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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上沖壓工藝與模具設(shè)計課程設(shè)計報告設(shè)計題目寬凸緣圓筒件落料拉深復合模具設(shè)計學生姓名CYX學生學號專業(yè)班級學院名稱機械與運載工程學院指導老師2016年 9月 9日專心-專注-專業(yè)摘 要隨著中國工業(yè)不斷地發(fā)展，模具行業(yè)也顯得越來越重要。本文針對寬凸緣圓筒零件的沖裁工藝性和拉深工藝性，分析比較了成形過程的三種不同沖壓工藝（單工序、復合工序和連續(xù)工序）。簡要分析了坯料形狀、尺寸，排樣、裁板方案，拉深次數(shù)，沖壓工序性質(zhì)、數(shù)目和順序的確定。進行了工藝力、壓力中心、模具工作部分尺寸及公差的計算，并設(shè)計出模具。還具體分析了模具的主要零部件（如凸凹模、卸料裝置、拉深凸模、墊板、凸模固定板等

2、）的設(shè)計與制造，凸凹模間隙調(diào)整。列出了模具所需零件的詳細清單，并給出了合理的裝配圖和零件圖。關(guān)鍵詞：落料；拉深；復合模；凸緣圓筒件目 錄1 前言1.1 沖壓模具在制造業(yè)的地位沖壓是使板料經(jīng)分離或成形而得到制件的加工方法。比如沖裁就是利用沖模使部分材料或工序件與另一部分材料、工（序）件或廢料分離的一種沖壓工序。而拉深則是利用拉深模具將沖裁好的平板坯料或工序件變成開口空心件的一種成形沖壓工藝。沖壓利用沖壓模具對板料進行加工。常溫下進行的板料沖壓加工稱為冷沖壓。目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用模具成形工業(yè)方法，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率和質(zhì)量。一般壓力機加工，一臺普通的壓力機設(shè)備每分鐘可成形零件幾件到幾十件，高速壓

3、力機的生產(chǎn)率已達到每分鐘數(shù)百件甚至上千件。據(jù)不完全統(tǒng)計，飛機、汽車、拖拉機、電機、電器、儀表、等產(chǎn)品，有60%左右的零件是用模具加工出來的；而自行車、手表、洗衣機、電冰箱及電風扇等輕工業(yè)產(chǎn)品，有90%左右的零件時用模具加工出來的；至于日用五金、餐具等物品的大批量生產(chǎn)基本上完全靠模具來進行。顯而易見，模具作為一種專用的工藝設(shè)備，在生產(chǎn)中的決定性作用和重要地位逐漸為人們所共識。1.2 拉深工藝概述拉深則是利用拉深模具將沖裁好的平板坯料或工序件變成開口空心件的一種成形沖壓工藝。拉深件幾何形狀可分為旋轉(zhuǎn)體件拉深、盒形件拉深和復雜形狀件拉深等三類。其中，旋轉(zhuǎn)體拉深件又可分為無凸緣圓筒形件、帶凸緣圓筒形件

4、、半球形件、錐形件、拋物線形件、階梯形件和復雜旋轉(zhuǎn)體拉深件等。用拉深工藝與翻邊、脹形、擴口、縮口等其他沖壓成形工藝配合，還能制造形狀極為復雜的零件。因此在汽車、飛機、拖拉機、電器、儀表、電子等工業(yè)部門的生產(chǎn)過程中，以及人民日常生活用品的生產(chǎn)中，拉深工藝占有相當重要的地位。為實現(xiàn)拉深工藝所使用的具叫做拉深模。與沖裁模比較，拉深模結(jié)構(gòu)相對較簡單，工作部分有較大的圓角，表面質(zhì)量要求高，凸、凹模間隙略大于板料厚度，拉深模的一般結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。圖1.1拉深模結(jié)構(gòu)2 工件尺寸及分析2.1 工件尺寸等基本信息工件為一寬凸緣圓筒拉深件，其具體尺寸如圖2.1，圖2.1 寬凸緣圓筒件拉深高度：19mm；筒形中

