091341052509级5班 王雷Word文件下载.docx
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2.1.2.结构分析6
2.1.3.精度分析6
3.工艺方案的确定6
4.零件工艺计算7
4.1.拉深工艺计算7
4.1.1.确定零件修边余量7
4.1.2.确定坯料尺寸
7
4.1.3.判断是否采用压边圈7
4.1.4.确定拉深次数7
4.1.5.确定首次拉深工序件尺寸8
4.1.6.计算以后个次拉深的工序件尺寸8
4.2.拉深力与压边力的计算11
4.2.1.拉深力11
4.2.2.压边力12
4.2.3.压力机公称压力12
5.模具的工作部分尺寸的计算12
5.1.凸凹模的间隙12
5.2.凹凸模圆角半径12
5.3.凸凹模工作尺寸及公差12
5.3.1.凸模通气孔13
6.模具的总体设计13
6.1.压力机的选择13
6.2.模具主要零件设计13
6.3.产品技术文件的审查20
6.4.标准件的使用情况20
7.审查结论20
8.结束21
参考文献21
致谢22
摘要
简短介绍了我国模具行业发展状况，以及在当下模具行业情况，并且对国内外模具行业发展现状加以分析，从而对我国模具行业与国外模具行业进行了综合比较提出差距所在。
同时介绍了模具的类型和主要功能。
综合阐述对镶套落料拉深模具进行设计，首先对工件进行工艺分析，对拉深特点拉深变形过程进行技术分析。
在设计之前先确定修边余量和毛坯尺寸是否需要使用压边圈。
其次对拉深模具进行总体设计，了解拉深模具结构、分类，选择压边装置。
然后确定工作部分结构参数，确定拉深系数及工序尺寸。
计算凸模圆角半径、凹模圆角半径、间隙、凸、凹模尺寸公差、压边力、压边圈尺寸、拉深力、卸料力、拍样计算，并计算压力中心对压力机进行选择。
最后选择模具主要零部件及结构，对模具材料、模架进行选择，计算凸模长度、凹模高度和壁厚、凸模固定板尺寸以及校核凸、凹模强度。
同时设计选择其他零部件，确定模具闭合高度，对拉深模具进行安装调试。
关键词
模具；
冲压；
凸模圆角半径；
尺寸公差；
间隙；
拉深力；
凸、凹模.
Abstract
AbriefintroductiontoChina'
smoldindustrydevelopment,andinthemoldindustry,andthecurrentsituationofthedevelopmentofmoldindustryareanalyzed,whicharecomparedtothegapinthemouldindustryinourcountryandforeignmouldindustry.Atthesametimeintroducedandmainfunctionmoldtype.
Acomprehensivesetofinsertfallsdesigndrawingdie,firstthroughtheprocessanalysisoftheworkpiece,analyzescharacteristicsofdrawingdeformationprocessofdrawing.Inthedesignbeforetrimmingallowanceandblanksizeisrequiredtheuseofblankholder.Secondly,thewholedesignofthedrawingdie,drawingdie,understandtheclassification,selectionoftheedgepressingdevice.Thendeterminethestructureparameters,determinethedrawingcoefficientandtheprocessdimensions.Calculationofpunchradius,dieradius,thegap,convex,concavediesizetolerance,BHF,theedgepressingringsize,drawingforce,strippingforce,shootcalculation,andcalculationofthepressurecenterofpress.Thefinalchoiceofmainpartsofdieandthestructure,thechoiceofmoldmaterials,mold,punchlengthcalculation,dieheightandthickness,punchplatesizeandchecktheconvex,concavediestrength.Atthesametime,otherpartsdesign,determinetheheightoftheclosedmold,installationandcommissioningofthedrawingdie.
Keyword
Dies;
stamping;
punchradius;
dimensionaltolerances;
clearance;
drawingforce;
theconvex,concavedie.
