拉深件模具設(shè)計(jì)

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1、 筒 形 工 具 盒 學(xué) 校： 江西機(jī)電學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí)： 10大模一班 姓 名： 林佳佳 學(xué) 號(hào)： 2號(hào) 指導(dǎo)老師：徐秋如老師 完成時(shí)間：2012年7月6日 目錄 第一章工件的工藝性分析 1 1.1 工藝性分析 1 1.2拉深時(shí)的工藝性 1 1.3材料的工藝性 2 第二章 沖壓工藝方案的確定 2 第三章拉深工序尺寸的確定 3

2、 第四章 必要的工藝計(jì)算 6 4.1排樣方案的確定及計(jì)算 6 4.2沖壓力的計(jì)算 7 4.3壓力中心的計(jì)算 8 4.4工作尺寸的計(jì)算 8 第五章 模具的總體設(shè)計(jì) 9 5.1模具類(lèi)型的選擇 9 5.2定位方式的選擇 9 5.3料方式的控制 10 5.4 卸料零件的確定 10 5.5頂件裝置的確定 10 5.6導(dǎo)向方式的選擇 10 第六章 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 6.1凸凹模 11 6.2拉深凸模 12 6.3落料凹模 12 第七章輔助裝置的設(shè)計(jì) 12 7.1固定卸料裝置 12 7.2剛

3、性推件裝置 13 7.3螺釘與銷(xiāo)釘?shù)倪x擇 13 7.4彈性壓邊裝置 13 第八章 模架的選用 13 心得小結(jié)…………………………………………………………………………………………..14 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………. 14 第一章 工件的工藝性分析 1.1 工藝性分析 拉深件名稱(chēng):筒形工具盒 生產(chǎn)批量:中小批量 材料:08鋼 料厚:1mm 技術(shù)要求:工件要求平整,無(wú)拉深痕跡,未注公差I(lǐng)T14. 零件圖如下: 零件圖 拉深件的工藝性是指拉深件對(duì)拉深工藝的適應(yīng)性。在一般情況下，對(duì)拉深件工藝性影

4、響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的拉深工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。 此工件為無(wú)凸圓筒形工件，要求內(nèi)形尺寸，沒(méi)有厚度的要求。此工件的形狀滿足拉深工件的要求，可用拉深工序加工。 1.2 拉深時(shí)的工藝性分析 拉深零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指拉

5、深零件采用拉深成形工藝的難易程度。良好的工藝性是指坯料消耗少、工序少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、廢料少和操作簡(jiǎn)單方便等。在設(shè)計(jì)拉深零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)材料拉深時(shí)的變形特點(diǎn)和規(guī)律，提出滿足工藝性的要求： ①.對(duì)拉深材料的要求 拉深件的材料應(yīng)具有良好的塑性、低的屈強(qiáng)比、大的板厚方向性系數(shù)和小的板平面方向性。 ②.對(duì)拉深零件形狀和尺寸的要求 （1）拉深件的高度盡可能小，以便能通過(guò)1—2次拉深工序成形。 （2）拉深件的形狀盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)，以保證變形均勻。對(duì)于半敞開(kāi)的非對(duì)稱(chēng)件，可成雙拉深后在剖成兩件。 （3）有凸緣的拉深件，最好滿足d凸≥d+12t，而求外輪廓與直壁斷面最好形狀相似，

6、否則，拉深困難，切邊 余量大。 （4）為了使拉深件順利進(jìn)行，凸緣圓角半徑r≥2t。當(dāng)r＜0.5mm時(shí)，應(yīng)增加整形工序。 3. 對(duì)拉深零件精度的要求 （1）由于拉深件個(gè)部位的料厚有較大的變化，所以對(duì)零件圖上的尺寸應(yīng)明確標(biāo)注是外壁還是內(nèi)壁。 （2）由于拉深件有回彈，所以零件橫截面的尺寸公差，一般都在IT12級(jí)以下，如零件高于IT12級(jí)，應(yīng)增加整形工序。 1.3 材料的工藝性分析 在本次設(shè)計(jì)中，我選用的拉深材料為08鋼板。選擇拉深材料時(shí)，首先應(yīng)滿足拉深件的使用要求。由于該件不屬于易損工件，對(duì)材料的耐磨度要求不高，還應(yīng)滿足沖壓工藝對(duì)材料的要求，保證沖壓過(guò)程順利完成，即材料應(yīng)具有良好的塑性和

