筒形件拉伸模具设计

1、目 录摘 要3第1章、绪论31.1 冲压模具的历史和背景31.2 设计目的及意义31.3 目前发展状况31.4 主要设计内容3第2章、基础理论分析32.1 冲压工艺介绍32.2 拉深件类型32.3 筒形件的拉伸变形分析32.4 拉深成形过程中出现的问题及防止措施32.4.1 起皱32.4.2拉裂32.5 拉深系数的计算32.5.1、拉深系数32.5.2影响极限拉深系数的因素32.6 拉深次数及工序尺寸计算32.6.1 拉深次数的确定32.6.2各次拉深工序件尺寸的确定32.7 圆筒形件拉深的压边力与拉深力32.7.1.压边力32.7.2拉深力32.7.3公称压力32.8 拉深工艺的辅助工序3第

2、3章、工艺分析33.1 筒形件工艺分析33.2 计算毛坯直径D33.3 判断拉伸次数33.4 压边力的计算33.5 拉伸力的计算33.6 公称压力的计算3第4章、模具工作部分尺寸的计算34.1 拉伸模的间隙34.2 拉伸模的圆角半径34.2.1凹模的圆角半径34.2.2凸模圆角半径34.3 凹凸模工作部分的尺寸和公差34.4 模具的总体设计34.5 卸料装备的选择34.6 压力机的选择3总结3致 谢3参考文献3摘 要本文介绍了筒形件模具设计，并且介绍了筒形件拉伸模具设计的全部过程。对拉伸模具设计进行了全面的介绍和分析，并且在此基础上进行了模具的设计，设计的主要内容包括工艺性分析拟定零件的工艺方

3、案及模具结构，计算工具压力选取压力机及确定压力中心，确定模具结构及绘制模具总装配图，凹凸模公差的计算及半径的确定，确定各主要零件的尺寸，设计并绘制总图，绘制部分非标准零件图等一系列工作。关键词：筒形件 拉伸 模具设计ABSTRACTThis paper describes the cylindrical parts mould design and introduces the whole process of cylindrical parts mould design. On cold stamping mould design a comprehensive introduction a

4、nd analysis, and on this basis the die design, the design includes analysis of the technology of technological scheme, drew up parts die structure, arrangement and cutting board, computational tool pressure center and confirming the selected press mould structure and rendering, identify sketch, punc

5、hing mould assembly blade dimensions and tolerances of calculation, punching the blade dimensions and tolerances of computing, confirm the main parts structure size, design and drawing layout, and select the standard parts, and draw the part of non-standard parts graph, and a series of work。Keywords

6、: cylindrical parts drawing mold design第1章 绪论 筒形件拉伸模具设计是为模具设计与制造专业学生在学完基础理论课、技术基础和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。其目的是：具体应用和巩固本课程及有关修课的理论知识、生产知识，了解冲压模模具设计的一般设计方法和步骤；培养设计能力，为以后进行设计工作打下基础；结合生产和使用等条件，独立地完成模具总体结构及其零部件的设计。熟练掌握徒手测绘的能力和AutoCAD绘图软件的应用能力，熟悉和运用参考文献、设计手册、了解有关国家（部颁）标准、规范等，加强对模具设计的认识，培养独立分析问题和解决问题的能力。

7、由于个人设计水平有限，本设计定存在许多错误和不妥之处，请各位指导老师批评和雅正，恳请老师不吝赐教，同学提出宝贵的意见和建议，在此表示衷心的感谢！1.1 冲压模具的历史和背景 冷冲压加工工艺在我国已有悠久的历史。据文献记载:我国劳动人民远在青 铜时期就发现了金属具有锤击变形的性能,到了战国时代(公元前 403前 221 年) 已经能炼剑淬火。我们的祖先在2300年前已掌握了锤击金属制造兵器和各种日 用品技术。在漫长的封建社会时期,我国劳动人民在金、银、铜装饰品和日用品 的制作中,更是显示出了精巧的工艺技术和高超的艺术水平,令人叹为观止。 近代,从上个世纪 20 年代开始,金属制品、玩具和小五金等

