《洗衣机内筒拉深模设计》

1、毕业设计（论文）专用纸PAGE PAGE 41湖北工业大学毕 业 设 计（论 文）题 目 洗衣机内筒拉深模 摘 要改革开放带领我国的经济进入高速发展的时期，模具的市场的需求量也进一步的增加。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。随着全球经济一体化的深入，模具工业在国名经济中发挥的作用越来越明显。模具设计水平的高低直接影响产品的质量及生产效率。我设计的是一套反拉深模具，在本次设计中我参考了大量有关冷冲模模具设计实例方面的资料。再结合老师布置的课题，我充分运用了资料上设计模具中通用的表、手册等资料，如修边余量的确定、拉深件毛坯直径的计算公式、冲压工艺等，然后再

2、集结自己平时学习的理论知识对模具的结构进行设计计算。通过绘制装配图和零件图，我的CAD绘图功底也有了一定程度的提高。关键词 反拉深 模具 冲压工艺 CAD制图 AbstractTo lead Chinas economic reform and opening up access to high-speed development period, the mold further market demand increases. Technology development should die mold products to meet short delivery, high precis

3、ion, good quality and low price requirements service. With the deepening global economic integration, the mold industry in the country name to play a role in the economy more and more evident. Mold design directly affect the level of product quality and production efficiency. I designed a set of dra

4、wing dies, in this design, I refer to a large number of instances on Die design information. Combined arrangement of the subject teacher, I make full use of the information on the design of a common mold table, manuals and other information, such as trimming margin determination, Blank diameter of t

5、he formula, such as stamping process, and then build their usual Theoretical knowledge of learning the structure of the mold design and calculation. Assembly drawing and parts through the map, I have a CAD drawing skills have improved to some extent.Keyword Deep drawing mould Stamping process CAD dr

6、awings目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc294598043 摘 要 PAGEREF _Toc294598043 h 2 HYPERLINK l _Toc294598045 Abstract PAGEREF _Toc294598045 h 3 HYPERLINK l _Toc294598048 1.绪论 PAGEREF _Toc294598048 h 6 HYPERLINK l _Toc294598049 1.1国内模具的现状 PAGEREF _Toc294598049 h 6 HYPERLINK l _Toc294598050 1.2国内模具的发展趋势

7、 PAGEREF _Toc294598050 h 7 HYPERLINK l _Toc294598051 1.3国外模具发展现状 PAGEREF _Toc294598051 h 7 HYPERLINK l _Toc294598052 2.工件的工艺性分析 PAGEREF _Toc294598052 h 9 HYPERLINK l _Toc294598053 2.1冲压件的工艺性分析 PAGEREF _Toc294598053 h 10 HYPERLINK l _Toc294598054 2.2拉深件的工艺性分析 PAGEREF _Toc294598054 h 10 HYPERLINK l _T

8、oc294598055 2.3材料的工艺性分析 PAGEREF _Toc294598055 h 11 HYPERLINK l _Toc294598056 2.4冲压工艺方案 PAGEREF _Toc294598056 h 11 HYPERLINK l _Toc294598057 3.工艺计算 PAGEREF _Toc294598057 h 12 HYPERLINK l _Toc294598058 3.1修边余量的确定 PAGEREF _Toc294598058 h 12 HYPERLINK l _Toc294598059 3.2毛坯尺寸的确定 PAGEREF _Toc294598059 h 1

9、3 HYPERLINK l _Toc294598060 3.3总的拉深系数 PAGEREF _Toc294598060 h 13 HYPERLINK l _Toc294598061 4.压力机的选择 PAGEREF _Toc294598061 h 14 HYPERLINK l _Toc294598062 4.1计算拉深力 PAGEREF _Toc294598062 h 14 HYPERLINK l _Toc294598063 4.2 压边力与压边形式 PAGEREF _Toc294598063 h 14 HYPERLINK l _Toc294598064 5 拉深模工作部分的设计计算 PAGE

10、REF _Toc294598064 h 18 HYPERLINK l _Toc294598065 5.1 冲裁间隙 PAGEREF _Toc294598065 h 18 HYPERLINK l _Toc294598066 5.2 凹凸模间隙 PAGEREF _Toc294598066 h 19 HYPERLINK l _Toc294598067 5.3凹模与凸模圆角半径 PAGEREF _Toc294598067 h 19 HYPERLINK l _Toc294598068 6 模具结构设计 PAGEREF _Toc294598068 h 22 HYPERLINK l _Toc29459806

