无凸缘圆筒件拉深工艺及倒装复合模具设计

1、目录一、零件的工艺性分析2二、制定工艺方案3三、主要工艺参数的计算3四、排样及材料利用率的计算4五、冲压力的计算、压力中心的确定、压力机的选择6六、模具的总体设计8七、工作零件的尺寸的计算9八、标准件的选用16九、工作零件加工的工艺过程19十、冲压工艺卡片21十一、模具的装调和模具的制造注意事项22十二、总结24十三、参考文献25零件的工艺性分析零件名称：无凸缘圆筒件生产批量：大批量材料：10钢材料厚度：2mm冲裁件的工件是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般地讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该工件的冲压工艺性好，否则，该工件性能就差。当然工艺性

2、的好坏是相对的，她直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的实用性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析。零件尺寸公差无要求，故按IT14级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。由于该工件外形简单，形状规则，适于冲裁加工。材料为10钢，厚度为2mm.二制定工艺方案一般对于这样的工件，通常采用先落料，后拉深的加工方法，采用这种方法加工的工件外观平整毛刺小产品质量高。由于该工件的生产批量为大批量生产，如果把二道工序放在一起，可以大大提高生产效率并减轻工作量，节约能源，降低成本，而且可以避免原有的加工方法中将手伸进模具中的问题，对操

3、作者的安全很有利。，但模具结构比较复杂，送进操作不方便，加之工件尺寸偏大，则适合落料-拉深复合冲压，因此只需一副模具，尽管模具结构比较复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。所以采用复合模生产。三主要工艺参数的计算1.毛坯尺寸的计算D=d2-4dh-1.72rd-0.56r2=7024X70X28-1.72X13X70-0.56X132105则毛坯的直径D=105mm3.确定是否加修编余量根据冲压件相对高度：%=2眩=0.4<0.5可以不考虑加修边余量。4,确定是否需要压边圈根据坯料相对厚度：X100=-X100=1,9>1,5D105式中：t坯料厚度（mm）所以不需

4、要压边圈5,确定拉深次数根据冲压件的相对高度（h/）和坯料的相对厚度（兀X100）的大小查表确定拉深次数（D取105）。相对高度：h/=28/=0.4；相对厚度：X100=X100=1.9d70D105查手册可知，由于冲压件相对高度0.4小于拉深时的允许拉深相对高速0.70-0.57,则可以一次拉深成形。四排样及材料利用率的计算根据该冲压件的形状特征，采用单排排样，如图所示。查飞机镀金成形原理与工艺表3-17可得搭边值a=1.5a1=1.81.步距s=D+a=1051.5=106.5mm式中：D-平行于送料方向的冲件宽度（mm）a-两工件间的搭边值（mm）2 .条料宽度的计算B°a=

5、（D+2a）=108.60amm式中：-条料宽度单向（负向）公差，查飞机镀金成形原理与工艺表3-18表得=0.7D-冲裁件垂直于送料方向的尺寸3 .导料板件的距离A=Bb0=108.6-0.3=108.6mm式中：b0-导料板与最宽条料之间的间隙，查飞机镀金成形原理与工艺表3-18可得b0=0.34 .材料利用率的计算板料规格的选用：2mm（1000m麻1500mm计算裁料方式如下裁成108.6mm<1000mm勺条料，则每张板料所出零件数为15001000X弋13X9=117108.6106.5裁成108.6mm<1500mm勺条料，则每张板料所出零件数为10001500X108

6、.6106.5弋9X14=126经比较应采用第二种裁法板料的利用率:n总7=2XTtXD4LBX100%2X100%126X3.14X105410001500=72.6%式中：n-一张板料上冲裁件的总数目五冲压力的计算、压力中心的确定、压力机的选择(1)冲压力的计算1 .落料力的计算F落=K；tDtT=1.3X3.14x105X320X2274.31KN式中：t材料的厚度T-材料的抗剪强度，查冲压模具简明设计手册表2-34可得t=320MpaK-系数，一般取1.32 .拉深力的计算F拉=Kndtq=0.45X3.14X70X400X2弋79.13KN式中：K-修正系数，.b-强度极限，查飞机镀

