圆筒件落料拉深冲压模具课程设计说明书DOCdoc.docx
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圆筒件落料拉深冲压模具课程设计说明书DOCdoc
南京农业大学工学院课程设计说明书工艺计算
课程设计
课程名称材料成型工艺及设计
题目名称圆筒件的模具设计
专业班级材控112
学号33311227
学生姓名张孝富
指导教师聂信天夏荣霞徐秀英
2014年9月25日
南京农业大学工学院课程设计说明书工艺计算
课程设计任务书
...............................................................
3
产品图及设计说明.........................................................
3
序言........................................................................
4
第1章
制件的工艺性分析.....................................................
5
1.1
圆筒件工艺性分析....................................................
5
1.2
零件工艺方案的确定..................................................
5
第2章
工艺方案的制定及分析比较.............................................
6
第3章
圆筒形拉深件工艺计算.................................................
7
3.1
工艺尺寸的计算......................................................
7
3.2
拉深力的确定........................................................
9
3.2.1
首次拉深.......................................................
9
3.2.2
第二次拉深....................................................
10
3.2.3
第三次拉深....................................................
10
3.2.4
第四次拉深....................................................
10
3.2.5
确定压力中心..................................................
11
3.3
拉深模间隙.........................................................
11
3.4
凸凹模工作部分的尺寸及公差的确定...................................
11
3.4.1
第一次拉深....................................................
11
3.4.2
第二次拉深....................................................
11
3.4.3
第三次拉深....................................................
12
3.4.4
第四次拉深....................................................
12
3.5
落料拉深复合模其它工艺计算.........................................
12
3.6
排样图设计及材料利用率计算.........................................
13
3.7
压边的橡胶计算......................................................
14
3.8
卸料装置的设计.....................................................
15
3.8.1
刚性卸料装置..................................................
15
3.8.2
弹性卸料装置..................................................
15
3.8.3
橡皮的选用....................................................
15
3.8.4
卸料板........................................................
16
3.8.5
推件装置......................................................
16
3.8.6
卸料螺钉......................................................
16
第4章
模具结构的确定......................................................
17
4．1模具的形式.........................................................
17
4.1.1
正装式特点....................................................
17
1
南京农业大学工学院课程设计说明书工艺计算
4.1.2
倒装式特点....................................................
17
4.2
定位装置............................................................
17
4.3
卸料装置............................................................
17
4.3.1
条料的卸除....................................................
17
4.3.2
工件的卸除....................................................
17
4.4导向零件........................................................
17
4.5
模架.
...............................................................
17
4．5．1标准模架的选用..............................................
18
第5章编写工艺卡片.........................................................
18
结束语.....................................................................
19
参考文献
....................................................................
20
2
南京农业大学工学院课程设计说明书工艺计算
题目名称
专业班级
姓名
学号
产品图及设计说明
零件简图：
如右图所示。
名称：
圆筒
生产批量：
大批量
材料：
30钢
课程设计任务书
圆筒件的模具设计
材控112
张孝富
33311227
材料厚度：
0.5mm
要求设计此工件的落料拉深模。
3
南京农业大学工学院课程设计说明书工艺计算
序言
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。
本次课程设计的内容为用模具生产无凸缘圆筒件，其中包括落料、拉深、二次拉深、三
次拉深、四次拉深、切边等工序。
其中把落料和首次拉深用复合模完成，而其他不出图但进
行了相关的尺寸计算，重点在复合模上，解决落料和拉深的计算问题同时对相关的模具的零
件给以详细的设计。
生成装配工程图和相关的零件图。
4
南京农业大学工学院课程设计说明书工艺计算
第1章制件的工艺性分析
1.1圆筒件工艺性分析
（1）零件材料为30钢，其塑性，韧性较好，屈服强度σs为295MPa,抗拉强度σb为490MPa,利于各种工序的加工。
（2）从零件图样上看,其尺寸有公差要求,故精度较高,属于一般零件，其公差按IT14处理,给模具制造带来一系列方便.A、如果冲压件零件图上没有标注公差，只有公称尺寸，则应
该给以标注公差；
圆形件，冲模按IT7～6级制造模具。
B、按“入体”原则把它们逐个改为单向公差（目的是方便于以后的刃口尺寸计算）；
外形部分，化为上偏差为零，下偏差为负（相当为基轴制标注，只小不大）；
2零件的形状、结构及冲压工艺性
（1）该零件总体属于圆筒形拉深件,无凸缘的普通件.
