落料拉深冲孔复合模装配图（二）第二次拉深模具装配图 第一部分

2、 冲压成形工艺设计（一）零件工艺性分析工件如图所示拉深件，材料黄铜H62，材料厚度1.5mm，其工艺性分析内容如下： 1.材料分析H62为含铜量为60.5%63.5%,余量为锌含量;有良好的力学性能，热态下塑性好，冷态下塑性也可以，切削性好。价格便宜，是应用广泛的一个普通黄铜品种。可做各种深拉深和弯折制造的受力零件。2. 结构分析零件为一无凸缘筒形件，结构简单，底部圆角半径为R4，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。（二）工艺方案的确定1、工序性质和数量（1）工序性质的确定冲压工序

3、性质的确定主要取决于冲压件的形状尺寸和精度要求。同时还应考虑冲压变形规律及某些具体条件的限制。通常在确定工序性质时应当考虑以下几个方面：1）从零件图上直观的确定工序性质。2）对零件图进行计算分析，比较后确定工序性质。3）为改善冲压变形条件，方便工序定位，增加附加工序。根据零件图分析该零件加工时须用落料、拉深、冲孔、修边等工序。（2）工序数量的确定确定工序数量的基本原则是：在保证工件质量，生产效率和经济性要求的前提下，工序数量应尽可能的减少。改零件精度要求一般，采用复合模。2、工序顺序和组合（1）工序顺序各工序的安排主要取决于冲压变形规律和零件的质量要求。工序顺序的安排一般应注意以下几个方面：1

4、）所有的孔只要其尺寸和形状不受后续工序的影响，都应在平板坯料上冲。2)所在位置会受到以后某工序变形的影响的孔，一般都应在有关的成型工序完成后再冲孔。（2）工序组合方式的选择冲压工序的组合是将两个或两个以上的工序分析合并在一道工序内完成。减少工序及占用的模具设备和数量，提高效率和冲压件的精度，在确定工序组合时，首先应考虑组合的必要性和可行性，然后再决定是否组合。1）工序组合的必要行主要取决于冲压件的生产批量。2）工序组合的可行性受到多种因素的限制，应保证能冲出形状、尺寸和精度均符合要求的图样，实现其所需动作保证有足够的强度与现有的冲裁设备条件相适应。根据零件图的要求及批量采用落料，拉深，冲孔，切

5、边复合模。3、冲压工艺方案（1）工艺方案该工件包括落料，拉深，冲孔，切边四个基本工序，可以有以下三种方案。方案一：先落料，再拉深，然后冲孔，最后切边。采用单工序模生产。方案二：落料-拉深-冲孔-切边复合冲压。采用复合模生产。方案三：落料-拉深-冲孔-切边连续冲压。采用连续模生产。（2）工艺方案分析方案一模具结构简单，但需四道工序，即需要落料模，拉深模，冲孔模，切边模四副模具，生产效率低，难以满足该零件的年产量要求。方案二只需一幅模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。方案三也只需一幅模具，生产效率也很高，

6、但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，须在模具上导正销导正，故其模具制造，安装较复合模复杂。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。（三）零件工艺计算1.拉深工艺计算零件的材料厚度为1.5mm，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，经查得修边余量（参考课本翁其金编著冲压工艺及冲模设计第167页的表5-2），所以，修正后拉深件的总高应为36-0.75+2.5=37.75mm。（2）确定坯料尺寸其中=38.5，h=37.75，r=4.75由无凸缘筒形拉深件坯料尺寸计算公式得（3）判断是否采用压边圈零件的相对厚度，经查压边圈为可用可不用的范围（参考

7、冲压模具设计与制造过程仿真第92页），为了保证零件质量，减少拉深次数，决定采用压边圈。（4）确定拉深次数查得零件的各次极限拉深系数分别为 m1=0.5， m2=0.75。所以，每次拉深后筒形件的直径分别为由上计算可知共需2次拉深。（5）确定各工序件直径调整各次拉深系数分别为 ，则调整后每次拉深所得筒形件的直径为第二次拉深时的实际拉深系数，其大于第一次实际拉深系数，所以调整合理。第四次拉深后筒形件的直径为。（6）确定各工序件高度根据拉深件圆角半径计算公式，取各次拉深筒形件圆角半径分别为，所以每次拉深后筒形件的高度为第二次拉深后筒形件高度应等于零件要求寸，即。2、排样计算及材料利用率（1）排样方法