7、金成形原理与工艺表3-15表可得K=0.45查冲压模具简明设计手册表2-34表可得=295430取%=400Mpa3 .卸料力的计算F卸=K卸P落=0.045X274.31弋12.34KN4 .顶件力的计算F顶=K顶F落=0.06X274.31弋16.46KN查飞机镀金成形原理与工艺表3-15可得K取0.065 .总压力的计算F3=FF而F栉F钊=274.3179.1312.3416.46=382.24KN(2)压力中心的确定因设计为对称冲压，所以压力中心在毛坯的几何中心。(3)压力机的选择为安全起见防止设备超载，可按公称压力Fffi=(1.61.8)F总=1.8m382.24=688KN则根

8、据公称压力来选择压力机，查冲压模具简明设计手册表13-9可知，选才iJA21-80开式双柱固定台压力机，主要技术参数如下：公称压力800KN滑块行程160mm最大闭合高度380mm950mm60mm封闭高度的调节量80mm工作台尺寸600mm模柄孔尺寸50mm六.模具的总体设计(1)模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为落料-拉深复合模.(2)定位方式的选择因为该模具使用的是条料，所以导料采用导料板，送进步距控制采用挡料销.(3)卸料、出件方式的选择模具采用弹性卸料，刚性打件，并利用装在压力机工作台下的标准缓冲器提供压力，即可使顶杆推动凹模滑块向上运动将工件顶出并利用推

9、件块将工件推出凸凹模.(4)导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用后侧导柱的导向方式。七.工作零件的尺寸计算(1)落料凸凹模的刃口尺寸计算查飞机镀金成形原理与工艺表3-3得Z盛=0.200mmZmin=0.160mm查冲压模具设计手册表2-28得-d=+0,030mm、p=-0.020mm校核13d+|p|<ZmaxZmin0.030+0.020>0.-0.1600.05>0.04不能满足间隙公差条件所以凸凹模不能采用分别加工法，因此凸凹模采用配作法加工。该工件未标注尺寸公差要求可采用自由尺寸因此可以取公差等级IT14进行计算。凹模磨损后变大的尺

10、寸A=(105-0.5M0.7)0.25池.7=104.6500.18mm凸模刃口尺寸按凹模实际刃口尺寸配做，但要保证最小合理间隙值Z=0.16min先定凹模尺寸，凹模尺寸的计算为:0.030二(78-0.50.87)00.030=71.68。mm查冲压模具设计手册表2-27可得x=0.5则凸模尺寸的计算为:0Dp=Dmax-X-ZminnJ；0=(72-0.500.7-0.1601.02。0=71.52_0.020mm(2)整体式落料凹模的轮廓尺寸的确定1)凹模厚度的计算HA=kb(15mm)查飞机镀金成形原理与工艺表3-21得k=0.2Ha=0.2105=21mm取H=30mm2)凹模壁厚

11、的计算C=(1.52)H=(1.52)父30=(4560)mm综合考虑取C=55mm式中b一凹模刃口之间的最大尺寸,mmk一系数，考虑板料厚度的影响所以落料凹模的轮廓尺寸为：厚度H=30mm长度L=200mm宽度B=200mm凹模采用螺钉和销钉直接固定在凹模固定板上，凹模的刃口为直筒式，这种刃口的强度高，修磨后刃口尺寸不变，用于冲裁零件较大的模具，且模具装有顶由装置不适于下漏料模具.3)刃壁高度垂直于凹模平面的刃壁，具高度h0可以按下列规则计算10：冲件料厚t<3mm,h0=6mm冲件料厚t>3mm,h0=t;所以，这里取h0=6mm。(3)整体式的拉深凸模轮廓尺寸的确定根据零件的

