模具設(shè)計說明書

1、.學(xué)號：38074125 專業(yè)課程設(shè)計(說明書)設(shè)計題目：落料拉深復(fù)合模設(shè)計者：馬國財指導(dǎo)教師：杜松日期： 2011 年 11 月 10 日目錄:前言2第一章設(shè)計任務(wù)書2第二章工藝分析22.1零件基本信息22.2 工件的拉深工藝性分析22.3 工件的沖裁工藝性分析22.4 確定工藝方案2第三章工藝計算23.1 拉深件的修邊余量23.2 零件展開料的尺寸計算23.3 排樣、搭邊及條料寬度23.4成形系數(shù)23.5 沖壓力計算23.6 彈簧計算23.7 初選壓力機(jī)2第四章模具設(shè)計24.1 落料模工作部分尺寸計算24.2拉深模工作部分尺寸計算24.3 落料凹模外形尺寸計算24.4 凸凹模外形尺寸計算2

2、4.5 選擇模具、導(dǎo)柱和導(dǎo)套24.6 設(shè)計輔助零件24.7校核壓力機(jī)24.8 選擇定位連接件24.9 選擇模具材料2附錄2附表一沖壓件工藝規(guī)程2附表二模具說明書2參考文獻(xiàn)2前言此份設(shè)計說明書是對本學(xué)期專業(yè)課程設(shè)計的歸納和總結(jié)，涵蓋了設(shè)計的全部過程。課程的設(shè)計任務(wù)是：落料拉深復(fù)合模的設(shè)計。從零件的工藝性分析、工藝方案的確定、再到落料凹模、拉深凸模、凸凹模等主要模具零件的幾何外形尺寸設(shè)計，檢驗及校核，以及模座、標(biāo)準(zhǔn)件、壓力機(jī)等的選擇和校核，最終完成了一個落料拉深復(fù)合模的全部設(shè)計任務(wù)。通過本次課程設(shè)計，我們將學(xué)過的基礎(chǔ)理論知識進(jìn)行了綜合應(yīng)用，培養(yǎng)了結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力，也對加工制造過程有了一定的了解，

3、并由此對一般的模具設(shè)計過程有了一定的認(rèn)識。下面是該落料拉深復(fù)合模的三維建模效果圖：第一章設(shè)計任務(wù)書下圖所示的是一冷沖壓零件，設(shè)計完成生產(chǎn)該零件的沖壓模具。圖1-1產(chǎn)品名稱：支架材料：LF21M防銹鋁（退火）厚度：1mm數(shù)量：10件/架第二章工藝分析2.1零件基本信息如圖1-1所示零件：產(chǎn)品名稱：支架材料：LF21M防銹鋁（退火）厚度：1mm數(shù)量：10件/架2.2 工件的拉深工藝性分析1. 拉深件的結(jié)構(gòu)簡單、對稱，無急劇的外形變化；2. 拉深件的高度應(yīng)滿足，其中為拉深件壁厚中徑對于本工件：，滿足要求。3. 拉深件底部與筒壁的圓角半徑應(yīng)滿足，其中為壁厚對于本工件：，滿足要求。4.對于中間孔洞的翻邊

4、 K=10/15=0.67>0.64（極限翻邊系數(shù)），滿足要求。綜合以上四點，該工件符合拉深工藝要求?？紤]到零件形狀及機(jī)床受力情況，采用兩個零件同時加工后切割分離的方法。相關(guān)參數(shù)如圖2-1所示：圖2-12.3 工件的沖裁工藝性分析工件內(nèi)外形轉(zhuǎn)角處無尖角，該工件符合沖裁工藝要求。2.4 確定工藝方案對于上述零件，可能的工藝方案有：1.下料落料拉深沖孔翻邊切割修邊；2.下料落料沖孔拉深翻邊切割修邊；3.下料落料拉深沖孔翻邊切割修邊。比較上述三種方案：方案1采用單工序模具，需要的模具數(shù)量多。方案2采用沖孔在拉深之前完成，在拉深過程中，沖孔的孔徑容易變化，從而影響隨后翻邊的尺寸精度。方案3采用落