前言
冷冲压是建立在金属塑性变形的基础上，在常温下利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的一种压力加工方法。
在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。
冷冲模在实现冷冲压加工中是必不可少的工艺装备，没有先进的模具技术，先进的冲压工艺就无法实现。
冷冲压的特点有：
1，节省材料2，制品有较好的互换性3制品有较好的互换性4生产效率高5操作简单6由于冷冲压生产效率高，材料利用律，故生产的制品成本较低。
冷冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪表和日用品生产中，已占据十分重要的地位，特别是在电子工业产品生产中，已成为不可缺少的主要加工方法之一。
随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压及模具技术也在不断革新与发展。
主要表现在以下几个方面：
一.工艺分析计算方法现代化现在已开始采用有限变形的弹塑性有限方法，对复杂成形件的成形过程进行应力应变分析的计算机模拟。
二.模具设计制造技术现代化工业发达国家正在大力开展模具计算辅助设计和制造（CAD/CAM）的研究。
采用这一技术，一般可提高模具设计制造效率的2-3倍，应用这一技术，不仅可以缩短模具设计制造周期，还可提高模具质量，减少设计和政治早人员的重复劳动，使设计者有可能把精力用在创新开发上。
三.冲压生产机械化与自动化与柔性化为了适应大批量，高效率生产的需要，在冲压模具和设备上广泛应用了各种自动化的进出料机构。
对于大型冲压件，专门配置了机械手和机器人，这不仅大大的提高了冲压件的生产品质和生产率，而且也增加了冲压工作和冲压工人的安全性。
在中小件的大批量生产方面，现已广泛应用于多工位压力机活、或高速压力机。
在小批量生产方面，正在发展柔性制造系统（FMS）。
四.为了满足产品更新换代快和小批量生产的需要，发展了一些新的成形工艺，简易模具，数控冲压设备和冲压柔性制造技术等。
五.不断改进板料的冲压性能
最后，关于冲模的破损机理与手，寿命分析，以及新型模具材料方面，进年来也有不少新的进展。
1.绪论
1.1.概述
1.1.1.模具工业的概况
模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。
中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。
直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。
近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。
据不完全统计，近10年全国（未含港、澳、台统计数字，下同）模具生产及进出口发展情况如表1、表2、
中国模具工业概况
表11995年以来中国历年模具产值表
年份
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
产值（亿万人民币）
145
160
200
220
250
280
316
360
450
表21995年以来中国历年模具进出口情况表
进口（万美元）
81100
91799
63000
66348
88274
87700
111174
127200
136930
出口（万美元）
4941
7000
9428
9591
13280
17374
18775
25234
33680
由表可见，虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。
由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。
中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。
结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。
近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；
塑料模和压铸模比例增大；
专业模具厂数量及其生产能力增加；
“三资”及私营企业发展迅速；
股份制改造步伐加快等。
从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。
目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。
模具工业是国民经济的基础工业，受到政府和企业界的高度重视，发达国家有“模具工业是进入富裕社会的源动力”之说，可见其重视的程度。
当今，“模具就是经济效益”的观念，已被越来越多的人所接受。
模具技术水平在很大程度上决定于人才的整体水平，而模具技术水平的高低，又决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，因此模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。
我国模具技术的现状与发展近年来，我国的模具工业也有较大发展，全国已有模具生产厂数千个，拥有职工数十万人，每年能生产上百万套模具。
多工位级进模具和长寿命硬质合金模具的生产及应用有了进一步扩大。
为满足新产品试制和小批量生产的需要，我国模具行业制造了多种简单、生产周期短、成本低的简易冲模，如钢皮冲冲模、聚氨脂橡胶模、低熔点合金模具、锌合金模具、组合冲模、通用可调冲孔模等。
