拉深模设计说明书

1、燕山大学课程设计说明书目录一、绪论 1二、工艺分析 22.1分析工件的冲压工艺性 22.208钢的化学成分和机械性能 2三、拉深工序计算 33.1 选定修边余量S 33.2计算毛坯直径D 33.3计算工件拉深次数及各次拉深尺寸 43.4必要的拉深工序图 53.5确定工序 63.6工艺方案选择 6四、工序压力计算和压力机的选择 74.1计算落料拉深复合工序压力 74.2落料拉深工序压力机的选择 84.3排样设计 104.4工件二次拉深拉深力及修边冲裁力的计算 114.5第二次拉深压力机的选择 124.6压力机主要参数 12五、模具工作部分尺寸和公差计算 12六、工件零件结构尺寸和公差的确定 13

2、6.1落料拉伸复合模选用原则 136.2模具零件尺寸确定 14七、总结 19八、附图 20九、参考文献 21一、绪论冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机） 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力加工方法。冲压通 常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件， 所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。 冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲 压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进 的冲模，先进的冲压工艺就难以实现。拉深是利用模具使平板毛坯变成为开口的空心零

3、件的冲压方法，用拉深 工艺可以制成筒形、阶梯形、锥形、抛物面形、盒形和其他不规则形状的薄 壁零件，其中又以筒形件简单和多见，而有凸缘筒形件又分为宽凸缘和窄凸 缘件。在拉深工艺设计时，必须知道冲压件能否一次拉出，这就引出了拉深系数的概念。拉伸系数决定于每次拉深时允许的极限变形程度。在多次拉深中,对于宽凸缘拉深件，则应在第一次拉深时，就拉成；零件所要求的凸缘直径， 而在以后各次拉深中，凸缘直径保持不变。 为了保证以后拉深时凸缘不变形， 宽凸缘拉深件首次拉入凹模的材料应比零件最后拉深部分实际所需材料多 3%5%,这些多余材料在以后各次拉深中，逐渐将减少部分材料挤回到凸缘部 分，使凸缘增厚，从而避免拉

4、裂。、工艺分析2.1分析工件的冲压工艺性图2-1变形是均匀的，模具加工也比较容易。（1）从工件形状看，属于阶梯形拉深件。阶梯形件的拉深与圆筒形件的 拉深基本相同，其主要考虑的问题是阶梯件是否可以一次拉成。（2）制件材料塑性较好，对拉伸、成形比较合适。制件尺寸精度、同轴度要求高。内表面要求光亮平整。且圆角 R1、R2较小。需要增加整形工 序。2.2 08钢的化学成分和机械性能工件的材料为08钢，属于优质碳素结构钢，优质沸腾钢，强度、硬度低, 冷变形塑性很好，可深冲压加工，焊接性好。成分偏析倾向大，时效敏感性 大，故冷加工时应采用消除应力热处理或水韧处理，防止冷加工断裂。08钢的主要机械性能如下:

5、抗拉强度6 （兆帕）280-390屈服强度二 S（兆帕）180抗剪强度T（兆帕）220-310延伸率32%三、拉深工序计算3.1 选定修边余量S工件法兰直径为df=140mm圆筒形件直径d=91mn,相对凸缘尺寸df/d=140/91=1.54>1.5 ，由冲压工艺及模具设计手册表 7-13得： df=3.5mm。3.2计算毛坯直径D6147拉深过程中，坯料的面积基本保持不变，所以用等面积法计算坯料直径。拉深后工件需切去3.5的余边，所以由下面计算出的毛坯尺寸含有修边余量。如上图所示，把工件中性层面积分成九部分 （毛坯厚度为t=1mm总面积 A=a1 +82+33+34+35+36+37

6、+38+392 2 2 2 2ai= n /4(d i -d2 )= n /4(147 -94 )=10032mm2a2= n r/2( n ct-4r)二 n /2 X 1.5(94 n -4 X 1.5)=682mm2a3= n d3hi= n X 91 X 9=2573mm2a4= n r/2( n d4-4r)= n /2 X 1.5 X (88 n +4X 1.5)=666 mma5= n /4(d 42-d52)= n /4(88 2-67.316 )=2523 m在 as, a8 中，h=r x(1-cos a )=0.75 mm2l 1=n r a /180=n X 1.5 X

7、 60° /180=0.5 n2a6=n (d 5l 1-2rh)= n (67.316 X 0.5 n -2 X 1.5 X 0.75 ) =325 mm2a7= n 12/2(d 6+d7)= n /2 X12.108 X( 57.792+50.732 ) =2083 mm2a8= n (d 8l 1+2rh)= n X (50 X 0.5 n +2X 1.5 X 0.75)=254 mm2 2 2a9= n d8 /4= n X 50 /4=1963.5 mmA=a+a2+a3+a4+a5+a6+a7+a8+a9=10032+682+2573+666+2523+325+2083

