圆筒拉深件冲压模设计
冲压模具课程设计说明书 2
一、零件的工艺性分析1.工件的冲压工艺性分析如图1所示，该工件形状简单对称，为轴对称拉深件，在圆周方向上的变形是均匀的，属普通冲压件。
模具加工也比较容易。
试制定该工件的冲压工艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺规程。
图1 圆筒拉深件图2 拉深件的三维图2.工件材料化学成分和机械性能分析（1）材料分析工件的材料为08钢，属于优质碳素结构钢，优质沸腾钢，强度、硬度低，冷变形塑性很好，可深冲压加工，焊接性好。
成分偏析倾向大，时效敏感性大，故冷加工时应采用消除应力热处理或水韧处理，防止冷加工断裂。
08钢的主要机械性能如下：σ（兆帕） 280-390抗拉强度bσ（兆帕） 180屈服强度s抗剪强度（兆帕） 220-310延伸率δ 32%（2）结构分析工件为一窄凸缘筒形件，结构简单，圆角半径为r=7，厚度为t=0.5mm，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求，因此，零件具有良好的结构工艺性。
（3）精度分析工件上尺寸均为未注公差尺寸，普通拉深即可达到零件的精度要求。
经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。
在零件工艺性分析的基础上制定其工艺路线如下：零件的生产包括落料、拉深（需计算确定拉深次数）、修边（采用机械加工）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。
二、工件的拉深工艺分析及计算1.毛坯尺寸计算（1）计算原则相似原则：拉深前坯料的形状与拉深件断面形状相似；等面积原则：拉深前坯料面积与拉深件面积相等。
（2）计算方法由以上原则可知，旋转体拉深件采用圆形毛坯，其直径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单几何体，分别求出其面积后相加，得拉深件总面积A。
图3 拉深件的坯料计算如图3所示，筒形件坯料尺寸，将圆筒件分成三个部分，每个部分面积分别为：（3）确定零件修边余量由于板料的各向异性和模具间隙不均等因素的影响，拉深后零件的边缘不整齐，甚至出现耳子，需在拉伸后进行修边。
带凸缘圆筒形件拉深模设计
摘要随着中国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要。
本文针对带凸缘圆筒形零件的拉伸工艺性及拉伸工序过程，列举其中一次拉深并完成模具设计。
介绍了筒形零件冷冲压成形过程，经过对筒形零件的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能为前提，将其确定为冲压件，用冲压方法完成零件的加工，且简要分析了坯料形状、尺寸，排样、裁板方案，拉深次数，冲压工序性质、数目和顺序的确定。
进行了工艺力、压力中心、模具工作部分尺寸及公差的计算，并设计出模具。
同时具体分析了模具的主要零部件的设计，冲压设备的选用，凸、凹模间隙调整。
列出了模具所需零件的详细清单，并给出了合理的装配图。
关键词冲压件/带凸缘圆筒形拉伸件/拉伸工艺/拉深模设计WITH FLANGE CYLINDRICAL DEEPDRAWING DIE DESIGNABSTRACTAs China's industrial development unceasingly, the mold industry also appears more and more important. This paper belt of flange cylindrical parts stretching manufacturability and stretching process process, list one time deep drawing and complete the mold design. Cold stamping process of cylindrical parts is introduced, after mass production of the cylindrical parts, parts quality, parts structure, and use requirement analysis, research, according to not reduce the usability for the premise, to identify it for stamping parts, complete parts processing, with stamping method and the brief analysis of the blank shape, size, layout, cutting board, deep drawing, stamping process in nature, the determination of number and order. The technology force, pressure center, mold working parts dimension and tolerance of calculation, and design the mold. At the same time, concrete analysis of main components of the mold design, the selection