沖孔落料復合模工作原理圓桶件落料拉深復合模的設計與制造課程設計 沖壓模具設計與制造 課程設計說明書設計題目：圓桶件落料拉深復合模的設計與制造學號：設 計 者：指導教師：完成時間：20_目錄 一、設計任務 二、零件的工藝性分析p 三、制定工藝方案四、零件工藝計算 1、主要工藝參數(shù)的計算 2、落料拉深復合模工藝計算 3、確定排樣圖和裁板方案 4、計算工序沖壓力、壓力中心以及初選壓力機 5、拉深力的計算 6、第二次拉深模工藝計算 五、 沖壓設備的選取 2、 落料拉深模設備的選取 3、 第二次拉深設備的選取 六、 模具零件結(jié)構的確定 1、 落料拉深復合模零部件設計 2、其他零件結(jié)構尺寸 七、模具零件制造工藝卡 1、圓桶深模拉深凸模的制造 2、拉深模落料凹模的制造 3、拉深模凸凹模的制造一、設計任務 零件簡圖:如下圖1所示拉深件， 材料：Q235鋼， 厚度：0.8mm， 生產(chǎn)批量：大批量 制件高度：70mm，制件精度IT14級。該制件形狀簡單，尺寸小，屬普通沖壓件。試制定該工件的沖壓工藝規(guī)程、設計其模具、編制模具零件的加工工藝規(guī)程。圖1二、沖壓件工藝分析p 1、材料：該沖裁件的材料Q235鋼是碳素工具鋼，具有較好的可拉深性能。2、零件結(jié)構：該制件為圓桶形拉深件，結(jié)構簡單，底部圓角半徑為R2.5，滿足桶形拉深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)構工藝性。3、單邊間隙、拉深凸凹模及拉深高度的確定應符合制件要求。4、 凹凸模的設計應保證各工序間動作穩(wěn)定。5、 尺寸精度：零件圖上所有未注公差的尺寸，屬于自由尺寸，可按IT14級確定工件尺寸的公差。三、工藝方案的確定 1、工藝方案分析p 該工件包括落料、拉深兩個基本工序，可有以下四種工藝方案：方案一：先落料，首次拉深一，再次拉深。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料+拉深復合，后拉深二。采用復合模+單工序模生產(chǎn)。方案三：先落料，后二次復合拉深。采用單工序模+復合模生產(chǎn)。方案四：落料+拉深+再次拉深。采用復合模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構簡單，但需三道工序三副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二只需二副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，工件精度也能滿足要求，操作方便，成本較低。方案三也只需要二副模具，制造難度大，成本也大。方案四只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求，但模具成本造價高。通過對上述四種方案的分析p 比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。四、零件工藝計算 1、主要工藝參數(shù)的計算 (1)確定修邊余量 該件h=24mm，h/d=24/20=1.17,查表4.3.1 可得切變量h=2.5， 則可得拉深高度HH=h+=24+2.5=26.5mm (2)計算毛坯直徑D 由于板厚小于1mm，故可直接用工件圖所示尺寸計算，不必用中線尺寸計算。D=50.04mm （3）、零件的相對厚度t/D100=1.5，經(jīng)查壓邊圈為可用可不用的范圍，為了保證零件質(zhì)量，減少拉深次數(shù)，決定采用壓邊圈。(4)確定拉深次數(shù) 按毛坯相對厚度t/D=0.8/50.04×1001.5查表4.4.4可得n=2，初步確定需要兩次拉成，同時需增加一次整形工序。由于該工件需要兩次拉深，查表可得，首次拉深系數(shù)m和二次拉深系數(shù)m:m=0.53m=0.76 初步計算各次拉深直徑為：d= mD=0.5350.0426.52mmd=md=0.7626.5220.16mm （5）各次拉深工序件尺寸確定 調(diào)整后的各次拉深系數(shù)為：m=0.54m=0.77 各次工序直徑為d= mD=0.5450.0427.02mmd=md=0.7626.5220.08mm(6)選取凸凹模的圓角半徑 考慮到實際采用的拉深系數(shù)均接近其極限值,故首次拉深凹模圓角半徑r應取大些,根據(jù)查表知計算各次拉深凹模與凸模的圓角半徑，分別為：凹模：=6 mm=4mm凸模：=4 mm=2.5 mm(7)計算各次工序件的高度 根據(jù)計算式計算各次拉深高度如下：H=1/4(D) =18.9mm 第二次拉深后工件高度應等于零件要求尺寸，即=26.5mm (8)畫出工序件簡圖 工序簡圖如下圖2所示：圖2 2、落料拉深復合模工藝計算 （1）落料凸、凹刃口尺寸的計算 根據(jù)零件形狀特點，刃口尺寸計算采用分開制造法。