拉深模具设计.docx

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拉深模具设计

毕业设计（论文）

题目

拉深模具设计

系（部）

工程技术系

专业

模具设计与制造

班级

姓名

学号

指导老师

系主任

2012年5月3日

毕业设计（论文）任务书

兹发给模具设计与制造班学生毕业设计（论文）任务书，内容如下：

1、毕业设计（论文）题目：

拉深模具设计

2、应完成的项目：

（1）模具结构必须满足精冲工艺要求，并能在工作状态下形成压应力体系；

（2）模具具有较高的强度和刚度，功能可靠，导向精度好；

（3）认真考虑模具的润滑、排气，并能可靠清除冲出的零件及废料；

（4）合理选用精冲模具材料、热处理方法和模具零件的加工工艺性；

（5）模具结构简单、维修方便，具有良好的经济性。

3、参考资料以及说明：

[1]王芳.冷冲压模具设计指导.机械工业出版社1982.

[2]徐政坤.冷压模具及设备.机械工业出版社2005

[3]成虹.冲压工艺与模具设计.高等教育出版社2006

[4]丁松聚.冷冲模设计.机械工业出版社2003.

[5]杨占尧.冲压模具图册.高等教育出版社

[6]马正元.冲压工艺与模具设计.机械工业出版社1998

[7]模具实用技术从书编委会.冲模设计与应用实例.1986

[8]齐占庆主编．机床电气控制技术．第三版．北京：

机械工业出版社，2005

[9]孙锡红.模具制造工.中国劳动社会保障出版社2004

4.、本毕业设计（论文）任务书于2011年10月25日发出，应于2012年1月10日前完成。

指导教师：

签发2011年10月25日

学生签名：

2011年10月28日

毕业设计（论文）开题报告

题目

拉深模的设计

时间

2011年11月08日至2012年4月30日

本课题的目的意义

模具是工业生产的基础工艺装备，模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。

冲压模具是其中重要的一种。

模具的标准化和专业化生产，已得到模具行业的广泛重视。

这是由于模具标准化是组织模具专业化生产的前提，而模具的专业化生产是提高模具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键。

该课题主要是设计冲压模具，课题的目的是让我们在以往对模具设计学习的基础上熟悉冲压模具的设计流程；它既是一次检阅，也是一次锻炼，模具作为模具行业中的一项重要内容,研究设计模具可使模具专业的学生总结专业基础和专业技术的学习成果,锻炼和开发学生的综合运用能力。

设计（论文）的基本条件及依据

在设计前应该学会掌握CAD/CAM/CAE技术，能熟练操作AutoCAD、Pro/E、UG等软件

设计拉深制件必须有许多相关的条件，其中最本质的是拉深板料、拉深模具、拉深工艺和冲太设备等基本因素。

设计拉深制品时，应首先考虑拉深制品的工艺性，从性能上看选用什么材料合适。

其次应根据所的拉深材料，成品尺寸精度，件重、质量要求以及预想的模具结构选用适宜和的冲压设备。

在做好以上的准备之后，在专业的、工作经验丰富的指导老师指导下完成设计（论文），并由学生翻查拉深模具设计等资料，并与同学进行充分讨论，尽自己最大的能力做好本次毕业设计。

之后再由指导老师查阅，并提供该设计需要纠正的地方，再由学生进行完善，最终完成这次毕业设计。

本课题的主要内容、重点解决的问题

主要内容：

典型拉深模具设计CAD；2、使用CAD软件对模具结构参数或者加工工艺参数进行优化分析；3、对优化结果进行分析，提出对原有方案的改进意见。

解决问题：

拉深成形时主要考虑的问题是，位于凸缘部分的材料因切向压缩极易起皱；处于凸模圆角区的材料因受到径向强烈拉伸而严重变薄，甚至断裂。

材料的种类、零件的结构形状、模具结构及工作部分的表面质量对拉深成形能否顺利进行都有重要的影响。

本课题欲达到的目的或预期研究的结果

零件的结构工艺及材料的分析，并做出整套的零件设计方案。

及运用CAD软件对设计零件进行工艺优化。

参考资料

[1]王芳.冷冲压模具设计指导.机械工业出版社1982.

[2]徐政坤.冷压模具及设备.机械工业出版社2005

[3]成虹.冲压工艺与模具设计.高等教育出版社2006

[4]丁松聚.冷冲模设计.机械工业出版社2003.

