盒形件拉深模具设计51说明书汇编.docx
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盒形件拉深模具设计51说明书汇编
材料科学与工程系
《冲压工艺及模具设计》课程设计报告
实验名称：
冲压工艺及模具设计
专业班级：
姓名：
学号：
指导教师：
评定成绩：
教师评语：
指导老师签名：
年月日
目录
题目盒型件拉深模设计1
前言2
第一章审图4
第二章拉深工艺性分析4
2.1对拉深件形状尺寸的要求4
2.2拉深件圆角半径的要求5
2.3形拉深件壁间圆角半径rpy5
2.4拉深件的精度等级要求不宜过高5
2.5拉深件的材料6
2.6拉深件工序安排的一般原则6
第三章拉深工艺方案的制定6
第四章毛坯尺寸的计算7
4.1修边余量7
4.2毛坯尺寸7
第五章拉深次数确定8
第六章冲压力及压力中心计算9
6.1冲压力计算9
6.2压力中心计算9
第七章冲压设备选择10
第八章凸凹模结构设计10
8.1凸模圆角半径10
8.2凸凹模间隙10
8.3凸凹模尺寸及公差11
第九章总体结构设计11
9.1模架的选取11
9.2模柄12
9.3拉深凸模的通气孔尺寸12
9.4导柱和导套13
9.5推杆13
9.6卸料螺钉14
9.7螺钉和销钉14
第十章拉深模装配图绘制和校核15
10.1拉深模装配图绘制15
10.2拉深模装配图的校核16
第十一章非标准件零件图绘制16
11.1l拉深凸模17
11.2凸凹模19
11.3落料凹模19
第十二章结论20
参考文献20
题目盒型件拉深模设计
前言
从几何形状特点看，矩形盒状零件可划分成2个长度为（A-2r）和2个长度为（B-2r）的直边加上4个半径为r的1/4圆筒部分（图4.4.1）。
若将圆角部分和直边部分分开考虑，则圆角部分的变形相当于直径为2r、高为h的圆筒件的拉深，直边部分的变形相当于弯曲。
但实际上圆角部分和直边部分是联系在一起的整体，因此盒形件的拉深又不完全等同于简单的弯曲和拉深，有其特有的变形特点，这可通过网格试验进行验证。
拉深前，在毛坯的直边部分画出相互垂直的等距平行线网格，在毛坯的圆角部分，画出等角度的径向放射线与等距离的同心圆弧组成的网格。
变形前直边处的横向尺寸是等距的，即
，纵向尺寸也是等距的，拉深后零件表面的网格发生了明显的变化（如图1所示）。
这些变化主要表现在：
图1盒形件的拉深变形特点
⑴直边部位的变形直边部位的横向尺寸变形后间距逐渐缩小，愈向直边中间部位缩小愈少，纵向尺寸变形后，间距逐渐增大，愈靠近盒形件口部增大愈多，可见，此处的变形不同于纯粹的弯曲。
（2）圆角部位的变形拉深后径向放射线变成上部距离宽，下部距离窄的斜线，而并非与底面垂直的等距平行线。
同心圆弧的间距不再相等，而是变大，越向口部越大，且同心圆弧不位于同一水平面内。
因此该处的变形不同于纯粹的拉深。
根据网格的变化可知盒形件拉深有以下变形特点：
（1）盒形件拉深的变形性质与圆筒件一样，也是径向伸长，切向缩短。
沿径向愈往口部伸长愈多，沿切向圆角部分变形大，直边部分变形小，圆角部分的材料向直边流动。
即盒形件的变形是不均匀的。
（2）变形的不均匀导致应力分布不均匀（图2）。
在圆角部的中点
最大，向两边逐渐减小，到直边的中点处
最小。
故盒形件拉深时破坏首先发生在圆角处。
又因圆角部材料在拉深时容许向直边流动，所以盒形件与相应的圆筒件比较，危险断面处受力小，拉深时可采用小的拉深系数也不容起皱。
图2盒形件拉深时的应力分布
（3）盒形件拉深时，由于直边部分和圆角部分实际上是联系在一起的整体，因此两部分的变形相互影响，影响的结果是：
直边部分除了产生弯曲变形外，还产生了径向伸长，切向压缩的拉深变形。
两部分相互影响的程度随盒形件形状的不同而不同，也就是说随相对圆角半径r/B和相对高度H/B的不同而不同。
r/B愈小，圆角部分的材料向直边部分流得愈多，直边部分对圆角部分的影响愈大，使得圆角部分的变形与相应圆筒件的差别就大。
