圓桶拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、沖壓模具設(shè)計(jì)與制造課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：圓桶件落料拉深復(fù)合模的設(shè)計(jì)與制造學(xué) 號(hào)： 24011303 設(shè) 計(jì) 者：倩倩 指導(dǎo)教師：徐善狀 完成時(shí)間： 2013-7-3一、設(shè)計(jì)任務(wù)二、零件的工藝性分析三、制定工藝方案四、零件工藝計(jì)算1、主要工藝參數(shù)的計(jì)算2、落料拉深復(fù)合模工藝計(jì)算3、確定排樣圖和裁板方案4、計(jì)算工序沖壓力、壓力中心以及初選壓力機(jī)5、拉深力的計(jì)算6、第二次拉深模工藝計(jì)算五、沖壓設(shè)備的選取2、落料拉深模設(shè)備的選取3、第二次拉深設(shè)備的選取六、模具零件結(jié)構(gòu)的確定1、落料拉深復(fù)合模零部件設(shè)計(jì)2、其他零件結(jié)構(gòu)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

2、模凸凹模的制造、設(shè)計(jì)任務(wù)零件簡(jiǎn)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(jí)。該制件形狀簡(jiǎn)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(shè)計(jì)其模具、編制模具零件的加工工藝規(guī)、沖壓件工藝分析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(gòu)：該制件為圓桶形拉深件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，底部圓角半徑為 R2.5，滿(mǎn)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(gòu)工藝性。3、單邊間隙、拉深凸凹模及拉深高度的確定應(yīng)符合制件要求。4、凹凸模的設(shè)計(jì)應(yīng)保證各工序間動(dòng)作穩(wěn)定 5、尺寸精度：零件圖上

3、所有未注公差的尺寸，屬于自由尺寸，可按IT14級(jí)確定工件尺寸的公差、工藝方案的確定1、工藝方案分析該工件包括落料、拉深兩個(gè)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(fù)合，后拉深二。采用復(fù)合模+單工序模生產(chǎn)。方案三：先落料，后二次復(fù)合拉深。采用單工序模+復(fù)合模生產(chǎn)。方案四：落料+拉深+再次拉深。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需三道工序三副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難 以滿(mǎn)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(mǎn)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

4、。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(mǎn)足要求，但模具成本造價(jià)高。通過(guò)對(duì)上述四種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。四、零件工藝計(jì)算1、主要工藝參數(shù)的計(jì)算(1) 確定修邊余量該件 h=24mm h/d=24/20=1.17,查表 可得切變量 h=2.5，則可得拉深高度HH=h+ h =24+2.5=26.5mm(2) 計(jì)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(jì)算，不必用中線尺寸計(jì)算。D= d2 4dH 1.72dR 0.57R2=、24.42 4 20.4 26.9-1.72 20.4 2.9-0.57 2.92 50.04mm(3) 、零件的相對(duì)

5、厚度t/D 100=1.5，經(jīng)查壓邊圈為可用可不用的圍， 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(duì)厚度t/D=0.8/50.04 X 100爍1.5%查表可得n=2,初步確定需 要兩次拉成，同時(shí)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，:m1=0.53m 2 =0.76初步計(jì)算各次拉深直徑為：d 1= m1D=0.53 50.04 26.52 mmd2 =m2 d1 =0.76 26.52 20.16 mm(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 1=0.54 m2 =0.77各次工序直徑為

6、d 1= m1D=0.54 50.04 27.02 mmd2 =m2 d1 =0.76 26.52 20.08 mm(6) 選取凸凹模的圓角半徑考慮到實(shí)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 d!應(yīng)取大些, 根據(jù)查表知計(jì)算各次拉深凹模與凸模的圓角半徑，分別為：凹模：R1=6 mmR2 =4mm凸模：r1 =4 mmr2 =2.5 mm(7) 計(jì)算各次工序件的高度 根據(jù)計(jì)算式計(jì)算各次拉深高度如下：H 1 =1/4(D 2 d1 1.72r1 0.57r1 /d1)=18.9mm第二次拉深后工件高度應(yīng)等于零件要求尺寸，即h2=26.5mm(8) 畫(huà)出工序件簡(jiǎn)圖 工序簡(jiǎn)圖如下圖 2

