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1、冲压工艺与模具设计课程设计报告设计题目宽凸缘圆筒件落料拉深复合模具设计学生姓名CYX学生学号专业班级学院名称机械与运载工程学院指导老师2016 年 9 月 9 日冲压工艺与模具 设计课程设计摘摘 要要随着中国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要。本文针对宽凸缘圆筒零件的冲裁工艺性和拉深工艺性，分析比较了成形过程的三种不同冲压工艺（单工序、复合工序和连续工序） 。简要分析了坯料形状、尺寸，排样、裁板方案，拉深次数，冲压工序性质、数目和顺序的确定。进行了工艺力、压力中心、模具工作部分尺寸及公差的计算，并设计出模具。还具体分析了模具的主要零部件（如凸凹模、卸料装置、拉深凸模、垫板、凸模固定板等）
2、的设计与制造，凸凹模间隙调整。列出了模具所需零件的详细清单，并给出了合理的装配图和零件图。关键词：落料；拉深；复合模；凸缘圆筒件冲压工艺与模具 设计课程设计目目 录录1 前言11.1 冲压模具在制造业的地位.11.2 拉深工艺概述.12 工件尺寸及分析32.1 工件尺寸等基本信息.32.2 工件材料分析.32.3 结构和精度分析.43 工艺分析53.1 工序尺寸的计算53.2 模具类型的选择83.3 排样尺寸的计算104 落料拉深复合模整体方案设计124.1 整体工作原理概述124.2 各零件作用概述124.3 模具的形式134.4 判断是否选用压边圈134.5 拉深模间隙134.6 定位与卸
3、料装置145 零件具体设计155.1 落料凹模.155.2 落料拉深凸凹模.155.3 拉深凸模.165.4 卸料板.165.5 凸凹模固定板.165.6 垫板的设计.175.7 模架.175.8 导柱导套.176 落料拉深冲压力的计算196.1 冲裁力196.2 卸料力、推件力和顶件力19冲压工艺与模具 设计课程设计6.3 压边力的计算196.4 拉深力的计算196.5 压力机的选择20结束语22参考文献23湖南大学冲压工艺与模具设计课程设计11 前言1.1 冲压模具在制造业的地位冲压是使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。比如冲裁就是利用冲模使部分材料或工序件与另一部分材料、工（序）件或
4、废料分离的一种冲压工序。而拉深则是利用拉深模具将冲裁好的平板坯料或工序件变成开口空心件的一种成形冲压工艺。冲压利用冲压模具对板料进行加工。常温下进行的板料冲压加工称为冷冲压。目前，工业生产中普遍采用模具成形工业方法，以提高产品的生产率和质量。一般压力机加工，一台普通的压力机设备每分钟可成形零件几件到几十件，高速压力机的生产率已达到每分钟数百件甚至上千件。据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪表、等产品，有 60%左右的零件是用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工业产品，有 90%左右的零件时用模具加工出来的；至于日用五金、餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具
5、来进行。显而易见，模具作为一种专用的工艺设备，在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。1.2 拉深工艺概述拉深则是利用拉深模具将冲裁好的平板坯料或工序件变成开口空心件的一种成形冲压工艺。拉深件几何形状可分为旋转体件拉深、盒形件拉深和复杂形状件拉深等三类。其中，旋转体拉深件又可分为无凸缘圆筒形件、带凸缘圆筒形件、半球形件、锥形件、抛物线形件、阶梯形件和复杂旋转体拉深件等。用拉深工艺与翻边、胀形、扩口、缩口等其他冲压成形工艺配合，还能制造形状极为复杂的零件。因此在汽车、飞机、拖拉机、电器、仪表、电子等工业部门的生产过程中，以及人民日常生活用品的生产中，拉深工艺占有相当重要的地位。为实现拉深
