圆筒拉深模设计

1、塑性成形工艺课程设计题目圆筒拉深模设计姓名：灬焚书灬学号：211201182系别：材料工程系专 业：材料成型及控制工程年 级：2012级指导教师：2015年7月6日目录1 课程设计任务书 32 冲压工艺分析 32.1 结构与尺寸 32.2 精度 32.3 材料 43 冲压工艺方案的确定 44 必要工艺计算 44.1 判断拉深次数 44.1.1 确定零件修边余量 4.4.1.2 确定坯料尺寸 5.4.1.3 判断是否采用压边圈 5.4.1.4 确定拉深次数 5.4.2 凸模和凹模尺寸计算 6.4.2.1 拉深模的间隙 6.4.2.2 拉深模的圆角半径 6.4.2.3 凸、凹模工作部分的尺寸和公差

2、 6.4.3 拉深力的计算 74.3.1 拉深力的计算 7.4.3.2 压力机的公称压力的计算 8.4.3.3 压力中心的确定 8.5 主要零件的计算 95.1 凹模的尺寸 95.2 凸模的尺寸 95.3 凸模固定板的尺寸 1.0.5.4 垫板的尺寸 1.0.5.5 弹性元件的尺寸 1.1.5.6 辅助零件与结构的设计 1.1.5.6.1 螺钉的选择 1.1.5.6.2 销钉的选择 1.1.5.7 模架的选择 1.1.5.7.1 上、下模座的选择 1.1.5.7.2 导柱、导套的选择 1.1.5.8 模柄的选择 1.2.6 闭合高度的确定 1.2.7 压力机设备的选用 1.2.参考文献 1.4

3、.151课程设计任务书设计题目：筒形件拉深模具设计工件图：如图1毛坯直径：56mm材料：1060铝合金厚度：1mm技术要求：零件公差按IT14级选取0302冲压工艺分析2.1结构与尺寸该零件为无凸缘圆筒类拉深件，形状对称。工件要求内形尺寸，对厚度变化没有要求。1060 铝合金材料被自由凸模反拉深，工件内圆角半径R为3mm最后按h =18mm进行修边。故此工件的形状满足拉深的工艺要求。2.2精度拉深件的尺寸精度一般低于IT13。根据公差为IT14级，查机械设计课程设计手册 表9-1可知，其内形尺寸为30 0.52，满足拉深工序对工件公差等级的要求。2.3材料1060铝板带，含铝量达到99.6%以

4、上又被称为纯铝板，在铝板带家族中属于一款常用的系 列。此系列铝板的上风：最为常用的系列，出产过程比较单一，技术相对于比较成熟，价格相 对于其它高档合金铝板有巨大上风。有良好的延伸率以及抗拉强度，完全能够知足常规的加工 要求（冲压，拉伸）成型性高。为产业纯铝，具有高的可塑性、耐蚀性、导电性和导热性，但 强度低，热处理不能强化可切削性不好；可气焊、氢原子焊和接触焊 ，不易钎焊；易承受各种压力 加工和引伸、弯曲。1060铝合金合用范围：1060广泛应用于对强度要求不高的产品。 产品常用于招牌、广告牌、 建筑物外观装饰、公车车身、高楼与工厂墙身装饰、厨房洗涤槽、灯座、风扇叶、电子用件， 化工仪器、薄板

5、加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零件、热交换器、钟表面及盘面、铭牌、 厨具、装饰品、反光用具等。3冲压工艺方案的确定由上面分析可知，为了保证工件的性能，该工件能一次拉深到位。而完成该工件需经过拉 深和切边工序。综合实际情况，工艺方案：单工序模生产；进行一次拉深最后切边。结构特点： 模具结构简单，但需要两道工序、一套模具就能完成零件的加工，生产效率低。4必要工艺计算4.1判断拉深次数4.1.1确定零件修边余量零件的材料厚度为1mm，所以所有的计算以中线为准。零件的相对高度h 18-0.50.56，d 30 1公式由冷冲模设计2表6-2得修边余量 巾=2mm，故修正后拉深件的总高应为H =h h式

