冲压拉深模的设计说明

1、HUNAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY冲压工艺及冲压模设计课程设计设计说明书起止日期： 2011 年1月_3_日至2011年丄月_16_日学 生 姓 名班级学号成绩指导教师（签字）机械工程学院（部）2010 年 01 月 16 日目录第一章 拉深件工艺分析 1.1 制件介绍 41.2 产品结构及形状分析 41.3 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析 41.3.1 尺寸精度 41.3.2 冲裁件断面质量 41.3.3 产品材料分析 41.3.4 生产批量 5第二章 零件冲压工艺计算 2.1 翻孔工序的计算 52.2 零件毛坯尺寸计算 62.2.1 确定修边余量 a 62.2

2、.2 确定坯料直径 62.2.3 确定工艺方案 62.2.4 排样、计算条料宽度及确定步距 62.3 冲裁力的计算 72.4 确定拉深工序件尺寸 72.4.1 判断能否一次拉深成形 72.4.2 确定首次拉深件尺寸 82.4.3 计算第二次拉深工序件的尺寸 82.5 计算拉深工序的力 92.6 工作部分尺寸计算 92.6.1 拉深间隙的计算 92.6.2 拉深凸、凹模尺寸的计算 9第三章 设计选用模具零件、部件 103.1 拉深凹模的设计 103.2 拉深凸模的设计 103.3 压边、卸料及出件装置设计 113.3.1 压边圈 113.3.2 推出与顶出装置 12第四章 模架的选择 124.1

3、 模架的选用 134.2 导柱与导套 . 134.3 模柄的选用 14第五章 模具材料和热处理 14第六章 模具的总装配图 16第七章 填写冲压工艺卡 17设计总结 19参考文献 201.1制件介绍第一章拉深件工艺分析零件名称：芯子隔套材料：08钢料厚：1mm批量：大批量零件图：如图1所示1.2产品结构及形状分析由图1可知，产品为圆片落料、有凸缘筒形件拉深、圆片冲孔，产品结构简单 对称。1.3产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析1.3.1尺寸精度查参考资料【4】上表5-11可知：拉深件直径的极限偏差为：60 0.30、40 0.25高度的极限偏差为：38 0.701.3.2冲裁件断面质量板料厚度

4、为1mm查参考资料【4】表2-67，可知冲裁件生产时毛刺允许高度 为w 0.12mm由于本产品在断面质量和毛刺高度上没有严格的要求，所以只要模具 精度达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。1.3.3产品材料分析冲压材料不仅要满足产品设计的技术要求，还要满足冲压工艺要求和冲压后的 加工要求，因此，对于冲裁件材料一般要求其力学性能是强度低，塑性高，表面质 量和厚度公差符合国家标准。本设计产品所用的材料是 08钢，为优质碳素结构 钢，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，经热处理后，用冲裁的加工方法是 完全可以成形的。134生产批量产品生产批量为大批量生产，适于采用冲压加工的方法，最好是单工序模，

5、模 具制造简单，维修方便。第二章零件冲压工艺计算2.1翻孔工序的计算由参考资料【1】表6-4可得极限翻边系数：Kmin 0.58由参考资料【1】式（6-10）可知，翻孔的高度hmax为：d40hmax（1 Kmin） 0.43r 0.72t1 0.58 0.43 2.5 0.72 1 10.195mm取整：hmax 10mm由参考资料【1】式（6-12）预制孔直径d0为：do Kmind 0.58 4023.2mm 实际取整：d 23mm由参考资料【1】式（6-13 ）可得拉深高度为h1:h1 H hmax r 38 10 2.530.5mm综上所述，拉深后的毛坯图如下所示：2.2零件毛坯尺寸

6、计算221确定修边余量a板料厚度为1mm故按外形尺寸计算，d 60 1.5，查参考资料【1】表5-7 d 40可得，3.0mm，故拉深件的实际凸缘直径dt (df 2 ) 60 3 2 66 mm2.2.2确定坯料直径由参考资料【1】式(5-13)可得：J 2I 2D0 df 4dh 3.44dr、602 4 40 38 3.44 40 2.5mm 97mm2.2.3确定工艺方案通过分析计算可以得出该零件的正确工艺方案是：落料、第一次拉深，第二次拉深、冲孔，第四道工序为翻边，达到零件形状和尺寸要求。2.2.4排样、计算条料宽度及确定步距b11.0mm。送料步距S 66 0.8 66.8mm，调

7、料的宽度B 66 2 1 68mm，调料的长 度L,根据附录I选用1.0 600 3000mm0裁板的方式为：J03000采用横裁可裁条料数为ni L B 3000 68 44 （条），余8mm每条板料可冲制件数啓（600 1） 66.8 8 （件），则每张板料可冲制件为 n 8 44 352（件）。经计算采用竖裁每张板料可冲制件数也是352件板料利用率为：2 20.785D0.785 9776.28%(D b)(D 2R)(97 0.8)(97 2 1)2.3冲裁力的计算本模具采用刚性卸料，根据公式 3-24 （文献【1】）计算冲裁力F，查文献【3】表2-29可知08钢的抗剪强度为b 706