11、9 6.1拉深类型 PAGEREF _Toc294598069 h 23 HYPERLINK l _Toc294598070 6.2凹模设计 PAGEREF _Toc294598070 h 24 HYPERLINK l _Toc294598071 6.3 凹凸模底部镶件设计 PAGEREF _Toc294598071 h 26 HYPERLINK l _Toc294598072 6.4 凸模的设计 PAGEREF _Toc294598072 h 27 HYPERLINK l _Toc294598073 6.5辅助油缸的设计 PAGEREF _Toc294598073 h 32 HYPERLIN

12、K l _Toc294598074 致 谢 PAGEREF _Toc294598074 h 39 HYPERLINK l _Toc294598075 参考文献 PAGEREF _Toc294598075 h 401.绪论模具工业是国民经济的基础工业，是工业生产的重要工艺装备。先进国家的模具工业已摆脱从属地位，发展为独立的行业。日本工业界认为：“模具工业是其他工业的先行行业，是创造富裕社会的动力”，美国工业界认为：“模具工业是美国工业的基石”，在德国模具被冠以“金属加工业中的帝王”之称。1.1国内模具的现状在我国，随着生产和科学技术的发展，特别是20世纪80年代以来，产品的更新换代速度明显加快，

13、产品数量明显迅速增加。这使得模具的需求量增加，质量要求越来越高，从而使模具技术在国民经济中的地位和作用日趋重要。虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需求。我国尚存在以下方面的不足：第一，体制不顺，基础薄弱。“三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起到了积极地推动作用，私营企业近年来发展较快，但总体来看，体制和机制尚不能适应市场经济。第二，开发能力较差，经济效益欠佳。我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业不多。第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低。虽然国内

14、许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看设备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差。由于长期以来受观念影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。第五，模具材料及模具相关技术落后。模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是直来那个还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具

15、水平的提高。1.2国内模具的发展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展，虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几个方面：1）模具日益大型化；2）在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术；3）模具扫描及数字化系统；4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术；5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术；7）模具的精度将越来越高；8）模具研磨抛光将自动化、智能化；9）研究和

16、应用模具的高速测量技术与逆向工程；10）开发新的成型工艺和模具。1.3国外模具发展现状模具是工业生产关机的工艺装备。随着工业技术的迅速发展，在国民经济的各个领域都越来越多的依赖模具来进行加工。在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，60%-80%的零部件都要依赖模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法无法替代的。世界上一些发达国家其模具工业总产值早已超过机床工业，其发展速度也超过机床、汽车、电子等工业。美国工业界称“模具工业是美国工业的基石”，日本模具协会称“模具是促进社会富裕的动力”。模具的价值不只是指模具

17、本身的价值，还在于它的应用为社会创造的巨大的经济效益和社会效益。模具技术他别是制造精度、复杂、长寿命模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。工业发达国家在汽车、电子、仪表、轻工等方面发展的速度，产品先进、有竞争力很大程度上取决与模具的供应情况和先进程度。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600-650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。国外模具中，大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是大而专、大而精。随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如

18、模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高，故人均产值也高。我国每个职工平均每年创造模具产值约为1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多15-20万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到45%。2.工件的工艺性分析零件简图：如图1.1生产批量：大批量材料：不锈钢（1Cr13）材料厚度：1mm 图1.1 零件图 2.1冲压件的工艺性分析冲压件的工艺性分析是指冲压件对冲压工艺的适应性。一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是它的几何尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。

19、2.2拉深件的工艺性分析1.对拉伸材料的要求拉深件的材料应具有良好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板面方向性。2.对拉伸零件形状和尺寸的要求（1）拉深件的高度尽可能小，一边能通过1-2次拉伸工序成型。（2）拉深件的形状尽可能简单、对称，以保证变形均匀。对于半敞开的拉深件，可成双拉深后再剖成两件。（3）有凸缘的拉深件，最好满足d凸d+12t，要求外轮廓与直壁断面最好形状相似，否则，拉深困难，切边余量大。（4）为了使拉深顺利进行，凸缘圆角半径r2t。当r0.5mm时，应增加整形工序。3.对拉深零件精度的要求（1）由于拉深件各个部位的料厚有较大的变化，所以对零件图上的尺寸应明确标注是外壁

20、还是内壁。（2）由于拉深件有回弹，所以零件横截面的尺寸公差，一般都在IT12一下，如零件大于IT12级，应增加整形工序。（3）多次拉深的零件对外表面或凸缘的表面，允许有拉深过程中产生的印痕和口部的回弹变形，但必须保证精度在公差允许范围内。2.3材料的工艺性分析在本次设计中，选不用的材料为不锈钢（1Cr13）。选择拉深材料时，首先应满足拉深件的使用要求。由于该拉深件为洗衣机内筒，不属于易损工件，对材料的耐磨性要求不高，但是经常与水接触要注意防锈。该材料的抗剪强度为320-380MPa，抗拉强度为400-479MPa，伸长率为21%。2.4冲压工艺方案本工件拉深类似有凸缘筒形件的拉深一次成型拉深极

