无凸缘圆筒形工件的首次拉深模课程设计

课程设计说明书课程名称：冲压模具设计与制造题目名称：无凸缘圆筒形工件的首次拉深模班级：姓名：学号：指导教师：评定成绩：教师评语：指导老师签名：20 年月日无凸缘圆筒形工件的首次拉深模摘要：本文简要介绍了无凸缘圆筒形零件拉深成形过程，经过对筒形零件的生产批量、零件质量要求、零件结构以及使用场合的分析,将其确定为拉深件。

用倒装拉深的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，拉深工序性质、数目和顺序。

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（如凸凹模、卸料装置、拉深凸模、垫板、凸模固定板等）的设计，冲压设备的选用，凸凹模间隙调整和编制一个重要零件的加工工艺过程。

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：筒形件首次拉伸模倒装模目录设计任务 (1)1.冲压件工艺分析 (1)1.计算毛坯直径D (1)2.判断拉深次数 (2)3.模具压力中心的确定 (2)2.确定排样裁板方案及材料利用率计算................................................. (3)3.确定工艺方案 (3)4.相关力的计算 (4)1.计算压边力、拉深力 (4)模具工作部分尺寸的计算 (4)1.拉深模的间隙 (4)2.拉深模的圆角半径 (4)3.凸凹模工作部分的尺寸和公差 (6)4.确定凸模的通气孔 (6)模具总体的初步设计 (7)设备的选择 (9)关键零件的设计 (10)1.凸模的结构设计 (11)1.1凸模的尺寸设计 (11)2.凹模的结构设计 (11)2.1凹模的尺寸设计 (12)装配图 (12)总结 (14)参考文献.................................................................................................................. . (15)一、设计任务零件名称：盖生产批量：大批量材料：Q235材料厚度：1mm（一）冲压件工艺分析此工件为无凸缘圆筒形件，要求外形尺寸，没有厚度不变要求。

此工件的形状满足拉深的工艺要求，可用拉深工序加工。

工件底部圆角半径Rt=8mm,大于拉深凸模圆角半径Rp4～6mm(首次拉深凹模圆角半径Rd=6t=6mm,而Rp=(0.6～1)Rd=4～6mm,R＞Rp),满足首次拉深对圆角半径的要求。

尺寸都为IT14级，满足拉深对工件公差等级的要求。

Q235钢的拉深性能较好。

经过对制件工艺性分析，工件适合拉深成形。

故采用单工序拉深模在单动压力机上拉深。

总之，该工件的拉深工艺性较好，需进行如下的工序计算，来判断拉深次数。

1、计算毛坯直径D如后图1所示。

h=(12.85-0.5)mm=12.35mm,d=(69.53-1)mm=68.53mm 。

工件的相对高度h/d=12.35/68.53=0.209。

根据相对高度从冲压简明设计手册查得修边余量Δh=2mm 。

由参考文献［1］表4.2序号1，查得无凸缘圆筒形拉深工件的毛坯尺寸计算公式为D=220.56r -1.72rd -4dH d +将d=68.53mm,H=h+Δh=(12.35+2)=14.35mm,r=(8+0.5)=8.5mm 代入上式，即得毛坯的直径为D=228.50.56-68.538.51.72-14.3568.53468.53⨯⨯⨯⨯⨯+mm=89.889mm 取毛坯的直径为90mm 。

2、判断拉深次数工件总拉深系数 m 总=d/D=68.5mm/90mm=0.7611。

毛坯的相对厚度t/D=1mm/90mm=0.011用参考文献［1］式（4.27）判断拉深时是否需要压边。

因0.045 ⨯（1-0.76）=0.01025，而t/D=0.011＞0.045 ⨯（1-0.76）=0.01025,虽然如此，但仍加压边圈。

由相对厚度可以从参考文献［1］表4.8中查得首次拉深的极限拉深系数m1=0.52.因m 总＞m1,故我所负责的范围内，工件只需一次拉深。

若是需要多次拉深成形,那么对每次拉深都需要重新计算拉深直径,以满足拉深次数的要求。

3、模具压力中心的确定由于该制件的毛坯及各工序件均为轴对称图形，而且只有一个工位，因此压力中心必定与制件的几何中心重合。

图1工作步骤简图1-毛坯; 2-第一次拉深; 3-第二次拉深; 4-最后一次拉深;（二）确定排样裁板方案及材料利用率计算1、排样方式的确定由于毛坯直径比较大，采用有废料排样；考虑操作方便，排样采用单排。

2、搭边值的确定由参考文献［2］表19.1-18可得：条料沿边a=1.5,工件间a1=1.5；条料进距h=D+ a1=90+1.5=91.5；条料宽度b=D+2a=90+3=93。

3、材料利用率由参考文献［2］，板料规格选用热轧钢板1.0mm×750mm×1500mm。

若横裁，则裁板的条数 n1 =A/b=1500/93=16(条)，余12mm每条零件个数 n 2 =(B-a1)/h=(950-1.5)/91.5=10（个），余33.5mm零件总个数n总= n1× n2 =16×10=160（个）材料利用率η=（n总πD2）/(4×A×B)×100%=(160×3.14×90)/(4×750×1500)=90.432%若用纵裁，则n1 =B/b=950/93=10(条)，余20mmn 2 =(A-a1)/h=(1500-1.5)/91.5=16（个），余34.5mm n总=160个，所以横裁、纵裁的零件总数一样，横、纵裁皆可。