of stamping equipment, convex and concave die clearance adjustment. Lists the mould needs a detailed list of spare parts, and gives the reasonable assembly drawing.KEYWORDS stamping parts, flange cylindrical stretching, stretching, deep drawing die design process目录1 前言 (1)1.1 模具的概论 (1)1.1.1 冲压与冲模 (1)1.1.2 我国冲压现状与发展方向 (2)1.1.3 国外模具发展趋势及行业特点 (2)1.1.4 模具设计及加工技术的现状 (3)1.1.6 冲模的零部件 (4)1.2 冲压件工艺分析 (5)1.2.1 冲压加工的经济性分析 (5)1.2.2 冲压件的工艺性分析 (5)1.3 本设计要求 (6)2 工艺方案 (7)2.1 工艺性分析 (7)2.1.1 拉深件的结构与尺寸 (7)2.1.3拉深件材料 (7)2.2 设计方案的确定 (7)3 主要工艺参数计算 (8)3.1 确定排样、裁板方案 (8)3.1.1 工艺分析 (8)3.1.2 确定修边余量 (8)3.1.3 坯料直径 (8)3.1.4 排样 (9)3.1.5 压力中心的确定 (10)3.2 拉深工艺的计算 (10)3.2.1 压边 (10)3.2.2 总拉深系数 (10)3.2.3 预算拉深次数 (10)3.2.4 确定首次拉深工序件尺寸 (11)3.2.5 确定拉深次数及以后各次拉深的工序件尺寸 (12)3.2.6 第二次拉深直径和高度 (13)3.2.7 第三次拉深直径和高度 (13)3.2.8 修边 (14)3.2.9 拉深速度 (14)3.3 工艺力计算 (14)3.3.1 拉深力 (14)3.3.2 压料力 (15)3.4 压力机的选择 (16)3.4.1 初选压力机 (16)3.4.2拉深功 (16)3.4.3压力机电动机功率 (16)3.4.4功率校核 (17)4 拉深模设计 (17)4.1拉深模具结构设计 (17)4.2模具工作部分尺寸计算 (17)4.2.1 凸凹模间隙 (17)4.2.2 凸凹模圆角半径 (17)4.2.3凸凹模工作尺寸及公差 (17)4.3标准件的选取 (18)4.3.1 模架 (18)4.3.2下模座 (19)4.3.3上模座 (19)4.3.4 导柱、导套 (19)4.3.5 销钉 (19)4.3.6 螺钉 (20)4.3.7 模柄 (20)4.3.8带螺纹推杆（顶杆） (20)4.3.9 打杆 (20)4.3.10 打杆螺母 (21)4.3.11 橡胶的选取 (21)4.3.12 橡胶螺杆 (22)4.3.13 ；螺杆螺母 (22)4.3.14 模柄紧固螺钉 (22)4.4模具非标准件的设计 (22)4.4.1 拉深凸模的设计 (22)4.4.2拉深凹模的设计 (23)4.4.3 凸模固定板设计 (24)4.4.4压料圈的设计 (24)4.4.6 托板的设计 (25)5 压力机的校核 (25)6 模具装配图 (26)结束语 (27)致谢 (28)参考文献 (29)1 前言板料冲压是金属加工的一种基本方法，他用以生产各种板料零件，具有生产效率高、尺寸精度好、重量轻、成本低并易于实现机械化和自动化等特点。
圆筒形件的拉深
1.1 拉深系数
1） 材料的力学性能
3） 材料的表面质量
5） 润滑条件
圆筒形件的拉深
2） 材料的相对厚度 t/D
及压边圈的使用 4）
拉深次数
6） 拉深速度
1.2 拉深次数的确定
圆筒形件的拉深
拉深件一般经过几次拉深才能达到最终 尺寸形状。如果拉深件总的拉深系数 m总 大 于第一次允许的极限拉深系数 m1，即： m总> m1。
冲压工艺与模具设计
1.1 拉深系数
圆筒形件的拉深
拉深系数表示拉深后圆筒形件的直 径 d 与拉深前毛坯（或半成品）的直径 D 之比。拉深系数表示拉深时板料的变 形程度，用符号 m 表示。M 是小于1的 系数，m 值越小，说明拉深时变形程度
越大。
1.1 拉深系数
圆筒形件的拉深工件总的Fra bibliotek形系数：圆 筒 形 件 的 多 次 拉 深
说明拉深该工件的实际变形程度比第一
次容许的极限变形程度要小，工件可以一次
拉成。否则需要多次拉深才能成形。
圆筒形件的拉深
1.3 各次拉深工序尺寸的确定
圆筒形件的拉深
1.3 各次拉深工序尺寸的确定
冲压工艺与模具设计
[机械电子]圆筒形件拉深模设计
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按功能分类
（1）经济型数控车床 采用步进电动机和单片机对普通车床 的进给 系统进 行改造 后形成 的简易 型数控 车床， 成本较 低，但 自动化 程度和 功能都 比较差 ，车削 加工精 度也不 高，适 用于要 求不高 的回转 类零件 的车削 加工。
（2）普通数控车床 根据车削加工要求在结构上进行专门 设计并 配备通 用数控 系统而 形成的 数控车 床，数 控系统 功能强 ，自动 化程度 和加工 精度也 比较高 ，适用 于一般 回转类 零件的 车削加 工。这 种数控 车床可 同时控 制两个 坐标轴 ，即X轴 和Z轴 。
圆筒形件拉深模设计
学习目的与要求：
1.了解拉深变形规律及拉深件质量影响因素； 2.掌握拉深工艺计算方法。 3.掌握拉深工艺性分析与工艺设计方法； 4.认识拉深模典型结构及特点，掌握拉深模工作零件设计方 法； 5.掌握拉深工艺与拉深模设计的方法和步骤。