6、中：H 修正后拉深件总高度;H拉深件中心线高度; h修边余量。H = h =h = 17.5 1.2 = 18.7mm。4.1.2确定坯料尺寸D冷冲模设计公式（2）由于板厚等于1mm,故可直接用工件图所示尺寸计算，用中线尺寸计算。由 表6-5查得常用旋转体拉深件毛坯直径计算公式：D 4dH -1.72dR -0.56R式中：D 毛坯直径；d零件中心线直径；H零件中心线高度； R零件中心线圆角半径。D = d2 4dH -1.72dR -0.56R2=3124 31 18.7 -1.72 31 3.5-0.56 3.52:56 mm4.1.3判断是否采用压边圈零件的相对厚度t1100%100%

7、=1.78%，D56由冷冲模设计2表6-12知：该拉深工艺可用可不用压边圈，故不用压边圈4.1.4确定拉深次数先判断能否一次拉出零件的总拉深系数m总总、d 31D 560.554由冷冲模设计表6-8查得；取 m1 =0.55， mn =0.75 ；由此可知:m总=0.554 g =0.55 .故判断能一次拉深成形。由冷冲模设计2公式6-15得 故可根据公式n . Igdn -Ig(gD)lg mn求得n ：、0.95取较大整数：n V4.2凸模和凹模尺寸计算4.2.1拉深模的间隙拉伸模的间隙之凹凸模横向尺寸的差值，双边间隙用Z表示。间隙过小，工件质量好，但拉伸力大，工件容易拉裂，模具磨损严重，

8、寿命低。间隙过大， 拉伸力小，模具寿命虽然提高了，但工件容易起皱、变厚，侧壁不直，口部边线不齐，工件质 量差。因此确定间隙的原则是：既要考虑版聊公差的影响，又要考虑毛坯口部增厚的现象，故 毛坯值一般比毛坯厚度要略大一些。由冷冲模设计2表6-15查得拉伸模的单边间隙为：Z =1t公式（3）式中t为毛坯厚度，t=1mm，故Z = 1t =1mm4.2.2拉深模的圆角半径一般来说R凹尽可能大些，大的R凹可以降低极限拉深系数，而且还可以提高拉深件的质量。 但R凹太大会消弱压边圈的作用，可能引起起皱现象，因此 R凹的大要适当。筒形件首次拉深时 的凹模圆角半径R凹可由下式确定：公式（4）式中：C1考虑材料

9、力学性能的系数；对于软钢、硬铝，C1=1，对于纯铜、黄铜、铝，C1=0.8; C2考虑板料厚度与拉深系数的系数，由冷冲模设计表6-14查得C2=6。=C1 C 2t= 0.861 =4.8mmR 凸 1 = (0.71.0)R 凸 1 = 0.8 R 凹 1 = 3.84mm在实际工作中，拉深凸、凹模的圆角半径先选取比计算略小一点的数值，这样便于在试模 调整时再逐渐加大，直到拉出合格零件时为止。4.2.3凸、凹模工作部分的尺寸和公差由于工件要求内形尺寸，则以凸模为设计基准。凸模尺寸的计算式公式为:0公式(5)d凸二(d 0 . 4)站式中：d拉深件的基本尺寸；为拉深件的尺寸公差。凹模尺寸的计算

10、公式为：d 凹二(d 0.4 2Z)；0公式(6)式中：d拉深件的基本尺寸；拉深件的尺寸公差；Z拉深模的间隙。将模具公差按IT14级选取，则 =0.52,查冷冲模设计2表6-16可查得S凸=0.03mm、S 凹=0.05mm。把 d=30mm、 =0.52mm、S 凸=0.03mm、S 凹=0.05mm 和 Z=1mm 代入上面两个式 子，得凸模尺寸为：0d 凸=(d 0. ) - 8凸0= ( 3 0 0.0. 5 2)030=3 0 . 2 匕8 0m3m凹模的尺寸为：d 凹=(d 0.4 - Z):二(300.4 X 0.522)!；0 . 0 5=3 2 . 2 0 以 5 mm4.3

