课程设计带凸缘筒形件首次拉深的拉深模设计

恩施职业技术学院

课程设计

课程名称_ 冲压工艺与模具设计 _

题目名称带凸缘筒形件首次拉深设计

学生学院恩施职业技术学院

专业班级模具设计与制造091261班

学号 09126152

学生姓名夏满

指导教师黄雁飞

20 11 年 05 月12日

设计目录

设计目的

通过此次拉深模实际旨在让我们了解一般拉深模的设计思路，设计歩骤，把课堂上的理论知识综合起来，提高我们对模具设计的认知能力，进而能独自设计出来一套模具。

任务书………………………………………………………………………………………………………………………. 一，工艺分析……………………………………………………………………………………………………………………

1，冲压工艺方案的确定 2，工艺流程

二，工艺参数计算…………………………………………………………………………………………………………….

1，修边余量的计算

2，初算毛坯直径

3，判断能否一次拉出

4，计算拉深次数及各工序的拉深直径

5，首次拉深凹模、凸模圆角半径的确定

6，毛坯直径的调整

7，第一次相对高度的校核

8，计算以后各次拉深直径

9，画出工序图

三，零件的排样及压力机吨位的选择………………………………………………………………………………

1，零件的排样

（1）零件排样

（2）一个歩距范围内的材料利用率

2，压力机吨位的选择

（1）冲裁力的计算

（2）压边力的计算

（3）拉深力的计算

（4）卸料力的计算

（5）总压力

四，模具的结构形式及模具工作部分尺寸的计算……………………………………………………………

1，模具的结构

2，卸料弹簧的选取

3，模具工作部分尺寸的计

（1）落料模

（2）拉深模

4，其它零件结构的计算

（1）闭合高度

（2）上模座弹簧沉孔的深度

（3）下模座卸料螺钉沉孔的深度

（4）卸料螺钉的长度

（5）推杆的长度

五，模具总装图与落料拉深模明细表………………………………………………………………………………六，模具的装配……………………………………………………………………………………………………………….. 七，个人总结……………………………………………………………………………………………………………………八，参考书目……………………………………………………………………………………………………………………九，小组成员名单及任务分配…………………………………………………………………………………………. 十，结束语……………………………………………………………………………………………………………………...

恩施职业技术学院课程设计任务书

题目名称冲压工艺与模具设计

学生学院恩施职业技术学院

专业班级模具设计与制造091261班

姓名夏满

学号 .

一、课程设计的内容

根据给定的冲压零件图进行产品的冲压工艺分析和比较，制定合理的冲压工艺方案，进行有关工艺计算，确定冲压模具的类型和结构，选择冲压设备，绘制模具的装配图及零件图，编制冲压工艺卡，并撰写设计说明书。