圆筒形件拉深模设计
本学习情境重点：
1.拉深变形规律及拉深件质量影响因素； 2.拉深工艺计算方法； 3.拉深工艺性分析与工艺方案制定； 4.拉深模典型结构与结构设计； 5.拉深工艺与拉深模设计的方法和步骤。
热处理的高速钢，又叫作白钢。
硬质合金 硬质合金由难熔材料的碳化钨、碳 化钛和 钴的粉 末，在 高压下 成形， 经1350－1560摄氏度 高温烧
结而成的。具有极高的硬度，常温下 可达HR A92， 仅次于 金刚石 ；红硬 性很好 ，在1000摄氏 度左右 仍能保 持良好 的切削 机能； 具有较 高使用 强度， 抗弯
圆筒形件拉深模设计
第一节 拉深基本原理
（2）网格变化
① 筒底 无变化
② 筒壁 无变化
③ 凸缘区 径向伸长，切向压缩。
（2）拉深变形特点
第一节 圆筒形零件拉深讲解
筒壁传力区拉裂： 由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。
一、无凸缘圆筒形零件拉深 4、圆筒形零件拉深成形的缺陷及防止措施
1）凸缘变形区的起皱 主要决定于：
切向压应力σ3的大小，越大越容易失稳起皱； 凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力。
凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量越小， 抵抗失稳能力越差。
第n次拉深系数： mn＝dn/dn-1
6、拉深系数的确定 1）拉深系数的概念
拉深系数m 表示拉深前后坯料(工序件)直径的变化率.
m 愈小，说明拉深变形程度愈大，相反变形程度愈小. 拉深件的总拉深系数等于各次拉深系数的乘积，即
若m 取得过小，会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。 极限拉深系数: 工件在危险断面不至拉破时，所能达到的最小拉深系数mmin。
压料装置产生的压料力Ｆy大小应适当；
在保证变形区不起皱的前提下，尽量选用小的压料力。 理想的压料力是随起皱可能性变化而变。
9、圆筒形零件拉深的压料力和拉深力
2）拉深力与压力机的公称压力 ①拉深力F
按经验公式可计算出圆筒形件带压料装置和不带压料装置的 首次拉深和以后各次拉深的拉深力。 ②压力机的公称压力
②金属的流动过程 工艺网格实验 材料转移：高度、厚度发生变化。
③拉深变形过程
外力
凸缘产生内应力： 径向拉应力σ1；切向压应力σ3
凸缘塑性变形： 径向伸长，切向压缩，形成筒壁
直径为ｄ高度为Ｈ的圆筒形件(H>(D-d)/2)
拉深单元变形动画
一、无凸缘圆筒形零件拉深
2、圆筒形零件拉深过程中坯料内的应力与应变状态 拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态
当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在 底部圆角与筒壁相切处——“危险断面”产生破裂。
课程设计带凸缘筒形件首次拉深的拉深模设计
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=38d 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 =4929=1.69 、d 凸d=7929=2.72 、 t D ×100=1106x100=0.94查表4-14得出h1d 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。
，因此需要用试凑法计算利用表4-14来进行计算，但由于有两个未知数m和d td1拉深直径。
下面用逼近法来确定第一的拉深直径。
的值为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 td11.5、1.6、1.7的不合适。
因为当d t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d1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。
17809-冲压工艺与模具设计-电子教案-模块4
盒形件拉深时的应力分布
项目一 拉深工艺
低盒形件拉深件的毛坯
项目一 拉深工艺
高盒形件拉深件的毛坯
项目一 拉深工艺
任务八 其他拉深方法 变薄拉深件图
项目一 拉深工艺
液体凸模拉深的变形过程
项目一 拉深工艺
聚氨酯橡胶拉深模 强制润滑拉深
项目一 拉深工艺
变薄拉深
项目一 拉深工艺
项目二 拉深模具结构及工作原理
任务一 首次拉深模具的结构及工作原理
1. 无压边首次拉深模具
2. 有压边的首次拉深模具
项目二 拉深模具结构及工作原理
无压边装置的首次拉深模具 工作时，毛坯在定位圈3中 定位，拉深结束后，工件由 凹模底部的台阶完成脱模， 并由下模座底孔落下。由于 模具没有采用导向机构，故 模具安装时由校模圈2完成 凸、凹模的对中，保证间隙 均匀，工作时将校模圈移走。 该模具结构简单，制造方便， 通常用于材料塑性好、相对 厚度较大的零件拉深。由于 其凸模要深入凹模，所以只 适用于浅拉深。
项目二 拉深模具结构及工作原理
任务一 首次拉深模具的结构及工 作原理 任务二 再次拉深模具的结构及工 作原理
模块小结
项目一 拉深工艺
任务一 拉深概念及分类 典型拉深件
项目一 拉深工艺
拉深件的分类
项目一 拉深工艺
不变薄拉深
项目一 拉深工艺