11、拉深力的计算4.3.1拉深力的计算公式(7)拉深力计算公式为：FdZ bl式中：d拉深件的直径； 二b -材料的强度极.限F拉深力；t -材料厚度K 一修正因数o由查冷冲模设计表6-11查取K1=1 ;由查冷冲模设计表2-3查得二b = 10口 a ；F =问栏 bk =1 3.14 31 1 1 0 0 9 7 344.3.2压力机的公称压力的计算单动压力机，其公称压力应大于工艺总压力F压，Fq为压边力，因为无压边圈，所以Fq0， 从凹模内向上顶出工件所需的力称为顶件力 F顶，K顶为顶件力系数，由查冷冲模设计2表 3-8 查得；K 顶=0.05;F顶=顶卩-0.05 9734=486.7、公

12、式（8）工艺总压力为：F总二 F Fq F 顶二 9734 0 486.7 = 10220.7、公式（9）在实际生产中，可以按下式来确定压力机的公称压力：浅拉深F总乞0.7 0.8 F压公式（10）式中：F总一拉深力和压边力总和，在用复合模冲压时，还包括其他变形力；F压一压力机的公称压力。压力机的公称压力为：F 压二 10220 .7 0.8 二 12775 .875乂4.3.3压力中心的确定由于是圆形工件，如图2所示，所以工件的压力中心应为圆心即0 (28, 28) o5主要零件的计算5.1凹模的尺寸一般实际生产中，由于冲裁件的形状和尺寸千变万化，因而大量使用外形为矩形或圆形的 凹模板，在其

13、上面开设所需要的凹模洞口，用螺钉和销钉直接固定在支撑和固定零件上，国家 标准JB/T7643.17643.6-94对这种凹模板已经进行了规范。由查冷冲模设计表4-2和4-3查得：K=0.35， b=56mm。凹模厚度：H = Kb = 0.35 56mm = 19.6mm公式(11)查冲压模具标准件的选用与设计指南表6-13，取厚度H=28mm。凹模壁厚.C=(1.52)H =1.76 19.6mm = 34.5mm公式(12)B =b 2c =56 2 34.5=125mm由冲压模具标准选用与设计指南3表4-13查得；矩形凹模板材料选用 Cr12MoV，零件的尺寸L=160mm、B=125m

14、m、H=28mm。5.2凸模的尺寸很显然，凸模的结构形式决定于冲压件的形状。通过对一些常用的凸模结构进行标准化， 在模具设计过程中选用某些标准结构的凸模，从而不仅可以提高模具设计效率，而且更重要的 是由于易于实现批量、规模生产，从而能够保证凸模的质量、大幅度降低生产成本、节约能源 冲模的标准化是指在模具设计与制造中应遵循和应用的技术规范与基准，冲头的标准化则是根 据这些技术规范与基准来规定其数据与形式。凸模长度的计算；L二Hty s H定h公式式中：Hty 凸模固定板的厚度；s安全距离取值范围为1520mm,H定一定位板的厚度h凸模进入凹模的厚度。其中：Hty 二 24mm ； s = 15m

15、m ； H定二 5mm ； h = 26mm ；L =24 15 5 26 二 70mm由查冲压模具标准选用与设计指南 表4-2查得；A型圆凸模材料选用选用 Cr12MoV，零件的尺寸 L=70mm、d=30.2mm、h=6mm。5.3凸模固定板的尺寸固定板（凸、凹模固定板）主要用于固定中、小型的凸模，小型的凸、凹模零件一般通过 固定板间接地固定在模板上，以减少模具钢的用量。为了保证安装、固定牢靠，固定板必须有 足够的厚度，厚度可以由下面经验公式得出：凸模固定板：H 二15。公式（14）式中：H 固定板厚度D 凸模与固定板相配合部分的直径取标准：H=24mm，根据凹模的尺寸选固定板周界：LXB