7、 所示：27.02巳"8“圖22、落料拉深復(fù)合模工藝計(jì)算（1）落料凸、凹刃口尺寸的計(jì)算根據(jù)零件形狀特點(diǎn)，刃口尺寸計(jì)算采用分開(kāi)制造法。落料尺寸為©50.04（°! mm查得該零件沖裁凸、凹模最小間隙Zmi n=0.072mm,Zmax=0.104mr凹模的制造公差S T=0.03mm,凹模的制造公差S A=0.02mm 將以上各值代入S T+ S A<Zmax-Zmin校核是否成立。經(jīng)校核，不等式成立，所以可按下式計(jì)算工作零件刃 口尺寸：拉深模的單邊間隙為：Z=Zmin / 2 =0.036 mmDADmax49.990.0080DTDAZmin= 49.96

8、8-0.012式中 x 為補(bǔ)償刃口磨損量系數(shù)。查表可知： x=0.5 取落料的尺寸公差I(lǐng)T14，則公差為 =0.1mm （2）首次拉深凸、凹刃口尺寸的計(jì)算拉深凸模與凹模的單邊間隙可按附表中式Z1/2=1tZ2/2=（11.05）t計(jì)算得 Z1=1.76mm，Z2 =1.6mm由于拉深工件的公差可采用 IT10 級(jí)精度，查書(shū)附錄得 A=0.03 ，T =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：dtdmin 0.4t = 26.62-00.03 mm第一次拉深凹模：dadmin 0.4Z 0 A = 29.9800.05 m m3、確

9、定排樣圖和裁板方案(1)、制件的毛坯為簡(jiǎn)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 X 850 1500 的板料。(2)、排樣設(shè)計(jì)5諂圖3查表確定搭邊值，兩工件間的橫搭邊a1=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+2q ) =52.44mm故一個(gè)步距的材料利用率1為:1=A/BS 10000=(d/2)2/BS 10000=74 00由于直板材料選取0.8 X 850 1500故每塊板料可裁剪16x 29=464個(gè)工件故每塊板料(0.8 X 850 1

10、500)的利用率為：=nA/LB 10000=171(d/2) 210000=77 oo4、計(jì)算工序沖壓力、壓力中心以及初選壓力機(jī)(1) 、落料力的計(jì)算F落料=KLt t b式中L沖裁輪廓的總長(zhǎng)度；t 板料厚度；t b-板料的抗剪強(qiáng)度K-系數(shù)，一般取1.3查金屬力學(xué)性能表可知： b=350MPa。故：F 落料=1.350.04 0.8 350=57193.72N(2) 、壓邊力的計(jì)算采用壓邊的目的是為力防止變形區(qū)板料在拉深過(guò)程中的起皺， 拉深時(shí)壓扁力必須 適當(dāng)，壓邊力過(guò)大會(huì)引起拉伸力的增加， 甚至造成制件拉裂，壓邊力過(guò)小則會(huì)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

11、系數(shù)m和相對(duì)厚度t/D 10000由于 t/D 10000 =0.8/50.0410000=1.500首次拉深系數(shù)m1=0.54故表知，兩次拉深均需要采用壓邊裝置。壓邊力：2 2Fy= n D2 d 2r P/4220 2 6 2 3/4=2844.84N5、拉深力的計(jì)算首次拉深時(shí)拉深力F1= d1t bK1式中： d1 為首次拉深時(shí)工件的直徑即 d1=27.02mm；b 為材料抗拉強(qiáng)度（ MPa）；Ki為修正系數(shù)。查附表可知：K1=0.6； b=400Mpa拉深力： F1=d1t bK1=3.14 X 27.02 X 0.8 X 400X 0.6=16289.82N因?yàn)槔盍εc壓邊力的和小于

12、落料力，即 Fy + F1 =2287.75+16289.82=18577.57< F落料所以，應(yīng)按照落料力的大小選用設(shè)備。 查壓力機(jī)表提供的壓力機(jī)公稱(chēng)壓力中可初 選取壓力機(jī)的型號(hào)為： J23-6.3 。6、第二次拉深模工藝計(jì)算（ 1 ）拉深凸、凹刃口尺寸的計(jì)算第二次拉深后零件直徑為20.0800.1 mm計(jì)算如下：第二次拉深凸模： dt dmin 0.4 0 t =20.0400.03mm 第二次拉深凹模： da dmin 0.4 Z 0 A =23.2400.05mm 拉深力計(jì)算： F2 = d2t bK2=10088.19N其中： K2 =0.5六、沖壓設(shè)備的選取1 、落料拉深模設(shè)