5、料拉深復(fù)合模，優(yōu)化了方案1的步驟，落料拉深同時進(jìn)行，精度好，效率高綜合比較后，選用方案3較為理想。第三章工藝計算3.1 拉深件的修邊余量工件高度工件相對高度，其中為拉深件壁厚中徑；根據(jù)資料5表4-1可查得修邊余量。3.2 零件展開料的尺寸計算展開料按一筒形件和一彎板計算，給定切割余量為6mm，需另外選擇切割模具。對于筒形件部分，根據(jù)資料1表4-3 常用旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料直徑計算式可查得：坯料直徑式中代入數(shù)據(jù)可得：對于板彎曲部分：r/t=4,查表得中性層位移系數(shù) x=0.48則由資料1第四頁公式有：綜合以上兩部分，考慮下材料的流動，取。坯料尺寸如圖3-1：圖3-13.3 排樣、搭邊及條料寬度3.3

6、.1 排樣由于零件對稱，故采用直排。圖3-2 3.3.2 搭邊由于料厚，根據(jù)資料2表2.8 普通沖裁搭邊值可得：搭邊值：；3.3.3 條料寬度采用導(dǎo)料銷定位根據(jù)資料5式2-6可得：無側(cè)壓裝置時的條料寬度：式中為垂直送料方向的零件尺寸，；為側(cè)搭邊值（如圖3-2所示），；為條料寬度的單向（負(fù)向）公差，根據(jù)資料5表2-3??；為條料與側(cè)面導(dǎo)板間的間隙，根據(jù)資料5表2-3取。代入以上數(shù)據(jù)可得：3.3.4 材料利用率對于該排樣方案，可求的其材料利用率；代入數(shù)據(jù)可得：3.4成形系數(shù)3.4.1 拉伸系數(shù)根據(jù)拉伸系數(shù)定義：拉伸系數(shù)：式中為拉深件壁厚中徑；為坯料直徑。根據(jù)資料2表7.3可得：LF21M常規(guī)拉深的極

7、限拉深系數(shù)為；由于，故該工件可以拉深成形。3.5 沖壓力計算3.5.1 落料沖裁力根據(jù)資料4式1-12可得：落料沖裁力式中為沖切的周邊長度，為材料厚度，為材料抗剪強(qiáng)度，對于LF21M防銹鋁合金，由資料1表4-3查得代入以上數(shù)據(jù)可得：3.5.2 落料對應(yīng)的卸料力和推件力根據(jù)資料4式1-13可得：卸料力：根據(jù)資料4式1-14可得：推件力：式中為卸料力系數(shù)，根據(jù)資料4表1-8可取；為推件力系數(shù)，根據(jù)資料4表1-8可??；為卡在凹?？變?nèi)的零件或廢料數(shù)，對于落料過程：。代入以上數(shù)據(jù)可得：總沖壓力：3.5.3壓邊力（1）判斷是否采用壓邊圈根據(jù)資料2式4.27可知，首次拉深不使用壓邊圈的條件是：對于該工件計算

8、得：由于，故需要使用壓邊圈。（2）壓邊力計算根據(jù)資料2表4-24可得：壓邊力：式中為在壓邊圈下的毛坯投影面積；為第一次拉深中徑，；為拉深凹模圓角半徑，根據(jù)零件外形，估??；為單位壓邊力，根據(jù)資料2表4-25取。代入以上數(shù)據(jù)可得：3.5.4拉深力根據(jù)資料2表4-17可得：無凸緣圓筒形拉深件首次拉深時拉深力：式中為第一次拉深圓筒壁中徑，；為材料厚度，；為材料抗拉強(qiáng)度，對于LF21M防銹鋁合金，；為修正系數(shù)，參照資料2表4-18，可取。代入以上數(shù)據(jù)可得：3.5.5 拉深功根據(jù)資料2式4.29可知：拉深功：式中為最大拉深力，；為凸模工作行程，；為系數(shù)，。代入以上數(shù)據(jù)可得：3.5.6 確定壓力中心根據(jù)坯料