8、行业就开始使用 冲床、压力机等简易机械设备及相应的模具加工产品的毛坯或某些零部件,其中 的“刀口模子”专门用于落料、冲孔,“坞工模子”可用于金属拉伸。由于生产 力较为低下,技术水平不够,当时各厂使用的冲压设备功率都不大,甚至大多还是 手扳脚踏。模具加工业以手工为主,故而模具的精度不高,损坏率大。直到 20 世 纪 40 年代初,出现水压机冷冲模具。50 年代公私合营后,增添了磨床、铣床和锯 床等设备,又配上硬度计、外径内径测定器和块规等较为精密的测量设备,冷冲模 具的精度得以提高。六七十年代,随着产品生产大量使用冲压机床,冷冲模具已从 原来单冲落料、单冲孔模具发展为落料、冲孔复合模。同时由于冷

9、冲模架标准件 的出现,使模具设计结构形式多样化,精度也由此提高。与此同时,随着热处理技 术的进步和检测手段的完善,冷冲模具使用寿命提高 57 倍。这一时期,还由于 成型磨削、电脉冲和线切割机等机床相继使用,又采用硬质合金为模具材料,冷冲 模具的制作工艺有了新的发展。设计人员改进制模工艺,具有自动送料、自动理 片和接料装置的复合模具大量问世。靠模铣床引进后,用石膏、木模或实物即可 翻制出相同形状的模芯,使复合拉深模具的制作方便了许多,确保了精度。70 年代 以后,使用斜度线切割机加工冷冲模具,其凸模(冲头)和凹模可先淬火处理再切割 装配,取代了原来冷冲模具制作需要热处理-装配-变形修正的繁琐工艺

10、,模具的精 度可达到 0.01。可以说这段时间我国的模具产业发展日新月异。1.2 设计目的及意义由于冲压加工具有许多突出的优点，因此在工业生产中，尤其是大批量生产中得到广泛应用。从精细的电子元件、仪表指针到汽车的覆盖件、高压容器封头以及航空航天器的蒙皮、机身等均需冲压加工。随着工业产品的不断发展和生产技术水平不断提高，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。 本课题为筒形件拉伸模具设计，拉伸是利用拉伸模具将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心件，或将已制成的开口空心件毛坯，加工成其他形状空新建的一种基本冲压加工方法，拉伸的应用非常广泛，是冷冲压的基本工序

11、之一。 因为模具制造对制造业的重大作用，激励我趁此毕业设计的良机，选择此课题，希望能够掌握各种模具制造方法的基本原理和特点，在设计、制造模具时，根据实际情况，学习如何充分考虑它们的特点，选用最佳的工艺方案；掌握各种制造方法对模具结构的要求，具有分析模具结构工艺性的能力，能够设计出工艺性能良好的模具结构；了解国内先进的模具制造技术，尽量采用新工艺、新技术。并且巩固和加深已经学过的理论知识，提高自己的综合分析和解决工程实际问题的能力，为工作以后的发展奠定良好的基础。1.3 目前发展状况 模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备,具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特

12、点,被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业。2005年中国模具工业产值达到610亿元,增长率保持在25%的高水平,行业的生产能力约占世界总量的10%,仅次于日本、美国而位列世界第三。当前，我国模具制造方面与工业发达国家相比，差距较大主要表现在： （1）标准化程度低;（2）模具制造精度低、周期长。 提高劳动生产率、产品质量、降低成本、扩大冲压工艺应用范围；提高冲压零件精度、减少制造周期、提高模具寿命；模具的标准化及专业化、管理的统一化及等级化；提高专业人员的技术水平和素质。 冲压是利用安装在冲压设备上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压

