圆筒件落料拉深冲压模具课程设计说明书概要

1、南京农业大学工学院课程设计说明书 工艺计算 课程设计 课程名称材料成型工艺及设计 题目名称 圆筒件的模具设计 专业班级 材控 112112 _ 学 号 3331122733311227 _ 学生姓名 张孝富 _ 指导教师聂信天 夏荣霞 徐秀英 2014年9 月25日南京农业大学工学院课程设计说明书 工艺计算 1 目录 课程设计任务书 . 3 产品图及设计说明 . 3 序言 . 4 第1章 制件的工艺性分析 . 5 1.1 圆筒件工艺性分析 . 5 1.2 零件工艺方案的确定 . 5 第2章工艺方案的制定及分析比较 . 6 第3章圆筒形拉深件工艺计算 . 7 3.1 工艺尺寸的计算 . 7 3.

2、2 拉深力的确定 . 9 3.2.1首次拉深 . 9 3.2.2第二次拉深 . 10 3.2.3第三次拉深 . 10 3.2.4第四次拉深 . 10 3.2.5 确定压力中心 . 11 3.3 拉深模间隙 . 11 3.4 凸凹模工作部分的尺寸及公差的确定 . 11 3.4.1第一次拉深 . 11 3.4.2 第二次拉深 . 11 3.4.3第三次拉深 . 12 3.4.4第四次拉深 . 12 3.5 落料拉深复合模其它工艺计算 . 12 3.6 排样图设计及材料利用率计算 . 13 3.7 压边的橡胶计算 . 14 . 15 3.8 卸料装置的设计 . 15 3.8.1刚性卸料装置 . 15

3、 3.8.2弹性卸料装置 . 15 3.8.3橡皮的选用 . 16 3.8.4卸料板 . 16 3.8.5推件装置 . 16 3.8.6卸料螺钉 第4章 模具结构的确定 . 17 4. 1模具的形式 . 17 南京农业大学工学院课程设计说明书 工艺计算 2 4.1.1 正装式特点 . 17 4.1.2 倒装式特点 . 17 4.2定位装置 . 17 4.3卸料装置 . 17 4.3.1 条料的卸除 . 17 4.3.2 工件的卸除 . 17 4.4导向零件 . 17 4.5模架 . 17 4. 5. 1标准模架的选用 . 18 第5章编写工艺卡片 . 18 结束语 . 19 参考文献 . 20

4、南京农业大学工学院课程设计说明书 工艺计算 3 课程设计任务书 题目名称 圆筒件的模具设计 专业班级 材控112 姓 名 张孝富 学 号 33311227 产品图及设计说明 零件简图：如右图所示。 名称：圆筒 生产批量：大批量 材料：30钢 材料厚度：0.5mm 南京农业大学工学院课程设计说明书 工艺计算 4 要求设计此工件的落料拉深模。 序言 冲压是使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。冲压利用冲压模具对板料进行加 工。常温下进行的板料冲压加工称为冷冲压。 模具是大批生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。模具工业是国民经济 的基础工业。 模具可保证冲压产品的尺寸精度，使产品质量稳定

5、，而且在加工中不破坏产品表面。 用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧钢钢板或钢带为坏料， 且在生产中不 需加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是 其他加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。 现 代制造业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展。 目前，工业生产中普遍采用模具成形工业方法，以提高产品的生产率和质量。一般压 力机加工，一台普通的压力机设备每分钟可成形零件几件到几十件， 高速压力机的生产率已 达到每分钟数百件甚至上千件。据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪表、 等产品，有

6、60%左右的零件是用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风 扇等轻工业产品，有 90%左右的零件时用模具加工出来的；至于日用五金、餐具等物品的大 批量生产基本上完全靠模具来进行。 显而易见，模具作为一种专用的工艺设备， 在生产中的 决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。 本次课程设计的内容为用模具生产无凸缘圆筒件，其中包括落料、拉深、二次拉深、三 次拉深、四次拉深、 切边等工序。其中把落料和首次拉深用复合模完成，而其他不出图但进 行了相关的尺寸计算， 重点在复合模上，解决落料和拉深的计算问题同时对相关的模具的零 件给以详细的设计。生成装配工程图和相关的零件图。南京农业大学工学院课

