筒形件拉深模具设计Word格式文档下载.docx
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在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。
这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。
复合冲压——在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。
级进冲压——在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。
复合-级进——在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。
冲模的结构类型也很多。
通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；
按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。
但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分
组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。
工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。
上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。
3冲压技术的现状及发展方向
随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。
其主要表现和发展方向如下。
（1）.冲压成形理论及冲压工艺方面
冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。
目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。
特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。
这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。
研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。
目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。
其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT16~17级；
用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；
采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；
利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；
无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。
无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。
（2.）冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:
一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；
另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。
精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。
目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。
我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达2
~5微米，进距精度2~3微米，总寿命达1亿次。
我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。
模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。
计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。
其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。
高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为15000~40000r/min）,加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高3摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；
电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；
慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到300mm
/min,加工精度可达±
1.5微米，表面粗糙度达Ra=01~0.2微米;
精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;
模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。
此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。
利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。
如清华大学开发研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。
一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。
（3）冲压设备和冲压生产自动化方面
性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。
为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。
如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；
在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；
公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。
在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；
美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的4~10倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。
近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。
冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。
其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。
特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。
FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。
同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。
课程设计任务书
一．冲压件工艺分析--------------------------------------------------------9
二．工艺方案及模具结构类型
1．工艺方案分析-----------------------------------------------------------------------9
2．主要参数计算--------------------------------------------------------------------------9
三．确定排样图和裁板方案
1．裁板方案--------------------------------------------------------------------------------12
