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1、材料科学与工程系冲压工艺及模具设计课程设计报告指导老师签名：年月日实验名称：冲压工艺及模具设计专业班级：姓名：学号：指导教师：评定成绩：教师评语：1 目 录题目盒型件拉深模设计 1 前言 2 第一章审图 4 第二章拉深工艺性分析 4 2.1 对拉深件形状尺寸的要求 . 4 2.2 拉深件圆角半径的要求 . 5 2.3 形拉深件壁间圆角半径rpy . 5 2.4 拉深件的精度等级要求不宜过高 5 2.5 拉深件的材料 6 2.6 拉深件工序安排的一般原则 6 第三章拉深工艺方案的制定 6 第四章 毛坯尺寸的计算 7 4.1 修边余量 7 4.2 毛坯尺寸 . 7 第五章拉深次数确定 8 第六章
2、冲压力及压力中心计算 9 6.1 冲压力计算 9 6.2 压力中心计算 9 第七章冲压设备选择 10 第八章凸凹模结构设计 10 8.1 凸模圆角半径 . 10 8.2 凸凹模间隙 10 8.3 凸凹模尺寸及公差 11 第九章总体结构设计 11 9.1 模架的选取 12 9.2 模柄 13 9.3 拉深凸模的通气孔尺寸 . 13 9.4 导柱和导套 . 13 9.5 推杆 14 9.6 卸料螺钉 . 14 9.7 螺钉和销钉 . 14 第十章拉深模装配图绘制和校核 15 10.1拉深模装配图绘制 . 15 10.2 拉深模装配图的校核 16 第十一章非标准件零件图绘制 17 11.1l拉深凸模
3、 17 11.2 凸凹模 18 11.3 落料凹模 18 第十二章结论 19 参考文献 19 2 题目盒型件拉深模设计3 前言从几何形状特点看， 矩形盒状零件可划分成2 个长度为 (A-2r) 和 2 个长度为 (B-2r) 的直边加上4 个半径为r 的 1/4 圆筒部分 (图 4.4.1) 。 若将圆角部分和直边部分分开考虑，则圆角部分的变形相当于直径为2r 、高为h 的圆筒件的拉深，直边部分的变形相当于弯曲。 但实际上圆角部分和直边部分是联系在一起的整体，因此盒形件的拉深又不完全等同于简单的弯曲和拉深，有其特有的变形特点，这可通过网格试验进行验证。拉深前，在毛坯的直边部分画出相互垂直的等距
4、平行线网格，在毛坯的圆角部分，画出等角度的径向放射线与等距离的同心圆弧组成的网格。变形前直边处的横向尺寸是等距的， 即321LLL，纵向尺寸也是等距的， 拉深后零件表面的网格发生了明显的变化(如图 1 所示) 。这些变化主要表现在：图 1 盒形件的拉深变形特点 直边部位的变形直边部位的横向尺寸变形后间距逐渐缩小，愈向直边中间部位缩小愈少，纵向尺寸变形后，间距逐渐增大，愈靠近盒形件口部增大愈多，可见，此处的变形不同于纯粹的弯曲。(2) 圆角部位的变形拉深后径向放射线变成上部距离宽，下部距离窄的斜线，而并非与底面垂直的等距平行线。同心圆弧的间距不再相等， 而是变大， 越向口部越大，且同心圆弧不位于
5、同一水平面内。因此该处的变形不同于纯粹的拉深。4 根据网格的变化可知盒形件拉深有以下变形特点：(1) 盒形件拉深的变形性质与圆筒件一样，也是径向伸长，切向缩短。沿径向愈往口部伸长愈多， 沿切向圆角部分变形大， 直边部分变形小， 圆角部分的材料向直边流动。即盒形件的变形是不均匀的。(2) 变形的不均匀导致应力分布不均匀(图 2) 。在圆角部的中点最大，向两边逐渐减小，到直边的中点处最小。故盒形件拉深时破坏首先发生在圆角处。又因圆角部材料在拉深时容许向直边流动，所以盒形件与相应的圆筒件比较，危险断面处受力小，拉深时可采用小的拉深系数也不容起皱。图 2 盒形件拉深时的应力分布(3) 盒形件拉深时，由