12、形状可以选择圆形凸摸，刃口采用平刃.凸模的固定方法采用台肩固定，凸模与凸模固定板的配合部分按过渡配合(H7/m6或H7/n6)制造。拉深凸模的长度计算：凸模固定板的厚度按经验公式取儿=0.60.8Hah2凹模的厚度，mmh3装配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度，根据厚度大小，决定H=3mm综上所述查模具设计大典可知凸模的参数为下表所示凸模参数尺寸/mmL47d77D187D297(4)整体式的凸凹模轮廓尺寸的确定对于倒装复合模的壁厚最小值，对黑色金属等硬材料约为冲裁件板厚的1.5倍。即m=1.5t=3mm则该凸凹模的最小壁厚为3mm通过校核，可以知道凸凹模壁厚有足够的强度。根据卸料橡胶

13、和下卸料板的厚度及模具结构，可以选取凸凹模的高度为76mm材料为HT20Q其结构如上图所示。(5)弹性元件的设计计算和卸料板的尺寸选择为了得到平整的工件，此模具采用弹压卸料结构，使条料在落料和拉深过程始终处在一个稳定的压力作用之下，从而改善毛坯的稳定性，避免材料在切向应力的作用下起皱的可能。橡胶在这个过程中起卸料和压料的作用。a.卸料采用橡胶作为弹性元件，按式计算橡胶的自由上高度H自由=(3.54)S工作式中，h自由一一橡胶的自由高度，mms工作一一工作行程与模具修模量或调整量(46mm之和S工作=14+2+4=20mm贝Uh自由=(3.54)父20=7080mm取h自由=70mm由式计算橡胶

14、的装配高度为H=(0.850.9)h自由=(0.850.9)70=59.5-63mm取H=60mm橡胶的断面面积，在模具装配时按模具空间的大小确定。b.卸料板的选择/人卸料板的选择是根据凸凹模的外形尺寸来确定的，即尺寸为200mm黑200mmM8mm(材料：HT200数量：1)它的结构如上图所示.(6)固定板的选用将凸模或凹模按一定相对位置压入固定后，作为一个整体安装在上模座或下模座上，选用圆形固定板.=(0.6=18凸模固定板厚度h二(0.60.8)Ha0.8)3024mm所以取h=20mm其平面尺寸与凹模的外形尺寸相同,长度L=200mm,宽度B=200mm,厚度h=20mm固定板的设计应

15、注意的问题:a.固定板上的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6,凸模压装后端面要与固定板一起磨平。b.固定板上下表面应磨平，并与凸模安装孔的轴线垂直。c.固定板材料采用Q235钢制造，无需热处理淬硬(7)推件装置的选择推件装置主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种。现在这里选择推件块做为推件装置，其工作原理是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模里面的打杆与推件块，将凹模里面的工件推出，其推件力大，工作可靠。推件块的形状如上图所示。(8)导料板的选用查表可得导料板的厚度h=8mm查表可得条料与侧导料板之间的间隙C=0.1mm由此可得导料板的长度L=200mm宽度B=52.9

16、mm导料板的作用主要是对条料或带料的侧向进行导向。(9)顶件装置的选用顶件装置主要由顶件块和顶杆组成。顶件块的形状如上图所示，尺寸由凹模尺寸和凸凹模尺寸配作而成.顶件块在冲裁过程是在凹模中运动的零件，对它有如下的要求：模具处于闭合状态时，其背后有一定空间，已备修模和调整的需要，模具处于开启状态时必须顺利复位，与凹模的配合应保证顺利滑动，不发生干涉.其外形尺寸一般按公差与配合国家标准h8的制造，也可根据板料的厚度取适当间隙。八.标准件的选用1.模架的选择根据凹模的周界尺寸(L=200mm,B=200n)延择模架，因此选择I级精度的中间导柱模架200X170-210IGB/T2851-2008查冲

17、压模具标准及应用手册表7-4得根据I级精度的中间导柱模架200M170210IGB/T2851-2008及实际情况选择上模座的尺寸为：200mmm50mmGB/T2851.1(材料：HT200数量：1)根据I级精度的中间导柱模架200X170-210IGB/T2851-2008及实际情况选择下模座的尺寸为：200mmx60mmGB/T2855.2（材料：HT200数量：1）注意：1.模座的上下表面平行度应达到要求，平行度公差一般为4级。2 ,上下模座到导套，导柱安装孔中心距必须一致，精度一般要求在±0.02mm以下；模座的导柱，导套安装孔的轴线应与模座的上下平面垂直，安装滑动式导柱和