当r/B=0.5时，直边不复存在，盒形件成为圆筒件，盒形件的变形与圆筒件一样。
当相对高度H/B大时，圆角部分对直边部分的影响就大，直边部分的变形与简单弯曲的差别就大。
因此盒形件毛坯的形状和尺寸必然与r/B和H/B的值有关。
对于不同的r/B和H/B，盒形件毛坯的计算方法和工序计算方法也就不同。
第一章审图
由工件图可知，该工件为带凸缘的开口对称盒形件，要求保证内形尺寸，没有厚度不变的要求。
该工件形状满足拉深工艺性要求，可用拉深工序加工。
材料为08钢，料厚为1mm。
拉深精度等级为IT14
第二章拉深工艺性分析
2.1对拉深件形状尺寸的要求
1）拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉深成形；
2）尽量避免半敞开及非对称的空心件，应考虑设计成对称（组合）的拉深；
3）在设计拉深件时，应注明必须保证外形或内形尺寸，不能同时标注内外形尺寸；带台阶的拉深件，其高度方向的尺寸标注一般应以底部为基准；
4）拉深件口部尺寸公差应适当。
5）一般拉深件允许壁厚变化范围0.6t1.2t,若不允许存在壁厚不均现象，应注明；
6）需多次拉深成形的工件，应允许其内、外壁及凸缘表面上存在压痕。
2.2拉深件圆角半径的要求
1．凸缘圆角半径rdΦ
凸缘圆角半径rdΦ：
指壁与凸缘的转角半径。
要求：
1）rdΦ=5＞t=1一般取：
rdΦ=（48）t
2）当rdΦ＜0.5mm时，应增加整形工序。
2.部圆角半径rpg
底部圆角半径rpg：
指壁与底面的转角半径。
要求：
1）rpg=5mm≥t=1mm，一般取：
rpg≥（35）t
2）rpg＜t，增加整形工序，每整形一次，rpg可减小1/2。
2.3形拉深件壁间圆角半径rpy
矩形拉深件壁间圆角半径rpy：
指矩形拉深件的四个壁的转角半径。
要求：
rpy=15mm≥3t=3mm及rpy=15mm≥H/5=6mm.
2.4拉深件的精度等级要求不宜过高
主要指其横断面的尺寸精度；一般在IT13级以下，不宜高于IT11级，高于IT13级的应增加整形工序。
因为工件图精度等级为IT10，所以符合要求。
2.5拉深件的材料
由工件图可知拉伸件所用的材料为08钢。
材料名称
牌号
材料
状态
抗拉强度
/MPa
屈服强度
/MPa
铝锰防锈铝合金
LF21
退火
120-160
85
图2-1
2.6拉深件工序安排的一般原则
l）在大批量生产中，在凹、凸模壁厚强度允许的条件下，应采用落科、拉深复合工艺；
2）除底部孔有可能与落料、拉深复合冲压外，凸缘部分及侧壁部分的孔、槽均需在拉深工序完成后再冲出；
3）当拉深件的尺寸精度要求高或带有小的圆角半径时．应增加整形工序；
4）修边工序一般安排在整形工序之后；
5）修边冲孔常可复合完成。
第三章拉深工艺方案的制定
该零件包括落料、拉深、胀形三个基本工序，可以采用以下三种方案：
1）先落料，再拉深，再胀形，采用单工序模具生产。
2）落料-拉深-胀形复合冲压，采用复合模生产。
3）落料-拉深-胀形连续冲压，采用级进模生产。
方案1的模具结构简单，但需要三道工序，三套模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以满足零件的大批量生产需求。
为提高生产效率，应采用复合或级进冲压方式，为了保证尺寸精度，最后确定使用复合冲压方式进行生产。
加工完之后再进行切边。
第四章毛坯尺寸的计算
4.1修边余量
因为B
/B=52/40=1.3，B
=52
查《冲压工艺及冲模设计》表5-7得有凸缘件的修边余量为3.5mm。
4.2毛坯尺寸
因为h/B=30/190=0.16
0.6时，
1）直边部分按弯曲件求展开长度，即
l=H+0.57rp=20+0.57*8=24.56
2）圆角拉深部分展开长坯半径
R
=
=17.89
3）按求得的l和