6、于直边部分和圆角部分实际上是联系在一起的整体，因此两部分的变形相互影响， 影响的结果是： 直边部分除了产生弯曲变形外，还产生了径向伸长， 切向压缩的拉深变形。 两部分相互影响的程度随盒形件形状的不同而不同，也就是说随相对圆角半径r/B 和相对高度H/B 的不同而不同。 r/B 愈小，圆角部分的材料向直边部分流得愈多，直边部分对圆角部分的影响愈大，使得圆角部分的变形与相应圆筒件的差别就大。当r/B=0.5 时，直边不复存在，盒形件成为圆筒件，盒形件的变形与圆筒件一样。当相对高度H/B 大时，圆角部分对直边部分的影响就大，直边部分的变形与简单弯曲的差别就大。 因此盒形件毛坯的形状和尺寸必然与r/B
7、 和 H/B 的值有关。 对于不同的r/B 和H/B ，盒形件毛坯的计算方法和工序计算方法也就不同。5 第一章审图由工件图可知，该工件为带凸缘的开口对称盒形件，要求保证内形尺寸，没有厚度不变的要求。 该工件形状满足拉深工艺性要求，可用拉深工序加工。 材料为 08 钢，料厚为 1mm。拉深精度等级为IT14 第二章拉深工艺性分析2.1 对拉深件形状尺寸的要求1）拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉深成形；2）尽量避免半敞开及非对称的空心件，应考虑设计成对称（组合）的拉深；3）在设计拉深件时， 应注明必须保证外形或内形尺寸，不能同时标注内外形尺寸；带台阶的拉深件，其高度方向的尺寸标注一般应以底
8、部为基准；4）拉深件口部尺寸公差应适当。5） 一般拉深件允许壁厚变化范围0.6t 1.2t,若不允许存在壁厚不均现象， 应注明；6）需多次拉深成形的工件，应允许其内、外壁及凸缘表面上存在压痕。2.2 拉深件圆角半径的要求1凸缘圆角半径rd 凸缘圆角半径 rd ：指壁与凸缘的转角半径。要求：6 1）rd =5 t=1 一般取： rd =（4 8）t 2）当 rd 0.5mm 时，应增加整形工序。2. 部圆角半径 rpg底部圆角半径 rpg：指壁与底面的转角半径。要求：1）rpg=5mmt=1mm ，一般取： rpg （3 5）t2）rpgt，增加整形工序，每整形一次，rpg 可减小 1/2。2.
9、3 形拉深件壁间圆角半径rpy矩形拉深件壁间圆角半径rpy：指矩形拉深件的四个壁的转角半径。要求： rpy=15mm3 t=3mm 及 rpy=15mmH/5=6mm.2.4 拉深件的精度等级要求不宜过高主要指其横断面的尺寸精度；一般在IT13 级以下，不宜高于IT11 级，高于IT13 级的应增加整形工序。因为工件图精度等级为IT10 ，所以符合要求。2.5 拉深件的材料由工件图可知拉伸件所用的材料为08 钢。材料名称牌号材料状态抗拉 强 度b/MPa 屈 服强 度s/MPa 铝锰防锈铝 合金LF21 退火120-16085 图 2-1 7 2.6 拉深件工序安排的一般原则l）在大批量生产中
10、，在凹、凸模壁厚强度允许的条件下，应采用落科、拉深复合工艺；2）除底部孔有可能与落料、拉深复合冲压外，凸缘部分及侧壁部分的孔、槽均需在拉深工序完成后再冲出；3）当拉深件的尺寸精度要求高或带有小的圆角半径时应增加整形工序；4）修边工序一般安排在整形工序之后；5）修边冲孔常可复合完成。第三章拉深工艺方案的制定该零件包括落料、拉深、胀形三个基本工序，可以采用以下三种方案：1） 先落料，再拉深，再胀形，采用单工序模具生产。2） 落料-拉深-胀形复合冲压，采用复合模生产。3） 落料-拉深-胀形连续冲压，采用级进模生产。方案 1 的模具结构简单，但需要三道工序，三套模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以
11、满足零件的大批量生产需求。为提高生产效率，应采用复合或级进冲压方式，为了保证尺寸精度，最后确定使用复合冲压方式进行生产。加工完之后再进行切边。第四章毛坯尺寸的计算4.1 修边余量因为 Bf/B=52/40=1.3，Bf=52 8 查冲压工艺及冲模设计表5-7 得有凸缘件的修边余量为3.5mm 。4.2 毛坯尺寸因为 h/B=30/190=0.160.6 时，1）直边部分按弯曲件求展开长度，即l=H+0.57rp=20+0.57*8=24.56 2）圆角拉深部分展开长坯半径R0=）2 02 02(14.0)(86.02rrrrrhRaaf=17.89 3）按求得的 l 和0R，作出待修正的展开图