6、工艺所使用的具叫做拉深模。与冲裁模比较，拉深模结构相对较简单，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度，拉深模的一般结构如图 1.1 所示。冲压工艺与模具 设计课程设计2图 1.1 拉深模结构冲压工艺与模具 设计课程设计32 工件尺寸及分析2.1 工件尺寸等基本信息工件为一宽凸缘圆筒拉深件，其具体尺寸如图 2.1，图 2.1 宽凸缘圆筒件拉深高度：19mm；筒形中径：15mm；凸缘直径：41mm；圆角半径：2mm材料厚度：1.0mm；生产批量：大批量；材料：10 钢；未注公差：IT14。2.2 工件材料分析10 钢为优质碳素结构钢，具有良好的拉深成形性能。其强度、硬度低
7、而塑性较好，非常适合冲裁加工。335MPA。441MPA，取b324其抗拉强度b0MPA。353MPA，取33255其抗剪强度 另外产品对于厚度与表面质量没有严格要求，所以尽量采用国家标准的板冲压工艺与模具 设计课程设计4材，其冲裁出的产品表面质量和厚度公差就可以保证。2.3 结构和精度分析零件为一有凸缘的圆筒形件，外形为直线和曲线结合，结构相对比较简单，底部圆角半径为 R2，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求，因此，零件具有良好的结构工艺性。工件加工工序主要由落料工序、拉深工序组成。零件精度为 IT14，由于精度要求不高，普通拉深即可达到零件的精度要求。在零件工艺性分析的基础上制定
8、其工艺路线如下：零件的生产包括落料、 、拉深（需计算确定拉深次数） 、翻边切边等工序，为了提高生产效率，可以考虑工序的复合。冲压工艺与模具 设计课程设计53 工艺分析3.1 工序尺寸的计算（1）确定切边余量 ： 凸缘直径 df=41mm ； 中径 d=15 ； df/d=41/152.7 （大于 1.4，为宽凸缘筒形件。 ） ； 查 冲压工艺与模具设计 （魏春雷主编，以下简称 冲模设计 ） 表 5-6，取修边余量 =1.6mm ； 则加上切边余量的凸缘直径为 Df=df+2=44.2mm 。（2）计算毛坯直径 D： 由冲模设计表 5-7 中的公式计算得D=(2+ 4 3.44)=(44.22+
9、 4 15 19 3.44 15 2)54.7mm 。（3）判断能否一次拉深：拉深总系数 m总 =d/D=15/54.70.27 ；毛坯相对厚度（t/D）100=（1/54.7）1001.83 ； Df/d=44.2/152.95 ； 查冲模设计表 5-8 取第一次拉深系数 m1 =0.31 ；m总 0.04（不满足间隙公差条件） ；缩小 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为DA=mm （ ）+ 0（56.5 0.5 0.74）+ 0.024 056.13+ 0.024 0。（2）
10、刃口高度和壁厚：落料凹模刃口高度：薄料取 5-7 个料厚左右既可，料厚为 1mm，故刃口高度取 6mm。落料凹模壁厚：c=2H=34mm 。冲压工艺与模具 设计课程设计16342+56.13=124.13，故设计其外形尺寸为 124mm。（3）结构说明：落料凹模通过四个 M5 的内六角沉头螺钉与卸料板固定。底部有四个 M8的螺纹孔，用以与下模座固定，安装时由两个 6 的销孔实现定位。上表面有一个深度为 10mm，直径为 6mm 的挡料销孔用以安装挡料销，在模具工作时，实现板料的纵向定位。5.2 落料拉深凸凹模（1）充当落料凸模作用的刃口尺寸：由上文可知T=0.4（Zmax-Zmin）=0.01
11、6mm ；故充当落料凸模作用的刃口尺寸为DT=mm 。（ ）0 （56.13 0.100）0 0.01656.030 0.016 （2）充当拉深凹模作用的尺寸：Dd= ；( 0.75)d0(28.8 0.75 0.52)0.04028.40.040圆角半径 rd1=4.2mm 。5.3 拉深凸模（1）拉深凸模尺寸：Dp=( 0.75 2)0d(28.8 0.75 0.52 2 1.2)0 0.02260 0.02圆角 rp1=4.2mm 。（2）结构说明：拉深凸模上的通孔道为排气孔，用以防止在拉深过程中凸模与零件之间形成密闭空间。如果气体被封闭在凸模与零件之间，会产生一定的气压，影响零件的成形