7、程设计说明书 工艺计算 5 第 1 1 章制件的工艺性分析 1.1 圆筒件工艺性分析 (1) 零件材料为 30钢，其塑性，韧性较好，屈服强度 d s为295MPa,抗拉强度r b为 490MPa,利于各种工序的加工。 (2) 从零件图样上看，其尺寸有公差要求，故精度较高，属于一般零件，其公差按IT14处理, 给模具制造带来一系列方便 A、如果冲压件零件图上没有标注公差，只有公称尺寸，则应 该给以标注公差； 圆形件，冲模按IT76级制造模具。 B、按 入体”原则把它们逐个改为单向公差(目的是方便于以后的刃口尺寸计算) ； . 外形部分，化为上偏差为零，下偏差为负(相当为基轴制标注，只小不大) ；

8、 2零件的形状、结构及冲压工艺性 (1) 该零件总体属于圆筒形拉深件，无凸缘的普通件 (2) 该零件的厚度t=0.5mm,且材料较软对于各种工序都有可以适应 (3) 零件圆微形部分高为 75mm,可能需要几次拉深成形 (4) 综上所述，此零件可用冷冲压加工成形 (5) 成形半径为10mm的半圆球形，需几次成形 1.2 零件工艺方案的确定 (1) 模具类型的确定 经分析，工件尺寸精度要求较高，形状不复杂，且不大，根据材料较薄( 0.5mm)的特 点，为保证较高的生产率，落料模具采用带料(或条料、卷料) ，漏料方式的冲裁模结构形 式；从零件的结构形状，尺寸公差来看，该零件可以使用单工序模、级进模或

9、复合模，各种 模具都有各自的优缺点，下面通过对其进行比较，得出较合适的模具类型。 单工序模。制件公差等级一般，生产率较低，在高速自动冲床上不能使用， 安全性不高， 但模具制造工作量小，成本低。 级进模。公差可达IT14IT10级，可加工复杂制件，生产率高，可使用高速自动冲床机， 安全性高，模具制造工作量较大，成本高。 复合模。公差IT9IT8级，生产率略高，安全性不高，模具制造工作量大，成本高。 综上所述制件公差为IT14级，比较简单，生产率要求高，所以可采用单工序模。 (2) 制件工艺方案的确定 从产品零件结构形状可知，所需基本工序有落料、拉深； (3) 设计制图落料拉深复合模南京农业大学工

10、学院课程设计说明书 工艺计算 6 第 2 2 章工艺方案的制定及分析比较 完成此工件需要落料、拉深两道工序。其加工方案分为 表2.1工艺方案 序号 工艺方案 结构特点 1 单工序模生产： 落料、首次拉深、二次 拉深、二次拉深、四次 拉深、切边 模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的 加工，生产效率低，难以满足零件大批量生产的需求。 2 复合模生产： 落料-首次拉深复合、二 次拉深、三次拉深、四 次拉深、切边 冋一副模具完成两道不冋的工序，大大减小了模具规模， 降低了模具成本，提咼生产效率，也难以提咼压力机等设备 的使用效率；操作简单、方便，适合中批量生产； 。 3 连续模生产：

11、落料-拉深-拉深-拉深- 拉深连续、切边 冋一副模具不冋工位完成两道不冋的工序，生产效率咼， 模具规模相对第二种方案要大一些，模具成本要咼；两道工 位之间的定位要求非常高。 根据本零件的设计要求以及各方案的特点，决定采用第 2种方案复合模比较合理。3种，见表2.1 o 南京农业大学工学院课程设计说明书 工艺计算 7 第 3 3 章圆筒形拉深件工艺计算 3.1 工艺尺寸的计算 (1) 确定切边余量s 由 H=75-0.25=74.75、d=40-0.5=39.5 H/d=74.75/39.5 :. 1.89 见文献1p120查表4-2得：取修边值S =5mm 计算毛坯直径 D= d2 4dH -

12、1.72rd -0.56r2 = ；39.52 4 39.5 74.75 5 -1.72 10 39.5-0.56 102 =116 mm 确定拉深形式及拉深次数 根据毛坯首次拉深不起皱的条件是 ：D-d22t 即 116-39.5=76.522x0.5 得 76.511,故：D-d22t 成立 所以应采用压边圈。 确定每次拉深的拉深系数和直径 毛坯的相对厚度t/D 10 0.4 总拉深系数为m总=d/D=39.5/116=0.341 取 m1=0.56, m2=0.78, m3=0.8 得： mn =0.976 0.83 m1 m2m3 南京农业大学工学院课程设计说明书 工艺计算 8 贝 U