13、力加工方法。由于冲压加工具有许多突出的优点，因此在工业生产中，尤其是大批量生产中得到广泛应用。从精细的电子元件、仪表指针到汽车的覆盖件、高压容器封头以及航空航天器的蒙皮、机身等均需冲压加工。随着工业产品的不断发展和生产技术水平不断提高，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。 我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。我国冲压模

14、具产品质量水平低主要表现在精度、表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上；生产工艺水平低则主要表现在加工工艺、加工装备等方面。 现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到600多亿，同时，有近200个亿的出口）。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。 工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模

15、具约占6%，其它各类模具约占11%。 由于冲压工艺具有生产率、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件、适合大批量生产等优点，在某些领域已取代机械加工，并正逐步扩大其应用范围。据国际生产技术协会预测，到本世纪中，机械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要由模具来完成。因此，冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用。在近半个世纪以来，我国的冷冲压工艺和其它生产工艺一样，得到了迅速的发展。在一些工厂中，建立了具有现代规模和技术先进的冷冲压生产车间，并建立了专门研究冷冲压技术的科研机构及专业性工厂，培养了大批从事冷冲压生产的科技人员，广泛地开展了冷冲压生产的科技及学术活动，编辑出版

16、了各种冷冲压技术资料，从而使冷冲压生产技术得到了迅速发展。在冷冲压生产中，出现了很多可喜的高科技成果。冲压加工的工艺和设备正在不断地发展，例如精密冲裁、冷挤压、多工位自动冲压、高速成形、液压成形、超塑冲压等，把冷冲压生产技术提高到了新的水平。为了适应冷冲压工艺水平的提高，我国对冲模的研制也在不断加强。近年来，出现了很多制造周期短、使用寿命长的新型冲模结构。并且，模具加工工艺及模具材料也相应地在不断革新，例如采用钢结硬质合金、硬质合金或低熔点合金浇注模具、采用电加工技术及计算机制造冲模等以适用于不同的生产条件。从而使冲压生产的产品质量、劳动生产率大大提高，成本也大幅度下降，有利地推动了我国社会主

17、义经济建设和发展。 我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展，2003年，我国模具总产值超过400亿元人民币。模具工业的发展和进步，在很大程度上取决于模具加工设备、软件及切削刀具的制造水平。如今，人们对手机、电脑、汽车、手表、数码电子等商品的要求一点也不低于发达国家。但另一方面，我国生产这些商品所需模具的工作母机即模具加工设备的制

18、造水准，从总体上来说还是比较低的。这就出现了一个奇怪的现象，这些年我国模具生产所需的先进加工设备、制造软件及切削刀具进口越来越多。去年，我国机床进口约60亿美元，其中用于模具生产的就占十分之一；去年我国模具生产所需超硬质合金和陶瓷等超硬刀具销售额约12亿元，其中90%依赖进口。 随着计算机软件的发展和进步，CAD/CAE/CAM 技术也日臻成熟，其现代模具中的应用将越来越广泛。可以预料不久的将来，模具制造业将从机械制造业中分离出来，而独立成为国民经济中不可缺少的支柱产业，与此同时，也进一步促进了模具制造技术向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展。因此，大力发展模具工业可以促进我国更快的走向工

19、化国家。 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： (1) 全面推广CAD/CAM/CAE技术：模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源重新整合，使虚拟制造成为可能。 (2) 高速铣削加工：国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工

20、效率，并可获得极高的表面光洁度。 (3) 模具扫描及数字化系统：高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程。 (4) 电火花铣削加工。 (5) 提高模具标准化程度：我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。 (6) 优质材料及先进表面处理技术：选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显

21、得十分必要。 (7) 模具研磨抛光将自动化、智能化：模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。 (8) 模具自动加工系统的发展 。然近年来我国模具行业职工队伍发展迅速，估计目前已达近百万人，但由于模具企业数量的急剧膨胀、传统教育的力不从心以及模具技师的老龄化，模具人才远远跟不上行业的发展需求，主要表现在： 1）总量不足。对中国的模具企业来说，如何更好地管理人才，如何留住人才，如何为人才提供足够的平台和发展空间是摆在眼前的一个严峻的、迫切需要解决的课题，否则，人才紧缺问题将成为中国模具工