7、表面質(zhì)量，以及板料厚度公差應(yīng)符合規(guī)定，08鋼為一種優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，該結(jié)構(gòu)鋼以退火，而退火的目的消除鋼的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度提高塑性細(xì)化組織均勻化學(xué)成分，而且其抗剪和抗拉強(qiáng)度均不高，所以綜合其所有的力學(xué)的性能，08鋼具有良好的拉深性能，適合拉深。 第二章 沖壓工藝方案的確定 項(xiàng)目 單工序模 級(jí)進(jìn)模 復(fù)合模 無(wú)導(dǎo)柱 有導(dǎo)柱 沖壓精度 低 較低 較高，相當(dāng)于IT10~IT13 高，相當(dāng)于IT8~IT11 制件平整程度 不平整 一般 不平整，有時(shí)要校平 因壓料較好，制件平整 制件最大尺寸和材料厚度 不受限制 300mm以下厚度達(dá)6mm 尺寸〈250mm厚度在0.1

8、~6之間 尺寸〈300mm厚度常在0.05m~3mm 沖模制造的難度程度及價(jià)格 容易、價(jià)格低 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的裝配采用先進(jìn)工藝后不難 簡(jiǎn)單形狀制件的級(jí)進(jìn)模比復(fù)合模具制造難度低，價(jià)格亦較低 形狀復(fù)雜的制件用復(fù)合模比級(jí)進(jìn)模制造難度低，相對(duì)價(jià)格低 生產(chǎn)率 低 較低 可用自動(dòng)送料出料裝置，效率較高 工序組合后效率高 只能單沖不能連沖 有自動(dòng)送料裝置可以連沖，但速度不能太高 使用于高速?zèng)_床高達(dá)400次/分以上 由于有彈性緩沖器，不宜用高速，不宜連沖 材料要求 可用邊角料 條料要求不嚴(yán)格 條料或卷料要求嚴(yán)格 除用條料外，小件可用邊角料，但生產(chǎn)率低 生產(chǎn)安全性

9、 不安全 手在沖模過(guò)程較不安全 比較安全 手在沖模工作較不安全，要有安全裝置 沖模安裝調(diào)整與操作 調(diào)整麻煩操作不便 安裝、調(diào)整較容易、操作方便 安裝、調(diào)整較容易，操作簡(jiǎn)單 安裝、調(diào)整比級(jí)進(jìn)模更容易，操作簡(jiǎn)單 分析表可得：采用單工序模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要多副模具才能完成，且生產(chǎn)效率低難以滿足該工件生產(chǎn)的要求；復(fù)合模需一副模具，生產(chǎn)率較高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜；級(jí)進(jìn)模也只需一副模具，生產(chǎn)率高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，送進(jìn)料不方便。故采用復(fù)合模最佳，方案為：落料首次拉深復(fù)合模 — 最后一次拉深整形復(fù)合模 — 切邊。 第三章 拉深工序尺寸的確定 根據(jù)毛坯尺寸的確定原則可知有兩種方

10、法來(lái)計(jì)算毛坯的計(jì)算原則。 1. 面積相等原則：由于拉深前和拉深后材料的體積不變，對(duì)于不變薄拉深，假設(shè)材料厚度拉深前后不變拉深毛坯的尺寸按“拉深前后的表面積相等”來(lái)確定。 2. 形狀相似原則：拉深毛坯的形狀一般與拉深件橫截面的形狀相似，即零件的形狀是圓形或是橢圓形時(shí)，其拉深前毛坯的展開(kāi)形狀也基本上是圓形或橢圓形。 3. 根據(jù)本零件的特點(diǎn)：為簡(jiǎn)單形狀的旋轉(zhuǎn)體，可以采用面積相等的原則來(lái)確定。 1）先確定邊余量△h： 根據(jù) 工件高度h 工件的相對(duì)高度 1.0 1.2 1.5 2 1.2 1.6 2 2.5 2 2.5 3.3 4

11、 3 3.8 5 6 4 5 6.5 8 5 6.3 8 10 6 7.5 9 11 7 8.5 10 12 查表得：切邊余量δ=2mm 2)毛坯直徑D的計(jì)算： 得毛坯的直徑為：D=114.4mm 3）確定拉深系數(shù) ： t∕D×100=0.87 查表得m1=0.55 m2=0.87 4)判斷能否一次拉深成形：﹤m1 故不能一次拉深成形，必須多次拉深。