13、： d1 =miD =66.12 取 dl =66.1mm d2 =m2d1 =51.56 取d2=51.5mm -J d3 =m3d2 =41.2 取 d3=41.2mm d4 =m4d3 =33.78 取d4=33.7mm 由于d4=33.7mmP3 P4 贝V： Q=(1/3 1/6)P2=(11.6 5.8)KN 取 Q=10 南京农业大学工学院课程设计说明书 工艺计算 11 P 总=卩计Q=34.7+10=44.7KN Jd2 +1.27 % =（202 +1.27X202% 5 = 227.5mm 为保证橡胶垫不过早失去弹性而破坏，其允许的最大压缩两不得超过摘要高度的 45% 般

14、取自由高度的35%-45%橡胶垫的预压缩量一般取自由高度的 10%- 15%橡胶垫产生的力 F 二 Ap 式中：F 压力； A 橡胶垫横截面积； p 与橡胶垫压缩量有关的单位压力，如表 3-1所示。 表3-1橡胶压缩量和单位压力 橡胶压缩量（ 单位压力（MPa 橡胶压缩量（） 单位压力（MPa） 10 0.26 25 1.03 15 0.50 30 1.52 20 0.70 35 2.10 h预(0.10.15)店 h自二 h工作 二405 = 135mm 0.3 0.3 h 预=0.15 135 = 20.25mm 1162 3.14X(2)2 117.5x120 = 74.9% X100%

15、 南京农业大学工学院课程设计说明书 工艺计算 15 h总=32.5 20.25 = 42.75mm = 5.4 45 则分成 4 小块每块高 h、33.75mm又因为 南京农业大学工学院课程设计说明书 工艺计算 16 3.8 卸料装置的设计 卸去冲裁后紧箍在凸模外面的带孔部分（制件或条料） 置和弹性卸料装置； 3.8.1 刚性卸料装置 特点：优点：卸料力大。 缺点：冲裁时，板料没有受到压料力作用，因此冲 裁后的带孔部分有明显的翘曲现象。 适用场合：常用于材料较硬、厚度较大、精度要求不太高 的工件的冲裁。（当t 3时，一般都采用刚性卸料） 3.8.2 弹性卸料装置 特点：优点：冲裁时弹性卸料板对

16、条料有预压作用，因此 冲裁后的带孔部分表面平整，精度较高。 缺点：卸料力小。 适用场合： 常用于材料较薄（tv 2 ）、硬度较小、精度要求高的工件的冲裁。 所以：选用弹性卸料装置一一卸料橡胶 3.8.3 橡皮的选用 橡皮材料：聚氨酯橡胶（PUR。 聚氨酯橡胶： 2=1535% ;仁10% 橡皮工作时的总压缩量 L: L=A+t+B+ （ 35） =15+0.5+33+ （ 35） =51.553.5取52mm 式中：A装配完成时，凸模低于卸料板的高度； t 料厚； B 冲裁完成时，凸模将落料推入凹模的深度; ，卸料装置分为刚性卸料装 3 5 刃口磨损量 橡皮自由高度 H计算公式： H 南京农业

17、大学工学院课程设计说明书 工艺计算 17 L _ _52_ 巾-d （15% 35%） T0% 2081040mm 式中： L橡皮工作时的总压缩量， mm; & 1橡皮预压缩率， %; & 2橡皮工作时的总压缩率， 卸料板 卸料板外形尺寸计算： 外形尺寸：同凹模（或凹模固定板）外形尺寸 ； 内形尺寸：与凹模孔形状基本相同，和凸模间有一定间隙 ； ?Numbered?Bulleted-Numbered_de14a99d-f90e-4ee1-806f-256abd668ada-Numbered_baf9eddb-6c8a-492d-a089-560adb2aa527-Numbere