21、限 有凸缘圆筒形件的拉深过程和无凸缘圆筒形件相比，其区别仅在于前者将毛坯拉深至某一时刻达到零件所要求的凸缘直径d时不再拉深，而不是将凸缘变性去的材料全部拉入凹模内。所以从变形过程的本质看，两者是形同的。如何判断有凸缘筒形件能否一次拉出，这是首先要讨论的问题。如果有凸缘圆筒形件能一次拉出，那么久不必再专题讨论他的工艺计算与拉深方法，只要将毛坯拉到工件的尺寸即可。而在拉深有凸缘筒形件时，可在同样的m=d/D的情况下，即采用相同的毛坯直径D和相同的工件直径d时，拉深出各种不同凸缘直径d和不同高度h的工件。显然，工件的凸缘直径和高度都影响着实际变形程度。当工件的凸缘直径越小，高度越大，其变形程度也越大

22、。因此，用一般的m=d/D不能表达在拉深有凸缘工件时的各种不同的d和h的实际变形程度。窄凸缘圆筒形件拉深 带凸缘直径与不带凸缘直径之比在1.1与1.4之间的凸缘件称为窄凸缘件。这类零件因凸缘很小，可以当做一般圆筒形件拉深，只在倒数第二道工序时才拉出凸缘或拉成具有锥形的凸缘，而最后通过校正工序压成水平凸缘。 3.工艺计算3.1修边余量的确定 表 3.1 修边余量的选择工件高度为340，根据修边余量公式【1】h=（0.040.06）h=16.825.2圆整 取修边余量 20mm。32毛坯尺寸的确定查阅资料得，毛坯尺寸计算公式【1】为： (3-1) 公式中各字母代表的尺寸如下： d2 ：-工件有效外

23、径 H ：工件有效高度 r: 工件圆角半径 D: 毛坯直径 代入数据计算 毛坯直径D=800mm3.3总的拉深系数 判断总的拉深系数，可以确定工件能否一次成型。由于课题已给出是进行第二次拉深，所以此处拉深系数不予计算。4.压力机的选择4.1计算拉深力 对圆筒件，拉深力计算公式【1】： FL= （4-1） 式中 FL ：拉深力（N） d: 筒形件的工序直径 t：材料厚度 ：材料抗拉强度 k: 系数 黄铜为1.6-1.8，钢为1.8-2.25 由上式可算出该零件的拉深力： 其中材料抗拉强度为400MPa FL= =3.14x380 x1x400 x2 =300KN 通过查表4.1得 可选择JC23

24、-25型压力机作为模具的压力机4.2 压边力与压边形式 采用压边的条件 由前分析可知，在拉深过程中，凸缘变形区是否产生失稳起皱，主要取决于材料的厚度和切应力的大小。而切向应力的大小又取决于材料的性能和不同时刻的变形程度。另外凹模的几何形状对起皱也有较大的影响。在拉深过程中，压边圈的作用是用来防止工件边壁或者凸缘起皱的。随着拉深深度的增加而需要的压边力应减少。准确的判断起皱与否，是一个相当复杂的问题，在实际生产中可以用下述公式进行估算。用锥形凹模拉深时，材料不起皱的条件【2】是;首次拉深 t/D0.03（1-m） （4-2） 表4.1 压力机型号 以后各次拉深 t/D0.03（1/m-1） （4

25、-3）用普通的平面凹模拉深时，毛坯不起皱的条件是：首次拉深 t/D0.045（1-m） （4-4）以后各次拉深 t/D0.045（1/m-1） （4-5） 如果不能满足上述公式的要求，则在拉伸模设计时应考虑增加压边装置。 通过计算，本次拉伸设计需要采用压边圈。压边力的计算压边力必须适当，如果压边力过大，会增加拉入凹模的拉力，使危险断面拉裂；如果压边力不足，则不能防止凸缘起皱。实际压边力的大小要根据既不起皱也不被拉裂的原则，在试模中加以调整。设计压边装置时应考虑便于调节压边力。在生产中单位压边力可根据表4,2选取。压边力为单位压边力乘压边面积，即公式【2】 F=Ap （4-6）式中 F：压边力；

26、 A：在压边圈下毛坯的投影面积； P单位压边力 MPa 材料的单位压边力可以通过下表查得 表4.2 单位压边力的选择 代入数据计算得 所需压边力Fy=3.5KN压边形式1.首次拉深模 一般采用平面压边装置。对于宽凸缘拉深件，为了减少毛坯与压边圈的接触面积，增大单位压边力，可在压边圈上设置一个小突起；对于凸缘特别小或者半球面、抛物面零件的拉深，为了增大拉应力，减少起皱，可采用带拉深肋的模具；为了保持压边力均衡和防止压边圈将毛坯压得过紧，可以采用带限位装置的压边圈。2以后各次拉深模 压边圈的形式为筒形。由于这是毛坯均为筒形，其稳定性比较好，在拉深过程中不易起皱，因此一般所需的压边力较小。大多数以后

