无凸缘筒形件冲模设计

湖南理工学院《冲压工艺及模具设计》课程设计设计题目：无凸缘筒形件模具设计院部：机械工程学院专业：材料成型及控制工程学生姓名: 苏基锐学号: 14082000010起迄日期:2011年5月30日~ 2011年6月19日指导教师:李铁林教研室主任：刘蔚倩《冲压工艺及模具设计》课程设计任务书1．课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：一、课程设计的内容如图所示拉深零件，材料为08钢，厚度为2mm。

试制定工件冲压工艺规程，设计其模具，编制零件的加工工艺规程。

二、课程设计任务要求1、设计说明书，要求如下：主要内容有冲压件的工艺性分析，毛坯尺寸的计算，排样方式及经济性分析，工艺过程的确定，半成品过渡形状的尺寸计算，工艺方案的技术和经济分析比较，模具结构形式的合理分析，模具主要零件的尺寸计算，工艺方案的技术和经济性比较，模具结构形式的合理性分析，模具主要零件结构形式、材料选择、公差配合和技术的说明，凸、凹模工作部分尺寸与公差的计算，冲压力的计算，模具主要零件的强度计算、压力中心的确定，弹性元件的选用与核算及冲压设备的选用依据等。

具体概括如下：1）设计说明书封面；2）目录（标题及页次）3）设计任务，分析工件的工艺性，确定工艺方案（工艺规程的制定）4）工艺计算5）模具结构设计6）模具零部件工艺设计7）参考文献8）结束语2、绘出模具总装配图（最好用CAD绘出，注意图层设置，并打印在A1图纸上）3、绘出模具工作零件的零件图或相关零件图（数量要求：4~6张）2．对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕：1、说明书撰写要认真，准确，条理清晰，能体现设计都的设计思路及详细的设计过程；2、按word排版，公式编辑器编辑公式；3、参考文献要注明出去；4、图纸按标准作图，数据处理准确，图面整洁。

3．主要参考文献：⒈《冲模设计手册》，《冲模设计手册》编写组⒉《实用冲压模具设计手册》，作者：郑可锽⒊《冲压模具设计》，作者：万战胜等⒋《模具设计与制造》，作者：党根茂⒌《现代模具设计制造理论与技术》，作者：周雄辉等⒍《模具制造工艺》，作者：黄设宏⒎《冲压工艺与模具设计》，作者：马正元⒐《冲压模架》，国家技术监督局4．课程设计工作进度计划：序号起迄日期工作内容1 5.30~6.1确定冲压工艺方案（包括：工件工艺性分析、工艺计算，分析比较不同工艺方案优缺点（比较三种方案），最后确定工艺方案）2 6.2~6.4绘制模具草图（初步绘制模具结构图，修改、确定结构尺寸，选择冲压设备，拆零件图、绘草图，分析零件加工工艺性3 6.5~6.11绘制模具正式图（绘制模具装配图、按照装配图制图标准；绘制零件图、按照零件图制图标准）4 6.12~6.14整理设计说明书（撰写要求参照课程设计规范），装订设计说明书5 6.15~6.19完成全部设计任务主指导教师李铁林日期： 2011年 4 月 27 日目录一、概论 (1)1、冲压模具在制造业的地位 (1)2、冲压模具的历史发展与现状 (1)二、冲裁件工艺性分析 (1)2.1材料分析 (1)2.2结构分析 (2)2.3精度分析 (3)三、冲压工艺方案确定 (3)四、必要工艺计算 (3)4.1落料力、拉伸力和压料力的计算 (3)4.2压力机公称压力确定 (4)4.3凸、凹模刃口尺寸计算 (4)4.4排样 (5)4.5凸、凹模整体尺寸计算 (5)4.6压力机选择 (5)五、模具的总体设计 (6)5.1拉伸凸模与落料凹模保证高度差 (6)5.2无条料卸料装置 (6)5.3打料装置 (6)5.4压边力源设计 (6)5.5模架的选取 (6)六、模具的主要零件设计………………………………………………… .6七、参考文献 (6)八、结束语 (6)1 概论1.1冲压模具在制造业的地位冲压是使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。

冲压利用冲压模具对板料进行加工。

常温下进行的板料冲压加工称为冷冲压。

模具是大批生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。

模具工业是国民经济的基础工业。

模具可保证冲压产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。

用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧钢钢板或钢带为坏料，且在生产中不需加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟的。

使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。

现代制造业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展。

目前，工业生产中普遍采用模具成形工业方法，以提高产品的生产率和质量。

一般压力机加工，一台普通的压力机设备每分钟可成形零件几件到几十件，高速压力机的生产率已达到每分钟数百件甚至上千件。

据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪表、等产品，有60%左右的零件是用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工业产品，有90%左右的零件时用模具加工出来的；至于日用五金、餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具来进行。

显而易见，模具作为一种专用的工艺设备，在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。

1.2、冲压模具的历史发展与现状模具的出现可以追溯到几千年前的陶瓷烧制和青铜器铸造，但其大规模应用却是随着现代工业的崛起而发展起来的。

19世纪，随着军火工业、钟表工业、无线电工业的发展，模具开始得到广泛的使用20世纪50年代中期以前，模具设计多凭经验，根据用户的要求，制作能满足产品要求的模具，但对所设计模具零件的机械性能缺乏了解。

