圆筒冷冲模设计概论

圆筒拉深冲压模具设计说明书

目录

1 工艺分析 (1)

1.1 工艺方案的确定 (3)

1.2 工艺方案 (4)

2 模具总体设计 (5)

3 工艺设计计算 (6)

4 主要零部件设计 (10)

4.1 工艺零件设计 (10)

4.2 工作零件：二次拉深模 (13)

4.3定位零件的设计 (14)

4.4 结构零件 (17)

4.4.1 模架及其他零部件设计 (17)

4.4.2 弹顶器的弹性元件的选取 (19)

5 模具总装图 (21)

6 冲压设备的选定 (23)

7 对二次拉深件进入切边 (25)

8 结束语 (25)

9 参考文献 (26)

圆筒冷冲模设计

产品图

如图1所示

生产批量：中批量

材料：10钢

材料厚度：0.8mm

图1

一．工艺分析:

工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。

工件:此工件只有落料和拉深两个工序.工件形状简单,并且工件为无凸缘圆筒件,要求内形尺寸,拉深时厚度不变,因此工件能满足落料拉深要求.工件的底部圆角半径r=2mm≥t,满足再次

拉深圆角半径要求.尺寸φ55.5 0+0.4mm为IT13级,也满足拉深工序对工件的公差等级要求。

材料:10钢为低碳钢,由于强度低,塑性好,适用于制造受力不大的冲压件和拉深件,并有利于冲压成形和制件质量的提高,还具有良好的冲压成形性能,即有良好的抗破裂性,良好的贴模和定形性,所以具有良好的冲压性能。

一.工艺方案的确定:

1．先确定拉深次数：

确定拉深次数,先判断能否一次拉出总拉糸数m总=d n/D中的, d n实际上是零件所要求的直径.当m总> m1时,则该零件只需要一次拉出,否则就要进行多次拉深

计算毛坯尺寸：查[1]中表6-2得修边余量△h, h/d=43.6/56.3=0.77,取△h=2mm

毛坯直径公式D= d2+4dh-1.72rd-0.56r2

参数:d = 56.3mm

参数:h = 43.6+2=45.6mm

参数:r = 2mm

计算结果D=114.9mm

查[1]中表6-6得,取m1=0.53~0.55,取m1=0.55；取m2=0.76~0.78,取m2=0.78

总拉深糸数: m总=d n/D=56.3/114.9=0.49

则可以判断出一次拉不出.

则第一次拉深直径d1=m1D=0.55×114.9≈63.2mm

第一次拉深的高度:h1=0.25[(D2/d1)-d1]+(0.43r1/d1)(d1+0.32r1)

参数:d1=63.2mm

参数r1=5.5mm

计算结果h1≈39mm

第二次拉深直径d2=m2d1=0.78×63.2≈49.3mm

由此可得知，d2〈d工件则产品是通过二次拉深所得到的。工序图如1-1所示

图1-1

2．工艺方案：

该工件包括落料、拉深两个基本工序，可有以下三种工艺方案：

方案一：先落料，首次拉深一，再次拉深。采用单工序模生产。方案二：落料+拉深复合，后拉深二。采用复合模+单工序模生产。方案三：先落料，后二次复合拉深。采用单工序模+复合模生产。方案四：落料+拉深+再次拉深。采用复合模生产。

方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。方案二只需二副模具，工件的精度及生产效率都较高，工件精度也能满足要求，操作方便，成本较低。方案三也只需要二副模具，制造难度大，成本也大。方案四只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求，但模具成本造价高。通过对上述四种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。

三．模具总体设计

（1）模具类型的选择

由冲压工艺分析可知，采用落料拉深冲压和再次拉深。

所以模具类型为复合模和单工序模二套模具。

（2）定位方式的选择

复合模：因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距

采用固定挡料销定距。而第一件的冲压位置因为条料长

度有一定余量，可以靠操作工目测来定。

拉深二模：采用带有压边圈装置对工件进行定

位。

（3）卸料、出件方式的选择

因为工件料厚为0.8mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。对于复合模生产，应采用上出

件比较便于操作与提高生产效率。对于拉深二,也是采

用上出件比较方便.

（4）导向方式的选择

为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该两套

模具采用后侧导柱的导向方式

四．工艺设计计算

1．排样方式的确定及其计算

设计复合模，首先要设计条料排样图。圆筒形状简单，落料形状就是一个圆，可以采用直排方式，如图4-1所示的排样方法，1)、查[1]中表3-10得搭边值a=1.0mm a1=1.2mm

2）、送料步距A

A=D+a=114.9+1=115.9mm

3）、条料宽度B（采用无侧压装置的导料板之间送料时）

B =（D+2a1+2Δ+b0）0-Δ

=[（114.9+2×1.2+2×0.5） 0.50

=118.8-0.50mm

4）、一个步距内材料料利用率η

η=(s1/s0)×100%

=(π×114.92/4)/(115.9×118.8)×100%

=75.27%

5）、查[3]板材标准，宜选600mm×1750mm的钢板，每张钢板可剪裁为5张条料（120mm×1750mm），每张条料可冲15个工件，故每张钢板的材料利用率为74%