[5]杨占尧.冲压模具图册.高等教育出版社

[6]马正元.冲压工艺与模具设计.机械工业出版社1998

[7]模具实用技术从书编委会.冲模设计与应用实例.1986

[8]齐占庆主编．机床电气控制技术．第三版．北京：

机械工业

出版社，2005

[9]孙锡红.模具制造工.中国劳动社会保障出版社2004

计划进度

时间

工作内容

备注

11.02~11.10

11.11~11.20

11.21~02.25

02.26~03.20

03.21~04.30

05.01~05.07

提交开题报告,对冲压件进行工艺分析，确定工艺分析以及模具结构形式

确定工艺分析以及模具结构形式

毕业实习，对于典型拉深模进行收集及设计计算

进行模拟实验，改进模具设计

打印模具总装图以及主要零件图，撰写毕业论文

指导教师审阅毕业设计，提出修改意见，给出评语

评阅教师审阅毕业设计，给出评阅意见

指

导

教

师

意

见

同意开题。

指导教师签名：

2011年11月2日

摘要

不论冲压件的几何形状和尺寸大小如何,其生产过程一般都是从原材料剪切下料开始，经过各种冲压工序和其他必要的辅助工序（如退火，酸洗，表面处理等）加工出图纸所要求的零件。

对于某些组合冲压件或精度要求较高的冲压件，还需要经过切削，焊接或铆接等加工，才能完成。

冲压件工艺过程的制定和模具设计是冷冲压课程设计的主要内容。

进行冲压设计就是根据已有的生产条件，综合考虑影响生产过程顺利进行的各方面因素，合理安排零件的生产工序，最优地选用，确定各工艺参数的大小和变化范围，设计模具，选用设备等，以使零件的整个生产过程达到优质，高产，低耗，安全的目的

冲压工艺规程是模具设计的依据，而良好的模具结构设计，又是实现工艺过程的可靠保证，若冲压工艺有改动，往往会造成模具的返工，甚至报废。

冲制同样的零件，通常可以采用几种不同方法工艺过程设计的中心就是依据技术上先进，经济上合理，生产上高效，使用上安全可靠的原则，使零件的生产在保证符合零件的各项技术要求的前提下，达到最佳的技术效果和经济效益

冲压件的工艺性是指该零件在冲压加工中的难易程度。

在技术方面，主要分析该零件的形状特点，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求。

良好的工艺性应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单，且寿命长，产品质量稳定，操作简单，方便等。

在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是冲压件结构尺寸和精度要求，如果发现零件工艺性不好，则应在不影响产品使用要求的前提下，向设计部门提出修改意见

冲压加工方法是一种先进的工艺方法，因其生产率高，材料利用率高，操作简单等一系列优点而广泛使用。

由于模具费用高，生产批量的大小对冲压加工的经济性起着决定性作用，批量越大，冲压加工的单件成本就越低，批量小时，冲压加工的优越性就不明显，这时采用其他方法制作该零件可能有更好的经济效果。

例如在零件上加工孔，批量小时采用钻孔比冲孔要经济；有些旋转体零件，采用旋压比拉深会有更好的经济效果。

所以，要根据冲压件的生产纲领，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益

关键词：

冲压件拉深落料

前言

模具可保证冲压产品的尺寸精度，是产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。

用模具生产零件可以采用冶金厂大量生产的廉价的扎制钢板或钢带为坯料，且在生产中不需要加热，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。

现代制造工业的发展和技术水平的提高，很大程度取决于模具工业的发展。

90年代到21世纪初我国有计划经济转向市场经济过渡，也初步建立了形的经济体制的时期，也是国际产业结重组、国际分工不断深化、科技技术突飞猛进发展的时期。

在经济和科技技术、市场等各个方面我们不断与世界接轨。

我们抓住机遇，迎接挑战坚决贯彻“以科技为先导，以质量主体”的方针，进一步推动企业的振兴。

而要实现振兴就必须不断提高企业的产品自主开发能力和制造水平

随着经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。

业内专家认为，虽然模具种类繁多，但在“十一五”期间其发展重点应该是既能满足大量需要，又具有较高的技术含量，特别是目前国内尚不能自给、需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。

又由于模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。

因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国的模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期及降低成本。

由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。

而且应该是目前已有一定基础，有条件、有可能发展起来的产品。

模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力。

第一章拉深模的设计要求

不论冲压件的几何形状和尺寸大小如何,其生产过程一般都是从原材料剪切下料开始，经过各种冲压工序和其他必要的辅助工序（如退火，酸洗，表面处理等）加工出图纸所要求的零件。