13、備的選取根據(jù)以上計(jì)算，同時(shí)考慮拉深件的高度選取 J23-10，主要參數(shù)如下：公稱(chēng)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(tái)尺寸/mm 240X 370工作臺(tái)孔尺寸/mm 200X 170模柄孔尺寸/mm ° 30 X 55墊板厚度/mm 354、第二次拉深設(shè)備的選取根據(jù)落料力可選取壓力機(jī)的型號(hào)為：J23-16公稱(chēng)壓力：160KN滑塊行程：55mm滑塊行程次數(shù)：120次/min最大圭寸閉高度：220mm圭寸閉高度調(diào)節(jié)量：45mm滑塊中心線到床身距離：160mm工作臺(tái)尺寸：300mrX 450mm工作臺(tái)尺寸：160m

14、rX 420mm模柄孔尺寸：© 40X 60mm墊板孔尺寸：40mm七、模具零件結(jié)構(gòu)的確定2、落料拉深復(fù)合模零部件設(shè)計(jì)(1)標(biāo)準(zhǔn)模架的選取標(biāo)準(zhǔn)模架的選取依據(jù)為凹模的外形尺寸，所以應(yīng)首先計(jì)算凹模周界的大小1 ） 凹模厚度的計(jì)算H A=kb（ 15 mm）查表得 k=0.4H A =0.4 X 50.04=20.016mm取 H=30 mm2）凹模壁厚的計(jì)算C=（1.5 2） H=（1.5 2）X 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

15、用螺釘和銷(xiāo)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(qiáng)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的六角螺栓，L=2X10=20mm從總體角度出發(fā)，?。篖=30mm4） 、銷(xiāo)孔中心到凹模板外緣的尺寸,查表2-19（見(jiàn)沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)一書(shū)） 取 L=30mm.5） 、螺孔與凹模型孔及銷(xiāo)孔之間的尺寸：Smin 1.3d 1.3 5 6.5mm，取 20mm6）、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(jì)算10:沖件料厚t < 3 mm, h0=

16、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：180 180X 30 (mm。凸模板尺寸按配作法計(jì)算2、其他零件結(jié)構(gòu)尺寸序號(hào)名稱(chēng)長(zhǎng)寬厚(mm材料數(shù)量1卸料版© 180 1545鋼12凸凹模固定板© 180 3545鋼13壓邊圈© 180 1045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(méi)有必要予以嚴(yán)格的限制，這時(shí)凸模和凹模尺寸只要取等于毛坯的過(guò)渡尺寸即可，以凸模為基準(zhǔn)取公差等級(jí)為IT10=0.12mm.0 0d 凸=d - §凸=26.62-0.03 mmd 凹=dadmi

17、n 0.4 Z。A = 26.62。.03口口拉深凸模采用直通式，也是采用車(chē)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(gòu)如下圖4所示。圖4 凸凹模一方面加工簡(jiǎn)結(jié)合工件外形并考慮加工，將凸凹模設(shè)計(jì)成臺(tái)階式圓凸凹模, 單，另一方面又便于裝配與更換，采用車(chē)床加工，與凸凹模固定板的配合按H7/m6,凸凹模長(zhǎng)度L=85mm具體結(jié)構(gòu)可如下圖5所示。 落料凹模凹模采用整體凹模，各沖裁的凹模孔均采用線切割機(jī)床加工，安排凹模在模 架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)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(yīng)要保證凹模有足夠的強(qiáng)度與剛度，凹模板的厚度還應(yīng)考慮修磨量， 根據(jù)沖裁件的厚度和沖裁件

18、的最大外形尺寸在標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)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(shè)計(jì)成帶肩臺(tái)階式圓凸凹模， 一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與修模，采用車(chē)床加工，H7/m6。與凸模固定板的配合按凸模尺寸 D= 20.0400.03 mm凸模長(zhǎng)度 L=H 1+H2+Y式中Hi凸模固定板厚度H壓邊圈高度丫一一附加長(zhǎng)度，包括凸模刃口修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度30mm因此凸模長(zhǎng)度L=40+30+30=100m。 凹模凹模采用整體凹模， 各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工， 安排凹模