18、d_55ced5d7-e93e-45d0-baef-23d04c3d94d3-Numbered_6d961072-c14e-4350-8e72-d741ae5d7abf-Numbered_defd019e-9552-4d 弹性卸料时：与凸模单面间隙按（ 0.050.1 ） Z/2配合； ?Numbered?Bulleted-Numbered_de14a99d-f90e-4ee1-806f-256abd668ada-Numbered_baf9eddb-6c8a-492d-a089-560adb2aa527-Numbered_55ced5d7-e93e-45d0-baef-23d04c3d94d3

19、-Numbered_6d961072-c14e-4350-8e72-d741ae5d7abf-Numbered_defd019e-9552-4d 刚性卸料时：与凸模单面间隙取（ 0.20.5 ） Z/2配合； ?Numbered?Bulleted-Numbered_de14a99d-f90e-4ee1-806f-256abd668ada-Numbered_baf9eddb-6c8a-492d-a089-560adb2aa527-Numbered_55ced5d7-e93e-45d0-baef-23d04c3d94d3-Numbered_6d961072-c14e-4350-8e72-d741a

20、e5d7abf-Numbered_defd019e-9552-4d 导板式卸料板时：与凸模刃口尺寸按 H7/h6配合。 采用刚性卸料，材料：45钢 厚度：仅作卸料时： Hx=（ 1020） mm 既作导板又作卸料时： Hx 二（0.8 1.0）Ha 式中：Hx- 卸料板厚度， mm Ha - 凹模厚度， mm 推件装置 推件装置安装在上模部分，利用压力机横梁或模具内弹性元件，通过推杆、推板 等，将制件或废料从凹模型腔内推出。分为弹性推件装置和刚性推件装置。 弹性推件装置：利用压力机横梁，通过安装在模柄内的打杆进行推件。 特点：压平使冲裁件质量较好；但模具较厚；推件力小。 冈性推件装置：禾U用安

21、装在模具内部的弹性元件完成推出动作。 特点：模具紧凑；推件力大、可靠。 南京农业大学工学院课程设计说明书 工艺计算 18 采用：刚性推件装置，材料： 45钢 3.8.6 卸料螺钉 卸料螺钉作用：固定弹性卸料板，限制弹性卸料板的静止位置。 卸料螺钉的形状：标准件 JB/T7650.5-94 南京农业大学工学院课程设计说明书 工艺计算 19 第 4 4 章模具结构的确定 4.1 模具的形式 复合模又可分为正装式和倒装式。 4.1.1 正装式特点 冲出的工件表面比较平直为后续加工提供条件。 4.1.2 倒装式特点 操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凸凹模承受的张力较大，因此凸凹模的 壁厚应严

22、格控制，以免强度不足。 经分析，此工件，若采用正装式复合模，操作很不方便；另外，此工件无较高的平直度 要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑，决定二、三、四 次拉深采用倒装式复合模，首次拉深用正装。 4.2 定位装置 首次拉深采用固定式挡料销纵向定位，安装在凹模上，工作很方便。 4.3 卸料装置 4.3.1 条料的卸除 采用弹性卸料板。因为是正装式复合模，所以卸料板安装在上模。 4.3.2 工件的卸除 采用打料装置将工件从落料凹模中推下，落在模具工作表面上。 4.4 导向零件 导向零件有许多种，如用导板导向，则在模具上安装不便而且阻挡操作者视线，所以 不采用；若用滚珠

23、式导柱导套进行导向，虽然导向精度高、寿命长，但结构比较复杂，所以 也不采用；针对本次加工的产品的精度要求不高， 采用滑动式导柱导套极限导向即可。 模具在压力机上的安装比较简单，操作又方便，还可降低成本。 4.5 模架 若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便，但只能一 个方向送料。若采用对焦导柱模架，则受力平衡，滑动平稳，可纵向或横向送料。若采用后 侧导柱模架，则可三方向送料，操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑，但模具受力不平衡， 滑动不平稳。 而且 南京农业大学工学院课程设计说明书 工艺计算 20 本设计决定采用后侧导柱模架。 4. 5. 1 标准模架的选用 落料拉深复合模零部件设计 标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸， 所以应首先计算凹模周界的大小。 根据凹模高 度和壁厚的计算公式得 拉深凹模的工作部分长为 33mm,由于在凹模内要安装打料块且与打杆相连，为保证修 模余量且能正常工作，在凹模内留至少 20mm自由尺寸。 即拉深凹模高度为 80mm 内径为69.60 3 mm 夕卜径为 115.O500.08mm 拉深凸模直经为