落料尺寸為mm， 查得該零件沖裁凸、凹模最小間隙Zmin=0.072mm,Zma_=0.104mm,凹模的制造公差T=0.03mm,凹模的制造公差A=0.02mm。將以上各值代入T+AZma_-Zmin校核是否成立。經(jīng)校核，不等式成立，所以可按下式計算工作零件刃口尺寸：拉深模的單邊間隙為：Z=0.036 mm= 式中_為補償刃口磨損量系數(shù)。查表可知：_=0.5取落料的尺寸公差IT14，則公差為=0.1mm （2） 首次拉深凸、凹刃口尺寸的計算 拉深凸模與凹模的單邊間隙可按附表中式 /2=1t /2=（11.05）t 計算得=1.76mm，=1.6mm 由于拉深工件的公差可采用IT10級精度，查書附錄得=0.03 ，=0.05按公式可求拉深凸、凹模尺寸及公差如下：第一次拉深后零件直徑為27.02mm， 第一次拉深凸模：=mm 第一次拉深凹模：=mm 3、確定排樣圖和裁板方案 (1)、制件的毛坯為簡單的圓形件，而且尺寸比較小，考慮到操作方便，宜采用單排。于t=0.8mm,查附表軋制薄鋼板擬選用規(guī)格為：0.8×8501500 的板料。（2）、排樣設計圖3 查表確定搭邊值，兩工件間的橫搭邊a=1.2mm；兩工件間的縱搭邊a=1.0mm；步距S=d+a=50.04+1=51.04mm； 條料寬度B=（D+2a）=52.44mm 故一個步距內(nèi)的材料利用率為：=A/BS100=/BS100=74 由于直板材料選取0.8×8501500 故每塊板料可裁剪16×29=464個工件 故每塊板料（0.8×8501500）的利用率為：=nA/LB100=171(d/2)100=77 4、計算工序沖壓力、壓力中心以及初選壓力機 （1）、落料力的計算 F=KLtb 式中L沖裁輪廓的總長度； t板料厚度； b-板料的抗剪強度K-系數(shù)，一般取1.3 查金屬力學性能表可知：=350MPa 。故：F=1.350.040.8350=57193.72N （2）、壓邊力的計算 采用壓邊的目的是為力防止變形區(qū)板料在拉深過程中的起皺，拉深時壓扁力必須適當，壓邊力過大會引起拉伸力的增加，甚至造成制件拉裂，壓邊力過小則會造成制件直壁或凸緣部分起皺，所以是否采用壓邊裝置主要取決于毛坯或拉深系數(shù)m和相對厚度t/D100由于t/D100=0.8/50.04100=1.5首次拉深系數(shù)=0.54 故表知，兩次拉深均需要采用壓邊裝置。壓邊力: =/4=2844.84N 5、拉深力的計算 首次拉深時拉深力= 式中：為首次拉深時工件的直徑即=27.02mm； 為材料抗拉強度（MPa）； 為修正系數(shù)。查附表可知：=0.6；=400Mpa 拉深力：=3.14×27.02×0.8×400×0.6=16289.82N 因為拉深力與壓邊力的和小于落料力， 即+ =2287.75+16289.82=18577.57F 所以，應按照落料力的大小選用設備。查壓力機表提供的壓力機公稱壓力中可初選取壓力機的型號為：J23-6.3。6、 第二次拉深模工藝計算 （1） 拉深凸、凹刃口尺寸的計算 第二次拉深后零件直徑為mm計算如下：第二次拉深凸模：=mm 第二次拉深凹模：=mm 拉深力計算：=10088.19N 其中：=0.5 六、 沖壓設備的選取 1、 落料拉深模設備的選取 根據(jù)以上計算，同時考慮拉深件的高度選取J23-10，主要參數(shù)如下：公稱壓力/KN：100 滑塊行程/mm:45 最大閉合高度/mm：180 滑塊中心線到床身距離/mm：130 工作臺尺寸/mm：240×370 工作臺孔尺寸/mm：20_×170 模柄孔尺寸/mm：30×55 墊板厚度/mm：35 4、 第二次拉深設備的選取 根據(jù)落料力可選取壓力機的型號為：J23-16 公稱壓力：160KN 滑塊行程：55mm 滑塊行程次數(shù)：120次/min 最大封閉高度：220mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：45mm 滑塊中心線到床身距離：160mm 工作臺尺寸：300mm×450mm 工作臺尺寸：160mm×420mm 模柄孔尺寸：40×60mm 墊板孔尺寸：40mm七、 模具零件結(jié)構的確定 2、 落料拉深復合模零部件設計 （1） 標準模架的選取 標準模架的選取依據(jù)為凹模的外形尺寸，所以應首先計算凹模周界的大小。