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1、冷冲模课程设计说明书无凸缘筒件的模具设计 第1章 概论1 1.1冲压模具在制造业的地位1 1.2 冲压模具的历史发展与现状1第2章工艺方案分析及拟定2 2.1 冲压件工艺分析 22.1.1 产品机构分析分析 2 2.2冲压工艺的拟定3第3章模具结构的拟定4 3.1坯料尺寸计算 4 3.2排样 5 3.3 各工序尺寸计算 6 3.4 压力计算与设备选择 93.5拉深模工作零件设计与计算 93.6卸料弹簧计算 103.7压边的橡胶计算11第4章模具结构的拟定 12 4.1 模具的形式12 4.2 定位装置 12 4.3 导向零件12 4.4 模架13第5章 落料拉深模具结构图14第6章 二、三次拉
2、深模具结构图15第7章 模具零件的加工工艺过程16结束语18参考文献19第1章 概论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。冲压运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。模具是大批生产同形产品的工具，是工业生产的重要工艺装备。模具工业是国民经济的基础工业。模具可保证冲压产品的尺寸精度，使产品质量稳定，并且在加工中不破坏产品表面。用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的便宜的轧钢钢板或钢带为坏料，且在生产中不需加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的
3、重要手段和工艺发展方向。现代制造业的发展和技术水平的提高，很大限度上取决于模具工业的发展。1.2冲压模具的历史发展与现状模具的出现可以追溯到几千年前的陶瓷烧制和青铜器铸造，但其大规模应用却是随着现代工业的崛起而发展起来的。19世纪，随着军火工业、钟表工业、无线电工业的发展，模具开始得到广泛的使用20世纪50年代中期以前，模具设计多凭经验，根据用户的规定，制作能满足产品规定的模具，但对所设计模具零件的机械性能缺少了解。20世纪70年代至今计算机逐渐进入模具生产的设计、制造、管理等各个领域，使得模具设计、加工精度与复杂性不断提高，模具制造工期不断缩短。第2章工艺方案分析及拟定2.1 冲压工艺分析2
4、.1.1 产品结构形状分析图2.1可知，拉深件，材料10钢，材料厚度1.2mm，其工艺性分析内容如下：（1）材料分析图2.1圆筒件10钢为优质碳素结构钢，属于深拉深级别钢，具有良好的拉深成形性能。属优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度低而塑性较好，非常适合冲裁加工。此外产品对于厚度与表面质量没有严格规定，所以尽量采用国家标准的板材，其冲裁出的产品表面质量和厚度公差就可以保证。（2）结构分析零件为一无凸缘筒形件，结构简朴，底部圆角半径为R3，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的规定，因此，零件具有良好的结构工艺性。（3）精度分析零件上尺寸均为未注公差尺寸，普通拉深即可达成零件的精度规定。经
5、上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工规定。在零件工艺性分析的基础上制定其工艺路线如下：零件的生产涉及落料、拉深（需计算拟定拉深次数）、切边等工序，为了提高生产效率，可以考虑工序的复合，经比较决定采用落料与第一次拉深复合，经多次拉深成形后，由机械加工方法切边保证零件高度的生产工艺。（4）产量 10万件 由产品的生产数量10万件可知，产品批量为中档批量，适合采用冲压加工的方法，最佳采用复合模或连续模。22 冲压工艺方案的拟定完毕此工件需要冲孔、落料两道工序。其加工方案分为3种，件表2.1。 表2.1 工艺方案序号工艺方案结构特点 1单工序模生产：落料、初次拉深、二次拉深、三次拉深- 模具结构简朴
6、，但需要两道工序、两套模具才干完毕零件的加工，生产效率低，难以满足零件大批量生产的需求。2复合模生产：落料-初次拉深复合、二次拉深、三次拉深、切边同一副模具完毕两道不同的工序，大大减小了模具规模，减少了模具成本，提高生产效率，也难以提高压力机等设备的使用效率；操作简朴、方便，适合中批量生产；。3连续模生产：落料-拉深-拉深-拉设连续、切边同一副模具不同工位完毕两道不同的工序，生产效率高，模具规模相对第二种方案要大一些，模具成本要高；两道工位之间的定位规定非常高。根据本零件的设计规定以及各方案的特点，决定采用第2种方案比较合理。第3章圆筒形拉深件工艺计算3.1坯料尺寸计算1、在不变薄拉深中，虽然