12、图 4-1 展开图宽度为B=30-2*8+2l+7=70.12展开图长度为L=50+2l+7=106.124）由于不满足6.0 hr，工件较矮。9 第五章拉深次数确定毛坯相对厚度 t/D/%=0.94 角部的相对圆角半径r/b/%=0.27 由参 【4】表 4-12知 一道工序内所能拉深的矩形盒型件的最大相对高度h/d0为 0.60.8。工件相对高度 h/b=20/30=0.670.60.8 所以该工件为一次拉深。第六章冲压力及压力中心计算6.1 冲压力计算落料力： F=1.3*L*t* =134.467KN 其中 按退火 LF21 计算拉深力： F=*t* （2*r*c+L*C ）=40.6
13、3KN 胀形力： p=K*L*t*=49KN 总冲压力F=227.097KN 10 6.2 压力中心计算由于工件为对称件，所以该工件的压力中心为几何中心，即压力中心据短边距离为104.2mm，距长边距离为 84.25mm。第七章冲压设备选择由公式zgF1.8.61F）（从参【 5】表1-81 选取开式双柱固定台压力机JD21-100 型号JD21-80 工称压力（ KN ）800 滑块行程（ mm）可调 12-130 滑块行程次数 (min1) 60 最大闭合高度 (mm) 380 11 闭合高度调节量 (mm) 100 滑块中心线至床身距离 (mm) 290 立柱距离 (mm) 380 工作
14、台尺寸 (mm) 前后480 左右700 模柄孔尺寸 (mm) 直径60 深度70 第八章凸凹模结构设计8.1 凸模圆角半径pr由于工件图保证内形尺寸， ，所以由图知pr=8mm 又由于apr.01.70r取 r=8mm, 所以凹模圆角半径ar等于 8mm 8.2 凸凹模间隙由表 5-19 可知t.111z）（，则令 z=t=1.4mm 8.3 凸凹模尺寸及公差因为工件图 IT 为 14 由于该工件为距形件，有內形尺寸要求凸模长边尺寸为12 凸模短边尺寸为四个圆角部分相当于直径为8mm，则凹模长边尺寸为凹模短边尺寸为四个圆角部分相当于直径为8mm，则第九章总体结构设计9.1 模架的选取由凹模的
15、尺寸计算出凹模周界，再由凹模周界从参【7】中选取标准模架表 9-48 中间导柱模架闭 合 高度 （ 参考）H 零件件号、名称及标准编号1 2 3 4 5 6 上模座下模座导柱导套数量最小最大1 1 1 1 1 1 规格260 400 200 160 45 200 160 45 28 200 28 110 43 13 9.2 模柄由于凸缘模柄的优点在于凸缘以下部分可加工出容纳推板的形孔，此外装拆比较方便， 便用于较大的模具。 由压力机知， 模柄孔直径为 60 mm。所以根据表 3-42 凸缘模柄（ JB/T7646.3-1994）9.3 拉深凸模的通气孔尺寸工件在拉深时， 由于空气压力的作用或润
16、滑油的黏性等因素，使工件很容易粘附在凸模上。为使工件不至于紧贴在凸模上，设计凸模时，应有通气孔。由文献四表 4-35 知：通气孔直径为8mm。9.4 导柱和导套1）由选取的模架中导柱的基本尺寸，在参【7】中选取 B 型导柱表 3-38 导柱基 本 尺 寸（d/d1B）极限偏差L lBd d1 B(h5) ( h6) (r6) 55 0 -0.013 0 -0.019 +0.060 +0.041 280 70 2）再根据导柱和导套之间的配合选取A 型导套表 3-39 导套d D(r6) L H b aA基 本尺寸极限尺寸基本 尺寸极 限偏差( H6) (H7) A 型A 型55 +0.019 +0.030 70 +0.062 160 53 4 1 14 0 0 +0.043 9.5 推杆由模柄上的孔 d=15。 所以根据参【7】表 3-33带螺纹推杆（JB/T 7650.2-1994）d d1L l