二、课程设计的要求与数据

1.课程设计时间共2周，按时独立完成课程设计任务，符合学校对课程设

计的规范化要求；

2.绘制所设计模具的装配图和非标件零件图：图纸整洁，布局合理，图样

和标注符合国家标准；

3.编制冲压工艺卡，撰写设计计算说明书（约20页）：要求公式使用准

确，计算正确，语言流畅，书写工整，插图清晰整齐；

4.设计说明书与图纸按学校规定装订成册。

三、课程设计应完成的工作

1.冲压工艺设计：包括分析零件的冲压工艺性，拟订冲压件的工艺方案，

确定合理的排样形式、裁板方法，并计算材料的利用率；确定模具结构

及尺寸等；

2.根据总冲压力及考虑模具的结构尺寸选择成形设备的型号；

3.模具结构及其零部件设计：设计一道工序的冲模，绘制冲模总装配图及

主要零件图；

4.冲压工艺过程卡片；

5.设计计算说明书。

四、课程设计进程安排

五、应收集的资料及主要参考文献

1. 教材

2. 设计手册

发出任务书日期：20 11年 5 月 3 日指导教师签名：

计划完成日期： 20 11年 5 月 13 日

基层教学单位责任人签章：

课程设计带凸缘筒形件首次拉深的拉深模设计

一、工艺分析

1，冲压工艺方案的设定：考虑到零件的生产批量，经过分析得采用反拉深复合膜生产。

2，先剪切条料→落料→第一次拉深→……第四次拉深→修边。 二、工艺参数的计算 。

如上右图所示的拉深件。

（1） 查表4-6选取修边余量Δd 由

d 凸d

=7529=2.6 、 d 凸=75mm 得出Δd=2.2

实际d 凸=75+2×2.2＝79.4≈79 （2），初算毛坯直径。 根据公式（4-9a ）得出：

D ＝√d 12+4d 2h +2πr (d 1+d 2)+4πr 2+d 42?d 32

，将d 1=20 d 2=29 d 3=38

d 4=79 h=40 r=4 代入上式得出

D=√202+4×29×40+2×3.14×4(20+29)+4×3.14×42+792?382 =√6472+4797≈106,其中6472为工件不包含凸缘部分的表面积，即零件实际需要拉深部分的面积。

（3），判断能否一次拉出。 由h d =49

29=1.69 、

d 凸d

=7929=2.72 、 t D ×100=1

106x100=0.94

查表4-14得出h

1d 1

＝0.17﹣0.21、而零件实际需要的为 1.69、因此不能一次拉深完成。

（4），计算拉深次数及各工序的拉深直径。

利用表4-14来进行计算，但由于有两个未知数m和d t

d1

，因此需要用试凑法计算拉深直径。

下面用逼近法来确定第一的拉深直径。

由于实际拉深系数应该比极限拉伸系数稍大，才符合要求，所以上表中d t

d1

的值为1.5、1.6、1.7的不合适。

因为当d t

d1

的值取1.4的时候，实际拉深系数与极限拉深系数接近。故初定第一次拉深直径d1=56.

因以后各次拉深，按表4-8选取。故查表4-8选取以后各次的拉深系数为

当m2=0.77时d2=d1×m2=56×0.77=43mm

当m2=0.79时d3=d2×m3=43×0.79=34mm

当m3=0.81时d4=d3×m4=34×0.81=27mm＜29mm

因此以上各次拉程度分配不合理，需要进行如下调整。

由于拉深系数差值比较接近，因此各次拉深变形程度比较合理。

（5），由筒形件首次拉深，凹模圆角半径确定公式R

凹1=0.8√（D?D

凹

)×t得

出R 凹1=6mm

以后各次拉深时，凹模圆角半径应逐渐减小、其关系为R 凹n =(0.6-0.8)R n?1，故R 凹2=5.5mm R 凹3=4.5mm R 凹4=4mm

又根据公式R 凸n =(0.7-1)R 凸n ，故每次拉深凸模圆角半径取值为R 凸1=5.5mm R 凸2=5mm R 凸3=4.5mm R 凸4=4mm

（6）,调整毛坯直径。

设第一次拉入凹模的材料比实际需要要多5%，故修正后的毛坯直径为D 1=√6472×1.05+4797=108mm 由公式得出第一次拉深高度为：h 1=

0.25（D 12?d t 2

)

d 1

＋0.43(r 1＋R 1) ＋

0.14﹙r 12－R 12﹚

d 1

将

D 1=108mm 、d t =79mm 、d 1=58mm 、r 1=6mm 、R 1=6.5mm 代入上式得h 1=30mm

注：R 为凹模的圆角半径，R 为工件半径。

（7），校核第一次相对高度。

查表4-14得出，由d t d 1

=7958=1.36 t D ×100=1

108×100=0.93 得出许可的最大高度为

[h 1d 1

]=0.53﹥h 1d 1

＝30

58＝0.51,符合要求。

（8），计算以后各次的拉深高度。

设第二次多拉入3%的材料（其余2%的材料返回到凸缘上），先求假想毛坯直径。

D 2=√6472×1.03＋4797＝107mm h 2=

0.25(D 22－d t 2

)