8、合理的排样是将低成本和保证冲件质量及模具寿命的有效措施，应考虑以下原则：1） 提高材料利用率（不影响冲件的使用性能的前提下可适当改变冲件形状）。2） 合理排样可使操作方便，劳动强度低。3） 模具结构简单寿命长。4） 保证冲件质量和冲件对板料纤维方向的要求。A：根据零件图可选用少废料的利用率情况，排样有三种：a、有废料排样 b、少废料排样 c、无废料排样根据零件图可选用少废料排样。沿冲件部分外形切断或冲裁，只有在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。这种排样利用率高，用于某些精度要求不是很高的冲裁件排样。B:排样的形式分为直排式，斜排式，直对排，斜对排，混合排等。根据零件形状和排样方法确定

9、单直排排样方式。（2）搭边与料宽1）搭边排样中相邻两个零件之间的余量或零件与条料边缘件的余量称为搭边。其作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。查得零件间的搭边值为1.5mm，零件与条料侧边之间的搭边值为1.5mm。2）条料宽度条料宽度的确定原则：最小条料宽度要保证冲裁件零件周边有足够的搭边值。最大条料宽度要能在冲裁时顺利在导料板之间进行并与导料板之间有一定的间隙。根据零件图要求，导料板之间无测压装置。则条料上零件的步距为D+a=85+1.5=86.5mm，条料的宽度应为3）裁板方法选用规格为1.5mm1000mm2000mm的板料，计算裁料方式如下。裁成宽87mm

10、，长1000mm的条料，则每张板料所出零件数为裁成宽87mm，长2000mm的条料，则每张板料所出零件数为经比较，应采用第二种裁法，零件的排样图如下图所示。4)材料利用率衡量材料的经济利用率的指标是材料利用率=（n总D2）/（4LB）100%=(2533.148484)/（420001000）100%=70.1%第二部分 冲压模具设计（一）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。（二）计算工序压力，选择压力

11、机在冲裁模设计中，冲压力是指落料力，卸料力，拉深力，压边力，冲孔力，切边力和推杆力的总称。它是冲裁时选择压力机，进行模具设计校核强度和刚度的重要依据。1）落料力2）卸料力3）拉深力 4）压边力5）冲孔力F冲=1.3dt=1.33.1441.5255N =6245.46N6）推件力 F推=nK推F冲=10.056.25KN=0.3KN故总冲压力为：F总=F落+F卸+F拉+F压+F冲+F推=134.2+5.24+62.1+6.2+6.25+0.3=214.29（三）计算模具压力中心模具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，以使冲模平稳的工作，减少导

12、向件的磨损，从而提高模具寿命。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。由右图可知，其压力中心就在圆心上，即X0=0,Y0=0。（四）计算模具零件主要工作部分的刃口尺寸模具的落料凹模，落料拉深凸凹模，拉深冲孔凸凹模和冲孔凸模工作部分的相互关系。如下图所示1、凸、凹模刃口尺寸的确定凸、凹模刃口尺寸的确定原则1）考虑落料和冲孔的区别，落料件的尺寸取决于凹模。因此，落料模应先决定凹模的尺寸，用减少凸模的尺寸来保证合理的间隙。冲孔件的尺寸取决于凸模，因此，冲孔件应先决定

13、凸模的尺寸，用增大凹模尺寸来保证合理的间隙。2）考虑刃口的磨损对冲件尺寸的影响。刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸变小，应接近或等于冲件的最大极限尺寸。3）考虑冲件精度和模具精度之间的关系，选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较冲件精度搞23级。2、凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸其公式见表：表一 凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸的计算公式工序性质冲件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料DDP=(D-X-Zmin)Dd=(D-X)冲孔Ddp=（d+X）dd=（d+X+Zmin）表示：DP、Dd 分别为落料凸、凹模刃口

14、尺寸 dp、dd 分别为冲孔凸、凹模刃口尺寸 D、d 分别为落料件外径和冲孔件的基本尺寸 p、d 分别为凸凹模的制造公差，凸模按IT6，凹模按IT7 制件的制造公差 Zmin 最小合理间隙 X 磨损系数，其值在0.51之间零件精度IT10以上，X=1，工件精度IT14，X=0.5。为了保证冲模的间隙小于最大合理间隙（Zmax），凸模和凹模制造公差必须p+dZmax-Zmin3、凸、凹模配合加工时的工作部分尺寸对于冲裁复杂形状冲件的模具或单件生产的模具，其凸、凹模常采用分开加工的方法。凸凹模工作部分尺寸计算：其落料件按凹模磨损后尺寸增大，减小和不变的规律分三种。冲件按凸模磨损后尺寸减小，增大和不

15、变的规律分三种。因为工件属冲孔，根据设计要求确定凸模刃口尺寸并依次为基准配置凹模，按磨损后其尺寸变大、变小、不变。（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。落料尺寸为，落料凹模刃口尺寸计算如下。查得该零件冲裁凸、凹模最小间隙，最大间隙，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。（2）首次拉深凸、凹模尺寸计算第一次拉深件后零件直径为44.52mm，由公式确定拉深凸、凹模间隙值，查得，所以间隙，则首次拉深凹模。首次拉深凸模（3）第二次拉深模工艺计算1.拉深凸、凹模尺寸计算因为零件标注外形尺寸（1）