数控铣床、数控电火花加工机床、加工中心等加工设备已在模具生产中采用。
电火花和线切割加工已成为冷冲模制造的主要手段。
为了对硬质合金模具进行精密成型磨削，研制成功了单层电镀金刚石成形磨轮和电火花成形磨削专用机床，使用效果良好，对型腔的加工正在根据模具的不同类型采用电火花加工、电解加工、电铸加工、陶瓷型精密铸造、冷入挤压。
超塑成形以及利用照相腐蚀技术加工型腔皮革纹表面等多种工艺。
模具的计算机辅助设计和制造也已进行开发和应用。
尽管我国的模具工业这些年来发展较快，模具制造水平也在逐步提高，但和工业发达国家相比，仍存在较大差距，主要表现在模具品种少、精度差、寿命短、生产周期长等方面。
1.1.2.冲压技术的发展趋势
目前，国内五金冲压模具行业发展特征明显，大型、精密、复杂产品成为行业主流，技术含量将不断提高，制造周期不时缩短，冲压件加工模具生产将继续朝着信息化、数字化、精细化、高速化和自动化方向发展，行业综合实力和核心竞争力显着提升。
据悉，五金国内冲压模具行业正在不时追赶世界先进水平，不时缩小与发达国家的技术差异，不少国产精密冲压模具在主要性能上已经能够和进口产品媲美，行业总体水平显着提高，不只实现进口替代，还有相当一局部产出口到美国、日本等工业发达国家和地区。
目前，国精密冲压模具正在积极走向国际舞台，参与国际竞争。
虽然和发达国家还存在一定的差异，但是依照目前国内行业的发展提示，今后几年，国内冲压模具行业必将实现赶超，成为推动国内模具行业发展的中坚力量，提升行业整体的技术水平，推动国内模具行业向着高端化、精密化、大型化、复杂化发展。
21世纪的今天,中国凭借丰富且廉价的人力资源、庞大的市场及其它许多有利条件，已成为承接工业发达国家模具业转移的良好目的地。
随着国际交往的日益增多和外资在中国模具行业的投入日渐增加，中国模具已经与世界模具密不可分，中国模具在世界模具中的地位和影响越业越重要。
据相关专业人士分析，未来十年，中国模具工业和技术的主要发展方向将主要集中在以下几个方面：
（1）模具结构日趋大型、精密、复杂及寿命日益提高。
由于成型零件日趋大型及高效率生产所要求的一模多腔，使模具日趋大型化；
随着零件微型化和模具结构发展的要求，今后模具加工的精度将更小，这必将促进超精密加工的发展。
（2）CAD/CAE/CAM技术在模具设计制造中的广泛应用。
在模具设计与制造中，开发并应用计算机辅助设计的制造系统（CAD/CAE/CAM），发展高精度、高寿命模具和简易模具（软模、低熔点合金模具等）制造技术以及通用组合模具、成组模具、快速换模装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。
模具制造是设计的延续，推行模具设计与制造一体化可达到优化设计的要求。
实践证明，模具CAD/CAE/CAM技术是当代最合理的模具生产方式，既可用于建模、为数控加工提供NC程序，也可针对不同的模具类型，以相应的基础理论，通过数值模拟方法达到预测产品成型过程的目的，改善模具结构。
从CAD/CAE/CAM一体化的角度分析，其发展趋势是集成化、三维化、智能化和网络化，其中心思想是让用户在统一的环境中实现CAD/CAE/CAM协同作业，以充分发挥各单元的优势和功效。
因此，应大力进行高端辅助设计制造软件的培训、推广和应用。
（3）快速经济模具技术的推广应用。
快速模具制造及快速成型技术是在近两来迅速发展起来的，并正向着高精度、更快捷的方向发展。
与传统的模具技术相比，该技术具有制模周期短、成本特点，是综合经济效益较显著的模具制造技术。
近年来快速模具制造商投入了很大的人力和物力，对各种模具的快速制造工艺进行研发，对传统的快速模具制造技术进行改造，嫁接了先进的RP及NC技术，有效满足一些高精度、高寿命模具的生产需求。
（4）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。
模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。
模具标准件应进一步增加规格、品种、发展和完善销售网络，保证供货速度，为客户提供交货期短、精度高、生产工艺性好、使用寿命长、价格低的优质模具标准件。
（5）开发优质模具材料和先进的表面处理技术。
模具材料是模具工业的基础，制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被高强钢板、涂敷镀层钢板、塑料夹层钢板和其他复合材料或高分子材料替代。
随着材料科学的发展，加强研究各种新材料的冲压成形性能，不断发展和改善冲压成形技术。
当前，国外模具材料系列日趋完善与细化，国内开发的高级优质模具钢品种虽然不少，但推广应用不足，每年所需约70万吨模具钢还要有相当一分进口。
模具表面处理技术对模具的制造精度、模具的强度、模具的寿命、模具的制造成本等有着直接的影响。
稀土表面工程技术和纳米技术表面工程技术的出现进一步推动模具制造的表面工程技术的发展。
同时处理技术由大气热处理向真空热处理发展。
（6）冲压成形技术将更加科学化、数字化，可控化。
科学化主要体现深入研究冲压变形的基本规律、各种冲压工艺的变形理念、失稳理论与变形程度等对成形过程、产品质量、成本、效益的预测和可控程序。
数字化主要体现在应用有限元、边界元等技术，对冲压过程进行数字模拟分析，以预测某一工艺过程中坯料对冲压的适应性及可能出现的质量问题，从而优化冲压方案。
（7）成形过程的数值模拟技术将在实用化方向取得很大的发展，并与化制造系统很好地集成。