1） 凹模厚度的計算H=kb(/15 mm)查表得k=0.4H=0.4×50.04=20.016mm取H=30 mm2） 凹模壁厚的計算C=（1.52）H=（1.52）×30=（4560）mm綜合考慮取C=50mm 式中b凹模刃口之間的最大尺寸, mmk系數(shù),考慮板料厚度的影響 所以落料凹模的輪廓尺寸為:厚度H=30 mm直徑為D=180mm 凹模采用螺釘和銷釘直接固定在凹模固定板上，凹模的刃口為直筒式，這種刃口的強度高，修磨后刃口尺寸不變，用于沖裁零件較大的模具，且模具裝有頂出裝置不適于下漏料模具.3）、螺孔中心到凹模板外緣的尺寸：L=2d，選螺栓為M10的內(nèi)六角螺栓，L=2_10=20mm，從總體角度出發(fā)，?。篖=30mm， 4）、銷孔中心到凹模板外緣的尺寸，查表2-19（見沖壓工藝與模具設計一書）取L=30mm.5）、螺孔與凹模型孔及銷孔之間的尺寸：，取20mm。6）、刃壁高度垂直于凹模平面的刃壁，其高度h0可以按下列規(guī)則計算10：沖件料厚t3 mm，h0=5mm； 沖件料厚t>3 mm，h0=t； 所以，這里取h0=5 mm。故確定凹模板外形尺寸為：180180×30（mm）。凸模板尺寸按配作法計算。2、其他零件結(jié)構尺寸 序號名稱 長寬厚（mm） 材料 數(shù)量 1 卸料版 18015 45鋼 1 2 凸凹模固定板 18035 45鋼 1 3 壓邊圈 18010 45鋼 1(1)第一次拉深拉深凸模 第一次拉深模,由于其毛坯尺寸與公差沒有必要予以嚴格的限制,這時凸模和凹模尺寸只要取等于毛坯的過渡尺寸即可,以凸模為基準.取公差等級為IT10=0.12mm.d凸=d -0凸=mm d凹=mm 拉深凸模采用直通式，也是采用車床加工,與凸模固定板的配合按H7/m6的配合,拉深凸模結(jié)構如下圖4所示。圖4 凸凹模 結(jié)合工件外形并考慮加工，將凸凹模設計成臺階式圓凸凹模，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換，采用車床加工，與凸凹模固定板的配合按H7/m6，凸凹模長度L=85mm,具體結(jié)構可如下圖5所示。圖5 落料凹模 凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。凹模的輪廓尺寸應要保證凹模有足夠的強度與剛度，凹模板的厚度還應考慮修磨量，根據(jù)沖裁件的厚度和沖裁件的最大外形尺寸在標準中選取凹模板的各尺寸為：180mm，因考慮到整套模具的整體布置要求，選其厚度為40mm，結(jié)構如下圖6所示。圖6 (2)第二次拉深模 凸模 根據(jù)工件外形并考慮加工，將凸模設計成帶肩臺階式圓凸凹模，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與修模，采用車床加工，與凸模固定板的配合按H7/m6。凸模尺寸D=mm 凸模長度L=H1+H2+Y 式中 H1凸模固定板厚度 H2壓邊圈高度 Y附加長度，包括凸模刃口修磨量，凸模進入凹模的深度30mm， 因此凸模長度L=40+30+30=100mm。凹模 凹模采用整體凹模，各沖裁的凹模孔均采用線切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。取凹模輪廓尺寸為120mm×40mm， 凹模尺寸:D=mm 拉深凸模和凹模工作部分的尺寸及其制造公差: 查表得凸凹的制造公差為:凸=0.03mm 凹=0.05mm 當工件要求內(nèi)形尺寸: 凸模尺寸:=mm 凹模尺寸: =mm卸料部件設計 卸料裝置用彈壓卸料板的卸料裝置，如下圖7所示，;料板周界尺寸與凹模周界尺寸一樣，其厚度為10mm。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為4348HRC。圖7 壓邊圈設計 1)首次拉深: 為了防止拉深過程中起皺，兩次拉深均需要采用壓邊裝置。壓邊圈采用45鋼制造，熱處理硬度為4245HRC。其結(jié)構如下圖8所示。圖8 2)二次拉深: 壓邊圈結(jié)構與尺寸由標準中選取，壓邊圈圓角半徑rY應比上次拉深凸模的相應圓角半徑大0.51mm,以便將工序件套在壓邊圈上.材料采用45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)42-45HRC.落料拉深復合模架與二次拉深模架 采用滑動導向后側(cè)導柱式模架的導向方式，帶有導柱的沖裁模適合于精度要求較高，生產(chǎn)批量較大的沖裁件，且導柱模結(jié)構比較完善，對后側(cè)導柱的導向方式可從左右和前后兩個方向進行送料。故相應選后側(cè)導柱模架。因為它的模具較高所以選取比較大一點的模架模 架的結(jié)構與尺寸都直接由標準中選取，相關參數(shù)如下：凹模周界L：280 凹模周界B：250閉合高度(參考)|最?。?80 閉合高度(參考)|最大：320 a上模座數(shù)量1規(guī)格：280×250×30 b下模座數(shù)量1規(guī)格：280×250×40 c導柱數(shù)量1規(guī)格：32×180d導套數(shù)量1規(guī)格：32×140×43 導柱與導套結(jié)構由標準中選取，尺寸由模架中參數(shù)決定。