8、MPa，贝归F落 KLt b 1.366 1 706 190205 N由于该毛坯为圆，压力中心在圆心。2.4确定拉深工序件尺寸2.4.1判断能否一次拉深成形h30.50.7625d40t1100%1.03%D97dt661.651.4d40d40 小 “mF0.4124D97查参考资料【1】上表（5-5、5-6）以及图（5-18）可知，带凸缘圆筒形件的 极限拉深系数mF 0.51，首次拉深极限相对高度h1/d1 0.42 0.53。比较可知， 不能一次拉深成形，查参考资料【4】可知需要进行2次拉深。242确定首次拉深件尺寸根据上面求出的dD、t/D以及r/t 2.5/1 2.5查参考资料【4】

9、上表（5- 40）可得第一次拉深系数：m1 0.46查表9-36可得首次拉深凹模圆角半径：r凹1 10t 10 1 10mm则第一次拉深后的直径为：d1 mij D 0.46 97 45mm 高度为：h1 （D2 dt2） 0.43（r1 RJd1025（972 662） 0.43（10 10）36.67mm45总的拉深高度为30.5mm而拉深次数为2,为了确保第二次拉深质量，充分发 挥板材在第一次拉深变形中的塑性潜力，实际定为第一次拉深高度h1 20mm。拉深后图形如下：2.4.3计算第二次拉深工序件的尺寸 查参考资料【1】上表（5-3）可得：m2 0.75则第二次拉深凹模圆角半径：r凹2

10、R 2.5mm拉深直径为：d2 m2d1 0.68 45 30.6mm 40mm拉深高度为：h2 30.5 20 10.5mm拉深次数n凸缘直径dt筒体直径d高度h圆角半径R圆角半径r197452010102974030.52.52.52.5计算拉深工序的力查参考资料【1】式(5-24)可知，第二次拉深用普通的平端面凹模拉深时毛坯不起皱的条件为：-(0.090.17)(1 m)，代入数据得：t 0.08，按照d1d,1 m)公式判断要使用压边圈。按参考资料【1】公式(5-29)计算得拉深力为：Pd2t bK2 3.14 40 1 450 0.9 50868 N按参考资料【1】公式(5-27)压

11、边力为：Q Ap 3.14 202 2.53140 N式中q的值按相应表选取为2.5 N mm2 总拉深力：卩总=P Q 50868 3140 54000 N拉深功：A CFmaxh 10 3 0.7 54000 30.5 10 3 1153J初选公称压力为250 kN的JH21系列开式固定台压力机(型号为JH21-25)。其最大装模高度为250mm装模高度调节量为50mm工作台孔尺寸为 150mm主电机功率为2.2 kW。2.6工作部分尺寸计算2.6.1 拉深间隙的计算拉深间隙指单边间隙，即Z ( D拉凹D拉凸)/2。拉深工序采用压边装置，查 参考资料【1】式(5-55)，可得拉深间隙为：Z

12、 tmax kt。式中k为间隙系数， 查【1】表(5-18)可知k=0.1。故得Z 1 0.1 1 1.1mm2.6.2 拉深凸、凹模尺寸的计算2.6.2.1凸凹模圆角半径的计算第二次拉深为最后一次拉深，故拉深凹凸模的圆角半径都等于工件的圆角半径 2.5mm，即：r凹 r凸 2.5mm2.6.2.2 拉深模工作部分尺寸计算查参考资料【1】表(9-38 )可得拉深模工作部分尺寸：D拉凹=(d 0.75 )0 /4=(400.75 0.05)00.05/4= 4000.01 (mm)D拉凸=(d 0.752Z)40 0.75 0.05 2 1.1)0。.。讦37.80.1 (mm)式中：D 拉深件

13、的基本尺寸，mm拉深件的尺寸公差，从零件图可知其值为0.05mm拉深凸模出气孔的尺寸由参考资料【4】表（9-39 ）可得出气孔直径d 5mm第三章 设计选用模具零件、部件3.1拉深凹模的设计凹模采用矩形板状结构和直接通过螺钉、销钉与固定板固定的方式连接。凹模 刃口采用直刃壁结构，尺寸为 400.01mm,刃壁的高度取2.5mm模具的壁厚根据 条料的宽宽68mn和料厚t=1mm选取，查阅文献【5】表2-48选取凹模壁厚C=25mm凹模长度等于宽度为：B L 68 2 40 148mm凹模板厚度按文献【5】97页公式估算：H K1K23 0.1F式中： F 冲裁力，NK1 凹模材料修正系数，碳 素