19、在模 架上的位置時(shí)， 要依據(jù)計(jì)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= 23.2400.05 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：S 凸=0.03mmS 凹=0.05mm當(dāng)工件要求形尺寸 ：凸模尺寸 ： dtdmin 0.4 0 t =20.0400.03mm凹模尺寸 ： da dmin 0.4 Z 0 A = 23.24 00.05 mm 卸料部件設(shè)計(jì) 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

20、，淬火硬度為4348HRC 壓邊圈設(shè)計(jì)1）首次拉深:45為了防止拉深過(guò)程中起皺，兩次拉深均需要采用壓邊裝置。壓邊圈采用 鋼制造，熱處理硬度為4245HRC其結(jié)構(gòu)如下圖8所示。1 " 1 Z / .丿/圖82）二次拉深:壓邊圈結(jié)構(gòu)與尺寸由標(biāo)準(zhǔn)中選取，壓邊圈圓角半徑 rY應(yīng)比上次拉深凸模的 相應(yīng)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(fù)合模架與二次拉深模架 采用滑動(dòng)導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱式模架的導(dǎo)向方式， 帶有導(dǎo)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(dǎo)柱模結(jié)構(gòu)比較完善， 對(duì)后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方 式可從左右和前

21、后兩個(gè)方向進(jìn)行送料。 故相應(yīng)選后側(cè)導(dǎo)柱模架。 因?yàn)樗哪＞咻^ 高所以選取比較大一點(diǎn)的模架模 架的結(jié)構(gòu)與尺寸都直接由標(biāo)準(zhǔn)中選取，相關(guān)參數(shù)如下： 凹模周界 L：280 凹模周界 B：250 閉合高度 （參考）| 最小：180 閉合高度 （參考）| 最大： 320a 上模座數(shù)量 1規(guī)格：280x 250x 30b下模座數(shù)量 1規(guī)格：280x 250x 40c導(dǎo)柱數(shù)量 1規(guī)格：32x 180d導(dǎo)套數(shù)量 1規(guī)格：32x 140x 43導(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)由標(biāo)準(zhǔn)中選取， 尺寸由模架中參數(shù)決定。 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證 沖模在最低工作位置時(shí)，導(dǎo)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(dǎo)柱底面的距

22、離應(yīng)為 0.5-1mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合為H7/h6,導(dǎo)套 與上模座之間的配合為 H7/r6，導(dǎo)柱與下模座之間的配合為 R7/h5。導(dǎo)柱與導(dǎo)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(dǎo)柱模架的導(dǎo)向方式， 模架的結(jié)構(gòu)與尺寸都直接由標(biāo)準(zhǔn) 中選取，因?yàn)樗哪＞咻^高所以選取比較大一點(diǎn)的模架相關(guān)參數(shù)如下： 凹模周界 L ：200 凹模周界 B：160 閉合高度 （參考）|最?。?220a上模座 數(shù)量1 規(guī)格：220x 160X 40b下模座 數(shù)量1 規(guī)格：220X 160X 45c導(dǎo)柱 數(shù)量1 規(guī)格：28

23、X 190d導(dǎo)套 數(shù)量1 規(guī)格：28X 125X 43導(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)由標(biāo)準(zhǔn)中選取， 尺寸由模架中參數(shù)決定。 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15m m,而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為 0.5-1mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合為 H7/h6, 導(dǎo)套與上模座之間的配合為 H7/r6，導(dǎo)柱與下模座之間的配合為 R7/h5。導(dǎo)柱與 導(dǎo)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(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)由標(biāo)準(zhǔn)中選取， 尺寸由模架中參數(shù)決定。 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座頂

24、面的距離不小于 10-15mm而下 模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為 0.5-1mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合為H7/h6,導(dǎo)套 與上模座之間的配合為 H7/r6，導(dǎo)柱與下模座之間的配合為 R7/h5。導(dǎo)柱與導(dǎo)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(guò)程材料：Cr12，硬度：5862HRC序號(hào)工序名工序容1備料毛坯鍛成© 30mm< 60mm勺圓棒料2熱處理退火3銑平面銑上、下平面，保證尺寸 51.8mm4車(chē)削車(chē)外圓，© 30mm#圓柱留磨削余量0.4mm其余達(dá)圖樣 尺寸5鉗工倒