5、徑：15mm；凸緣直徑：41mm；圓角半徑：2mm材料厚度：1.0mm；生產(chǎn)批量：大批量；材料：10鋼；未注公差：IT14。2.2 工件材料分析10鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的拉深成形性能。其強度、硬度低而塑性較好，非常適合沖裁加工。另外產(chǎn)品對于厚度與表面質(zhì)量沒有嚴格要求，所以盡量采用國家標準的板材，其沖裁出的產(chǎn)品表面質(zhì)量和厚度公差就可以保證。2.3 結(jié)構(gòu)和精度分析零件為一有凸緣的圓筒形件，外形為直線和曲線結(jié)合，結(jié)構(gòu)相對比較簡單，底部圓角半徑為R2，滿足筒形拉深件底部圓角半徑大于一倍料厚的要求，因此，零件具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。工件加工工序主要由落料工序、拉深工序組成。零件精度為IT14，由于

6、精度要求不高，普通拉深即可達到零件的精度要求。在零件工藝性分析的基礎(chǔ)上制定其工藝路線如下：零件的生產(chǎn)包括落料、拉深（需計算確定拉深次數(shù)）、翻邊切邊等工序，為了提高生產(chǎn)效率，可以考慮工序的復合。3 工藝分析3.1工序尺寸的計算（1）確定切邊余量：凸緣直徑df=41mm ；中徑d=15 ；df/d=41/152.7 （大于1.4，為寬凸緣筒形件。）；查 沖壓工藝與模具設(shè)計 （魏春雷主編，以下簡稱 沖模設(shè)計 ）表5-6，取修邊余量=1.6mm ；則加上切邊余量的凸緣直徑為Df=df+2=44.2mm 。（2）計算毛坯直徑D：由沖模設(shè)計表5-7中的公式計算得D=(Df2+4dh-3.44dr)=(44

7、.22+41519-3.44152)54.7mm 。（3）判斷能否一次拉深：拉深總系數(shù)m總 =d/D=15/54.70.27 ；毛坯相對厚度（t/D）100=（1/54.7）1001.83 ；Df/d=44.2/152.95 ；查沖模設(shè)計表5-8取第一次拉深系數(shù)m1 =0.31 ；m總 0.04（不滿足間隙公差條件）；縮小T，A，提高制造精度 ；T=0.4（Zmax-Zmin）=0.016mm ；A=0.6（Zmax-Zmin）=0.024mm ；所以落料凹模刃口尺寸為DA=（Dmax-x）0+A=（56.5-0.50.74）0+0.024=56.130+0.024 mm 。（2）刃口高度和壁

8、厚：落料凹模刃口高度：薄料取5-7個料厚左右既可，料厚為1mm，故刃口高度取6mm。落料凹模壁厚：c=2H=34mm 。342+56.13=124.13，故設(shè)計其外形尺寸為124mm。（3）結(jié)構(gòu)說明：落料凹模通過四個M5的內(nèi)六角沉頭螺釘與卸料板固定。底部有四個M8的螺紋孔，用以與下模座固定，安裝時由兩個6的銷孔實現(xiàn)定位。上表面有一個深度為10mm，直徑為6mm的擋料銷孔用以安裝擋料銷，在模具工作時，實現(xiàn)板料的縱向定位。5.2 落料拉深凸凹模（1）充當落料凸模作用的刃口尺寸：由上文可知T=0.4（Zmax-Zmin）=0.016mm ；故充當落料凸模作用的刃口尺寸為DT=（DA-Zmin）-T0

9、=（56.13-0.100）-0.0160=56.03-0.0160 mm 。（2）充當拉深凹模作用的尺寸：Dd=(Dmax-0.75)0d=(28.8-0.750.52)00.04=28.400.04 ；圓角半徑rd1=4.2mm 。5.3 拉深凸模（1）拉深凸模尺寸：Dp=(Dmax-0.75-2Z)d0=(28.8-0.750.52-21.2)-0.020=26-0.020圓角rp1=4.2mm 。（2）結(jié)構(gòu)說明：拉深凸模上的通孔道為排氣孔，用以防止在拉深過程中凸模與零件之間形成密閉空間。如果氣體被封閉在凸模與零件之間，會產(chǎn)生一定的氣壓，影響零件的成形和脫模。5.4 卸料板（1）尺寸設(shè)計

10、卸料板的尺寸要和凹模的一致，所以我們計算出落料凹模的外形，也就確定了卸料板的外形，卸料板的厚度我們設(shè)計為8mm，其中導料槽的深度占5mm。根據(jù)落料凹模的尺寸，從而可以確定卸料板的尺寸124mm8mm。（2）卸料板材料的選擇卸料板主要的功能是卸料，同時還有對凸模保護的作用，所以強度和硬度都有具有較高的要求，所以我們一般情況下都選擇45號鋼。45鋼是常用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后，具有良好的綜合力學性能，即具有較高的強度、硬度，又具有較好的塑性、韌性。（3）卸料板整體精度的確定外輪廓精度要求不高，所以使用IT14級，表面粗糙度Ra6.3。內(nèi)輪廓精度的要求要高于外輪廓，因此使用IT11級，表面