d 2

＋0.43(r 2＋R 2) ＋

0.14﹙r 22－R 22﹚

d 2

将D 2=107mm 、d t =79mm 、

d 2=44mm 、r 2＝6mm 、R 2＝6mm,代入上式求得h 2=34.75mm 。

设多第三次拉入 1.5%的材料（其余0.5%返回到凸缘上），先假想求出毛坯直径。

D 3=√6742×1.03＋4797＝106.4mm h 3=

0.25(D 32－d t 2

)

d 3

＋0.43(r 3＋R 3) ＋

0.14﹙r 32－R 32﹚

d 3

将D 3=106.4mm 、d t =79mm 、

d 2=35mm 、

r 3＝5mm 、R 3＝5mm ，带入上式得出h 3＝36.3mm 、h 4=49mm.

(9),画出各次拉深的工序图。

按照以上冲裁、第一次拉深、第二次拉深、第三次拉深、第四次拉深完成后，在经过修正得到自重需要的尺寸，即完成所需工件的加工。

三，零件的排样及压力机吨位的选择。

1，零件的排样。

①，经过计算得出毛坯的直径为Φ108，考虑到操作的安全与方便，采用如

下单排方式。零件的排样图如下。其中搭边值由表2-8选取，则工件间搭边a1=0.08mm侧搭边a=1mm、歩距L=d+a1=108mm,条料宽b=D+2a=108+2=110mm。

② ，计算一个歩距范围内的材料利用率。

由η＝A

BS 其中A 为一个歩距内冲裁件的实际面积，S 为进料进距（即为相邻两个制件对应点的距离，这里的S 为相邻两圆圆心间的距离，B 为条料宽度。由排样图中所标数据故

η＝πR 2

108.8×110×100％＝3.14×542

108.8×110×100％＝9156.24

11968×100％＝76.5％ 2， 压力机吨位的选择。

① ，冲裁力的计算。

由公式（2-24）、F ＝ktL τ其中L 为冲裁边周长、t 为材料厚度、τ为抗剪强度、K 为系数，系数K 在实际生产中一般取K ＝1.3

这里t ＝1mm 、L=2πR 、R=54mm 、τ查附录表一取τ＝300MPa 故F 落＝1.3×2×3.14×54×1×300＝132256.8N ② ,压边力的计算。

由t

D ×100＝0.94,查表4-1得，拉深的时候需要采用压边圈。由表4-16得出拉深时首次拉深压边力的计算公式为F 压＝π

4[d 02－(d 1﹢2r 凹）

2

] Ρ

注：r 凹为筒形件首次拉深时凹模圆角半径、d 1为首次拉深直径。 由题已知得出r 凹＝6、d 0＝79、d 1＝58、又因材料为08钢，P 的取值范围为 1.5-3，这里P 取 2.6代入上式计算得出首次拉深时压边力F 压＝

π4

[792

＋（58＋2×6﹚2

] ×2.6≈3000N

以后各次压边力按F 压＝π

4[d n?12?(d n ＋2r 凹）2

] Ρ来计算。

③ ，拉深力的计算。

由公式（4-21）、（4-22）当筒形件首次拉深采用压边圈时拉深力F max

＝πd 1t σb k 1，以后各次拉深F max ＝πd n t σb K n

注:d1为拉深时凸模的直径、σ

b

为材料的抗拉强度、K为系数，查表4-19、4-20得出k1＝0.9

查附录表一σ

b ＝324-441这里去350MPa、t＝1mm、d1＝58mm故F

拉

＝

3.14×58×1×350×0.9＝57367.8N

④，卸料力的计算。

F 卸=K

卸

×F

落

＝0.04×132256.8N＝5290N

注：K为卸料系数，其值为0.02-0.06（薄料取大值，厚料取小值）。

⑤，总压力。

F 总=F

落

＋F

压

＋F

拉

＋F

卸

＝132256.8＋3000＋57367.8＋5290≈200KN

综合上述考虑到公称压力、滑块行程、工作台尺寸得出初选压力机的吨位为250KN压力机型号为J23-25。

四，模具的结构形式及模具工作部分尺寸的计算。

1，模具的结构

采用落料拉深复合膜时，模具的凸凹模壁厚不能太薄，否则零件的强度不够。当落料直径一定时，确定凸凹模薄厚的关键在于拉深件的高度。拉深件的高度越大则说明拉深成型的直径比越大，凸凹模的壁厚就越后。而拉深太浅时凸凹模壁厚可能太薄。该模具凸凹模壁厚b＝108－28