18、导套时，垂直度公差一般为4级。3 .模座的上下表面粗糙度Ra值为1.60.8um,在保证平行度的前提下，可允许Ra值降低为3.21.6um.2,导柱导套的选择根据I级精度的中间导柱模架200X170210IGB/T2851-2008查冲压模具标准及应用手册表7-4因此选用B型小导柱（材料：20数量：2）B35x210GB/T2861.1根据I级精度的中间导柱模架200M170210IGB/T2851-2008查冲压模具标准及应用手册表7-4因此选用A型导套（材料：20数量：2）B3511548GB/T2861.3其中导柱和导套一月S采用过盈配合H7/r6分别压入下模座和上模座的安装孔中。导柱和

19、导套之间采用H7/h6的间隙配合，具配合间隙小于冲裁间隙。为了增加表面硬度和耐磨性，应进行表面渗碳处理，渗碳后的淬火硬度为5862HRC.3 .模柄的选用根据实际情况，查冲压模具标准及应用手册表7-30表可知：选用C型凸缘式模柄（材料：Q235数量：1）C5080GBT7646.1凸缘式模柄它用34个螺钉紧固于上模座，模柄的凸缘与上模座的窝孔采用H7/m6的过渡配合。这种模柄多用于较大型的模具或上模座中开设推板孔的中小型模具。4 .挡料销的选用根据冲压件的工艺性选择B型固定销（材料：45数量：1）GB/T7650这种挡料销的结构简单，制造容易，广泛的用于中小型冲裁件的挡料定距；但是销钉孔离凹模

20、刃壁较近，消弱了凹模的强度。其结构查表可知，其中尺寸按实际的情况来确定。5 .螺钉与销钉的选择按模具的整体结构分布，以及紧固的的强度与刚度的需要，选用内六角圆柱头螺钉尺寸为M860,数量为6个，材料为45号钢。GB/T5780-2000选择圆柱销的尺寸为M1060,材料为45号钢，数量为6个。GB/T119.1其中，销钉孔与销钉采用H7/m6的过渡配合。螺钉通过孔及其装配尺寸按实际要求来确定。6,垫板的选用根据上模座固定凹凸模固定板的尺寸选择垫板的尺寸为200mmx200mmx10mm（材料：HT250数量：1）综合上所述零件的选用结果如下项目尺寸/mm国标材料数量上模座200M50GB/T2

21、855.1HT2001下模座200X60GB/T2855.2HT2001导柱B35X210GB/T2861.1202导套B35M115M43GB/T2861.3202模柄C50M80GB/T7646.1Q2351导料销B20M20GB/T7650451螺钉M8GB/T5780-20004510销钉M10GB/T119.1454垫板200X200HT2502九,工作零件加工的工艺过程凸凹模的加工工艺过程工序号工序名称工序内容工序简图1下料4200mm父90mm2锻造将毛坯锻成圆棒6210mm乂85mm3热处理退火（消掉锻后残余内应力，降低硬度）4车削按图车削外形5热处理调质6磨端面工作端留单边余

22、量0.37钳工划线划出各孔位置线7加工螺钉孔、销钉孔按各划线位置利用铳床加工螺钉孔、销钉孔8车削按零件图车削外、内形，中68.78、6104.57、634留单边余量0.3,其余车至尺寸9热处理按热处理工2,淬火回火达到5862HRC10磨削精增内、外圆、端向直尺寸，保证端面与轴线垂直11钳工精修全面达到设计要求12检验按图检验凸模的加工工艺过程工序号工序名称工序内容工序简图1备料备制尺寸为100mm父60mm2锻造将毛坯锻成圆棒690mm黑55mm3热处理退火（消掉锻后残余内应力，降低硬度）4车削按图车削外形5热处理调质6磨端面工作端留单边余量0.37钳工划线划刃口轮廓线8铳型面按线铳刃口型面