（2）该零件的厚度t=0.5mm，且材料较软对于各种工序都有可以适应
（3）零件圆微形部分高为75mm,可能需要几次拉深成形
（4）综上所述，此零件可用冷冲压加工成形
（5）成形半径为10mm的半圆球形，需几次成形
1.2零件工艺方案的确定
（1）模具类型的确定
经分析，工件尺寸精度要求较高，形状不复杂，且不大，根据材料较薄（0.5mm）的特
点，为保证较高的生产率，落料模具采用带料（或条料、卷料），漏料方式的冲裁模结构形
式；从零件的结构形状，尺寸公差来看，该零件可以使用单工序模、级进模或复合模，各种
模具都有各自的优缺点，下面通过对其进行比较，得出较合适的模具类型。
①单工序模。
制件公差等级一般，生产率较低，在高速自动冲床上不能使用，安全性不高，
但模具制造工作量小，成本低。
②级进模。
公差可达IT14~IT10级，可加工复杂制件，生产率高，可使用高速自动冲床机，
安全性高，模具制造工作量较大，成本高。
③复合模。
公差IT9~IT8级，生产率略高，安全性不高，模具制造工作量大，成本高。
综上所述制件公差为IT14级，比较简单，生产率要求高，所以可采用单工序模。
（2）制件工艺方案的确定
从产品零件结构形状可知，所需基本工序有落料、拉深；
（3）设计制图落料拉深复合模
5
南京农业大学工学院课程设计说明书工艺计算
第2章工艺方案的制定及分析比较
完成此工件需要落料、拉深两道工序。
其加工方案分为3种，见表2.1。
表2.1工艺方案
序号
1
2
3
工艺方案
单工序模生产：
落料、首次拉深、二次拉深、三次拉深、四次拉深、切边
复合模生产：
落料-首次拉深复合、二
次拉深、三次拉深、四
次拉深、切边
连续模生产：
落料-拉深-拉深-拉深-
拉深连续、切边
结构特点
模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以满足零件大批量生产的需求。
同一副模具完成两道不同的工序，大大减小了模具规模，降低了模具成本，提高生产效率，也难以提高压力机等设备
的使用效率；操作简单、方便，适合中批量生产；。
同一副模具不同工位完成两道不同的工序，生产效率高，模具规模相对第二种方案要大一些，模具成本要高；两道工位之间的定位要求非常高。
根据本零件的设计要求以及各方案的特点，决定采用第2种方案复合模比较合理。
6
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第3章圆筒形拉深件工艺计算
3.1工艺尺寸的计算
（1）确定切边余量δ
由H=75-0.25=74.75、d=40-0.5=39.5H/d=74.75/39.51.89
见文献[1]p120查表4-2得：
取修边值δ=5mm
⑵计算毛坯直径
D=d24dH1.72rd0.56r2
=39.52439.574.7551.721039.50.56102
=116mm
⑶确定拉深形式及拉深次数
根据毛坯首次拉深不起皱的条件是:
D-d>22t
即116-39.5=76.5>22x0.5得76.5>11,故：
D-d>22t成立
所以应采用压边圈。
⑷确定每次拉深的拉深系数和直径
毛坯的相对厚度t/D1000.4
总拉深系数为m总=d/D=39.5/116=0.341
取m1=0.56，m2=0.78，m3=0.8得：
m总
mn0.9760.83
m1m2m3
由上计算可得共需要4次拉深；
取m1=0.57，m2=0.78，m3=0.8，m4=0.82
7
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则：
d1m1D66.12取d1=66.1mm
d2m2d151.56取d2=51.5mm
d3m3d241.2取d3=41.2mm
d4m4d333.78取d4=33.7mm
由于d4=33.7mm<39.5mm,所以可适当增大拉深系数，但变形程度分布合理，现调整为
m1=0.6，m2=0.81，m3=0.83，m4=0.844
调整后拉深件直径：
d1m1D69.6取d1=69.6mm
d2m2d156.376取d2=56.4mm
d3m3d246.812取d3=446.8mm
d4m4d339.49取d4=39.5mm
⑸凸凹模圆角半径的确定
①凹模圆角半径的确定
第一次：
rd1=0.80（Dd）t=0.80（11639.5）2=5mm
第二次：
rd2（0.6~0.8）rd13~4取3.5mm
第三次：
rd3（0.6~0.8）rd22.1~2.8取2.5mm
第四次：
rd4r10mm