27、各次拉深模，都应使用限位装置。特别是当深拉深件采用弹性压边装置时，随着拉深高度增加，弹性压边力也增加，这就可能造成压边力过大而拉裂。3.在双动力机上进行拉深 将压边圈装在外滑块上，利用外滑块压边。外滑块通常有四个加力点，可调整作用于板材周边的压边力。这种被称作刚性压边装置的压边特点是在拉深过程中，压边力可保持不变，故拉伸效果好，模具结构也简单。4在单动压力机上进行拉深 其压边力靠弹性元件产生，称作弹性压边装置。常用的弹性压边装置有橡皮垫、弹簧垫和气垫三种。弹簧垫和橡皮垫的压力随行程增大而增大，这对拉深不利，但模具结构简单，使用方便，在一般中小型零件拉深模中，还是经常使用的。 5 拉深模工作部分

28、的设计计算5.1 冲裁间隙冲裁间隙是指冲裁凸模和凹模之间工作部分的尺寸之间，如无特殊说明，冲裁间隙一般是指双边间隙。冲裁间隙对冲裁过程有很大的影响，对模具寿命也有较大的影响。合理间隙值有一个相当大的变动范围，约为（5%-25%）t左右。取较小的间隙有利于提高冲件的质量取较大的间隙有利于提高模具的寿命。因此，在保证冲件质量的前提下，应采用较大间隙。冲裁间隙的合理数值应在设计凸模与凹模工作部分尺寸时给予保证，同时在模具装配时必须保证间隙，沿封闭轮廓线的均匀分布，这样才能保证取得满意的结果。 表5.1 冲裁间隙 查上表得 z=0.125.2 凹凸模间隙拉深模的间隙是指单边间隙，即。间隙过小会增加摩擦

29、阻力，使拉深件容易破裂，且易擦伤零件表面，降低模具寿命；间隙过大，则拉深时对毛坯的校直作用小，影响零件尺寸精度。因此，确定间隙的原则是既要考虑板料厚度的公差，又要考虑筒形件口部的增厚现象，根据拉深时是否采用压边圈和零件尺寸精度要求合理确定。筒形件拉深时，间隙z可按下面方法确定，有压边圈时其间隙为（1-1.1）t。间隙的影响如下：拉深力 间隙越小，拉深力越大。零件质量 间隙过大容易起皱，而且毛坯口部的编号得不到消除；另外，也会使零件出现锥度。而间隙过小，则会使零件拉断或变薄特别严重。故间隙过大或过小均会降低零件质量。模具寿命 间隙小则磨损加剧。因此，确定间隙的原则是：既要考虑板材本身的公差，又要

30、考虑毛坯口部的增厚。拉深凸模和凹模工作部分的尺寸及其制造公差，当工作要求内行尺寸时以凸模尺寸为基准进行计算，即公式【2】凸模尺寸： （5-1） 凹模尺寸： d： 工件内径，单位 mm，本工件为378mm故 5.3凹模与凸模圆角半径在拉深过程中，板材在凹模圆角部分滑动式产生较大的弯曲变形，而当进入壁筒后，又被重新拉直，后者在间隙内被校直。若凹模的圆角半径过小，则板材再经过凹模圆角部分时的变形阻力以及在间隙内的阻力都要增大，结果势必影响总的拉深力的增大和模具寿命的降低。若凹模圆角半径过大，则拉深初始阶段不与模具表面接触的毛坯宽度加大，因而这部分毛坯很容易起皱。在拉深后期，过大的凹模圆角半径也会使毛

31、坯外边缘过早的脱离压边圈的作用而成自由状态而起皱，尤其当毛坯的相对厚度小时，这种现象十分突出。凸模圆角半径对拉深工件的影响不想凹模圆角半径那样显著。正如以前所提及的那样，过小的凸模圆角半径，会使毛坯在这个部分受到过大的弯曲变形，结果降低了毛坯危险断面的强度，使极限拉深系数增大。此外，即使毛坯在危险断面不被拉裂，过小的凸模圆角半径也会引起危险断面的局部变薄，而且这个局部变薄和弯曲的痕迹经过以后各次拉深工序后，还会残留在零件的侧壁上，以致影响零件的表面质量。除此，在以后各次拉深时，压边圈的圆角半径等于前一次拉伸工序的凸模的圆角半径，所以当凸模圆角半径过小时，在后续的拉深工序中毛坯沿压边圈的滑动阻力