22、业继续高速发展的一个重要障碍。2） 因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的45%以上。在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20% 30% 。因此，选用优质钢材和应用表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣重熔工艺，如采用粉末冶金工艺制造的粉末高速钢等。3)模具钢品种规格多样化、产品精细化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要发展趋势。 这只是发展模具工业的三个重要部分，要向使模具工业在我国经济建设中发挥更大的作用，需要国家更大的关注与投入，带动相关人员研究和发展。 模具的出现可以追溯到几千年以前的陶瓷烧制和青铜器铸造，但其大规模应用确是随着现代

23、工业的崛起而发展起来的。从世界范围看，当时美国的冲压技术走在最前列，而瑞士的精冲、德国的冷挤压技术、苏联对塑性加工的研究也处于世界先进行列。20世纪50年代以前模具设计多凭经验，参考已有的图纸和感性认识，根据用户的要求，制作能满足产品要求的模具，但对所设计模具零件的机械性能缺乏了解。从1955年到1965年，人们通过对模具主要零件的机械性能和受力状况进行数学分析，对金属塑性加工工艺及原理进行深入探讨，使得冲压技术得到迅猛发展。在这期间归纳出的设计原则使得压力机械、冲压材料、加工方法、模具结构、模具材料、模具制造方法、自动化装置等领域面貌一新，并向实用化的方向推进。进入20世纪70年代，不断涌现

24、出各种高效率、高精度、高寿命的多功能的自动模具。从20世纪70年代至今，计算机逐渐进入了模具生产的设计、制造、管理等各个领域；辅助进行零件图形输入、毛胚展开、调料排样、确定模具尺寸和标准、绘制装配图和零件图、输出NC程序等工作，使得模具设计、加工精度与复杂性不断提高，模具制造周期不断缩短。当前国际上计算机（CAD）和计算机辅助制造（CAM）的发展趋势是：继续发展几何图形系统以满足复杂零件和模具的要求；在CAD和CAM的基础上建立生产集成系统（CIMS）；开展塑性成形模拟技术的研究，以提高工艺分析和模具CAD的理论水平和实用性；开发智能数据库和分布式数据库，开发专家系统和智能CAD等。 随着工业

25、技术和科学技术的发展和快速适应工业产品更新换代和提高质量的要求，发达国家从20世纪50年代就开始了模具CAD/CAM技术的研究。如美国通用汽车公司早在20世纪50年代就将CAD/CAM技术应用于汽车覆盖件的设计与制造；20世纪70年代日本机械工程实验室和日本旭光学工业公司分别开发了连续模设计系统MEL和冲空弯曲模系统PENTAX；1982年，日立公司研制了冲裁模CAD系统。到20世纪80年代，模具CAD/CAM技术已广泛应用于冷冲模具的设计与制造。 冷冲压的加工工艺在我国的具有悠久的历史。半个世纪以来，我国的冷冲压工艺和其他生产工艺一样得到了迅速的发展。冷冲压加工的工艺和设备正在不断的发展（包

26、括冲压模具技术的发展），把冷冲压技术提高到了新的水平。为适应冷冲压工艺水平的提高，我国对冲模的研制也在不断加强。但是总体上说，我国模具工业起步较晚、基础差，就总量来看，大型、精密、浮渣、长寿名命模具产需矛盾仍然十分突出。虽然在模具的制造方法、手段方面达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但是在制造的质量、精度、制造周期和成本方面和国外还存在一定的差距。我国模具CAD/CAM技术从20世纪80年代才起步，长期处于低水平重复开发阶段，许多软件依赖于进口，对许多引进的CAD/CAM系统缺乏二次开发。1.4 主要设计内容本文对拉伸模具设计进行了全面的介绍和分析，并在此基础 上对拉伸模具进行