23、留单边余量9热处理按热处理工2,淬火回火达到5862HRC10磨削精磨内、外圆、端面直尺寸，保证端面与轴线垂直11钳工修模刃口达到设计的要求12检验按图检验凹模的加工工艺过程工序号工序名称工序内容工序简图1备料备制尺、为210mmM35mm2锻造将毛坯锻成圆棒G200mm父30mm3热处理退火（消掉锻后残余内应力，降低硬度）4车削按图车削外形5热处理调质6平磨磨上下大平面留精磨余量0.2mnx磨一对垂苴侧基向，并对角尺。7钳工划线划销孔、螺钉过孔及推件块孔的中心位置线8立铳铳各类销孔、螺钉孔9热处理按热处理工2,淬火回火达到5862HRC10平磨磨上下大平囿全图纸要求，磨一对垂直侧基向，并对角

24、尺。11退磁12线切割按图纸切割型孔，切割型面留研0.015mm13研磨型孔钳工研磨型孔达到图纸要求14检验按图检验十.冲压工艺卡片冲压工艺规秣卡C名:r冲压工艺卡产品型号零部件名称共页产品名称零部件型号第页材料型号材料技术要求坯料尺寸每个坯料可制零件数毛坯的重量辅助材料10#条料108.6X150020件工序号工序名称工序内容加工简图设备工艺装配工时1落料拉深落直径为105的料再拉深JA21-80落料拉深复合模2检验按零件图检验绘制审核会签标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期模具的装调和模具的制造注意事项1 .模具的装调根据复合模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装

25、上模，并调整间隙、试冲、返修。a、凸凹模预配：装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模型孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状。将各凸模分别于相应的凹模孔相配，检查期间隙是否加工均匀。不合适者应重新修磨或跟换b、凸模装配：以凹模孔定位，将凸模压入凸模固定板的型孔中，并挤紧牢固。装配下模：在下模座划上中心线，按中心预装凹模、导料板；在下模座、导料板上，用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置，并分别钻孔，攻丝；将下模座、导料板、凹模、固定挡料销装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉。c、装配上模：在已装好的下模上放等高垫铁，再在凸凹模中放入0.12mm的纸片，然后将凸模与固定板组合装入凹模；预装上模座，划线与凸模

26、固定板相应螺孔、销控位置并钻镀螺孔、销孔；用螺钉将凸凹模、垫板、上模座连接在一起，但不要拧紧；将弹性卸料板装置安装在以装入的凸凹模上，装上橡胶和卸料螺钉，并调节橡胶的与压量；复查凸凹模与各个零件的间隙并调整合适后，紧固螺钉；切纸检查，合适后打入销钉。d.试冲与调整：装机试冲并根据试冲结果作相应调整。2 .模具零件的制造需注意的事项a.全面清理和初检已准备好的标准件，原料毛坯等；b.清理和整理在加工过程中要用到的刀具、夹具和工具；c.估计每个模具零件的加工工时，制定加工生产中的生产计划；d.根据模具零件的图纸和加工工艺过程逐一加工每个模具零件；e.检验加工出的模具零件是否符合要求.总结通过本次课

27、程设计，在理论知识的指导下，结合认识实习和生产实习中所获得的实践经验，在老师和同学的帮助下，认真独立地完成了本次课程设计。在本次设计的过程中，通过自己实际的操作计算，我对以前所学过的专业知识有了更进一步、更深刻的认识，同时也认识到了自己的不足之处。到此时才深刻体会到，以前所学的专业知识还是有用的，而且都是模具设计与制造最基础、最根本的知识。本次课程设计历时一个月左右，从最初的领会课程设计的要求，到对拿到自己手上的冲压件的冲压性能的分析计算，诸如对冲压件结构的分析，对形状的分析等，不断地分析计算，对要进行设计的冲压件有了一个比较全面深刻的认识，并在此基础上综合考虑生产中的各种实际因素，最后确定本次课程设计的工艺方案。然后是对排样方式的计算，直到模具总装配图的绘制，历时近两个星期左右。在这段时间里，我进行了大量的计算：从材料利用率的计算，到工序压力的计算，再工作部分刃口尺寸及公差的计算，到各种零件结构尺寸的计算以及