14、工具钢取K11.3；K2 凹模刃口周边长度修正 系数，参考表249选取1.5.则：H 1.3 1.5 3 0.1 190205 52mm该模板的厚度要求较厚，可以省略垫板，凹模板直接与下模座连结固定。 那么确定凹模板的总体尺寸大小为：B L H 148mm 148mm 52mm3.2拉深凸模的设计其结构尺寸为37.800mm。根据模具结构，凸模的长度L可由安装固定的厚 度h1、下推板厚度h2、拉深深度h3和附加长度h之和再减去一个板厚取得。根据模架结构取固定厚度为22mm下推板此处的作用相当于压边圈，其厚度 取为18 mm，附加长度主要考虑满足制件的拉深深度要求，取5 mm由此可得凸模的长度为

15、L g h2 h3 h t 221830.55 1 75mm其固定方式直接用螺钉、销钉连结在模座上。作为拉深凸模，要开设排气孔,大小为5mm，具体结构尺寸如图所示:3.3压边、卸料及出件装置设计3.3.1 压边圈根据模具的总体结构的要求，使用弹性压边装置中的带限位装置的压边圈，由 于第二次拉深的零件尺寸较小，故弹性装置使用橡皮垫结构，使其压边力随行程的 变化极小，该装置在冲模完成后用于顶出工件，即做卸料板。压边圈与凹模板间隙 配合，内圈大于凸模直径2mm结构如图所示：332推出与顶出装置根据模具的结构，该拉深工件首先需要从下凸模中顶出，然后再从凹模内推 出。顶出装置如上图所示，采用橡皮垫式平板

16、压边圈顶出。推出装置安装在上模内，通过冲床滑块内的打料机构，将拉深后的工件从凸凹模的凹模内推出。为了尽量保证制件表面光滑，故采用推块将制件从凹模内顶出。第四章模架的选择4.1 模架的选用 模架包括上模座、下模座、导柱和导套。冲压模具的全部零件都安装在模架 上。选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度及宽度上都应比凹模大3040mm模版厚度一般等于凹模厚度的11.5倍。根据凹模板的尺寸120mmX 120mm参考文献【5】表10-31，选取滑动标准模架： 选用的模架为、上模座、下模座分别为：模架： 250X250X（ 210255）GB/T2851.3上模座： 250X 250X 50

17、GB/T2855.5下模座： 250X 250X 65GB/T2855.6凹模： 120X120X52导柱： 35X 200GB/T2861.1导套： 35X 115X 43GB/T2861.6根据模具的结构，可知其闭合高度为H 闭合h1 h2 h3 h4h5 h6式中：H 闭合模具的闭合高度，mm;h1上模座厚度， mm，h2拉深深度， mm，h3凸模高度， mm，h4-凹模的厚度， mm，h5下模座厚度， mm，h6凸模装入下模座的深度，取 15mm将前面计算的数值代入：H 闭合 50 10.5 52 55 65 15 247.5mmH闭合介于210mn和255mn之间，符合设计要求4.2

18、 导柱与导套根据模架的选取，采用A型导套，参考文献【5】表（15-21 ）选用的型号为： 导套A35H7X 115X 43 GB/T 2861.6 ;导柱采用B型，按文献【5】表（15-4）选用 的型号为：导柱 B35h6X 200X 35 GB/T 2861.2.导柱与导套为 H7/h6的间隙配合， 导柱导套与模架均为 H7/r6 的过盈配合。为了保证使用中的安全性和可靠性，当模具处于闭合位置时，导柱上端面与上模座的上平面应留10-15mm的距离；导柱下端面与下模座下平面应留有2-5m m的距离，导套与上模座上平面六不小于 3mm勺距离，上模座开横槽以便排气，。4.3模柄的选用根据压力机模柄

19、孔的尺寸：直径：40 mm，深度：65 mm，查参考文献【5】表 15-20，选择C型凸缘式模柄，可知其参数如下：d=40mm，极限偏差土 0.05 mm，di=122 mm总高度 L=91 mm 凸缘高 Li=23 mm模柄倒角高度L2=4 mm打杆孔d2=11 mm凸缘螺钉环绕直径d3=81 mm凸缘 固定螺钉沉孔的直径d4=9 mm，沉孔台阶直径d5=15 mm台阶高度h=9 mm材料为 Q35。如下图所示：第五章模使用的模具材料应具备良好的耐磨性、韧性和较高的强度、硬度，本模具为冲 裁拉深复合为第二次拉深模，又为大批量生产，要求凹模能承受较大的拉应力，凸 模承受较大的压应力，因此凹模和凸模必须具有较高的强度和耐磨性。对于拉深的 凸模和凹模，由于与工件接触，受到比较强烈的磨损选用耐磨性良好的和淬透性好 的模具钢。凹模和凹模材料选用T20A均进行淬硬的热处理，使凹模工作部分热处理硬 度为60-62HRC凹模和凸模工作部分热处理淬硬 58-62HRC其他结构件的材料见 装配图明细表。第六章模具的总装配图1下模座2卸料螺钉3导柱4压边圈5导套6凸模7上模座8、12、17 螺钉9推板10推杆11模柄13凹模14