材料利用率为90.432%。

排样如图所示。

图2排样图（三）确定工艺方案本工件首先需要落料，制成直径D=90mm 的圆片，然后以D=90mm 的圆板料为毛坯进行拉深，拉深成内径为,.5.697.00mm +φ、内圆角R=8mm 的无凸缘圆筒，最后按h=14.84mm 进行修边。

（1)采用的结构形式拉深模结构采用带压边圈的倒装式结构，采用这种结构的优势在于可采用通用的弹顶装置（弹性压边装置）。

（2)模具工作过程这种拉深模结构简单，使用方便，制造容易。

工作时，将坯放入压边圈5上面的定位销或定位板内上模下降，弹性压边圈先将毛坯压住，然后凸模6对毛坯进行拉深。

当拉深结束上模回升时，包在凸模上的工件被压边圈顶出，并由推件板3把工件从凹模4内推下。

这里弹性压边圈不仅起压边作用，而且还起定位和卸件作用。

凸模上需开设排气孔，以防拉伸件紧吸于凸模上而造成卸件困难。

采用倒装式结构，方便在空间位置较大的下模部分安装和调节压边装置。

图3初定上模图（四）相关力的计算1、计算压边力、拉深力由参考文献［2］表4.24确定压边力的计算公式为[()]p r d D F dq ⨯⨯+-⨯÷=2224π式中，rd=r p =8mm ，D=90mm,d1=68.5mm,由表4.25查得p=2.8Mpa 。

把各已知数据代入上公式，得压力为[()]NF q 6.21108.2825.6890422=⨯⨯+-⨯÷=π由参考文献［2］表4.17计算拉深力b t d k F σπ111=已知道m=0.76，由参考文献［2］表4.18中查得1k =0.40，Q235钢的强度极限b σ=490Mpa 。

将1k =0.40，d1=68.5,t=1, b σ=490Mp a 代入上式，即N F 02.4217949015.684.0=⨯⨯⨯⨯=π按参考文献［2］表4.31，压力机的公称压力为()()NF F F Q 5.620056.211002.421794.14.11=+⨯=+⨯≥ 故压力机的公称压力要大于62KN 。

二、模具工作部分尺寸的计算1、拉深模的间隙拉深间隙是指凸凹模横向尺寸的差值，双边间隙用Z 表示。

间隙过小，工件质量较好，但拉深力大工件容易拉断，模具磨损严重，寿命低。

间隙过大，拉深力小模具寿命提高了，但工件易起皱变厚，侧壁不直，口部边线不齐，有回弹，质量不能保证。

在一般拉深成形中，当压边力增大时，凸缘处的摩擦阻力也增加，压边力过大可能出现拉断。

压边力的作用本来足为了防止毛坯凸缘起皱，所以只要在保证凸缘不起皱的前提下，施加最小的压边力就可以了。

因此，确定间隙的原则是：既要考虑到板料公差的影响，又要考虑毛坯口部增厚现象，故间隙值一般应比毛坯厚度略大一些，其值按参考文献［2］表4.28查得拉深模的单边间隙为mm t Z 1.11.12/==则取拉深模的间隙Z =2 ⨯1.1=2.2mm2、拉深模的圆角半径拉深力是通过凸模圆角传递到被拉深工件上的，位于凸模圆角处的工件材料是最容易破裂的，“危险断面”凸模圆角半径r 增大，则该处拉深件材料因厚度变薄量减小而强度增大，所传递的极限拉深力F 也增大，因而可以减小拉深系数m 。

拉深模的凹模圆角半径要取得适当，如果增大凹模圆角半径d r 则材料拉入凹模时的阻力减小，拉深系数m 也减小，但当如果当d r 取得过大，则有更多的材料未被压料圈压住，而容易起皱。

在拉深工件时，对于变形量较大处，就需要用较大的d r ，由于在矩形件拉深时，角部的变形量最大，为了使金属的流动性较为均匀，角部的凹模圆角半径应比直边处的凹模圆角半径大。

凹模的圆角半径ra 一般来说，大的ra 可以降低拉深系数，还可以提高拉深件的质量，所以ra 应尽可能取大些。

但ra 过大拉深时板料过早地失去压边，有可能出现拉深后期起皱。

凹模圆角半径ra 的合理值应当不小于4t(t 为板料厚度）。

凸模圆角半径rt,rt 对拉深变形的影响，不像ra 那样影响拉深的全过程，但rt 过大或过小同样对防止起皱和拉裂及降低极限拉深系数不利。

故rt 的合理取值应不小于 (2～3)t.只有变形程度变小时，才允许取rt = 2t 。

按参考文献［2］表4.31查得拉深模凹模的圆角半径rd=8t=8mm,凸模的圆角半径r p 等于工件的内圆角半径，即r p =r=8mm 。

3、凸凹模工作部分的尺寸和公差由于工件要求外型尺寸，以凹模为设计基准。

凹模尺寸的计算按文献［2］表4.29间隙取在凸模上。

将模具公差按IT14级选取，则p δ=0.05mm ，d δ=0.08mmdD D d δ+∆-=0max )75.0(0max )75.0(pZ D D p δ--∆-=式中，---max D 为工件外形的工称尺寸；--∆-工件的公差； ---t a δδ,凸凹模的制造公差；把D max =70.2mm,=0.7mm,Z=2.2mm 代入上式，则凸、凹模的刃口尺寸分别为08.0008.00675.69)7.075.02.70(++=⨯-=mm D d005.0005.0475.67)2.2)7.075.02.70(--=-⨯-=mm D p4、确定凸模的通气孔凸模应钻通气孔，这样会使卸件容易，否则凸模与工件由于真空状态而无法卸件。