对于某些组合冲压件或精度要求较高的冲压件，还需要经过切削，焊接或铆接等加工，才能完成。

冲压件工艺过程的制定和模具设计是冷冲压课程设计的主要内容。

进行冲压设计就是根据已有的生产条件，综合考虑影响生产过程顺利进行的各方面因素，合理安排零件的生产工序，最优地选用，确定各工艺参数的大小和变化范围，设计模具，选用设备等，以使零件的整个生产过程达到优质，高产，低耗，安全的目的。

工艺过程设计的基本内容

冲压工艺规程是模具设计的依据，而良好的模具结构设计，又是实现工艺过程的可靠保证，若冲压工艺有改动，往往会造成模具的返工，甚至报废。

冲制同样的零件，通常可以采用几种不同方法。

工艺过程设计的中心就是依据技术上先进，经济上合理，生产上高效，使用上安全可靠的原则，使零件的生产在保证符合零件的各项技术要求的前提下，达到最佳的技术效果和经济效益。

冲压件工艺过程设计的主要内容和步骤是：

1.1分析零件图

产品零件图是分析和制定冲压工艺方案的重要依据，设计冲压工艺过程要从分析产品的零件图人手。

分析零件图包括技术和经济两个方面：

1.1.1冲压加工的经济性分析

冲压加工方法是一种先进的工艺方法，因其生产率高，材料利用率高，操作简单等一系列优点而广泛使用。

由于模具费用高，生产批量的大小对冲压加工的经济性起着决定性作用，批量越大，冲压加工的单件成本就越低，批量小时，冲压加工的优越性就不明显，这时采用其他方法制作该零件可能有更好的经济效果。

例如在零件上加工孔，批量小时采用钻孔比冲孔要经济；有些旋转体零件，采用旋压比拉深会有更好的经济效果。

所以，要根据冲压件的生产纲领，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。

1.1.2冲压件的工艺性分析

冲压件的工艺性是指该零件在冲压加工中的难易程度。

在技术方面，主要分析该零件的形状特点，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求。

良好的工

艺性应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单，且寿命长，产品质量稳定，操作简单，方便等。

在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是冲压件结构尺寸和精度要求，如果发现零件工艺性不好，则应在不影响产品使用要求的前提下，向设计部门提出修改意见，对零件图作出适合冲压工艺性的修改。

另外，分析零件图还要明确冲压该零件的难点所在，对于零件图上的极限尺寸，设计基准以及变薄量，翘曲，回弹，毛刺大小和方向要求等要特别注意，因为这些因素对所需工序的性质，数量和顺序的确定，对工件定位方法，模具制造精度和模具结构形式的选择，都有较大影响。

1.2确定冲压件的总体工艺过程

在综合方析，研究零件成形性的基础上，以材料的极限变形参数，各种变形性质的复合程度及趋向性，当前的生产条件和零件的产量质量要求为依据，提出各种可能的零件成形总体工艺方案。

根据技术上可靠，经济上合理的原则对各种方案进行对比，分析，从而选出最佳工艺方案（包括成形工序和各辅助工序的性质，内容，复合程度，工序顺序等），并尽可能进行优化。

1.2.1选择冲压基本工序

剪裁，落料，冲孔，切边，弯曲，拉深，翻边等是常见的冲压工序，各工序有其不同的性质，特点和用途。

有些可以从产品零件图上直观地看出冲压该零件所需工序的性质。

例如平板件上的各种型孔只需要冲孔，落料或剪切工序；开口筒形件则需拉深工序。

有些零件的工序性质，必须经过分析和计算才能确定。

如图2.0（a）和（b）分别为油封内夹圈和外夹圈冲压件，两个冲压件形状基本相同，只是直边高度和外径不同经分析计算，内夹圈可选用落料冲孔和翻边，共两道工序；而外夹圈选用落料，拉深，冲孔和翻边等四道工序来加工较为合理。