12、 5）推算拉深系數(shù)： d1=m1D=0.55×114.4=62.7mm＞d d2=m2d1=0.78×62.7=48.9mm＜d 故兩次拉深成形。 6）拉深工序尺寸的計(jì)算： 經(jīng)調(diào)整m1=0.56 ， m2==0.875 調(diào)整后的拉深直徑：d1= m1D=0.56×114.4≈64mm d2= d1×m2=64×0.875≈56mm rA1=0.8=0.8=6.11mm r1=rT1+=6.61mm 取7mm r2

13、=2.5mm h1=0.25﹙-d1﹚+ 0.43×(d1+0.32r1)=37mm h2=0.25（-d2）+0.43×（d2+0.32r2）=45.5mm 7）畫(huà)工序圖： 第四章 必要的工藝計(jì)算 4.1 排樣方案的確定及計(jì)算 經(jīng)過(guò)分析，排樣方案采用橫排，剪板方案為橫剪 . 查表可得：a1=0.8 a=1 步距: S=D+a1=112.63+0.8=113.43mm 條料寬度：B0-△==Dmax+2a=114.63mm 工件的面積: A=πR2=3.14×57.2≈10274㎜ 利用率：η=×10

14、0％≈77％ 排樣圖 4.2 沖壓力的計(jì)算 L=2×π×R=2×3.14×57.2≈359mm 落料力：F落=Ltδb=395×1×380／1000=137KN 推件力：F推=K×F落=0.045×137=6.2KN 拉深力：=3.14×64×1×380×1=76.4KN 壓邊力： = [114.42-﹙64+2×7﹚2 ]×2.5=13.7KN F=(1.25︿1.40﹚﹙F拉+﹚ =1.40×﹙76.4+13.7﹚ =126KN F總= F落+ F

15、推+1.40﹙F拉+) =137+6.2+126 =269KN 所以壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力應(yīng)大于269KN，故選J23-40 公稱(chēng)壓力 400KN 模柄孔尺寸 直徑 50mm 滑塊行程 100mm 深度 70mm 最大裝模高度 265mm 工作臺(tái)尺寸 前后 460mm 最大閉合高度 330mm 左右 700mm 4.3 壓力中心的計(jì)算 由于該工件對(duì)稱(chēng)，故無(wú)需計(jì)算。 4.4 工作尺寸的計(jì)算 ①落料刃口尺寸的計(jì)算 Zmax=0.14 Zmin=0.1 AA=(Dmax-χ△)0+△/4 =﹙×0.8

16、7﹚=113.965mm AT=﹙AA-Zmin）-Δ/40=﹙113.965-0.1）=113.865mm ②拉深工作尺寸的計(jì)算 查表可得 Z1=1.1t=1.1mm δA=0.05 δT=0.03 對(duì)于首次拉深： DA1=d1 +δA0 D65=65mm D37.5=37.5mm DT1=( DA1-2Z)0-δT D63= (65-2×1.1) = 62.8mm D36.5=（37.5-2×1.1）=35.3mm ③確定凸模的通

17、氣孔 凸模直徑 50 >50-100 >100-200 >200 出氣孔直徑 5 6.5 8 9.5 查得：凸模的通氣孔直徑為6.5mm。 第五章 模具的總體設(shè)計(jì) 5.1 模具的類(lèi)型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用反裝式復(fù)合模。 5.2 定位方式的選擇 為保證條料的正確送進(jìn)和毛坯在模具中的正確位置，沖裁出外行完整的合格零件，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮條料或毛坯的定位。正確位置是依靠定位零件來(lái)保證的。由于毛坯形式和模具結(jié)構(gòu)不同，所以定位零件的種類(lèi)很多。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)毛坯形式、模具結(jié)構(gòu)、零件公差大小、生產(chǎn)效率等進(jìn)行選擇。定位包含控制送料步距的擋料和垂直方向的導(dǎo)料等。

18、 ①擋料銷(xiāo) 擋料銷(xiāo)的作用是擋住條料搭邊或沖壓輪廓以限制條料的送進(jìn)距離。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中常見(jiàn)的擋料銷(xiāo)有三種形式：固定擋料銷(xiāo)、活動(dòng)擋料銷(xiāo)和始用擋料銷(xiāo)。固定擋料銷(xiāo)安裝在凹模上，用來(lái)控制條料的進(jìn)距，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。由于安裝在凹模上，安裝孔可能會(huì)造成凹模強(qiáng)度的削弱，常用的結(jié)構(gòu)有圓形和鉤形擋料銷(xiāo)?；顒?dòng)擋料銷(xiāo)常有于倒裝復(fù)合模中。始用擋料銷(xiāo)用于級(jí)進(jìn)模中開(kāi)始定位。 ②導(dǎo)正銷(xiāo) 導(dǎo)正銷(xiāo)通常與擋料銷(xiāo)配合使用在級(jí)進(jìn)模中，以減少定位誤差，保證孔與外形的相對(duì)位置尺寸要求。當(dāng)零件上有適宜于導(dǎo)正銷(xiāo)安裝在落料凸模上。當(dāng)零件上沒(méi)有適宜于導(dǎo)正銷(xiāo)正用的孔時(shí)，對(duì)于工步數(shù)較多時(shí)、零件精度較高的級(jí)進(jìn)模，應(yīng)在條料兩側(cè)的空位處設(shè)置工藝