9、和工件的對稱性，可知壓力中心為工件幾何中心。3.6 彈簧計算采用彈性卸料裝置時需根據(jù)卸料力來選擇彈簧。對于生產(chǎn)該工件的落料拉深復(fù)合模：工作行程：；卸料力：預(yù)取4根彈簧，則每根彈簧所需卸料力為：預(yù)選取彈簧：（），其相關(guān)參數(shù)如下所示：彈簧中徑材料直徑螺距有效圈數(shù)極限負(fù)荷自由高度極限變形量彈簧預(yù)壓縮量：選模具的修模量：根據(jù)資料2式2-22可知，彈簧的總壓縮量：由于，即在工作行程中彈簧未被壓死，故彈簧選取合適。該彈簧的安裝長度：取安裝長度。3.7 初選壓力機(jī)3.7.1 計算落料過程中所需沖壓力壓力機(jī)所需壓力：式中為落料沖裁力，；為落料過程對應(yīng)的卸料力，；為落料過程對應(yīng)的推件力，；代入以上數(shù)據(jù)可得：3.

10、7.2 計算拉深過程所需壓力壓力機(jī)所需壓力：式中為拉深力，；為壓邊力，；代入以上數(shù)據(jù)可得：3.7.3 初選壓力機(jī)根據(jù)3.7.1和3.7.2的計算可知，壓力機(jī)所需壓力至少為：根據(jù)資料2表7-10，參照所需沖壓力和模具外形尺寸，初選壓力機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下所示：公稱壓力功率滑塊行程滑塊行程次數(shù)工作臺尺寸最大封閉高度墊板厚度模柄孔直徑第四章模具設(shè)計4.1 落料模工作部分尺寸計算由于模具結(jié)構(gòu)簡單，故采用凸凹模分開加工的方法。根據(jù)資料2表7-19確定沖裁件外形精度為；根據(jù)資料2表7-17確定模具精度為。根據(jù)資料1表2-1可知：凹模直徑：根據(jù)資料1式2-1可知：凸模直徑：式中為零件公差，由于零件精度為，

11、根據(jù)資料2表7-14可得；為零件最大極限尺寸，；為實際尺寸落入公差帶范圍內(nèi)的系數(shù)，由于零件精度為，?。粸榘寄Ｖ圃旃?，因模具精度為，由資料3表7-14可得；為凸模制造公差，因模具精度為，由資料3表7-14可得：；最小合理使用間隙，根據(jù)資料5表2-6可得。代入以上數(shù)據(jù)可得：凹模刃口尺寸：，經(jīng)圓整為凸模刃口尺寸：，經(jīng)圓整為4.2拉深模工作部分尺寸計算根據(jù)資料2表7-19確定拉深件外形精度為；根據(jù)資料2表7-17確定模具精度為。由于工件的尺寸標(biāo)注在外形上，根據(jù)資料5式4-38可知：凹模直徑：根據(jù)資料1式4-39可知：凸模直徑：式中為零件公差，由于零件精度為，根據(jù)資料2表7-14可得；為零件最大極限尺

12、寸，；為凹模制造公差，根據(jù)資料5表4-21可得；為凸模制造公差，根據(jù)資料5表4-21可得；為拉深模間隙，根據(jù)資料5表4-20可得。代入以上數(shù)據(jù)可得：凹模直徑：，經(jīng)圓整為凸模直徑：，經(jīng)圓整為4.3 落料凹模外形尺寸計算4.3.1 落料凹模結(jié)構(gòu)和固定方式用于落料的凹模，一般選用整體式結(jié)構(gòu)。根據(jù)零件形狀特點和工位數(shù)，凹模外形選為矩形。由于尺寸較大，采用銷釘和螺栓緊固在模座上。4.3.2 落料凹模外形尺寸根據(jù)資料2式2.38可得：凹模板厚度：垂直于送料方向的凹模板寬度：沿送料方向的凹模板長度：式中為垂直于送料方向凹模型孔壁間最大距離，；為沿送料方向凹模型孔壁間最大距離，；為由和材料厚度決定的凹模厚度系