8、2+254+7854=21102mm3.3计算工件拉深次数及各次拉深尺寸(1)判断阶梯件是否能够一次拉深成形零件相对厚度为：(t/D)100=1 100/164=0.305拉深系数为： m1=d/D=50/164=0.61由冲压工艺及模具设计手册表7-8得，带法兰圆筒件拉深系数为nf=0.47>m=0.305所以工件不能一次成型，需先拉深成直径90m的圆筒形件，再拉深阶梯(2) 判断90的圆筒能否一次成形圆筒件的拉深系数m=d/D=90/164=0.55带法兰圆筒形件首次拉深极限系数为0.47<0.55故可以。凸凹模具的圆角半径选为r=10mm由式 7-7: D= (dF2+4dh

9、-3.44rd ) 1/2得拉伸高度 h=(D2-dF2+3.44rd)/4d =23.1mm(3) 判断锥形能否一次拉伸成形拉深系数 m=d2/d 1=57.792/90=0.642k=d/d 2=50/57.792=0.87极限拉深系数 md=0.578<mi=0.642所以，锥形可以一次成形。由于相对厚度较小，需使用带有压边装置的模具进行一次拉深成型。3.4必要的拉深工序图如下工序训47工序二5创47工序三3.5确定工序：落料一一拉深圆筒一一拉深（圆锥）一一修边3.6工艺方案选择方案一：采用单工序模逐次拉深方案二：采用连续进给模顺序拉深方案三：采用复合模进行拉深方案一模具简单，价格

10、便宜，但需要多个模具，工作效率低；方案二采用连续模成产连续，效率高；但模具结构过于复杂，造价很高，并 且不易控制；方案三采用复合模可简化拉深过程，结构相对简单，并且工作效率较高。综合以上考虑采用方案三四、工序压力计算和压力机的选择4.1计算落料拉深复合工序压力 冲裁力 F 冲=1 t(T b=159.72kN 推件力F推=门kiF=8.78kN 卸料力 F ff=k3F=7.98kN 总冲压力F总=176.48kN 模具中心的确定：共21页第页工件关于X,Y轴均对称，所以其压力中心位于几何中心，即X0=82mm,Y0=82mm. 拉深力 Fi= n dt(T bk=85.91kN 由于工件相对

11、厚度=0.6<1.5,且m<0.6所以拉伸过程中需用压边圈。压边力 Fc=29.05kN 落料力F落料=1.3Lt t式中L冲裁轮廓的总长度；t 板料厚度；t 板料的抗剪强度查冲压工艺与模具设计附表 1可知：T =320MPa。故：F落料=1.3 2 -82 0.3 320=64.3KN综合以上几点，F=F冲+Fl +Fq= 274.68kN压力机的曲线在拉深的阶段要满足拉深力的要求，即：F= Fl+FQ=114.96kN4.2落料拉深工序压力机的选择(1)压力机选择原则冲压设备的选择直接关系到设备的合理使用，安全，产品质量，模具寿 命，生产效率和成本等一系列问题。对于中小型冲裁件

12、，弯曲件或浅拉深件多用具有C形床身的开式曲柄压力机。在大中型和精度要求较高的冲压件生产中，多采用闭式压力机。对于 大型，较复杂的拉深件多采用闭式双动拉深压力机。对于形状复杂零件的大 量生产，应优先考虑选用多工位自动压力机。而对落料，冲孔件的大量生产， 则应选用效率咼，精度咼的自动咼速压力机。在小批生产中尤其式大型厚板 的生产，多采用液压机。校正弯曲，校平整形工序要求压力机有较大的刚度， 以便或得较高的虫牙件尺寸精度。对曲柄压力机所要考虑到的重要参数是：1.压力机的许用负荷；2.完成各工序所需要的压力；3.行程和行程次数；4.最大装模高度；5.压力机的台 面尺寸应大于冲模的平面尺寸，并留有固定模

13、具的余地，台面上的漏孔应与 所要进行的工艺相适合；6.压力机精度。(2)对压力机的要求压力机的公称压力要求大于 274.68kN压力机的行程应大于2.5X 23.1=57.75mm初选开式固定台压力机：JH21-45,并对压力机的功率进行校核，结果满足条件（3）压力机主要参数如下:公称压力（kN）450滑块行程（mm）120行程次数（次/min）80最大闭合高度（mm）270封闭咼度调节度（mm）60工作台尺寸（mm*mm ）前后440*左右810模柄尺寸（mm*mm）直径40*深度60电动机功率（kW）5.54.3排样设计在冲压生产中，工件原材料费用占制造成本的60%左右，所以充分节约利 用