7、在拉深过程中坯料的厚度发生一些变化，但在工艺设计时，可以不计坯料的厚度变化，概略地按拉深前后坯料的面积相等的原则进行坯料尺寸的计算。旋转体拉深件采用圆形坯料，其直径可按面积相等的原则计算。计算坯料尺寸时，先将拉深件划分为若干便于计算的简朴几何体，分别求出其面积后相加，得拉深件总面积艺A，则坯料直径为例图28所示的薄壁圆筒件，可划分为三部分，各部分的面积分别为图3.1 圆筒件坯料尺寸计算带入，得坯料直径为 (3-1)当板料厚度大于lmm时，应按板料厚度中线尺寸计算。根据无凸缘筒形拉深件坯料尺寸的计算方法得1）拟定零件修边余量零件的相对高度，经查得修边余量，所以，修正后拉深件的总高应为43+3.3
8、=46.3mm。2）拟定坯料尺寸由无凸缘筒形拉深件坯料尺寸计算公式得 零件的排样图如图40所示3.2排样3.1.1 搭边查参考文献1 ，拟定搭边值，。当时 3.1.2 条料宽度采用无侧压装置，所以（Z=0.1，A=0.5）mm3.1.3 材料运用率 式中 板料（带料或条料）上实际冲裁的零件数量； 零件的实际面积； 板料（带料或条料）长度； 板料（带料或条料）宽度；零件采用单直排排样方式，查得零件间的搭边值为1.5mm，零件与条料侧边之间的搭边值为1.8mm，若模具采用无侧压装置的导料板结构，则条料上零件的步距为106.5mm，条料的宽度应为选用规格为1.2mm750mm1000mm的板料，计算
9、裁料方式如下。裁成宽74.7mm，长1000mm的条料，则每张板料所出零件数为3、3圆筒形拉深件各次工序尺寸的计算1）工序件直径 从前面的介绍中已知，各次工序件直径可根据各次的拉深系数算出，即,，。此时计算所得的最后一次拉深直径必须等于零件直径，假如计算所得的小于零件直径，应调整各次拉深系数，使，所以上式中的是在查表所得的基础上调整后的实际拉深系数，调整时依照的原则为：实际拉深系数大于查表所得的极限拉深系数并且后继拉深系数应逐次。2）工序件的拉深高度 在设计和制造拉深模具及选用合适的压力机时，还必须知道各次工序的拉深高度，因此，在工艺计算中尚应涉及高度计算一项。在计算某工序拉深高度之前，应拟定
10、它的底部的圆角半径（即拉深凸模的圆角半径）。拉深凸模的圆角半径，通常根据拉深凹模的圆角半径来拟定。初次拉深凹模圆角半径，可参照公式计算拟定，以后各次拉深时凹模圆角半径。拉深凸模的圆角半径，除最后一次应取与零件底部圆角半径相等外，中间各次取值可依据公式计算拟定。根据拉深后工序件面积与坯料面积相等的原则，多次拉深后工序件的高度可按下面公式进行计算已计算坯料尺寸为70.5mm，则3.3.1拟定拉深次数查得零件的各次极限拉深系数分别为 m1=0.500.53， m2=0.750.76，m3=0.780.79。总拉深系数为由上计算可知共需3次拉深。3.3.2拟定各工序件直径调整各次拉深系数分别为 ，则调
11、整后每次拉深所得筒形件的直径为取。3.3.3拟定各工序件高度根据拉深件圆角半径计算公式，取各次拉深筒形件圆角半径分别为，所以每次拉深后筒形件的高度为第3次拉深后筒形件高度应等于零件规定尺寸，即。即有3.32mm 的修边余量满足规定。3.3.4判断是否采用压边圈零件的相对厚度，经查压边圈为可用可不用的范围，为了保证零件质量，减少拉深次数，决定采用压边圈。1、初次拉深2、二次拉深3、三次拉深由以上计算可知，该例需拉深3次成形，所以其最终的加工工艺路线为：落料与初次拉深复合模第二次拉深第三次拉深机加切边。3.4压力计算与设备的选择3.4.1初次拉深模具为落料拉深复合模，动作顺序是先落料后拉深，现分别
12、计算落料力、拉深力和压边力。 （3-2） 式中 卸料系数，查参考文献1知0.06，取。 所以 KN由于拉深力与压边力的和落料力，即，所以，应按照的大小选用设备。初选设备为J2335。3.4.2二次拉深;初选设备J23-16。末次拉深：初选设备J23-16。3.5拉深模工作零件设计与计算3.5.1凸、凹模尺寸计算3.5.1.1初次拉深凸、凹模尺寸计算由上边计算可知：第一次拉深件后零件直径为25mm，由公式拟定拉深凸、凹模间隙值，所以间隙，则初次拉深凹模。初次拉深凸模3.5.1.2二次拉深凸、凹模尺寸计算由表查的Z=1.69初次拉深凹模。初次拉深凸模3.5.1.3末次拉深凸、凹模尺寸计算由于零件标注外形尺寸23mm，其间隙查为Z=1.45所以要先计算凹模，即则拉深凸模3.5.1.4落料拉深复合模其它工艺计算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。落料尺寸为，落料凹模刃口尺寸计算如下。查得该零件冲裁凸、凹模最小间隙C，最大间隙，凸模制造公差，凹模制造公差。将以上各值代入校验是否成立。经校验，不等式成立，则，所以可按下式计算工作零件刃口尺寸。3.6卸料弹簧计算初次拉深由卸料力F=4061N，初选8个弹簧则每个弹簧的压缩力为弹簧工作的压缩量为 弹簧的自由长度L1为总长的65%即则当取弹簧4个时F。=3384N；