2．排样设计--------------------------------------------------------------------------------12
四.计算工序冲压力、压力中心以及初选压力机
1.落料力的计算--------------------------------------------------------------------------13
2卸料力
和顶件力
的计算----------------------------------------------------13
3压边力的计算-------------------------------------------------13
4拉深力的计算-------------------------------------------------14
5、压力中心的计算-----------------------------------------------15
6压力机的选择-------------------------------------------------16
五．工件零件刃口尺寸的计算-----------------------------16
六．工件零件结构尺寸和公差的确定
1整体落料凹模板的厚度H的确定：
-------------------------------17
2凹模板长度L的计算-------------------------------------------17
3其他零件结构尺寸---------------------------------------------17
七、模具总装配图
1首次拉深模总装配---------------------------------------------28
2二次拉深模总装配图-------------------------------------------28
八、水杯拉深模具的制造
1、水杯拉深模拉深凸模的制造-------------------------------------29
2、水杯拉深模拉深凹模的制造-------------------------------------30
3、水杯拉深模凸模固定板的制造---------------------------------30
4、水杯拉深模凹模固定板的制造---------------------------------31
5、水杯拉深模弹压卸料板的制造---------------------------------31
6、水杯拉深模上垫板的制造-------------------------------------32
7、水杯拉深模下垫板的制造-------------------------------------32
九.参考文献------------------------------------------33
十、致谢--------------------------------------------------------------------33
结论--------------------------------------------------------------------------------------34
姓名
宋小星
专业班级
08模具2班
教研室主任
朱祖武
题目
圆筒拉深件
指导教师
宛强
设计时间
2010年9月（共2周）
设计地点
绘图室
制品：
材料：
SPCEN
料厚：
2mm
数量：
大批量
课程设计提交的档案材料
1.设计计算说明书
（A4幅面）1份
2.模具装配图
（1#图纸）1张
3.模具工作零件图
（2#或3#图纸）3张
4.上述材料电子文档
基本要求及设计步骤建议：
1、冲裁工艺设计：
对制件的结构、尺寸、精度、数量、材质等要素进行分析，初步确定制件的冲裁工艺，计算搭边尺寸、毛坯尺寸，确定排样图（绘在总装图上）；
2、模具结构方案设计；
根据冲裁工艺方案，初步确定模具结构方案和坯料导向、定位方式；
3、计算冲裁力，初步选择冲压设备；
了解其行程、吨位、容模尺寸等有关技术参数；
4、计算卸料力，确定卸料方案及卸料元件的规格、尺寸；
5、计算并确定冲裁间隙继而确定凸模、凹模等主要工作零件的尺寸、结构形式；
选择凸模、凹模或凸凹模进行强度、刚度的计算并校核；
6、协调模具各零件的结构、尺寸，完善导料、定位等辅助功能件结构及尺寸设计；
7、绘制模具总装配图：
1）、考虑采用“半剖法”表示上模使用中的两个极限位置；
2）、按装配图要求标注尺寸及配合性质、技术要求等；
3）、零件标号无遗漏；
明细表内容详实、规范；
4）、制图遵照国家标准；
排样图按习惯绘在总装图的右上角或适当位置。
8、绘制凸模、凹模零件图，尺寸、粗糙度标注齐全；
9、编写设计说明书一份，要求内容详实，措词准确，具有较好的可读性；
10、其它详见《“模具设计”课程设计指导书》。
机电技术系模具教研室2010、9
一、冲压件工艺分析
1、材料：
该冲裁件的材料spcen是碳素工具钢，具有较好的可拉深性能。
2、零件结构：
该制件为圆桶形拉深件，故对毛坯的计算要。
3、单边间隙、拉深凸凹模及拉深高度的确定应符合制件要求。
4、凹凸模的设计应保证各工序间动作稳定。
5、尺寸精度：
零件图上所有未注公差的尺寸，属于自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。
查公差表可得工件基本尺寸公差为：
二、工艺方案及模具结构类型
1、工艺方案分析
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。
2、主要工艺参数的计算
（1）确定修边余量
该H=50-1=49mm,d=50-2=48mm,则H/d=49/48=1.02查表5-5无
凸缘零件切边余量△=2.5mm
可则可得拉深高度H
H=h+
=50+2.5=52.5mm
（2）计算毛坯直径D
由于板厚小于1mm，故可直接用工件图所示尺寸计算，不必用中线尺寸计算。
D=
=
（3）确定拉深次数
按毛坯相对厚度t/D=0.8/130
和工件相对高度H/d=73.8/50=1.36
查《冲压工艺与模具设计》表4-15可得n=2，初步确定需要两次拉成，同时需增加一次整形工序。
（4）计算各次拉深直径
由于该工件需要两次拉深，查《冲压工艺与模具设计》表4-11可得，首次拉深系数m
和二次拉深系数m
:
m
=0.53m
=0.76
初步计算各次拉深直径为：
d
=m
D=0.53
130
69mm
=m
D=0.76
50mm
（5）选取凸凹模的圆角半径
考虑到实际采用的拉深系数均接近其极限值,故首次拉深凹模圆角半径r
应取大些,根据《压工艺与模具设计》表4-7知：
r
=10t=10
0.8=8mm
由《冲压工艺与模具设计》式（4-49）和式（4-50）即：
=（0.7—0.8）r
和r
=（0.7—0.8）r
计算各次拉深凹模与凸模的圆角半径，分别为：
r
=8mmr
=6mm
=6mmr
=5mm
（6）计算各次工序件的高度
根据《冲压工艺与模具设计》式（4-39）计算各次拉深高度如下：
H
=1/4（D
）
=1/4（
=49mm
=1/4=（D
=1/4=（
mm
（7）画出工序件简图
工序简图如下图2所示：
图2
三、确定排样图和裁板方案
1、制件的毛坯为简单的圆形件，而且尺寸比较小，考虑到操作方便，宜采用单排。
于t=0.8mm,查《冲压工艺与模具设计》附表7轧制薄钢板拟选用规格为：
0.8
500
1000的板料。
2、排样设计
图3
查《冲压工艺与模具设计》表2-10，确定搭边值
两工件间的横搭边a
=1.2mm；
两工件间的纵搭边a=1.0mm；
步距S=d+a=50+1=51mm；
条料宽度B=（D+2a
+
=52.8
故一个步距内的材料利用率
为：
=A/BS
100
/BS
=72.9
由于直板材料选取0.8
1000故每块板料可裁剪9
19=171个工件
故每块板料（0.8
1000）的利用率为：
=nA/LB
=171
（d/2）
=67
拉深凸模
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=690-0.12mm
d凹=（d凸+2Z）0+δ凹=（69+2×
0.015）0+0.12=69.030+0.12mm
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,拉深凸模结构如下图6所示。
图6
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=99mm,具体结构可如下图7所示。
图7
落料凹模
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。
凹模的轮廓尺寸应要保证凹模有足够的强度与刚度，凹
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