图2.0油封内夹圈和外夹圈的冲压工艺过程

a）油封内夹圈 b）油封外夹圈

材料：

08钢，厚度：

0.8mm

1.2.2确定冲压次数和冲压顺序

冲压次数是指同一性质的工序重复进行的次数。

对于拉深件，可根据它的形状和尺寸，以及板料许可的变形程度，计算出拉深次数。

其它如弯曲件，翻边件等的冲压次数也是根据具体形状和尺寸以及极限变形程度来决定。

冲压顺序的安排应有利于发挥材料的塑性以减少工序数量。

主要根据工序的变形特点和质量要求来安排，确定冲压顺序的一般原则如下：

（1）.对于有孔或有缺口的平板件，如选用简单模时，一般先落料，再冲孔或切口，使用连续模时，则应先冲孔或切口，后落料。

（2）.对于带孔的弯曲件，孔边与弯曲区的间距较大，可先冲孔，后弯曲。

如孔边在弯曲区附近或孔与基准面有较高要求时，必须先弯曲后冲孔。

（3）.对于带孔的拉深件，一般都是先拉深后冲孔，但是孔的位置在零件底部，且孔径尺寸要求不高时，也可先在毛坯上冲孔，后拉深。

（4）.多角弯曲件，应从材料变形和弯曲时材料移动两方面考虑安排先后顺序，一般情况下先弯外角，后弯内角。

（5）.对于形状复杂的拉深件，为便于材料变形和流动，应先成形内部形状，再拉深外部形状。

（6）.整形或校平工序，应在冲压件基本成形以后进行。

1.2.3工序的组合方式

一个冲压件往往需要经过多道工序才能完成，因此，编制工艺方案时，必须考虑是采用简单模一个个工序冲压呢？

还是将工序组合起来，用复合模或连续模生产。

通常，模具的选用主要取决于冲压件的生产批量，尺寸大小和精度要求等因素。

生产批量大，冲压工序应尽可能地组合在一起，采用复合模或连续模冲压；小批量生产，常选用单工序简单模。

但对于尺寸过小的冲压件，考虑到单工序模上料不方便和生产率低，也常选用复合模或连续模生产；若选用自动送料，一般用连续模冲压；为避免多次冲压的定位误差，常选用复合模生产，当用几个简单模制造费用比复合模高，而生产批量又不大时，也可考虑用将工序组合起来，选用复合模生产。

工序的组合方式，可选用复合模或连续模。

一般来说，复合模的冲压精度比连续模高，结构紧凑，模具轮廓面积比连续模小；但是，连续模的生产率较高，操作比较安全，容易实现单机自动化生产，若装上自动送料装置，可适用小件的自动冲压。

常见的复合模和连续模的工序组合方式，可按图1-2-1选用。

1.2.4辅助工序

对于某些组合冲压件或有特殊要求的冲压件，在分析了基本工序，冲压次数，顺序及工序的组合方式后，尚须考虑非冲压辅助工序，如钻孔，铰孔，车削等机械加工，焊接,铆合,热处理，表面处理，清理和去毛刺等工序。

如多次拉深工序之间，为消除加工硬化，要进行退火处理；为除锈要酸洗等。

这些辅助工序可根据冲压件结构特点和使用要求选用，安排在各冲压工序之间进行，也可安排在冲压工序前或后完成。

依据所确定的零件成形的总体工艺方案，确定并设计各道冲压工序的工艺方案。

内容包括：

确定完成本工序成形的加工方法；确定本工序的主要工艺参数；根据各冲压工序的成形极限，进行必要的工艺计算，如弯曲件的最小弯曲半径，一次翻边的高度等；确定毛坯的形状，尺寸和下料方式，计算材料利用率，确定各工序的成形力，计算本工序的材料，能源，工时的消耗定额等，由所定的工艺方案计算并确定每个的工件形状和尺寸，绘出各工序的工件图。

1.3确定模具的类型和结构尺寸进行模具设计

1.3.1模具类型和结构形式的确定

根据确定的工艺方案，冲压件的形状特点，精度要求，生产批量，模具的制造和维修条件，操作的方便性与安全性要求，以及利用和实现机械化自动化的可能性等确定选用复合模，连续模或者简单模。

应特别注意使模具类型，模具的结构形式与模具的强度，刚度，使用寿命要求等取得协调一致。

复合模常常遇到强度问题，如落料，冲孔及翻边集中到一副复合模上，而翻边高度又小，这时，复合模的凸凹模壁厚薄，不能满足强度要求。

1.3.2工件定位方式的选择

工件在模具中的定位主要考虑定位基准，上料方式，操作安全可靠等因素。

选择定位基准时应尽可能与设计基准重合，如果不重合，就需要根据尺寸链计算理论重新分配公差，把设计尺寸换算成工艺尺寸。

不过，这样将会使零件的加工精度要求提高。

当零件是采用多工序分别在不同模具上冲压时，应尽量使各工序采用同一基准。

为使定位可靠，应选择精度高，冲压时不发生变形和移动的表面作为定位表面。

冲压件上能够用作定位的表面随零件的形状不同而不同，平板零件最好用相距较远的两孔定位，或者一个孔和外形定位；弯曲件可用孔或形体定位；拉深件可用外形，底面或切边后的凸缘定位。