導柱的長度應保證沖模在最低工作位置時，導柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm，而下模座底面與導柱底面的距離應為0.5-1mm。導柱與導套之間的配合為H7/h6,導套與上模座之間的配合為H7/r6，導柱與下模座之間的配合為R7/h5。導柱與導套材料采用20鋼，熱處理硬度為（滲碳）56-62HRC。上下模座材料采用45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)28-32HRC。二次拉深模采用中間導柱模架的導向方式，模架的結(jié)構與尺寸都直接由標準中選取，因為它的模具較高所以選取比較大一點的模架相關參數(shù)如下：凹模周界L：20_凹模周界B：160 閉合高度(參考)|最小：220 a上模座數(shù)量1規(guī)格：220×160×40 b下模座數(shù)量1規(guī)格：220×160×45c導柱數(shù)量1規(guī)格：28×190d導套數(shù)量1規(guī)格：28×125×43 導柱與導套結(jié)構由標準中選取，尺寸由模架中參數(shù)決定。導柱的長度應保證沖模在最低工作位置時，導柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm，而下模座底面與導柱底面的距離應為0.5-1mm。導柱與導套之間的配合為H7/h6,導套與上模座之間的配合為H7/r6，導柱與下模座之間的配合為R7/h5。導柱與導套材料采用20鋼，熱處理硬度為（滲碳）56-62HRC。上下模座材料采用45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)28-32HRC 導柱與導套結(jié)構由標準中選取，尺寸由模架中參數(shù)決定。導柱的長度應保證沖模在最低工作位置時，導柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm，而下模座底面與導柱底面的距離應為0.5-1mm。導柱與導套之間的配合為H7/h6,導套與上模座之間的配合為H7/r6，導柱與下模座之間的配合為R7/h5。導柱與導套材料采用20鋼，熱處理硬度為（滲碳）56-62HRC。上下模座材料采用45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)28-32HRC。七、模具零件制造工藝卡 1、 圓桶深模拉深凸模的制造拉深凸模的加工工藝過程 材料：Cr12，硬度：5862HRC 序號 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 毛坯鍛成30mm×60mm的圓棒料 2 熱處理 退火 3 銑平面 銑上、下平面，保證尺寸51.8mm 4 車削 車外圓,30mm外圓柱留磨削余量0.4mm，其余達圖樣尺寸 5 鉗工 倒圓角至要求，去毛刺 6 劃線 劃上端和下端通氣孔線 7 鉆孔 鉆通氣孔 8 檢驗9 熱處理 淬火，硬度至5862HRC 10 磨削 磨削各表面達設計要求 11 檢驗2、 拉深模落料凹模的制造拉深凹模的加工工藝過程 材料：Cr12，硬度：5862HRC 序號 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 毛坯鍛成20_mm×45mm的圓棒料 2 熱處理 退火 3 銑平面 銑上、下平面，保證高度尺寸42mm 4 鉆中心孔 鉆中心孔 5 車削 車削外表面并留0.4mm的磨削余量 6 鏜孔 鏜內(nèi)孔，50.04mm的孔留0.4mm的磨削余量 7 鉗工 倒圓角至要求，去毛刺 8 檢驗9 熱處理 淬火、回火，硬度至5862HRC 10 磨削 磨削50.04mm內(nèi)表面和180mm外表面達設計要求, 11 檢驗3、 拉深模凸凹模的制造凸模固定板的加工工藝過程 材料：45鋼，硬度：調(diào)質(zhì)2428HRC 序號 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 毛坯鍛成65mm×100mm的平行六面體 2 熱處理 退火 3 車削 車削外圓至62.4mm,54.3mm,52.4mm,留0.4mm磨削余量。4 劃線 劃孔中心線 5 鏜孔 鏜孔，50.4mm留0.4mm的磨削余量 6 鉗工 表面去毛刺 7 檢驗8 熱處理 調(diào)質(zhì)2428HRC 9 磨削 磨削50mm內(nèi)表面達設計要求，磨削外圓達到要求。10 檢驗第 11 頁 共 11 頁