19、孔，以拱導(dǎo)正銷(xiāo)導(dǎo)正條料使用，此時(shí)，導(dǎo)正銷(xiāo)固定在凸模固定板上或彈壓卸料板上， 5.3 送料方向的控制 條料的送料方向是條料靠著一側(cè)導(dǎo)料板，沿著設(shè)計(jì)的送料方向?qū)蛩土?，為使條料靠緊一側(cè)的導(dǎo)料板，保證送料的精度，可采用側(cè)壓裝置。因?yàn)樵撃＞呤褂玫臈l料，所以導(dǎo)料采用導(dǎo)料板（本副模具固定卸料板與導(dǎo)料板），送進(jìn)步距控制采用擋料銷(xiāo)。 5.4 卸料零件的確定 設(shè)計(jì)卸料零件的目的，是將沖裁后卡在凸模上或凸凹模上，或凸模上的制件或廢料卸掉，保證下次沖壓時(shí)正常進(jìn)行，剛性卸料，剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)，常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料，當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)與凸模的間隙隨著材料厚度的增加而

20、增大，單面間隙取。 5.5 頂件裝置的確定 推件和頂件的作用是，將制件從凹模中推出來(lái)（凹模在上模）或頂出（凹模在下模）。推件力是通過(guò)壓力機(jī)的橫梁作用在一些傳力元件上，使推件力傳遞到推件板上將制品（或廢料）推出凹模。推板的形狀和推桿的位置應(yīng)根據(jù)被推材料的尺寸和形狀來(lái)確定。設(shè)計(jì)在下模的彈性頂件裝置，通過(guò)凸模下壓使彈性元件在沖壓時(shí)儲(chǔ)存能量，模具回程時(shí)頂件器的彈性元件釋放能量，頂件塊將廢料從凹模中頂出。橡膠高度H0= ，螺釘M12 ， 托板厚8mm。 5.6 導(dǎo)向方式的選擇 常用的模架有：滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套模架、滾動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套模架，模架有上、下模座和導(dǎo)向零件組成，是整副模具的骨架，模具的全部零件都

21、固定它的上面，并承受沖壓全過(guò)程的全部載荷。模具上模座和下模座分別與沖壓設(shè)備的滑塊和工作臺(tái)固定。上、下模間的精度由導(dǎo)柱、導(dǎo)套的導(dǎo)向來(lái)實(shí)現(xiàn)。 對(duì)角模架：由于導(dǎo)柱安裝在模具的中心對(duì)稱(chēng)的對(duì)角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)，常用于橫向送料級(jí)進(jìn)模或縱向送料的落料模、復(fù)合模。 后側(cè)導(dǎo)住模架：由于前面和左右不受限制，送料和操作比較方便，因?qū)ё“惭b在后側(cè)，工作時(shí)偏心距會(huì)造成導(dǎo)柱導(dǎo)套單邊磨損，并且不能用浮動(dòng)模柄結(jié)構(gòu)。 中間導(dǎo)柱模架：導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱(chēng)線上，導(dǎo)向平穩(wěn)，準(zhǔn)確，但只能在一個(gè)方向送料。 四導(dǎo)柱模架：具有平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)，常用于沖壓尺寸較大或精度較高的沖壓件。 滾動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套模

22、架的導(dǎo)向精度高，使用壽命長(zhǎng)，主要用于高精度、高壽命的精密模具及薄材料的沖裁模具。 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇，為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安調(diào)整，該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。 第六章 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1 凸凹模 ①.結(jié)構(gòu)形式的確定 可采用臺(tái)階式和直通式，但由于臺(tái)階式加工較復(fù)雜，所以采用直 通式加凸模固定板，其厚度取15mm。 ②.凸凹模長(zhǎng)度的計(jì)算 L=rA+h1+h推件塊+h定距墊塊 h推件塊 > rA+h1=7+37=44 取47mm h定距墊塊=4mm 即凸凹模長(zhǎng)度L=7+37+47+4=95mm 6.2 拉深凸模 ①.結(jié)構(gòu)