8
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②凸模圆角半径的确定
第一次：
rp1=（0.7～1.0）rd1=（0.7～1.0）
5=3.5～5
取4mm
第二次：
d1
d2
2t
rp2
2
6.1mm
d2
d3
2t
第三次：
mm
rp3
2
4.3
第四次：
rd4r
10mm
⑹计算每次拉深工序件的高度
见文献[1]p127根据式4-8计算各次拉深工序件的高度
2
h1=0.25（D/d1-d1）+0.43r1/d1（d1+0.32r1）
2
=0.25（116/69.6-69.6）+0.434/69.6（69.6+0.324）
=32.68mm取33mm
2
h2=0.25（D/d2-d2）+0.43r2/d2（d2+0.32r2）
2
=0.25（116/56.4-56.4）+0.436.1/56.4（56.4+0.326.1）
=48.26mm取48mm
同理h3=62mm，h4=80mm
由80-75=5mm即有5mm的修边余量，满足要求。
3.2拉深力的确定
3.2.1首次拉深
模具为落料拉深复合模，动作顺序是先落料后拉深，现分别计算落料力F落、拉深力F拉
和压边力F压。
F落
KLt
1.3
3.14
116
0.5
490N
116.01kN
P卸
K卸P落
式中
K卸—卸料系数，查参考文献
[1]知K卸0.045～0.055，取K卸0.05。
9
南京农业大学工学院课程设计说明书工艺计算
所以P卸0.05116.015.8KN
查表得k1=0.86σb=490N公式P=πd1tσbk1
p拉=3.1469.60.54900.8646KN
F压
[D2（d1t
2rA）2]P，其中ｐ取3.5
4
[1162
（69.6
0.524）2]3.5
4
20.2kN
因为拉深力与压边力的和落料力，即
F拉F压F落4620.2116.01182.2KNF压/0.52
所以，应按照的大小选用设备。
初选设备为J23—25
3.2.2第二次拉深
公式：
P=πd2tσbk2
查表得k2=0.81σb=490N
P2=3.1456.40.54900.8134.7KN
3.2.3第三次拉深
P3=3.1446.80.54900.7426.6KN
3.2.4第四次拉深
P4=3.1439.50.54900.7121.6KN
由于P2>P3>P4则：
Q=（1/3～1/6）P2=（11.6～5.8）KN取Q=10
P总=P1+Q=34.7+10=44.7KN<63KN
由文献[1]p15表1-5得：
压力机选63KN，型号J23-6.3。
10
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3.2.5确定压力中心
该模具属图形对称旋转件，圆心即压力中心，不必进行压力中心的计算。
3.3拉深模间隙
有压边圈模具的间隙
第一次拉深
C=1.1t=0.55mm
第二次拉深
C=（1～1.05）t=0.5～0.525
取C=0.5mm
第三次拉深
C=（1～1.05）t=0.5～0.525
取C=0.5mm
第四次拉深
C=（0.9～0.95）t=0.45～0.475
取C=0.45mm
3.4凸凹模工作部分的尺寸及公差的确定
3.4.1第一次拉深
第一次拉深后零件直径为69.6mm，由公式c=1.2t确定拉深凸凹模间隙值c,
所以c=1.2x0.5=0.6mm,则：
以凹模为基准；凹模尺寸的计算为：
d
69.60
0.03
查表得δ
DdDi0
d=0.03
凸模尺寸的计算为
00
Dp（Di-2c）-p68.40.02查表得δp=-0.02
3.4.2第二次拉深
以凹模为基准；c=1.2x0.5=0.6mm;凹模尺寸的计算为：
d0.03
DdDi056.40查表得δd=0.03
凸模尺寸的计算为
11
南京农业大学工学院课程设计说明书工艺计算
D（D-2c）055.20查表得δ=-0.02
pi-p0.02p
3.4.3第三次拉深
以凹模为基准；c=1.2x0.5=0.6mm;凹模尺寸的计算为：
d
46.80
0.03
查表得δ
DdDi0
d=0.03
凸模尺寸的计算为
D（D-2c）045.60查表得δ=-0.02
pi-p0.02p
3.4.4第四次拉深
以凹模为基准；
凹模尺寸的计算为
d
Dd（D-0.75）0查表得δd=0.03
0.03
0.03
Dd（40-0.75x0.5）0
39.6250
则凸模尺寸的计算为
0
Dp（D-0
升级会员 