32、也要增大，这对拉深过程的进行是不利的。若凸模圆角半径过大，也会在拉深初级阶段不与模具表面接触的毛坯宽度加大，也容易使这部分毛坯起皱。在设计模具时，应该根据具体条件选取适当的圆角半径值，一般可按以下选取：凹模圆角半径 首次拉深时凹模的圆角半径可由下式【2】确定 或 = （5-2）式中 D：毛坯直径 ：凹模内经 t：材料厚度 ：考虑材料力学性能的系数；对于软钢=1，对于紫铜、黄铜、铝=0.8； ：考虑材料厚度与拉深系数的系数，见下表： 表5.3 拉深系数材料厚度（mm）拉深件直径（mm） 拉深系数0.480.550.550.60.6 0.55.079.567.556502008.51078.567

33、.520091081079 0.51.55.0686845.550200797956.5200810810681.535.056.54.55.5455020067.556.54.55.520078.567.556.5以后各次拉深的凹模圆角半径可逐渐缩小，一般可取，不应小于2t。2. 凸模圆角半径 除最后一次应取与零件底部圆角半径相等的数值外，其余各次可取与相等或略小一些，并且各道拉深凸模圆角半径应逐次减小。即。 若零件的圆角半径要求小于t，则最后一次拉深凸模圆角仍应取t。然后增加一道整形来获得零件要求的圆角半径。 还有一点需要说明的是，在实际工作中为便于生产调整，常先选取不计算略小一点的数值，

34、然后再试模具、调整时再逐渐加大，直到拉成合格零件为止。6 模具结构设计经过上述计算后，根据计算得到的尺寸和工件的尺寸开始设计模具主要部分的结构。在设计拉伸模时，由于拉伸工艺的特殊要求，除了应考虑与其他模具一样的设计方法与步骤外，还需要考虑如下特点：1） 拉深圆筒形制件时，应考虑到料厚、材料、模具圆角半径等情况。根据合理的拉深系数和以后各次的拉深系数确定拉深工序。拉深工艺的计算要求有较高的准确性，从而拉深凸模长度的确定必须满足工件拉深高度的要求，且在拉深凸模上必须有一定尺寸要求的通气孔。2） 要分析成型件的形状、尺寸有没有超过加工极限的部分。二次拉深及以后各次拉深工序用的凸模长度（包括本工序中拉

35、深工件的高度与压边圈高度）比较长，选用凸模材料时须考虑热处理时的弯曲变形。同时需要注意凸模在板上的定位、紧固的可靠性。3） 在带凸缘件的拉深工序中，工件的高度取决于上模的行程，使用中为方便于模具的调整，最好在模具上设计有行程限制装置。当压力机在下死点位置时，模具应在限程的位置闭合。4） 设计落料、拉深复合模时，由于落料凹模的磨损比拉深凸模的磨损要快，所以落料凹模上应预先加大磨损余量。普通落料凹模应高出拉深凸模26mm。5） 设计非旋转体工件的拉伸模时，其凸模和凹模在模板上的装配位置必须准确可靠，以防止松动后发生旋转、偏移，致使影响工件的质量。严重时还会损坏模具。6） 因回弹、扭曲、局部变形等缺

36、陷所产生的弹性变形难于保证零件形状的精度，此时应采取胀形成型措施。7） 对于形状复杂、经多次拉深的零件，很难计算出准确的毛坯形状和尺寸。因此，再设计模具时，往往先做出拉深模，经试压确定合适的毛坯形状和尺寸后再制造落料模，并在拉伸模上设定毛坯安装定位装置，同时要预先考虑使后面工序定位稳定的措施。8） 压边圈与毛坯接触的一面一定要平整，不应有孔和槽。否则在拉深时毛坯起皱会陷到孔或槽里，引起拉裂。9） 拉深时由于工作行程较大，故对控制压边力的弹性元件（如弹簧和橡胶）的压缩量应仔细计算。10） 大型拉伸模的压料筋一般都做在压边圈上，而把压料筋的槽做早凹模上。对于金属流动容易的部位应多加压料筋，而在金属

37、不易流动的地方则少加压料筋甚至不加压料筋。11） 对于大型拉伸模的设计要很好的选择冲压方向，尽量使压料面在平面上。12） 大型覆盖件的模具应根据生产条件的不同而采用不同的类型。如在大批生产时，应采用金属铸造模具或金属镶块拼模；而在中小批量生产时，则采用焊接拼模、锌合金模、塑料模、橡皮模，乃至水泥模。木材模等。6.1拉深类型本次拉深采用反拉深，所谓反拉深，是指拉深方向与前一次拉深的方向相反，是将第一次拉深后的半成品倒放在第二次的拉深凹模上。因而使毛坯材料翻转，将第一次拉深时所得半成品的外表面变成反拉深以后零件的里层。由于反拉深时毛坯与凹模圆角的接触角较大，为，所以材料沿凹模流动的摩擦阻力引起的径