13、數(shù)，根據(jù)資料2表2.20可得為沿送料方向凹?？妆谥涟寄＿吘壍淖钚【嚯x，根據(jù)資料2表2.21可得。代入以上數(shù)據(jù)可得：凹模板厚度：垂直于送料方向的凹模板寬度：沿送料方向的凹模板長度：根據(jù)模座的國標(biāo)尺寸，調(diào)整尺寸：根據(jù)拉深行程和壓邊圈厚度，調(diào)整尺寸：4.4 凸凹模外形尺寸計算4.4.1 拉深凹模圓角半徑根據(jù)資料5式4-36可知：首次拉深凹模圓角半徑：式中為坯料直徑，；為坯料直徑，；為材料厚度，；代入以上數(shù)據(jù)可得：4.4.2 拉深凸模圓角半徑根據(jù)資料5式4-36可知：首次拉深凸模圓角半徑：即：考慮到工件的外形，選取拉深凸模圓角半徑：4.4.3 拉深凸模通氣孔為使卸件容易，凸模應(yīng)鉆通氣孔。根據(jù)資料2表4

14、.32，可取通氣孔直徑為4mm。4.4.4 凸凹模間隙根據(jù)資料5式4-37可知：拉深凹凸模的單邊間隙：式中為板料厚度的最大極限尺寸，在忽略板料厚向變化時可取代入以上數(shù)據(jù)可得：取拉深模間隙：4.4.4 凸凹模其它外形尺寸（1）凸凹模高度根據(jù)模具安裝關(guān)系可知：凸凹模高度：式中為彈簧安裝長度，為卸料板厚度，預(yù)取為凸凹模下表面與卸料板下表面的距離，可取代入以上數(shù)據(jù)可得：考慮拉伸要過圓角等因素，取凸凹模高度：（2）凸凹模凸緣高度由于凸凹模與上模座采用M10內(nèi)六角螺釘連接，螺紋深度應(yīng)不小于?？紤]到未加工螺紋的光孔高度等因素，取凸緣高度為。4.5 選擇模座、導(dǎo)柱和導(dǎo)套根據(jù)資料2表7.30，參照凹模板尺寸，選

15、取上下模座：上模座：（）下模座：（）根據(jù)資料2表7.33，參照下模座尺寸，選取導(dǎo)柱：導(dǎo)柱：（）根據(jù)資料2表7.35，參照上模座和導(dǎo)柱尺寸，選取導(dǎo)套：導(dǎo)套：（）安裝導(dǎo)柱時，應(yīng)使導(dǎo)柱端面與下模座的下表面保持的距離。4.6 設(shè)計輔助零件4.6.1卸料板根據(jù)資料2表2.29可知：在卸料板寬度，沖件料厚時，彈壓卸料板的厚度為。取，材料為45鋼，熱處理。由22.30查得：與凸模配合處間隙為。4.6.2 推桿和推件塊根據(jù)資料2表7.54，參照結(jié)構(gòu)要求，選擇帶肩推桿為（）推件塊厚度選為，材料為45鋼，熱處理。參照資料2表7.29，取推件塊與凸凹模間隙為。4.6.3 壓邊圈和頂桿根據(jù)實際結(jié)構(gòu)要求，選取壓邊圈厚度