，作出待修正的展开图
图4-1
展开图宽度为
B=30-2*8+2l+7=70.12
展开图长度为
L=50+2l+7=106.12
4）由于不满足
，工件较矮。
第五章拉深次数确定
毛坯相对厚度t/D/%=0.94
角部的相对圆角半径r/b/%=0.27
由参【4】表4-12知一道工序内所能拉深的矩形盒型件的最大相对高度h/d
为0.6～0.8。
工件相对高度h/b=20/30=0.67<0.6～0.8
所以该工件为一次拉深。
第六章冲压力及压力中心计算
6.1冲压力计算
落料力：
F=1.3*L*t*τ=134.467KN
其中τ按退火LF21计算
拉深力：
F=σ*t*（2*π*r*c+L*C）=40.63KN
胀形力：
p=K*L*t*σ=49KN
总冲压力F=227.097KN
6.2压力中心计算
由于工件为对称件，所以该工件的压力中心为几何中心，
即压力中心据短边距离为104.2mm，距长边距离为84.25mm。
第七章冲压设备选择
由公式
从参【5】表1-81选取开式双柱固定台压力机JD21-100
型号
JD21-80
工称压力（KN）
800
滑块行程（mm）
可调12-130
滑块行程次数（min
）
60
最大闭合高度（mm）
380
闭合高度调节量（mm）
100
滑块中心线至床身距离（mm）
290
立柱距离（mm）
380
工作台尺寸（mm）
前后
480
左右
700
模柄孔尺寸（mm）
直径
60
深度
70
第八章凸凹模结构设计
8.1凸模圆角半径
由于工件图保证内形尺寸，，所以由图知
=8mm又由于
取r=8mm,
所以凹模圆角半径
等于8mm
8.2凸凹模间隙
由表5-19可知
，则令z=t=1.4mm
8.3凸凹模尺寸及公差
因为工件图IT为14
由于该工件为距形件，有內形尺寸要求
凸模长边尺寸为
凸模短边尺寸为
四个圆角部分相当于直径为8mm，则
凹模长边尺寸为
凹模短边尺寸为
四个圆角部分相当于直径为8mm，
则
第九章总体结构设计
9.1模架的选取
由凹模的尺寸计算出凹模周界，再由凹模周界从参【7】中选取标准模架
表9-48中间导柱模架
闭合高度（参考）
H
零件件号、名称及标准编号
1
2
3
4
5
6
上模座
下模座
导柱
导套
数量
最小
最大
1
1
1
1
1
1
规格
260
400
200×160×45
200×160×45
28×200
28×110×43
9.2模柄
由于凸缘模柄的优点在于凸缘以下部分可加工出容纳推板的形孔，此外装拆比较方便，便用于较大的模具。
由压力机知，模柄孔直径为60mm。
所以根据表3-42凸缘模柄（JB/T7646.3-1994）
9.3拉深凸模的通气孔尺寸
工件在拉深时，由于空气压力的作用或润滑油的黏性等因素，使工件很容易粘附在凸模上。
为使工件不至于紧贴在凸模上，设计凸模时，应有通气孔。
由文献四表4-35知：
通气孔直径为8mm。
9.4导柱和导套
1）由选取的模架中导柱的基本尺寸，在参【7】中选取B型导柱
表3-38导柱
基本尺寸（d/d
）
极限偏差
L
l
d
d
（h5）
（h6）
（r6）
55
0
-0.013
0
-0.019
+0.060
+0.041
280
70
2）再根据导柱和导套之间的配合选取A型导套
表3-39导套
d
D（r6）
L
H
b
a
基本尺寸
极限尺寸
基本尺寸
极限偏差
（H6）
（H7）
A型
A型
55
+0.019
0
+0.030
0
70
+0.062
+0.043
160
53
4
1
9.5推杆
由模柄上的孔d=15。
所以根据参【7】表3-33带螺纹推杆（JB/T7650.2-1994）
d
d
L
l
l
d
b
S
C
C
r
≤
M14
M12
160～220
60
14
9.5
2.5
12
2
1.5
1
9.6卸料螺钉
由参【7】表3-36圆柱头内六角卸料螺钉（JB/T7650.6-1944）