16、mm，所以要先计算凹模，即拉深凸模2.拉深力计算（4）冲孔刃口尺寸计算对于4的孔尺寸为，制造公差查表得=0.02mm由于=0.02+0.02mm=0.04mm，则D凸=（4+0.5*0.21）+0.02mm=4.105+0.02mmD凹=（4+0.5*0.21+0.1）+0.02mm=4.205+0.02mm（五）模具零件的选用1.落料拉深冲孔复合模零部件设计（1）标准模架的选用模具采用后置导柱模架，根据标准模架国家标准，选用L*B=200*160，查得模架规格为：上模座200mm160mm40mm，下模座200mm160mm45mm，导柱28mm170mm，导套28mm100mm38mm。模

17、具的最大闭合高度H=220mm。（2）、模柄的选择查表知选用旋入式模柄。通过螺纹与上模座连接，为防止松动，常用防转螺钉紧固，优点是拆装方便，缺点是模柄轴线与上模座的垂直度较差。（3）、螺钉固定螺钉引入模体的深度勿太深，如拧入铸铁件深度是螺钉直径的2-2.5倍，拧入一般钢件深度是螺钉直径的1.5-2倍。（4）、定位销冲模中的定位销常选用圆柱销，其直径与螺钉直径接近，不能太细，每个模具上只需两个销钉，长度不能太长，使进入模体长度直径的2-2.5倍。2.二次拉深模零部件设计模具采用后置导柱模架，根据标准模架国家标准，选用L*B=140*100，查得模架规格为：上模座140mm100mm35mm，下模

18、座140mm100mm45mm，导柱25mm150mm，导套25mm80mm33mm。模具的最大闭合高度H=190mm。（六）设备的选择及校核1.落料拉深复合模设备的选用为使压力机能安全工作，取=1.7*214.29=364.29kN故选用400KN的开式压力机JH23-40。其主要技术参数如下：公称压力400kN；滑块行程90mm；行程次数50次/min；装模高度255mm；立柱间距340mm；电动机功率5.5kW；工作台面尺寸(mm):700460； 模柄孔尺寸：50 mm70 mm；垫板厚度：65mm。2.第二次拉深模设备的选用考虑零件的高度，选取开式双柱可倾压力机JH2310，以保证拉

19、深的顺利操作，其主要技术参数如下：公称压力100kN；滑块行程45mm；行程次数145次/min；装模高度255mm；立柱间距180mm；电动机功率1.1kW；工作台面尺寸(mm):240370； 模柄孔尺寸：30 mm55 mm；垫板厚度：35mm。（七）其他需要说明的问题1、定位钉定位钉用于单个坯料或工序件的定位，其定位方式有两种：外缘定位和内孔定位，如图所示：2、垫板的设计垫板的作用是直接承受凸模的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被局部压陷，从而影响模具的正常工作，垫板上的螺钉孔，销钉孔，推杆孔均根据凹模固定板进行配作，垫板厚度一般取4-12mm，此模具中的垫板厚度取10mm，垫

20、板的长和宽尺寸和凸模固定板相同。4、卸料板当卸料板仅起卸料作用时，凸模与卸料板的双边间隙取决于板料厚度，有一般在0.2-0.5mm之间，板料薄时取小值；板料厚时取大值。当固定卸料板兼起导板作用时，一般按H7/h6配合制造，但应保证导板与凸模之间间隙小于凸、凹模之间的冲裁件时，一般采用固定卸料装置。（八）模具装配模具装配是按照规定的技术要求，将若干个零件结合成零部件，再将若干个零件和部件组合成模具的工艺过程，装配工作通常分为部件装配和总装配。1、 冲裁间隙的调整对于冲裁模，即使模具零件的加工精度已经得到保证，但是在装配时，如果不能保护冲裁间隙均匀会影响制件的质量和模具的使用寿命。2、 模架的装配（1）模柄的装配此模具采用的是凸缘模柄中的B型，模柄与上模座的配合为H7/h6，将模柄装上模座，用角尺检查模柄圆柱面与上模座上平面的垂直度，其无差不大于0.05mm，然后用螺钉将固定在上模座上，应在装模柄前先装入推板。（2）导柱和导套的装配导柱和导套与上下模座均采用压入式连接导套导柱与模座的配合分别为H7/h6和R7/r6压入时要注意校正导柱对模座底面的垂直度，装配好的导柱的固定端面与下模座底面的距离不小于1-2mm。（3）凸模和凸凹模的装配此模具的凸模与固定板的配合采用H7/r6,凸模装入固定板后，其固定端面应和固定板的支承面处于同一平面内，