11、粗糙度為Ra3.2。上下表面要經(jīng)常接受碰撞沖擊，精度要求較高。因此使用IT11級，表面粗糙度為Ra3.2。螺釘孔和銷，導向槽具有定位功能，所以精度要求高，使用IT7級，表面粗糙度Ra3.2。5.5 凸凹模固定板凸凹模固定板的作用主要是固定落料拉深凸凹模，保證其有足夠的強度，使落料拉深凸凹模與落料凹模、上模座、墊板更好的定位。落料拉深凸凹模與凸凹模固定板的配合按H7/m6。則凸凹模固定板的高度H固 =（0.60.8）H落料凹模 。=（0.60.8）25 = 1520 mmH落料凹模為落料凹模工作部分的高度，大約為25mm。根據(jù)模具需要選擇凸凹模固定板厚度15.5mm。5.6 墊板的設(shè)計墊板外形尺

12、寸參考落料凹模的尺寸，選擇墊板厚度為8.5mm。故墊板尺寸為124 mm8.5mm。5.7 模架 若采用中間導柱模架，則導柱對稱分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，拔模方便，但只能一個方向送料。若采用對焦導柱模架，則受力平衡，滑動平穩(wěn)，可縱向或橫向送料。由于本例只需一個方向送料，故采用中間導柱模架即可。標準模架的選用：標準模架的選用依據(jù)為凹模的外形尺寸。凹模高度H=52mm，凹模的外徑D=124mm。根據(jù)以上選擇模架規(guī)格為：滑動導向上模座 中間導柱圓形12530 GB/T 2855.1-2008；滑動導向下模座 中間導柱圓形12535 GB/T 2855.2-2008。 5.8 導柱導套 針對本次加工的

13、產(chǎn)品的精度要求不高，采用滑動式導柱導套極限導向即可。而且模具在壓力機上的安裝比較簡單，操作又方便，還可降低成本。如用導板導向，則在模具上安裝不便而且阻擋操作者視線，所以不采用；若用滾珠式導柱導套進行導向，雖然導向精度高、壽命長，但結(jié)構(gòu)比較復雜，所以也不采用。根據(jù)上下模座對導柱導套進行選型，選型如下：導柱選型：滑動導向?qū)е鵄 22150 GB/T 2861.1-2008；滑動導向?qū)е鵄 25150 GB/T 2861.1-2008。導套選型：滑動導向?qū)譇 228028 GB/T 2861.1-2008；滑動導向?qū)е鵄 258028 GB/T 2861.1-2008。6 落料拉深沖壓力的計算6.

14、1沖裁力計算沖裁力一般按下列公式計算：F=kLt ；式中:F為沖裁力，亦稱落料力；k一般取1.3；為材料的抗剪強度，取=330Mpa；t為料厚，為1mm；L為材料輪廓長度，即沖裁剪圓周長。所以p0=1.333056.5176147.5 N 。6.2卸料力、推件力和頂件力查 沖模設(shè)計表3-15，取K卸=0.04，K推,0.055，K頂=0.06 。因為所設(shè)計落料凹模為直刃口，直刃口部分的高度h=6mm，故n=h/t=6/1=6。F卸= K卸F=0.0476147.5=3045.9 NF推= nK推F=60.05576147.525128.7F頂= K頂F=0.0676147.54568.96.3

15、壓邊力的計算10號鋼屬于軟鋼，查 沖模設(shè)計表5-12取單位壓邊力為2Mpa。壓邊力大小為Q=4D12-d1+2rd122=456.52-28.8+24.2222840.6 N6.4拉深力的計算10號鋼的抗拉強度b=335 Mpa，根據(jù)沖模設(shè)計表5-13取修正系數(shù)k1取1。根據(jù)首次拉深力的計算公式計算得P=d1tbk1=28.81 335130310.1 N其中:d1拉深后直徑； t 板料厚度；6.5壓力機的選擇對于中小型沖裁件，彎曲件或拉深件的生產(chǎn)，主要應(yīng)采用開式機械壓力機。雖然開式?jīng)_床的剛度差，在沖壓力的作用下床身的變形會破壞沖裁模的間隙分布，降低模具的壽命或沖裁件的表面質(zhì)量。不過，開式機械