d
d
l
d
H
t
s
d
d
r≤
r
≤
d
c
c
b
L
M20
24
26
36
24
12
17
20.5
19.4
1
1.5
16.5
2.5
1
4
80～200
9.7螺钉和销钉
1）由螺钉的商品规格长度选取合适的螺钉
由参【7】表3-48内六角圆柱头螺钉（GB/T70.1-2000）
螺纹规格
M12
b（参考）
36
d
（max）
18
k（max）
12
s
10
e（mix）
11.43
商品规格长度l
20～120
2）由销钉的规格长度选取合适的销钉
由参【7】表3-49圆柱销
d（m6/m8,m6）
12
c≈
2.5
商品规格l
l
22～140
l
26～100
第十章拉深模装配图绘制和校核
10.1拉深模装配图绘制
图10-1
此工件在压力机上落料拉深。
模架采用标准件，导柱和导套分别用B型导柱和A型导套。
拉深模采用倒装式结构形式，推板推出工件。
拉深时用3个定位销进行定位。
模具采用倒装式结构，其特点可省去设计提供压边力的弹顶器。
拉深工艺的基本运动是，卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触，并继续下降，进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料体积成形，然后凸、凹模分开，凹模滑块把工件推出，完成拉深运动。
卸料板和滑块的运动非常关键，为了保证拉深件的质量，必须控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则拉深件容易起皱，甚至裂开；其次应确保凹模滑块压力足够，以保证拉深件底面的平面度。
10.2拉深模装配图的校核
1）模具总体结构是否合理，能否拉出合格零件，装配的特殊要求在技术要求中是否写明；
2）拉深力是否进行了计算，选用压力机是否合适；
3）视图表达是否清楚，正确；
4）件号是否有遗漏；
5）毛坯图，制件图及制件材料等有关说明是否齐全；
6）模具闭合高度、确定导柱长度和模架选择是否合适；
8）明细表中的内容是否齐全，视图表达是否填写正确、无误；
9）该画的零件图是否齐全，视图表达是否正确；
10）尺寸标注的基准面、基准体、基准孔是否选的合理，是否适合于实际作业和检查；
11）凸、模工作部分尺寸是否合理，其强度是否足够。
第十一章非标准件零件图绘制
11.1拉深凸模
图11-1
11.2凸凹模
图11-2
11.3落料凹模
第十二章结论
两周的课程设计，眼看就要结束了。
毫无疑问，这两周是我这个学期以来最充实的一段时间，充实的同时也让我感到很疲劳，但我还是很开心。
经过这段时间的学习，我更深刻的理解了冲压模具的基础知识，通过实践操作所掌握的是无法通过上课可以学到的。
同时又让我温习了ATUOCAD的制图知识，熟练了cad的操作技巧，加强了我与同学间的学习交流，这些都是非常可贵的。
让我感触最深的是老师对我们的制图和说明书的相关格式标准的教诲，这是以前的学习过程中没有接触和考虑过的。
现在才明白这是非常必要的，我们似乎更加专业了，当然我们以后在这方面要更加关注和学习。
在结束这段课程设计之前，还要感谢老师对我们一丝不苟的指导，让我们顺利的给这次经历画上了一个完美的记号。
谢谢老师！
参考文献
【1】李奇涵主编冲压成型工艺与模具设计【M】.北京.科学出版社，2007
【2】冯炳尧韩泰荣蒋文森编模具设计与制造简明手册【M】.上海.上海科学技术出版社
【3】《冲模设计手册》编写组编冲模设计手册【M】.北京.机械工业出版社，2001
【4】林承全胡绍平主编冲压模具课程设计指导与范例【M】.北京.化学工业出版社，2008
【5】曹立文王东丁海娟郭士清编实用冲压模具设计手册【M】.北京.人民邮电出版社.2007
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