38、向拉应力要比普通拉深的方法大得多。这样相应的减少了引起起皱现象的切向应力，是材料不容易产生起皱，为此，对于一般的反拉深甚至可以不用压边圈，这可避免由于压边力不适当或压边力不均匀而造成的拉裂。同时，由于拉应力的作用是板料紧靠在凸模的表面上，这还会使其更好的按凸模的形状成型。反拉深的拉深系数一般要比普通拉伸方法的小10%15%。在反拉深过程中，由于把原来应力大的内层翻到了外层，毛坯侧壁反复弯曲的次数减少，引起材料硬化的程度比正拉时的降低。这时的残余应力要比一般的拉伸方法有所减少。由此可使冲件的形状更为精确，表面粗糙度和零件的尺寸精度则均有所提高。6.2凹模设计6.2.1根据工件形状和尺寸，凹模上表

39、面形状如下图 图 6.1 凹模洞口形状凹模洞口形状简单且符合工件形状尺寸要求，便于加工。6.2.2凹模的外形尺寸应保证凹模具有足够的强度和刚度。凹模的厚度还应该考虑修模量。凹模的外形尺寸一般是根据冲件材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸确定的。公式【2】凹模的厚度： H=Kb （6-1） K：系数，考虑板厚的影响，本模具的系数取K=0.12 b: 冲裁件的最大外形尺寸则凹模厚度 H=38.4mm 圆整取H=凹模上表面的壁厚 C=(1.5-2)H （6-2） =（1.5-2）X40=60-80mm取C=70mm。 图6.2 凹模外形尺寸图 凹模的高度计算由于工件的高度为420mm，拉深完成后，在工件

40、成形的情况下，还要考虑能够容纳凹模底部镶件和橡胶垫。通过计算和调整，取凹模高度为490mm6.2.3凹模的中心轴线与地面应保持垂直，凹模的地面与顶面应保持平行。制作凹模的铸件不得有气孔、夹渣、裂纹等缺陷。与其他零件有接触的表面，表面粗糙度应达到标注要求。6.3 凹凸模底部镶件设计6.3.1由于工件底部有形状要求，所以在凹凸模上各镶嵌一个底部成型镶件。其大致结构如下图： 图6.3 凹凸模结构图6.3.2通过工件底部外形形状及尺寸可大致确定凹模底部镶件的尺寸。凹模底部镶件直接镶嵌在凹模下部，其外形尺寸如下： 长L=46 宽B=460mm 高H=130mm由于凹模底部镶件与凹模有相对运动，所以它们直

41、接存在一定的配合要求。选取间隙配合H8/f7作为它们的配合。6.3.3对于有内行要求的零件，其圆角尺寸校正如图： 图6.4 圆角尺寸校正图 图中所示，校正后的圆角半径R与凹模圆角半径相差0.1t。6.3.4 凹凸模底部镶件的材料选用7GrSiMnMoV,俗称空冷钢。这种材料的特点是它随温度的变形很小。在制作模具时，可先加工外形后在进行热处理，然后直接投入使用。加工用的铸件不允许有气孔、夹渣、裂纹等缺陷。凹凸模的表面应达到标注的粗糙度要求。6.4 凸模的设计 6.4.1如果凸模工作部分的尺寸较大，且其形状特别复杂，这时可将凸模由几件拼块结合而成。这样不仅可以节省模具材料，而且易于加工制造。对于不

42、规则的冲裁形状及狭窄孔的加工，如果采用整体式的凸模，这往往由于模具在热处理时引起的变形而失去尺寸精度及形状精度。至于大、中型零件冲裁凸模的加工，即使是线切割机床等已较普遍的被采用，而凸模拼块的方式仁安还被广泛的采用。拼块在分段时应注意下列几点：模块应取矩形、圆形或接近直线的形状要确切的决定凸模各部分拼块的位置，并能加以固定。拼块部分应该考虑机械加工和热处理的工艺要求以及加工是否简单方便，而便于磨削。分割线应取在拐角处或直线与曲线的交点。由于尖角加工困难，而且在淬火是容易开裂，因此经常在刃口的尖角处拼接镶块。当工件有对称轴时，为便于加工，应沿对称轴线分开。圆形零件可用径向线来分割。此处，分割线应