16、=160X125o固定板上的凸模安装孔与凸模采用过渡配。 由查冲压模具标准选用与设计指南3表7-2查得；固定板材料选用 45号钢，零件的尺寸 L=160mm、B=125mm、H=24mm。5.4垫板的尺寸垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。由冲压模具标准选用与设计指南3表7-4查得；垫板材料选用 45号钢，淬火硬度为 HRC4348，其尺寸规格为：160mmX 125mmX 8mm上下面须磨平，保证平行，与凸模固定板长宽相同5.5弹性元件的尺寸由查冲模设计手册4表2-55查得；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

17、。因为聚氨脂橡胶的总压缩量一般w45%,所以取45%，冈H聚氨胶的高度根据h=0.45X H计算。h为顶件板运行的高度，h=18mm。所以橡胶的 高度 H=18/0.45=40mm，直径选用 D=45mm。5.6辅助零件与结构的设计5.6.1螺钉的选择由查冲压模具标准选用与设计指南 上模螺钉：螺钉起联接紧固作用，上模 下模螺钉：螺钉起联接紧固作用，下模3表5-2查得；4个，45号钢，尺寸为M10 50 ；4个，45号钢，尺寸为M10 45 ；由查机械设计课程设计手册 表3-16查得；定位板开槽沉头螺钉：螺钉起联接紧固作用，4个，45号钢，尺寸为4 145.6.2销钉的选择由查冲压模具标准选用与

18、设计指南3表5-11查得；销钉起定位作用，同时也承受一定的偏移力上下模各2个，45钢，尺寸为6 555.7模架的选择5.7.1上、下模座的选择由查冲压模具标准选用与设计指南3表2-7与表2-8查得； 标准模座根据模架类型及凹模同界尺寸选用中间导柱模座，上模座：160mm x 125mmX 35mm；下模座：160mm x 125mmx 40mm；模座材料采用灰口铸铁，它具有较好的吸震性，采用牌号为HT200 5.7.2导柱、导套的选择导柱与导套结构由标准中选取，尺寸由模架中参数决定。导柱的长度应保证冲模在最低工 作位置时，导柱上端面与上模座顶面的距离不小于10-15m m,而下模座底面与导柱底

19、面的距离应为2-3mm。导柱与导套之间的配合为 H7/h6,导套与上模座之间的配合为 H7/r6，导柱与下模座 之间的配合为R7/h5。导柱与导套材料采用20钢，热处理硬度为（渗碳）56-62HRC，采用B型 导柱、导套。由查冲压模具标准选用与设计指南 3表3-4与 3-5查得；导柱尺寸： L=130mm， d=25mm；导套尺寸： L=80mm， D=38mm。5.8 模柄的选择模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心，模柄的 直径与长度与压力机滑块一致，模柄的尺寸规格选用，由查冲压模具设计指导5表 3-41 查刁曰 得；旋入式模柄尺寸为 d=32mm；L1=56mm。6 闭合高度的确定拉深模闭合高度（H）是指模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距 离。H=Hs+Hd+Ha+Hy+Hty+Hx+s+t公式（ 15）错误！未找到引用源。式中：Hs上模座厚度，取Hs=35mm；Hd 垫板厚度，取 Hd =8mm ； Ha凹模厚度，取 Ha=28mm； Hy 定位板厚度，取 Hy=5mm ； Hty凸模固定板厚度，取 Hty =24mm ；Hx 下模座厚度，取 Hx =40mm ；s安全距离，一般取15mm； t拉伸件厚