14、原材料具有非常重要的意义。提高材料利用利用率是降低成本的主要措施 之一，而合理排样便能有效提高材料利用率。首先明确排样原则：提高材料利用率；使工人操作方便安全，减轻工人 的劳动强度；使模具结构简单，使模具寿命较高；排样应该保证冲裁件的质 量。(1)排样方法从该工件的形状分析，由于该件毛坯形状简单，对称，考虑到冲裁件质 量以及生产批量(大批量)等问题，还有模具的使用寿命，要采用有废料排 样，采用直排式，如图1所示(2)搭边搭边起着补偿条料的剪切误差、送料步距误差以及补偿由于条料与导料 板之间间隙所造成的送料歪斜误差的作用；并且使凸凹模刃口双边受力，从 而合理间隙不被破坏，模具寿命与工作断面质量都

15、能提高。图1查冲压工艺与模具设计表 2-10，确定搭边值两工件间的横搭边a1 =1.5mm两工件间的纵搭边a=1.5mm步距 S=d+a=164+1.5=165.5mm4.4工件二次拉深拉深力及修边冲裁力的计算拉深力 Fl' =59.66kN冲裁力 F冲' =136.28 kN4.5第二次拉深压力机的选择压力机的行程应大于 2.5 x 13=32.5mm综合考虑后，选取开式固定台压力机JH21-254.6压力机主要参数公称压力（kN）250滑块行程（mm）80行程次数（次/min）100最大闭合高度（mm）250封闭咼度调节度（mm）50工作台尺寸（mm*mm ）前后440*左

16、右700模柄尺寸（mm*mm）直径40*深度65电动机功率（kW）2.2五、模具工作部分尺寸和公差计算落料模具:凹模刃口Dd=163.50+0.040mm凸模刃口 Dp=163.4O-o.o3omm第一次拉深模:凹模 Dd=92.384O+0.050mm凸模 Dp=9O.384O-o.o3omm第二次拉深模：凹模 Dd 小=52.4480+0.050mmDd 大=60.2880+0.05°mm凸模 Dp 小=50.248O0.030mmDp 大=58.088Q0.03°mm六、工件零件结构尺寸和公差的确定6.1落料拉伸复合模选用原则只有当拉深件高度较高，才有可能采用落料，拉

17、深复合模，因为浅拉深件 若采用复合模，落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚过薄，强度不足。本模具凸 凹模壁厚能够保证足够强度，故采用复合模是合理的。落料拉深采用如图6-1的典型结构，即落料采用正装式，拉深采用倒装 式。模座下的缓冲器兼作压边和顶件装置，另设有推件装置。模具采用后侧 导套导柱模架，可两个方向送料。条料送进时，由挡料销和卸料板定位。I.S-'III.1161()XI1图6-16.2模具零件尺寸确定(1)整体落料凹模板的厚度H的确定:H=!k23 0.1F落料=40mm材料：T10A大径：250mm小径：164mm(2)凸模尺寸确定材料：T10A直径：90mm高度：83.1mm圆角半

18、径：9mm(3) 凸凹模尺寸确定材料：T10A凸模直径：164mm凹模直径：92mm圆角半径：3mm(4) 模架选择考虑到此冲压件凹模直径尺寸为 250m m,为满足安装要求，故选择模架尺寸为 长*宽=350mm*340mm，导柱间距为250mm。材料为HT200(5) 模柄选择根据压力机模柄孔尺寸，选择模柄直径为40mm。材料为Q235-A F。(6) 导柱导套选择根据模架尺寸，选择导套直径为 50mm,导柱直径为35mm。材料为20渗碳 钢。(6)其他零件尺寸、材料名称材料尺寸开槽圆柱头螺钉45M8*22内六角头螺钉45M10*30顶杆4570压边圈T10A内径90厚度37圆柱销45M10

19、*56垫板45内径190外径250 厚度12卸料板45内径156外径230推件块45直径92内六角头螺钉45M8*40内六角头螺钉45M10*16打杆45M12*135圆柱销45M8*42垫板45内径116外径200 厚度10内六角螺钉45M10*68七、总结两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的 知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成 一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学 习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解， 也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社 会，从事职业工作前一个必不少的过程.“千里之行始于足下”，通过这次 课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课 程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔 跑打下坚实的基础.