变薄拉深
项目一 拉深工艺
任务二 直壁圆筒形件拉深的变形过程及特点 圆筒形拉深件
项目二 拉深模具结构及工作原理
无压边圈的再次拉深模具
项目二 拉深模具结构及工作原理
带弹性压边圈的再次拉深模具
项目二 拉深模具结构及工作原理
拉深工艺及拉深模设计
拉深工艺及拉深模设计本章内容简介：本章在分析拉深变形过程及拉深件质量影响因素的基础上，介绍拉深工艺计算、工艺方案制定和拉深模设计。
涉及拉深变形过程分析、拉深件质量分析、圆筒形件的工艺计算、其它形状零件的拉深变形特点、拉深工艺性分析与工艺方案确定、拉深模典型结构、拉深模工作零件设计、拉深辅助工序等。
学习目的与要求：1．了解拉深变形规律、掌握拉深变形程度的表示；2．掌握影响拉深件质量的因素；3．掌握拉深工艺性分析。
重点：1. 拉深变形特点及拉深变形程度的表示；2．影响拉深件质量的因素；3．拉深工艺性分析。
难点：1．拉深变形规律及拉深变形特点；2．拉深件质量分析；3．拉深件工艺分析。
拉深：利用拉深模将一定形状的平面坯料或空心件制成开口空心件的冲压工序。
拉深工艺可以在普通的单动压力机上进行，也可在专用的双动、三动拉深压力机或液压机上进行。
拉深件的种类很多，按变形力学特点可以分为四种基本类型，如图5-1所示。
图5-1 拉深件示意图5.1 拉深变形过程分析5.1.1 拉深变形过程及特点图5-2所示为圆筒形件的拉深过程。
直径为D、厚度为t的圆形毛坯经过拉深模拉深，得到具有外径为d、高度为h的开口圆筒形工件。
图5-2 圆筒形件的拉深1．在拉深过程中，坯料的中心部分成为筒形件的底部，基本不变形，是不变形区，坯料的凸缘部分（即D-d的环形部分）是主要变形区。
拉深过程实质上就是将坯料的凸缘部分材料逐渐转移到筒壁的过程。
2．在转移过程中，凸缘部分材料由于拉深力的作用，径向产生拉应力，切向产生压应力。
在和的共同作用下，凸缘部分金属材料产生塑性变形，其“多余的三角形”材料沿径向伸长，切向压缩，且不断被拉入凹模中变为筒壁，成为圆筒形开口空心件。
3．圆筒形件拉深的变形程度，通常以筒形件直径d与坯料直径D的比值来表示，即m=d/D（5-1）其中m称为拉深系数，m越小，拉深变形程度越大；相反，m越大，拉深变形程度就越小。
5.1.2 拉深过程中坯料内的应力与应变状态拉深过程是一个复杂的塑性变形过程，其变形区比较大，金属流动大，拉深过程中容易发生凸缘变形区的起皱和传力区的拉裂而使工件报废。
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题目：圆筒拉深件：如下图，材料；spcen生产批量年产20万件。
请设计其冲压之总装配图及模具主要零件的各零件图（任选一副模具，如：首次拉深模或后续拉深模）。
圆筒拉深件目录1 引言···································1.1冲压模具发展历史和国外冲压模具发展状况···············1.2 冲压模具行业发展现状及技术趋势···················1.3 我国模具水平与国际先进水平的差距··················2 工艺分析····························2.1材料····························2.2生产批量··························2.3 形状与尺寸·························2.4 精度·························3 工艺尺寸的计算····························3.1 确定切边余量····························3.2 计算毛胚直径····························3.3 拉升系数···························3.4 拉深工序的直径···························3.5 拉深工序的高度··························3.6 拉深模间隙··························4生产方案··························5排样方案和计算材料利用率··························6计算落料和每次拉深的刃口尺寸··························7凸凹模圆角半径的确定··························8冲压力的计算·························4.1 落料力·························4.2 卸料力·························4.3 压边力·························4.4 拉深力·························9冲压设备的选择·························10拉深的工件序图························5.1 首次拉深························5.2 第二次拉深························11 零件图························6.1 凹模和凸模························6.2 总装配图························1．引言1.1冲压模具发展历史和国外冲压模具发展状况我国考古发现，早在2000多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就就在世界领先。