27、了设计。设计的主要内容包括工艺性分析拟定零件的工艺方案及模具结构，计算工具压力选取压力机及确定压力中心，确定模具结构及绘制模具总装配图，凹凸模公差的计算及半径的确定，确定各主要零件的尺寸，设计并绘制总图，绘制部分非标准零件图等一系列工作。第2章 基础理论分析2.1 冲压工艺介绍冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲

28、压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性； 均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。 在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。 模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。 模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。 模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研制快

29、速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。 冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。 在每分钟生产数十、 数百件冲压件的情况下， 在短暂时间内完成送料、 冲压、 出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。拉伸是利用拉伸模具将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心件

30、，或将已制成的开口空心件毛坯，加工成其他形状空新建的一种基本冲压加工方法，拉伸的应用非常广泛，是冷冲压的基本工序之一。利用拉伸工艺可以制得筒形、阶梯形、球形、锥形、抛物线形等旋转体零件，也可以制得方盒形等非旋转体零件，若将拉伸与其他工艺（如膨胀、翻边等）复合，就可以加工出形状非常复杂的零件，因此拉伸的应用非常广泛。如图2-1所示为典型的拉伸件。图2-1 拉伸件示意图2.2 拉深件类型拉深可分为不变薄拉深和变薄拉深。前者拉深成形后的零件，其各部分的壁厚与拉深前的坯料相比基本不变；后者拉深成形后的零件，其壁厚与拉深前的坯料相比有明显的变薄，这种变薄是产品要求的，零件呈现是底厚、壁薄的特点。在实际生

31、产中，应用较多的是不变薄拉深。本章介绍不变薄拉深工艺与模具设计。拉深所使用的模具叫拉深模。拉深模结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。图2-1为有压边圈的首次拉深模的结构图，平板坯料放入定位板6内，当上模下行时，首先由压边圈5和凹模7将平板坯料压住，随后凸模10将坯料逐渐拉入凹模孔内形成直壁圆筒。成形后，当上模回升时，弹簧4恢复，利用压边圈5将拉深件从凸模10上卸下，为了便于成形和卸料，在凸模10上开设有通气孔。压边圈在这副模具中，既起压边和卸料的作用。2.3 筒形件变形分析筒形件拉伸的变形综合起来可以概括如下：平板毛坯在凸模压力的作用

32、下，凸模底部的材料变形很小，而毛坯的环形区的金属在凸模压力的作用下，要受到拉应力和压应力的作用，径向伸长、切向缩短，一次流入凹、凸模的间隙里成为筒壁，最后，使平板毛坯完全变味圆筒形工件为止。图2-3 拉伸时的材料转移图2-2拉伸模具示意图模柄 上模座 凸模固定板 弹簧压边圈6定位板 7凹模 8下模座9卸料螺钉10凸模 2.4 拉深成形过程中出现的问题及防止措施2.4.1起皱起皱主要是由于凸缘处的切向压应力超过了板料的临界压应力所引起的。1）起皱的影响 起皱不利于拉深变形 a、由于起皱，毛坯不能被拉过凸凹模间隙面而拉断 b、轻微起皱的毛坯即使拉过凸凹模间隙，也会在筒壁上留下起皱痕迹而影响质量。2

33、）起皱的影响因素：a:凸缘部分材料的相对厚度t/D b:切向压应力的大小 ，拉深时，变形程度越大，就越容易起皱。c:材料的力学性能 板料的屈强比小，则屈服极限小，变形区内的切向压应力也相对减小，因此板料不容易起皱 3）防皱措施：主要采用压边圈防皱 a:用于双动冲床的刚性压边圈,主要靠调整压边圈与凹模表面间隙保证防皱； b:用于单动冲床的弹性压边圈，常用动源为橡胶、弹簧、气垫。 2.4.2拉裂 拉深时筒壁总拉应力超过筒壁最薄弱处的材料强度时，拉深件产生破裂。 原因：1）由于法兰起皱，坯料不能通过凸凹模间隙，使筒壁拉应力增大；2）压边力过大，使径向拉应力增大；3）变形程度太大。防止拉裂的措施:1）