20世纪70年代至今计算机逐渐进入模具生产的设计、制造、管理等各个领域，使得模具设计、加工精度与复杂性不断提高，模具制造工期不断缩短。

2 冲裁件工艺性分析2． 1 材料分析08钢为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能，属于深拉深级别钢。

2． 2 结构分析零件为一无凸缘筒形件，结构简单，底部圆角半径为R3。

由零件图可看出该零件有落料、拉深二种工序。

现计算拉深次数，由教材表5-2查得修边余量 △h=6mmA 1=πd(H-R)=π×30×（86-3）=7818.6 mm 2A 2=4π [2πR(d-2R)+8R 2] =4π[2π×3×（30-2×3）+8×32]=411.5 mm 2 A 3=4π(d-2R)2=4π(30-2×3)2=452.2 mm 2 4πD 20=7818.6+411.5+452.2 D 0=π).2452.5411.67818(4++⨯=105mm 拉深件相对高度d h =3080=2.7 坯料的相对厚度D t ⨯100%=1052⨯100%=1.9%查教材表5-4知工件需3次拉深成形。

由毛坯拉深不起皱的条件：0D t ≥(0.09～0.17)(1-m) 其中m 稍大于第一次的极限拉深系数0.51，计算得1.9<(0.09～0.17)×0.49 所以不符合条件，需设置压边圈。

各工序件的尺寸计算:m 1=0.51 m 总=0D d =10530=0.29 查教材表5-3取得m 2= 0.74 m 3=0.77d 1= m 1D 0=53.6mm d 2=m 2d 1=39.7mm d 3=30mm第一次拉深h 1=0.25(D 0k 1- d 1)+0.4311d r (d 1+0.32r 1)(取r 1=8.6) =0.25⨯(105⨯1.501- 53.6)+0.43⨯.653.68(53.6+0.32⨯8.6) =41.96第二次拉深h 2=0.25(D 0k 1k 2- d 2)+0.4322d r (d 2+0.32r 2)(取r 2=4.2)=0.25⨯(105⨯1.501⨯4.701- 39.7)+0.43⨯39.74.2(39.7+0.32⨯4.2) =61.47第三次拉深h 3=80 2． 3 精度分析零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。

取拉深常用公差等级IT12。

3 冲压工艺方案确定由图和计算知该工件有落料和拉深工序，拉深工序数为3次。

可行工艺方案有三种，如表2.1表2.1 工艺方案根据本零件的设计要求以及各方案的特点，决定采用第2种方案比较合理。

4 必要工艺计算4． 1 落料力、拉深力和压料力的计算落料力：F 冲=Lt b σ=3.14⨯105⨯350=115KN(抗拉强度 σb (MPa)：≥325) 卸料力：KN F K F X X 5.751155.00=⨯==冲(查教材表3-11取K X =0.05) 推件力：KN F nK F T T 25.3611555.001=⨯⨯==冲(查教材表3-11取K T =0.055)拉深力：F 拉深=πd 1t b σK 1=3.14⨯53.6⨯2⨯350⨯1=118KN(查教材表5-10取K 1=1)压料力:F y =4π[D 20-(d 1+2r 1)2]p=4π4.2])6.826.53(105[22⨯⨯+-⨯=11.3KN (查教材表5-9取p=2.4)4. 2 压力机公称压力确定由于拉深力稍大于落料力，并且不是同时进行的，以拉深力计算。

则F T X F F F ++=拉深总=118+5.75+6.325=130KNF 234.81=≥总压力机F KN由于该工件为对称件，压力中心在几何形状中心，即圆心处。

4． 3 凸、凹模刃口尺寸计算落料 d x D D d δ+∆-=0max )(min max )(p Z x D D P δ=-∆-=查资料得 IT12 35.0=∆ 025.0=P δ 035.0=d δ Z m ax =0.360 Z m in =0.246 x=0.5 校核间隙：060.0035.0025.0=+=+d p δδ<114.0246.0360.0min max =-=-Z Z 满足条件。

将已知数据代入公式得：035.008.104+=d D 0025.06.104-=p D拉深 圆角半径r 凹=r 凸=8.6凸模和凹模单边间隙Z=t m ax +kt=2+0.2⨯2=2.4(查教材表5-18取k=0.2)拉深凸模和凹模工作部分尺寸：计算得D d =53.610.00+ 由于打杆行程小于工件高度，便于顺利取出冲件，凹模去10’的倒锥。

D 凸=53.6-（2⨯2.4）=48.806.00-查教材表5-19取10.0=d δ 06.0=p δ4. 4 排样落料件尺寸为Φ105，采用无搭边排样。

查资料得 ∆=0.35 Z=0.360 条料宽度 (D ax m +2a+Z)0∆-=105.36035.0-倒料板之间的距离 A=D m ax +2a+2Z=105+0+2360.0⨯=105.724. 5 凸、凹模整体尺寸计算落料凹模 H=ks=105⨯0.20=21 (查教材表3-15取s=0.20)凹模边界取圆形，计算得尺寸φ=160mm拉深凸模 L=h 1+h 2+h=60(按经验值h 、h 1、h 2分别取20mm)4. 6 压力机选择为顺利取件，要求滑块行程≥2h+5=2×45+5=95,此外由F 压力机≥234KN,以及模具闭合高度要求，选择JN23-40开式双柱可倾式压力机。