人工智能技术、智能化控制将从简单形状零件成形发展到覆盖件等复杂开关零件成形，从而真正进入实用阶段。
（8）注重产品制造全过程，最大程度地实现多目标全局优化。
优化将从传统的单一成形环节向产品制造全过程及全生命期的系统整体发展。
（9）对产品可制造性和成形工艺的快速分析与评估能力将有大的发展。
以便宜从产品初步设计甚至构思时起，就能针对零件的可成形性及所需性能的保证度，作出快速分析评估。
（10）冲压技术将具有更大的灵活性或柔性，以适应未来小指量多品种混流生产模式及市场多样化、修改化需求的发展趋势，加强企业对市场变化的快速响应能力。
推广应用数控冲压设备、冲压柔性加工系统（FMS）、多工位高速自动冲压机以及智能机器人送料取件，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。
2.带凸缘圆筒形件的拉深深模设计样例
图1-1拉深工件图
2.1.零件工艺性分析
工件为图1-1所示拉深件，材料08钢，材料厚度1mm，其工艺性分析内容如下：
2.1.1.材料分析
08钢为优质碳素结构钢，属于深拉深级别钢，具有良好的拉深成形性能
2.1.2.结构分析
零件为一有凸缘筒形件，结构简单，底部圆角半径为r，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求，因此，零件具有良好的结构工艺性。
2.1.3.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
3.工艺方案的确定
零件的生产包括落料、拉深（需计算确定拉深次数）、切边等工序，为了提高生产效率，可以考虑工序的复合，本例中采用落料与第一次拉深复合，经多次拉深成形后，由机械加工方法切边保证零件高度的生产工艺。
4.零件工艺计算
4.1.拉深工艺计算
零件的材料厚度为1mm，所以所有计算以中径为准。
4.1.1.确定零件修边余量
根据零件的尺寸，经查表4-2得修边余量△h=4.3，所以，实际凸缘直径
由表4-3查得带凸缘筒形拉深件坯料尺寸计算公式得
当rR时
当r=R时
D=
D=
D≈251mm
4.1.3.判断是否采用压边圈
零件的厚度t=1mm
零件的相对厚度，经查压边圈为可用可不用的范围，为保证零件质量，减少拉深次数，决定采用压边圈
4.1.4.确定拉深次数
查表4-11，表4-12得
,说明该零件不能一次拉深成型，需要多次拉深
4.1.5.确定首次拉深工序件尺寸
初定查表4-11得首次拉深的极限拉伸系数为
则
=0.6*251=150.6mm
取
按式4-14，可得首次拉深高度为
=
=75.8mm
验算所取的是否合理：
根据t/D=0.40%,==1.31,查表4-12可知首次拉深的极限高度为0.53。
<
0.53。
因，故所取是合理的。
4.1.6.计算以后个次拉深的工序件尺寸
查表4-13的=0.62，则
mm
因=93.37mm<
115mm（零件直径），不需要推算下去，故供需要两次拉深。
调整以后各次拉深系数，使其均大于表4-13查得极限拉深系数。
调整后，实际=1.08。
故以后各次拉深工序件的直径为
以后各次拉深工序件的圆角半径取：
以后各次拉深工序件的高度为
将上述按中线尺寸计算的工序件尺寸换算成零件图的标注形式后，所得各工序件的尺寸如下图所示
图2-1
拉深前原零件图图2-1
图2-2
第一次拉深图2-2
图2-3
第二次拉深图2-3
根据上述计算结果，此零件需要罗拉落料（制成Φ
251mm的坯料）,二次拉深和切边共4道冲压工序。
因此，该零件的冲压工艺方案为：
落料→第一次拉深模→第二次拉深模→切边模
4.2.拉深力与压边力的计算
4.2.1.拉深力
拉深力根据公式（4-6）计算，查得08钢的强度极限δ=400Mpa，由=1.08查得表4-8的=0.5，
F=π=0.5*3.14*115*400=72220N
4.2.2.压边力
压边力根据式（4-9）计算，查得表4-10取q=2.5MP，则
22873N
4.2.3.压力机公称压力
根据（4-11）和=F+，取≥1.8，则
≥1.8*（72220+22873）=171.2KN
5.模具的工作部分尺寸的计算
5.1.凸凹模的间隙
由表4-17查得凸，凹模为Z=（1_1.05）t，取Z=1.05*1=1.05mm
5.2.凹凸模圆角半径
因最后一次拉深，故凹凸模圆角半径与拉深件想应圆角半径一致，故凸模圆角半径
凹模圆角半径
5.3.凸凹模工作尺寸及公差
由于工件要求内形尺寸，故凹、凸模工作尺寸及公差分别按式（4—23）
式（4—24）
计算。
取,,,则
==mm
5.3.1.凸模通气孔
根据凸模直径大小，通气孔直径为Φ10mm.
6.模具的总体设计
模具的总装图如下，故在单动压力机上拉深。
本模具采用倒装式结构，凹模11固定在模柄7上，凸模13通过固定板15固定在下模座3上。
上道工序拉深的工序件套在压边圈14上定位，拉深结束后，由推件板12将卡在凹模上的工件推出。
6.1.压力机的选择
根据公称压力≥1.8*（72220+22873）=171.2KN
滑块行程s≥2=2*100=200mm以及闭合高度H=550mm查冲压设备表，采用型号为J21-400A
6.2.模具主要零件设计
根据模具总装配结构、拉深工作要求及前述模具工作部分的尺寸计算，设计出拉深凸模、拉深凹模及压边圈，分别见图5
图6-1
拉深凸模
材料：
T10A
热处理：
58-62HRC
图6-2
拉深凹模图6-2
图6-3
拉深凹模
t10A
60-64HRC
图6-4
压边圈
图6-5
图6-
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