16、壓力機操作條件的極為方便，容易安裝機械化附屬裝置。這使它成為目前中、小型沖壓設(shè)備的主要形式。對于大中型沖壓件的生產(chǎn)，則多采用閉式結(jié)構(gòu)形式的機械壓力機。 液壓機常用于在小批量生產(chǎn)當中，尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)。液壓機沒有固定的行程，不會因為板料厚度變化而超載。在需要很大的施力行程時，液壓機與機械壓力機相比具有明顯的優(yōu)點。但是，液壓機的速度小，生產(chǎn)效率低。而且，由于某些操作因素的影響，零件的尺寸精度不太穩(wěn)定。 摩擦壓力機具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、不易發(fā)生超負荷損壞等特點，所以在小批量生產(chǎn)中常用來完成彎曲、成形等沖壓工作。但是，摩擦壓力機的行程次數(shù)較少，生產(chǎn)率低，而且操作也不太方便。綜合以上因素，由

17、于本文所加工工件為中小型沖裁拉深件，對表面質(zhì)量的要求不是很高，板料較薄，故選用開式壓力機比較合適。壓力機公稱壓力P0應(yīng)大于總的工藝力，總工藝力為拉深力與壓邊力的和。即 P總=P+Q=30310.1+2840.6=33150.7 N。一般來說，對于淺拉伸，有P0（1.61.8）P總 ；對于深拉伸，有P0（1.82.0）P總 。所以選取P0=1.8P總=59671.26 N60 KN。按照公稱壓力的大小，按照下表6.1選用設(shè)備。初選壓力機設(shè)備型號為J2325。該壓力機其余技術(shù)參數(shù)亦見下表：型號J23-25J23-35J23-40J23-63公稱壓力/KN250350400630滑塊行程/mm651

18、00100130最大閉合高度/mm270290330360閉合高度調(diào)節(jié)/mm55606580滑塊中心線至床身距離/mm200200250260工作臺板厚度/mm50556580模柄孔尺寸/mm直徑40405050深度60607080表6.1 開式壓力機規(guī)格及參數(shù)結(jié)束語通過對帶凸緣圓筒件的相關(guān)工序計算和具體模具的設(shè)計、計算，我對落料拉深復合模的設(shè)計流程有了更深的了解，包括零件的工藝分析、工藝方案的確定、模具結(jié)構(gòu)的形式的選擇、必要的工藝計算、主要的零件設(shè)計、總裝配圖及零件圖的繪制。在設(shè)計的過程中，有些數(shù)據(jù)、尺寸是一點也馬虎不得的，只要一個數(shù)據(jù)有誤，就得全部的改動，使設(shè)計難度大大的增加。幾番修改之后

19、，才算完成了初步設(shè)計。本文中也許仍然存在一些小紕漏，望讀者見諒。在這次設(shè)計中，我感覺要完成設(shè)計不僅要有扎實的專業(yè)的知識，還要有過硬的計算機的基礎(chǔ)保障，方才能很好的完成這次設(shè)計。所以我們今后的學習中不僅要學習好應(yīng)該所學的，還要盡可能多的去擴展我們的其他方面的領(lǐng)域，只有這樣我們才能做得過更好。除了復合模之外，在查閱資料的過程中對連續(xù)模和單工序模也有了簡單的了解。越是了解得多越發(fā)現(xiàn)沖壓和模具這門課的博大精深，產(chǎn)生越來越濃厚的興趣。在設(shè)計過程中遇到許多疑問，比如導料銷、卸料板、導料板的設(shè)計等等，這方面的資料相對于模架等零件較為稀少，感謝老師的幫助，才得以完成了這幾部分的設(shè)計。參考文獻 1魏春雷主編沖壓工藝與模具設(shè)計(第二版)M北京：北京理工大學出版社.20082謝建，杜東福編沖壓工藝與模具設(shè)計技術(shù)問答M上海：上?？茖W技術(shù)出版社.2005.3楊沿平主編機械精度設(shè)計與檢測技術(shù)基礎(chǔ)(第2版)M北京：機械工業(yè)出版社.2012.4朱冬梅，何建英，胥北瀾主編畫法幾何及機械制圖(第六版)M北京：高等教育出版社.2008.