34、采用适当的拉深比和压边力；2）增加凸模的表面粗糙度，改善凸缘部分变形材料的润滑条件；3）合理设计模具工作部分的形状；4）选用拉深性能好的材料。2.5 拉深系数的计算2.5.1 拉深系数 拉深系数是指拉深后圆筒形件的直径与拉深前毛坯（或半成品）的直径之比 。即：工件的直径与毛坯直径之比称为总拉深系数，即工件所需要的拉深系数 ：2.5.2 影响极限拉深系数的因素（1）材料的组织与力学性能（2）板料的相对厚度相对厚度越大，拉伸系数越小。（3）拉深工作条件 1）模具的几何参数 ：凸、凹模圆角半径。一般凸、凹模圆角半径越大；拉深系数越小； 2）润滑条件；3）压料圈的压料力（采用合理的压料力）；（4）拉深

35、方法、拉深次数、拉深速度、拉深件的形状等。2.6 拉深次数及工序尺寸计算2.6.1 拉深次数的确定当 m拉伸极限时，拉深件可一次拉成，否则需要多次拉深。其拉深次数的确定有以下几种方法：（1）查表法(冲模设计应用实例表4-10和4-11）（2）推算方法根据极限拉深系数和毛坯直径，从第一道拉深工序开始逐步向后推算各工序的直径，一直算到得出的直径小于或等于工件直径，即可确定所需的拉深次数。2.6.2各次拉深工序件尺寸的确定工序件直径的确定式中：为第1、2、（n-1）、n道工序的直径；为第1、2、n道工序的极限拉深系数；D为毛坯直径。2.7 圆筒形件拉深的压边力与拉深力 2.7.1压边力 压料装置产生

36、的压边力大小应该适当： 任何形状的拉深件： 式中压料圈下坯料的投影面积；单位面积压料力。圆筒形件首次拉深 （2-1）圆筒形件以后各次拉深 （2、3、）2.7.2拉深力拉深力计算公式为： （2-2）：；。采用压料圈拉深时 首次拉深 （2-3） 以后各次拉深 （2、3、）K1、k2值可查模具设计应用实例表4-15。不采用压料圈拉深时 首次拉深以后各次拉深（2、3、）2.7.3公称压力单动压力机，其公称压力应大于工艺总压力。工艺总压力为： （2-4）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 （2-5）深拉深 2.8 拉深工艺的辅助工序 1.润滑在凹模圆角、平面、压边圈表面及与这些部位相

37、接触的毛坯表面，应每隔一定周期均匀抹涂一层润滑油，并保持润滑部位干净. 2.热处理在多道拉深时，为了恢复冷加工后材料的塑性，应在工序中间安排退火，以软化金属组织。拉深工序后还要安排去应力退火。一般拉深工序间常采用低温退火 。各种材料不需热处理可以拉深的次数。 3.酸洗退火后工件表面必然有氧化皮和其他污物，在继续加工时会增加模具的磨损，因此必需要酸洗，否则使拉深不能正常进行。第3章 工艺分析3.1 筒形件工艺分析 工件图：如图3-1所示图3-1 工件图 工件材料为304不锈钢，具有较好的可拉伸性，材料厚度为0.8，生产批量为大批量。2.2 工艺方案分析方案1：先落料，在拉伸，然后冲孔，最后切边。