1.3.3工件定位方式的选择

计算模具的工作零件，定位，压料和卸料零件，导向零件，连接和紧固零件要尽量按《冷冲模国家标准》（GB2851～2875-81）选用，若无标准可选用，再进行设计。

此外还有弹簧,橡皮的选用和计算。

对于小而长的冲头，壁厚较薄的凹模等还需要进行强度校核。

如设计计算确定了凹模的结构尺寸后，可根据凹模周界选用模架；模具的闭合高度，轮廓大小，压力中心应与选用设备相适应，并画出模具结构草图。

1.3.4绘制模具总装配图

根据模具结构草图绘制正式装配图，装配图应能清楚地表达各零件之间的相互关系，应有足够说明模具结构的投影图及必要的剖面，剖视图。

还应画出工件图，排样，填写零件明细表和技术要求等。

1.3.5绘制模具零件图

按照模具的总装配图，拆绘模具零件图。

零件图应标注全部尺寸，公差,表面粗糙度，材料及热处理，技术要求等。

1.4合理选择冲压设备

根据零件的大小，所需的冲压力（包括压料力，卸料力等），冲压工序的性质和工序数目，模具的结构型式，模具闭合高度和轮廓尺寸，结合现有设备的情况，来决定所需设备的类型，吨位，型号和数量。

选择设备和设计模具的工作是相互联系的，许多工作可交叉进行或同时进行。

如先根据计算的冲压力，粗选的设备不大，但模具的轮廓尺寸大时，可重选大些的设备，使设备的闭合高度，漏料孔的尺寸与模具的结构尺寸相适应。

通常，设计模具和选择压力机应注意下列几点：

1为保证冲模正确和平衡地工作，冲模的压力中心必须通过模柄轴线而和压力机滑块中心线相重合，以免滑块受偏心载荷，从而减少冲模和压力机导轨的不正常磨损。

2模具的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度Hmax和最小装模高度Hmin之间，即满足关系式

Hmin+10mm

压力机的装模高度是指滑块在下死点时，滑块下表面至工作台垫板上表面之间的距离。

3对于深拉深的模具，要计算拉深功，校核压力机的电机功率。

4拉深，弯曲工序一般需要较大行程，在拉深中，为了便于安放毛坯和取出工件，要校具出件时压力机的行程，其行程不小于拉深件高度的2.5倍。

第二章拉深模

拉深模及翻边模：

零件名称：

180柴油机通风口座子

生产批量：

大批大量

村料：

08酸洗钢板

零件简图：

如图2.1所示。

图2.1通风口座子

2.1分析零件的工艺性

这是一个不带底的阶梯零件，其尺寸精度、各处的圆角半径均符合拉深工艺要求。

该零件形状比较简单，可以采用落料－拉深成二阶形阶梯和底部冲孔一翻边的方案加工。

但是能否一次翻边达到零件所要求的高度，需要进行计算。

2.1.1翻边工序计算

一次翻边所能达到的高度：

按照相关表取极限翻边系数

由相应公式计算：

而零件的第三阶高度

由此可知一次翻边不能达到零件高度要求，需要采用拉深成三阶形阶梯件并冲底孔，然后翻边。

第三阶高度应该为多少，需要几次拉深，还需断续分析计算。

计算冲底孔后的翻边高度

（见图2.2）：

图2.2拉深后翻边

取极限翻边系数

拉深凸模圆角半径取

由相关公式得翻边所能达到的最大高度：

取翻边高度  

计算冲底孔直径

：

实际采用

。

计算需用拉深拉出的第三阶高度

。

根据上述分析计算可以画出翻边前需要几次拉深成的半成品图，如图2.3所示。

图2.3翻边前半成品形状

2.1.2拉深工序计算

图2.3所示的阶梯形半成品需要几次拉深，各次拉深后的半成品尺寸如何，需进行如下拉深工艺计算。

计算毛坯直径及相对厚度：

先作出计算毛坯分析图，如图2.4所示。

为了计算方便，先按分析图中所示尺寸，根据弯曲毛坯展开长度计算方法求出中性层母线的各段长度并将计算数据列于表1中。

图2.4计算毛坯分析图

表1毛料计算附表（mm）

根据公式计算得毛坯直径：

计算相对厚度：

确定拉深次数：

根据        

由以上计算可得拉深次数为2，故一次不能拉成。

计算第一次拉深工序尺寸：

为了计算第一次拉深工序尺寸，需利用等面积法，限第二次拉深后的面积和拉深前参与变形的面积相等，求出第一次拉深工序的直径和深度。

由于参与第二次拉深变形的区域是从图2.4中的

开始，因此以

开始计算面积，并求出相应的直径。

查相应表得第二次拉深系数：

因此，第一次应拉成的第二阶直径

为了确保第二次拉深质量，充分发挥板材在第一次拉深变形中的塑性潜力，实际定为：

按照公式（4-7c）求得：