43、过最狭窄的截面区域。拼接的凸模不要有局部的凸面。个别凹进或凸出容易磨损的部分，应单独做成一块，一以便于加工和更换。同时，还应该考虑在更换易损的拼块时，必须不影响其尺寸精度和各拼块部分的完整性。拼块模块得分割线方向原则上与冲裁轮廓取成直角，不允许作成锋利的尖角。拼块部分应牢固的镶入整体的模箍内，并保证有一定的配合精度和强度。为了防止模具在冲压过程中可能产生的相对移动，各拼块应作成能相互锁住。在分块时，还碧血考虑便于布置紧固螺钉孔及销钉孔的位置。通过分析计算，凸模的结构图如下： 图6.5 凸模结构图图中1 压板 2 压头支轴 3 盖板 4 挡销 5 瓦形块 6 压头底座 7 凸模底部镶件 8 凸模

44、镶块 工作时，压力机通过压板把力传给压头支轴和压头底座 ，从模具最大封闭高下降到模具最小封闭高，这时候工件拉深深度仅达到80mm。拔掉挡销，压力机带动压板上行，压头支轴和压头底座随之上行，其他零件不动。当上行距离达到340mm时，压板带动压头支轴和压头底座旋转90度，塔头底座就与瓦形块重合了。此时，压板再往下可继续下行340mm，完成工件的拉深。工件拉深完成后，凸模上行，将工件退出凹模。当升高到达340时，压头旋转90度回原位，使压边圈不动，压头支轴随滑块下行，当回到原位时插入挡销，然后凸模整体上行，工件由压边圈底部使其脱离凸模，最后压边圈上升到480高，即可取出工件。压头支轴，压头底座和瓦形

45、块的在工作时的位置关系如下图：形态1：压力通过压板压头支轴压头底座传给凸模镶块 图6.6 凸模工作状态1 形态2：压力通过压头支轴压头底座瓦形块传给凸模底部镶块 图6.7 凸模工作状态26.42强度校核模具设计出来要满足一定的强度要求，否则模具无法达到规定的寿命，无法加工出合格的工件，甚至会危及到操作人员的生命安全。压头支轴的强度校核压头支轴的尺寸如下：外径D=200mm，内径d=80mm，高度H=405mm压头支轴在工作中主要是受压，所以只需校核其抗压强度。查阅资料得Q235-A的抗压强度为440470MPa，有上述计算得知，压头支轴所受最大压力即拉深力F=300KN，压应力【15】 （6-

46、3）式中 F：所受压力 A：受力面积代入数据得 =132MPa【】满足强度要求。挡销强度校核挡销的作用是让凸模镶块和瓦形块随着压头支轴一起下行以及在完成拉深后又让其随压头支轴上行。所以它主要受剪力，需要校核其抗剪强度。挡销尺寸：直径D=20mm 查阅资料得，其抗剪极限强度为440600MPa剪应力 （6-4）式中 ：所受剪力 A：剪力横截面积分析得知，挡销所受的剪力即凸模镶块，瓦形块和凸模底部镶件三者的重量之和。所以 =2500N带入数据得 =7MPa满足强度要求。6.5辅助油缸的设计本次设计的模具带有压边圈，压边圈的压力由辅助油缸提供。 6.5.1 缸的类型选择缸的结构简单，工作可靠，与杠杠

47、、连杆、齿轮齿条、棘轮棘爪、凸轮等机构配合使用还能实现多种机械运动或与其他传动形式作何满足各种要求，因此在液压传动系统中得到了广泛的应用。缸有多种类型，按照其结构特点的不同它可以分为活塞式，柱塞式和摆动式三大类；按照作用方式它又可以分为单作用和双作用两种。单作用活塞缸只能使活塞做单方向的运动，即液体只是通向缸的一腔，而反方向运动则必须依靠外力来实现；双作用缸在两个方向上的运动都由液体的推动来实现。活塞缸是液压传动中最常用的执行原件。在分析各种油缸的优劣之后，选用单杆双作用活塞缸。其一端伸出活塞缸，两腔有效面积不相等，当向缸两腔分别供液体，且压力和流量都不变时，活塞在两个方向上的运动速度和推力都

48、不相等。在无杆腔输入液体时，活塞的运动速度和推力【4】分别为 （6-5） （6-6）有杆腔输入液体时，活塞运动速度和推力【4】分别为： （6-6） （6-7）式中： q：缸的输入流量； ：有杆腔的活塞作用有效面积； ：缸的容积效率； D：活塞直径； d：活塞杆直径； ：缸的进口压力； ：缸的出口压力； ：无杆腔的活塞有效作用面积； ：缸的机械效率。比较上述各式，由于,所以所以油缸的往复运动时的速度比为： （6-8）上式表明，当活塞杆直径越小时，速度比越接近1，在两个方向上缸的运动速度差值就越小。6.5.2 缸的结构活塞缸通常由后端盖、缸筒、活塞、活塞杆和前端盖等主要部分组成。为防止工作介质向缸