16、為，材料為45鋼，熱處理。壓邊圈與毛坯接觸的一面，要保證毛坯順利流入筒壁，應(yīng)保證粗糙度達(dá)到。參照資料2表7.29，取壓邊圈與拉深凸模間隙為。根據(jù)實際結(jié)構(gòu)要求，選取頂桿為（）4.6.4 選擇模柄根據(jù)資料2表7.38，參照壓力機(jī)模柄孔直徑以及上模座尺寸：選取模柄為旋入式模柄（）4.7校核壓力機(jī)4.7.1 功率校核根據(jù)資料2式4.30可知：壓力機(jī)電機(jī)功率：式中為不均勻系數(shù)，??；為拉深功，；為壓力機(jī)每分鐘行程數(shù)，；為壓力機(jī)效率，??；為電機(jī)效率，取。代入以上數(shù)據(jù)可得：壓力機(jī)電機(jī)功率：由于，故選取的壓力機(jī)額定功率合適。4.7.2 壓力機(jī)閉合高度校核根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)可知：模具閉合高度：式中為上模座高度，；為下模

17、座高度，；為彈簧壓縮量最大時的長度，；為卸料板厚度，；為落料凹模厚度，。代入以上數(shù)據(jù)可得：模具閉合高度：而壓力機(jī)的最大閉合高度：壓力機(jī)的最小閉合高度：壓力機(jī)的墊板厚度：根據(jù)資料4式2-24可知，壓力機(jī)的最大最小閉合高度應(yīng)滿足如下條件：代入以上數(shù)據(jù)可得：成立故壓力機(jī)閉合高度選取合適。4.8 選擇定位連接件4.8.1 卸料螺釘選取卸料螺釘時，要求在閉模時，卸料螺釘距上模座上表面不少于，在開模時能保證卸料板將條料正常卸出。根據(jù)資料2表7.58，參照彈簧安裝高度和上模座厚度：選取卸料螺釘為：（）4.8.2 擋料銷和導(dǎo)料銷根據(jù)資料2表7-44，參照落料凹模的結(jié)構(gòu)和坯料搭邊值：選取導(dǎo)料銷為：（）考慮到實際

18、模座的尺寸，擋料銷需另外加工，不采用標(biāo)準(zhǔn)件。4.8.3 內(nèi)六角螺釘根據(jù)資料2表7.59，參照裝配空間大?。哼x取拉深凸模和下模座聯(lián)接的內(nèi)六角螺釘為：（）選取落料凹模和下模座連接的內(nèi)六角螺釘為：（）選取凸凹模和上模座連接的內(nèi)六角螺釘為：（）4.8.4 緊定螺釘根據(jù)資料2表7-60，參照模柄上緊定螺紋孔直徑：選取緊定螺釘為（）4.8.5 定位銷根據(jù)資料2表7-61，參照裝配空間大?。哼x取落料凹模和下模座之間的定位銷為：（）選取凸凹模和上模座之間的定位銷為：（）4.9 選擇模具材料由于板材材料較易沖壓成型，零件幾何形狀簡單，厚度較小，批量不大，為了提高模具的使用壽命，根據(jù)資料2表7.8，選擇拉深凸模的材料為，熱處理硬度應(yīng)達(dá)到，落料凹模材料為，熱處理硬度應(yīng)達(dá)到，凸凹模材料為，熱處理硬度應(yīng)達(dá)到。對于壓邊圈，卸料板和推件塊，由于無特殊要求，可采用45鋼制造。其中壓邊圈和推件板的熱處理硬度應(yīng)達(dá)到；卸料板的熱處理硬度應(yīng)達(dá)到。附錄附表一沖壓件工藝規(guī)程零件名稱：支架零件圖：數(shù)量：10件/架材料：LF21M料厚：工序號工作內(nèi)容工序草圖使用設(shè)備1下料剪板機(jī)2落料拉深壓力機(jī)3沖孔另行設(shè)計4切割另行設(shè)計5翻邊另行設(shè)計6修邊另行設(shè)計附表二模具說明書模具名稱落料拉