6)、排样图如图1-4所示

图4-1

2、冲压力的计算

料落:采用弹性卸料装置和下出件模具

查[1]表2-3得,取て=300MP

冲裁力F=Ltσb=1.3てLt=1.3×300×3.14×114.9×0.8≈112565N

式中 L——冲裁件周长(mm)

t——板料厚度（mm）

σb——材料的抗拉强度（MPa）

查[1]表3-8得K卸=0.05 K顶=0.06

F卸=K卸F=0.05×112565=5628.25N

F顶 = K顶F=0.06×112565=6753.9N

压力机所需的冲压力 F冲总=F+ F卸+ F顶=124947.15N

拉深一

查[1]表6-11得,K1=1;K2=0.85; σb查[1]得表2-3, 查[1]6-13得σb=400MP P=2.5MP

拉深力:F拉=Kπdtσb

=1×3.14×63.2×0.8×400

=63504N

压边力:F Q1=(π/4)[D2-(d1+2R凹)2]p

=(3.14/4)[114.92-(63.2+2×6.4凹)2]×2.5

=14574N

总冲裁力: F= F冲总+ F拉+ F Q1=124947+63504+14574=203025N

也就是压力机所需的冲压力

故落料拉深复合模配的的压力机所需的总冲压力为

F总=203025N

拉深二

查[1]表6-11得,K2=0.85; σb查得表2-3,得σb=400MP 查[1]表6-13得:p=2.5MP; 查[1]表3-8得

K顶=0.06;

拉深力:F拉2=K2πd2tσb

=0.85×3.14×55.5×0.8×400

=48085N

压边力:F Q2=(π/4)[d12-(d2+2R凹)2]p

=(3.14/4)[63.22-(55.5+2×2.4)2]×2.5

=1260N

顶件力: F 顶= K顶 F拉2=0.06×48085=2885.1N

总冲裁力: F= F拉+ F Q2+ F 顶=48085+1260+2885.1=52230.1N 也就是压力机所需的冲压力

所以二次拉深时的压力机所需的总冲压力为

F总=52230.1N

五．主要零部件设计

1. 工艺零件设计：

1．1 工作零件：拉深落料复合模：

①凸凹模

结合工件外形并考虑加工，将凸凹模设计成带肩台阶式圆凸凹模，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换，采用车床加工，与凸凹模固定板的配合按H7/m6。

凸凹模长度L=36+16+6+29+1=88mm。具体结构可参见图5-1.1(b)所示。

②拉深凸模

拉深凸模采用台阶式，也是采用车床加工,与凸模固定板的配合按H7/m6的配合,拉深凸模结构如图5-1.1（a）所示。

③落料凹模

凹模采用整体凹模，冲裁的凹模孔可采用线切割机床和铣床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。

凹模的轮廓尺寸应要保证凹模有足够的强度与刚度，凹模板的厚度还应考虑修磨量，根据冲裁件的厚度和冲裁件的最大外形尺寸在标准中选取凹模板的各尺寸为：长230mm，宽200mm，因考虑到整套模具的整体布置要求，选其厚度为79mm，

④模具刃口尺寸的计算

落料:按按单配加工时的尺寸的计算

查[1]中表3-3得

Z min=0.072mm Z max=0.104mm

取落料的尺寸公差为IT14,则公差为△=0.87mm

查[1]中表3-5得 x=0.5

所以落料料凹模尺寸：D=（D max-x△）0+△/4

=(114.9-0.5*0.87)0+0.87/4=114.465+00.218mm 因此落料凸模的基本尺寸与与凹模相同是114.565mm,但不必注公差,注明以0.72～0.104mm的间隙与落料凹模配制.

落料凹模如图5-1.2所示:

拉深一:查[1]中表6-14得C1=1, C2=8

1).凹模圆角半径R凹= C1 C2t=1×8×0.8=6.4mm

R凸=(0.7～1.0) R凹=0.85×6.4=5.44mm取R凸=5.5mm

2).拉深模的单边间隙Z=(D凹-D凸)/2

查[1]表6-15,得单边间隙Z=1.1t=1.1×0.8=0.88mm

3).拉深凸模和凹模工作部分的尺寸及其制造公差:

第一次拉深模,由于其毛坯尺寸与公差没有必要予以严格的限制,这时凸模和凹模尺寸只要取等于毛坯的过渡尺寸即可,以凸模为基准.取公差等级为IT10=0.12mm.

d凸=d-0δ凸=63.20-0.12mm

d凹=( d凸+ 2Z) 0+δ凹=(63.2+2×0.88)0+0.12=64.96 0+0.12mm

图形如5-1.1图所示:

1．2 工作零件：二次拉深模

①凸模

根据工件外形并考虑加工，将凸模设计成带肩台阶式圆凸凹

模，一方面加工简单，另一方面又便于装配与修模，采用车床加工，与凸模固定板的配合按H7/m6。

凸模长度 L=H1+H2+Y

式中 H1——凸模固定板厚度

H2——压边圈高度

Y——附加长度，包括凸模刃口修磨量，凸模进入凹模的深度46mm，

因此凸模长度L=28+60+46=134mm。具体结构可参见图5-1.2(a)所示。

②凹模

凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。取凹模轮廓尺寸为φ160mm×

58.8mm，结构如图5-1.2（b）所示

③模具刃口尺寸的计算

1).凹模圆角半径R凸= r凸=2mm

R凹= R凸/0.85=2/0.85=2.352mm≈2.4 mm

2).拉深模的单边间隙Z=(D凹-D凸)/2

查[1]表6-15,得单边间隙Z=1t=1×0.8=0.8mm

3).拉深凸模和凹模工作部分的尺寸及其制造公差:

查[1]表6-16得凸凹的制造公差为:δ凸=0.02mm δ凹=0.03mm