12、和脱模。5.4 卸料板（1）尺寸设计卸料板的尺寸要和凹模的一致，所以我们计算出落料凹模的外形，也就确定了卸料板的外形，卸料板的厚度我们设计为 8mm，其中导料槽的深度占5mm。根据落料凹模的尺寸，从而可以确定卸料板的尺寸 124mm8mm。冲压工艺与模具 设计课程设计17（2）卸料板材料的选择卸料板主要的功能是卸料，同时还有对凸模保护的作用，所以强度和硬度都有具有较高的要求，所以我们一般情况下都选择 45 号钢。45 钢是常用的优质碳素结构钢，经过调质处理后，具有良好的综合力学性能，即具有较高的强度、硬度，又具有较好的塑性、韧性。（3）卸料板整体精度的确定外轮廓精度要求不高，所以使用 IT14
13、 级，表面粗糙度 Ra6.3。内轮廓精度的要求要高于外轮廓，因此使用 IT11 级，表面粗糙度为Ra3.2。上下表面要经常接受碰撞冲击，精度要求较高。因此使用 IT11 级，表面粗糙度为 Ra3.2。螺钉孔和销，导向槽具有定位功能，所以精度要求高，使用 IT7 级，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，保证其有足够的强度，使落料拉深凸凹模与落料凹模、上模座、垫板更好的定位。落料拉深凸凹模与凸凹模固定板的配合按 H7/m6。则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落料凹模为落料凹模工作部
14、分的高度，大约为25mm。根据模具需要选择凸凹模固定板厚度 15.5mm。5.6 垫板的设计垫板外形尺寸参考落料凹模的尺寸，选择垫板厚度为 8.5mm。故垫板尺寸为 124 mm8.5mm。5.7 模架 若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便，冲压工艺与模具 设计课程设计18但只能一个方向送料。若采用对焦导柱模架，则受力平衡，滑动平稳，可纵向或横向送料。由于本例只需一个方向送料，故采用中间导柱模架即可。标准模架的选用：标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸。凹模高度 H=52mm，凹模的外径 D=124mm。根据以上选择模架规格为：滑动导向上模座 中间导柱圆形 12530
15、 GB/T 2855.1-2008；滑动导向下模座 中间导柱圆形 12535 GB/T 2855.2-2008。 5.8 导柱导套 针对本次加工的产品的精度要求不高，采用滑动式导柱导套极限导向即可。而且模具在压力机上的安装比较简单，操作又方便，还可降低成本。如用导板导向，则在模具上安装不便而且阻挡操作者视线，所以不采用；若用滚珠式导柱导套进行导向，虽然导向精度高、寿命长，但结构比较复杂，所以也不采用。根据上下模座对导柱导套进行选型，选型如下：导柱选型：滑动导向导柱 A 22150 GB/T 2861.1-2008；滑动导向导柱 A 25150 GB/T 2861.1-2008。导套选型：滑动导向导套 A 228028 GB/T 2861.1-2008；滑动导向导柱 A 258028 GB/T 2861.1-2008。冲压工艺与模具 设计课程设计196 落料拉深冲压力的计算6.1 冲裁力计算冲裁力一般按下列公式计算：F=kLt ；式中:F 为冲裁力，亦称落料力；k 一般取 1.3； 为材料的抗剪强度，取 =330Mpa；t 为料厚，为 1mm；L 为材料轮廓长度，即冲裁剪圆周长。所以 p0=1.333056.5176147.5 N 。6.2 卸料力、推件力和顶件力冲压工艺与模具 设计课程设计20查 冲模设计表 3-15，取 K卸=0.04，K推,0.055，K顶=