38、采用单工序模。方案2：落料-拉伸-冲孔-切边连续冲压。采用连续模生产。方案3：落料-拉伸-冲孔-切边复合冲压。采用复合生产。工艺方案分析：方案1模具结构简单，但需要4道工序，即需要落料模，拉伸模，冲孔模三套模具。生产率低，难以满足该零件的年产量要求。方案2只需一套模具，生产率很高，但零件的冲压性能稍差。欲保证冲压零件的形位精度，需在模具上射到正销导正，模具制造成本高，安装也比较复杂。方案3既能保证生产率，又能保证形位精度、尺寸精度，尽管结构方案比起方案1比较复杂，但由于两件的几何形状单间对称，模具制造并不困难。3.2 计算毛坯直径D计算原则：1）形状相似原则：拉深毛坯的形状一般与拉深件横；截面

39、形状相似。旋转体零件的拉深毛坯可采用圆形毛坯； 2）面积相等原则：拉深前后材料的体积不变，对于不变薄拉深，可按拉深前毛坯表面积等于拉深后工件表面积进行计算；3）在计算毛坯尺寸时，必须计入修边余量。在不变薄拉伸中，一般都按“毛坯的面积等于工作的面积”的等面积法原则来确定各类拉伸工件的毛坯尺寸。筒形件毛坯直径的计算公式为： （3-1）式中：-坯料直径;-为拉伸件的直径、高度、圆角半径。如图2-1所示(22-0.4)21.6(46-0.125-0.8)45.2工件的相对高度=19.6mm/45.2mm=0.48根据相对高度从冲模设计应用实例表4-3中查得修边余量h=2。该工件为无凸缘圆筒形件，根据等

40、面积原则采用解析发求毛坯直径。由式3-1得： 3.3 判断拉伸次数当 m拉伸极限时，拉深件可一次拉成，否则需要多次拉深。工件的总拉伸系数为毛坯的相对厚度根据冲模设计应用实例式（4-33）判断拉伸时是否需要压边圈。因0.045（1-）=0.045(1-0.59)=0.0185而t/D=0.01040.045（1-）=0.0185，所以需要压边圈。由冲模设计应用实例表4-2中查的首次拉伸的极限拉伸因数。因，所以工件只需要一次拉伸。3.4 压边力的计算压边力要选择适当，如果压边力过大，工件会被拉断；压边力过小，工件凸缘会起皱。由式2-1可知压边力的计算公式为：式中：=，D=，=由冲模设计应用实例表4

41、-16查得。把各已经数据带入上式，得压边力为=7.863.5 拉伸力的计算单动力机进行拉伸时，其压边力靠弹性元件产生，常用的有气垫、弹簧、橡胶垫等。由式2-3计算拉伸力：已知，由冲模设计应用实例表4-18中查得，304不锈钢的强度极限。将，带入拉伸力计算公式，即：3.6 公称压力的计算工件的拉伸为浅拉伸，由式2-5得公称压力：所以压力机的公称压力要大于134。第4章 模具工作部分尺寸的计算4.1 拉伸模的间隙 拉伸膜的间隙之凹凸模横向尺寸的差值，如图4-1所示, 双边间隙用z表示。图4-1拉伸模间隙图 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，寿命低。间隙过大，拉伸力小，模

42、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。由模具设计与制造表3-3查得拉伸模的单边间隙为： （4-1）式中t为毛坯厚度，t=0.8，故4.2 拉伸模的圆角半径4.2.1凹模的圆角半径凹模圆角半径对拉伸工作影响很大。过小时，毛坯被拉入凸模的阻力就大，拉伸力也增加，容易使工件产生划痕、变薄甚至拉裂，还使具寿命降低。过大，会使压边圈下的毛坯悬空，使有效压边积减小，容易起皱。在不起皱的前提下，凹模圆角半径越大越好。首次拉深时，凹模圆角半径可由下式确定：以后各次

43、拉深的凹模圆角半径可逐渐缩小，一般可取： （4-2）4.2.2凸模圆角半径 凸模圆角半径对拉伸工 拉伸膜的间隙之凹凸模横向尺寸的差值，如图4-1所示, 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，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。凹模圆角半径对拉伸工作影响很大。过小时，毛坯被拉入凸模的阻力就大，拉伸力也增加，容易使工件产生划痕、变薄甚至拉裂，还使具寿命降低。过大，会使压边圈下的