2

＝25mm

2，卸料弹簧的选取。

在前面的工艺计算中已经算出F

卸

＝5294N，这里拟选用四根碟形弹簧则每根

碟形弹簧负担的卸料力为F

卸

4

＝1322.5N

(1),弹簧压缩量得计算。

h

工

=工件第一次的拉深量＋料厚度＝30＋1＝31mm (2),弹簧规格的确定。

由于采用碟形弹簧，查≤冲压模设计手册≥根据已知F

卸、h

工

，因为由于一

般按20%弹簧压缩为弹簧的最大允许符合，所以最大允许负荷F＝1322.5×5＝6610N

查得D×d×h0为45×22.4×3.6，其中h0为一个碟形弹簧片的自由高度。

因为一般一个碟形弹簧片的预压缩量为一个自由高度的20%故一个蝶形弹簧片得预压缩量为3.6×20％＝0.72

3.6－0.72－h≈1.9 h为弹簧的极限行程。则规定行程内弹簧的个数n＝31

1.9

＝

16个，在这里取20个弹簧片。

则一根弹簧的自由高度为20×3.6＝72mm,一般一根弹簧工作中的高度占自由高度的80%则72×80％≈60mm ，则弹簧的预压缩量为72－60＝12mm 总上所述：选用的碟形弹簧的规格为45×22.4×72，其中72为规定行程内弹簧的自由高度。

3，模具工作部分尺寸的计算。 （1），落料模

经分析得出采用凸模和凹模分开加工。落料尺寸按IT14级，因此落料尺寸为Φ108?0.870，查表得出磨损系数为x=0.5 按照式2-6计算 D 凹=（D －X Δ）0

+δ凹

=（108－0.5×0.87）0

＋0.035

式中X=0.5、δ凹=0.035

分别由表2-5和表2-6查得，并按照IT7制造精度制造。 D 凸=（D ?X Δ－Z min )

?δ凸

0=（108?0.5×0.87－0.1）?0.0250

=107.465?0.0250式中

Z min =0.1、δ凸=0.025分别由表2-4和2-6查得，用时查得Z max =0.14

校核：|δ凹|+|δ凸|＝0.035＋0.025＝0.06＞(Z max －Z min )＝0.04,故不可以分开加工。由此可知只有缩小δ凹、δ凸（即提高制造精度）才能保证在合理的范围之内。此时可取δ凹＝0.6×0.04＝0.024mm 、δ凸＝0.4×0.04＝0.016mm 故D 凹＝107.560＋0.024

mm 、D 凸＝107.465?0.0160mm 。

（2），拉深模

第一拉深的尺寸公差等级按IT14级计算，则工件的尺寸为Φ580＋0.52

，按式（4-38）计算有D 凹=(d ＋0.4Δ＋2Z)0＋δ凹

=（0.58＋0.4×052＋2×1.2）0

＋0.08

＝

60.6080

＋0.08

mm 式中Z ＝1.2t 、由表4-24查得δ凹=＋0.08

则D 凸＝（d ＋0.4Δ)δ凸0＝（58＋0.4×0.52﹚－0.050

＝58.208－0.05

0mm 、式中δ凸

＝－0.05由表4-24查得。

4，其它零件结构尺寸的计算。 （1），闭合高度

H 模＝下模座厚度＋上模座厚度＋凸凹模高度＋凹模高度－﹙凸模与凹模刃面高度差＋拉深件的深度－才来哦厚度t ﹚＝40＋35＋60＋50－﹙1＋30－1﹚＝155 根据设备的符合状况，选用J23-25的压力机，其闭合高度为215-270mm 、故要在下模座上增加70mm 的垫板。

（2），上模座弹簧沉孔的深度。