23、形式的確定 可使凸模直接與下模座相連,但連接不可靠,所以采用凸模固定板加凸模。 ②.凸模長(zhǎng)度的計(jì)算 LT=h壓邊圈+rA+h1+h固定板-(2︿5) h固定板=15mm h壓邊圈=10mm 即凸模長(zhǎng)度LT=15+7+37+10-2=67mm 6.3 落料凹模 ①.結(jié)構(gòu)形式的確定 有圓外形和方外形兩種，本模具采用方外形。 模具的外圍尺寸C取40mm。 ②.凹模厚度的計(jì)算 hA= LT+(2︿5)mm=67+3=70mm 第七章 輔助裝置的設(shè)計(jì) 7.1 固定卸料裝置 采用固定卸料版，卸料力大，卸料可靠，卸料板厚度取10mm。 7.2 剛性推件裝置 由打桿.

24、推件塊組成。推件力大，工作可靠，打桿直徑φ8mm。 H推件塊 > rA+h1=7+37=44mm 取47mm 7.3 螺釘與銷(xiāo)釘?shù)倪x擇 為了不影響模具在壓力機(jī)上的安裝,應(yīng)采用內(nèi)六角螺釘.銷(xiāo)釘大小應(yīng)根據(jù)凹模厚度選用,查表得螺釘螺釘直徑為M12,銷(xiāo)釘直徑φ10mm. 7.4 彈性壓邊裝置 壓邊圈應(yīng)比凹模高1mm,行程比拉深行程大2︿3mm.壓邊圈高度為15mm. 第八章 模架的選用 模具選用中間導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架，可承受較大的沖壓力。 上模座厚度取45mm，即h1=45mm 下模座厚度取50mm，即h2=50mm S=260mm R1=85mm B2=280mm

25、 B=200mm L=200mm 模具閉合高度：H閉=h1+h2+L+hA-44 =45+50+95+70-44 =216mm 模具閉合高度的校核： 公稱(chēng)壓力 400KN 模柄孔尺寸 直徑 50mm 滑塊行程 100mm 深度 70mm 最大裝模高度 265mm 工作臺(tái)尺寸 前后 460mm 最大閉合高度 330mm 左右 700mm 可見(jiàn)該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23-40的最大裝模高度（265mm），可以使用。 模具工作過(guò)程：條形板料通過(guò)固定卸料板的定位槽由前向后送入并定位，上模下行

26、，落料拉深凸凹模與落料凹模首先完成落料工序。上模繼續(xù)下行，拉深凸模開(kāi)始接觸落料毛坯并將其拉入落料拉深凸凹?？變?nèi)，完成拉深工序。上?；爻虝r(shí)，固定卸料板從落料拉深凸凹模上卸下廢料，壓邊圈將制品從拉深凸模上頂出；若制件卡在落料拉深凸凹?？變?nèi)，可通過(guò)打料桿推出。 心得小結(jié) 在老師的精心指導(dǎo)下，此次設(shè)計(jì)順利地完成了，通過(guò)這次設(shè)計(jì)我們?cè)俅伟阉鶎W(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)用于實(shí)踐中?？梢哉f(shuō)這次設(shè)計(jì)是對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的一次大檢閱，也是一個(gè)查漏補(bǔ)缺的過(guò)程；同時(shí)讓我們初步地掌握了冷沖模設(shè)計(jì)的基本流程，懂得了如何查閱和運(yùn)用技術(shù)資料。當(dāng)然我們遇到的困難和挫折也是不少的，主要源于我們的專(zhuān)業(yè)知識(shí)還不夠，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足等。但是我們可以把此次設(shè)計(jì)作為我們新的起點(diǎn)，加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)實(shí)踐，不斷去豐富經(jīng)驗(yàn)。 盡管這次設(shè)計(jì)不算是成功之作，但是它給我們帶來(lái)的收獲是很大的，影響是深遠(yuǎn)的。所以我們?cè)诮窈蟮膶W(xué)習(xí)生活中要敢于實(shí)踐吸取經(jīng)驗(yàn)，要敢于向難點(diǎn)挑戰(zhàn)，發(fā)揚(yáng)一絲不茍的工作作風(fēng)，為我們模具事業(yè)的發(fā)展做出不懈的努力。 參考文獻(xiàn) 1.魏春雷,徐慧民主編。沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 《北京理工大學(xué)出版社》 2.魏春雷，朱三武主編。模具專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè) 《天津大學(xué)出版社》