44、毛坯悬空，使有效压边积减小，容易起皱。在不起皱的前提下，凹模圆角半径越大越好。首次拉深时，凹模圆角半径可由下式确定：以后各次拉深的凹模圆角半径可逐渐缩小。 4.2.3凸模圆角半径凸模圆角半径对拉伸工作也有影响。 （4-2） 作也有影响。当过小时，则脚步弯曲变形大，危险断面容易拉伸。当过大时，则毛坯底部的承压面积减小，悬空面积增大，容易产生底部的变薄和起皱。 除了最后一次拉伸，凸模的圆角半径应比凹模圆角半径略小，即：根据以上原则，凹模的圆角半径等于工件的外圆角半径，即：凸模的圆角半径。4.3 凹凸模工作部分的尺寸和公差当工件的内形尺寸及公差有要求时，以凹模为基准时。凹模尺寸为 （4-3）凸模尺寸

45、为： （4-4）当工件的内形尺寸及公差有要求时，以凸模为基准，先定凸模尺寸。考虑到凸模基本不磨损，以及工件的回弹情况，凸模的开始尺寸不要取得过大。 凸模尺寸为： （4-5） 凹模尺寸为： （4-6） 由于工件需要外形尺寸，则以凹模尺寸为基准进行计算，如图4-2所示。图4-2 拉伸刃口计算图根据模具设计与制造中的表3-5可以查得：根据式4-5可得凹模计算式为：凹模的结构如下图4-3图4-3 凹模结构示意图将代入上式得： 根据式4-6可得凸模的计算式为：凸模的结构如下图4-4所示： 图4-4 凸模结构示意图将代入上式得： 4.4 模具的总体设计 模具的总装图如图4-5所示图4-5 模具装配图1-打

46、杆 2-挡环 3-模柄 4、21-销钉5、14-螺钉 6-上模板 7-垫板8-中垫板9-凹模10-打板 11-压边圈 12-凸模13-凸模固定板15-下模板 16-托板18-橡胶板 19-螺母20-下模座 说明：拉伸模具在单动拉力机上拉伸，压边圈采用平面式的，坯料用压边圈的凹模定位，凹槽深度小于0.8，以便压料，压边力用弹性元件控制，模具采用倒装结构，卸料使用卸料螺钉顶出。模具的闭合的高度为取则模具的闭合高度为：4.5 卸料装备的选择卸料装置一般分为固定卸料装置和弹压卸料装置两种形式。在固定卸料装置中，卸料板和导料板是做成一体或者分开两种。分开的主要方式是从凸模上卸下条料。适用于冲压材料较厚、

47、冲裁力较大的模具。悬臂式固定卸料装置哦，适用于成型后制件的冲孔模。钩形固定卸料装置，适用于简单的弯曲和拉伸件的冲孔模。固定卸料装置，用螺钉和小丁固定在下模板上。固定卸料装置能承受较大的卸料力，卸料安全可靠。笃定卸料版与凸模的双面间隙一般去0.42毫米之间。刚性卸料版的厚度取决于卸料力的大小及模具的尺寸的大小，一般取525毫米。 弹簧和橡胶是模具中广发使用的弹性原件，主要用于卸料。压缩弹簧在模具设计时，弹簧按标准选用收线压力要足够大即弹簧的与压力要大于卸料力初一弹簧的个数。压缩量要足够用害的复合模具结构空间的要求。而橡胶语序承受的负荷比弹簧要大，而且安装调整方便，成本低，是模具中使用最广泛的原件。橡胶在受压力方向所产生的变形语气收到的压力不成正比的线性关系。在此次设计中我们使用橡胶为卸料装置。 为了保证橡胶的正常使用，不至于过早损坏，应该控制其语序的最大压缩量