49、外或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与缸盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前缸盖之间均设有密封装置。在前端盖外侧还装有防尘装置。为防止活塞快速运动到行程终端时撞击缸盖，缸的端部还可设有缓冲装置。一般说来，缸由缸体组件、活塞组件、密封件和连接件等基础部分组成。此外，根据需要缸还设有缓冲装置和排气装置。在进行缸的设计时，根据工作压力、运动速度、工作条件、加工工艺及装拆检修等方面的要求综合考虑缸的各部分结构。缸体组件缸体组件通常由缸筒、缸底、缸盖、导向环和支承环等组成。缸体组件与活塞组件构成密封的容腔，承受压力。因此缸体组件要有足够的强度、较高的表面精度和可靠的密封性。常见的缸体组件连接形式有法兰式

50、连接、半环式连接、螺纹式连接、拉杆式连接、焊接时连接。这里我们采用法兰式连接，这种连接方式结构简单，加工方便，连接可靠，但要求缸筒端部有直径足够大的凸缘，用以安装螺栓或旋入螺钉。缸筒端部一般用铸造、镦粗或焊接方式制成粗大的缸筒凸缘。缸筒式液压缸的主体，其内孔一般采用镗削、饺孔、滚压等精密加工工艺制造，要求表面粗糙度为0.10.4微米，以使活塞及其密封件、支撑件能顺利滑动和保证密封效果，减少磨损。缸筒要承受很大的压力，因此应具有足够的强度和刚度。端盖装在缸筒两端，与缸筒形成密封油腔，同样承受很大的压力，因此他们及其连接件都应有足够的强度。设计时既要考虑强度，又要选择工艺性较好的结构形式。导向套对

51、活塞杆起导向和支承作用，有些缸不设导向套，直接用端盖孔导向，这种结构简单，但磨损后必须跟换端盖。活塞组件1）活塞组件由活塞、活塞杆和连接件组成，活塞通常制成与杆分析的形式，目的是易于加工和选材，但也有制成一体的。随着缸的工作压力、安装方式和工作条件的不同，活塞组件有多种结构形式。主要有螺纹式连接、半环式连接、整体式连接和焊接式连接。焊接式连接结构简单，轴向尺寸紧凑，只是损坏后需进行整体更换。适用于行程较短或尺寸不大的液压缸。2）活塞受压力作用在缸筒内做往复运动，一次，活塞必须具有一定的强度和良好的耐磨性。活塞一般用铸铁或钢制造。活塞杆是连接活塞和工作部件的传力零件，它必须有足够的强度和刚度。活

52、塞杆无论是实心还是空心的，通常都用钢制造。活塞在导向套内作往复运动，其外圆表面英爱耐磨并具有防锈功能，故活塞外表面有事需镀铬。3）活塞与筒壁应具有良好的密封性，所以要使用密封圈。密封圈的类型通常有O型密封圈、L型密封圈、Y型密封圈及小Y型密封圈。O型密封圈结构简单，密封可靠，摩擦阻力小。所以我们采用O型密封圈密封6.5.3缸的设计计算1）缸主要尺寸的计算对于活塞缸，钢的直径指缸的内径。缸内径D和活塞杆直径d可根据最大总负载和选取的工作压力来确定。对单杆缸无杆腔仅液体时，不考虑机械效率，可得【4】： （6-9）有杆腔进液体时，不考虑机械效率，可得： （6-10）式中： ：背压，一般选背压为0.这

53、时，上面两式便可简化，即无杆腔进液体时： （6-11）有杆腔进液体时： （6-12）若综合考虑排液对活塞产生的背压，活塞和活塞杆处密封及导套产生的摩擦力，以及运动件质量产生的惯性力等的影响，一般去机械效率=0.80.9.杆径d可根据设备类型或工作压力选取，见下表 表6.1 工作压力与活塞直径工作压力/MPa 5 57 7活塞杆直径d （0.50.55）D (0.60.7)D 0.7D 表6.2 设备类型与活塞直径设备类型磨床、研磨机 插、拉、刨床钻、镗、车、铣床活塞杆直径 （0.20.3）D 0.5D 0.7D液压缸的缸筒长度由活塞最大行程、活塞长度、活塞杆导套长度、活塞杆密封圈长度和特殊要求的其他长度尺寸确定。其中活塞长度B=（0.61.0）D；导向套长度A=（0.61.00）d；为减少加工难度，一般液压缸缸筒长度不应大于内径的2030倍。根据设计要求，辅助油缸的设计数据如下：最大工作负载F=7KN，最大压力P=5Mpa，进给速度v=10mm/s.代入数据计算圆整得 缸筒内径D=100mm，活塞杆