该筒形件不能一次拉深成形
iv.拉深件所能达到的偏差
a）直径偏差
查文献[2]表4.4得此零件所能达到的直径偏差是±0.25，因此
满足条件。
b）高度偏差
查文献[2]表4.5得此零件所能达到的高度偏差是±0.06，因此29±0.06满足条件。
v.变形特点的分析
1）拉深时的变形区在毛坯的凸缘部分，其它部分为传力区，不参与主要变形；
2）毛坯变形区在切向压应力和径向拉应力作用下，产生切向压缩和径向拉长变形；
3）极限变形参数主要受到毛坯传力区承载能力的限制。
5.工艺方法的确定
由上面分析可知，为了保证工件的性能，该工件不能一次拉深到位，至少需经过两次拉深。
而完成该工件需经过落料、拉深工序。
综合实际情况，可有以下3种方案（如表格2-1所示）供选择：
表2-1
序号
工艺方案
结构特点
1
单工序模生产：
先落料，再进行第一次拉深、第二次拉深，最后切边
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。
2
复合模生产：
先落料、第一次拉深复合、继而进行后续拉深，最后切边
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，适合中小批量生产。
3
连续模生产：
落料后正、反拉深，最后切边
正、反拉深模具结构比较复杂，要求工步精确，并需要采用双动力压力机，生产效率高，适合于大量而且具备双动力机的情况。
根据本零件的设计要求以及各方案的特点，决定采用第2种方案比较合理。
三、零件工艺计算
6.拉深工艺计算
零件的材料厚度为1mm，以下所有的计算以中线为准。
vi.确定零件修边余量
零件的相对高度
，由文献[1]表6-2查得修边余量
，故修正后拉深件的总高应为
。
vii.确定坯料尺寸D
由公式
其中:
d=31mm，h=28.5mm，r=3.5mm
则：
D=68mm
viii.判断是否采用压边圈
零件的相对厚度
，由文献[2]表4-11知：
该拉深工艺须可用可不用压边圈，为保险起见，第一次拉深采用压边圈。
ix.确定拉深次数
先判断能否一次拉出
由文献[1]表6-8，
，
，
由此可知：
故判断不能一次拉深成形。
故可根据公式
求得
取较大整数：
x.确定各次拉深半成品尺寸
1）调整各次拉深系数，使各次拉深后系数均大于文献[1]表6-6、6-7查得的相应极限拉深系数。
调整后，实际选取
，
。
所以各次拉深的直径确定为：
2）各次半成品的高度计算：
取各次的r凹分别为：
由公式
计算得：
r凹1=4.4mm,r凸1=3.08~4.4mm，取r1=4mm，r2=3.5mm
则由公式可计算出各次h：
将所有已知数据带入可求得:
h1=23.2mm,h2=31.1mm.
xi.拉深件工序尺寸图
根据前面分析计算，可知本零件须两次拉深，各工序尺寸如图3－1所示
图3－1各工序尺寸图
xii.排样计算
零件采用单直排排样方式，查文献[1]表3-10得零件间的搭边值a=0.8mm，零件与条料侧边之间的搭边值a1=1.0mm，若模具采用无侧压装置的导料板结构，则条料上零件的步距S=D+a=68+0.8=68.8mm，由文献[1]式3-26可知条料的宽度应为
其中，b0=0.5由文献[1]表3-12查得。
故一个步距内的材料利用率
为：
=A/BS
100
=（D/2）2/BS
100
=π（68/2）2/（71.5×68.8）×100%=73.8%
零件的排样图如图3-2所示：
图3-2排样图
7.拉深压力计算与设备的选择
xiii.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
拉深力
和压边力
。
=295mPa,
则F落=1.3*3.14*68*1*295=81884.92N=81.88kN
式中K卸—卸料系数，查参考文献[1]表3-8知k卸=0.025～0.06，取K卸=0.04，
所以P卸=0.04*81,88=3.28kN
b=295mPa，d1=38mm,由文献[1]表6-11查取K1=0.965
则：
其中
由文献[1]表6-13查P=2.75mPa
则：
所以，应按照落料力的大小选用设备。
故F公称压力至少要131~147kN
为方便取件，工作行程
。
初选设备J23-25。
xiv.二次拉深:
b=295mPa，d2=31mm,由文献[1]表6-11查取K2=0.78
则：
故F公称压力至少要131~147kN
为方便取件，工作行程
。
初选设备JA21-35。
xv.压力中心的计算
图3-3压力中心图
由于是圆形工件，如图3-3所示，所以工件的压力中心应为圆心即O（34,34）
xvi.压力设备的选择
1）落料拉深复合模设备的选用
根据以上计算，同时考虑拉深件的高度选取开式可倾压力机J23-25，
其主要技术参数为：
公称压力：
250KN
滑块行程：
65mm滑块行程次数：
105次/min
最大装模高度：
220mm最大闭合高度：
270mm
连杆调节长度：
55mm工作台尺寸：
370560mm
模柄孔尺寸：
4060mm垫板厚度：
50mm
2）第二次拉深模设备的选用
考虑零件的高度，选取开式固定式压力机JA23-80，以保证拉深的顺利操作，其主要技术参数如下：
公称压力：
350KN最大闭合高度：
280mm
滑块行程：
130mm滑块行程次数：
50次/min
工作台尺寸：
380610mm模柄孔尺寸：
5070mm
8.拉深模工作零件设计与计算
xvii.凸、凹模刃口尺寸计算
c）首次拉深凸、凹模尺寸的刃口尺寸计算
由上边计算可知：
第一次拉深件后零件直径为38mm，查文献[3]4-12由公式
确定拉深凸、凹模间隙值
，所以间隙
，则
由于工件要求内形尺寸，则以凸模为设计基准。
拉深凸模直径：
拉深凸模刃口尺寸如图3-5所示
图3-5拉深凸模刃口尺寸图
拉深凹模直径：
拉深凹模刃口尺寸如图3-4所示
图3-4凸凹模刃口尺寸图
以上凹、p查文献[1]表3-6得知，凹=+0.03，p=-0.02
d）二次拉深凸、凹模尺寸刃口尺寸计算
由文献[3]表4-12查取Z/2=1.05t=1.05mm,则2Z=2.1mm
由于工件要求内形尺寸，则以凸模为设计基准。
拉深凸模直径：
拉深凸模刃口尺寸如图3-7所示
图3-7拉深凸模刃口尺寸图
拉深凹模直径
拉深凹模刃口尺寸如图3-6所示
图3-6拉深凹模刃口尺寸图
xviii.落料拉深复合模其它工艺计算
根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用配作加工法。
落料尺寸为φ680.2mm，落料凹模刃口尺寸计算如下：
由文献[1]表3-3查取该零件冲裁凸、凹模最小间隙Zmin=0.10mm，最大间隙Zmax=0.14mm，表3-5查得磨损系数x=0.5，以凹模为基准，则：
落料凹模直径
拉深凹模刃口尺寸如图3-10所示：
图3-10拉深凹模刃口尺寸图
落料凸模直径d凸=68mm
落料凸模刃口尺寸如图3-11所示：
图3-11拉深凸模刃口尺寸图
四、模具结构的确定
9.模具的形式
本产品冲孔落料采用正装式复合模进行冲裁，拉深则采用倒装式拉深模具成形。
xix.正装式特点
冲出的工件表面比较平直为后续加工提供条件。
xx.倒装式特点
操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凸凹模承受的张力较大，因此凸凹模的壁厚应严格控制，以免强度不足。
经分析，此工件，若采用正装式复合模，操作很不方便；另外，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑，决定二次拉深采用倒装式复合模，首次拉深用正装。
10.定位装置
首次拉深采用固定式挡料销纵向定位，安装在凹模上，工作很方便。
11.卸料装置
xxi.条料的卸除
采用弹性卸料板。
因为是正装式复合模，所以卸料板安装在上模。
xxii.出件装置
本模具采用打料装置将工件从落料凹模中推下，落在模具工作表面上。
12.导向零件
导向零件有许多种，如用导板导向，则在模具上安装不便而且阻挡操作者视线，所以不采用；若用滚珠式导柱导套进行导向，虽然导向精度高、寿命长，但结构比较复杂，所以也不采用；针对本次加工的产品的精度要求不高，采用滑动式导柱导套极限导向即可。
而且模具在压力机上的安装比较简单，操作又方便，还可降低成本。
13.模架
若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便，但只能一个方向送料。
若采用对焦导柱模架，则受力平衡，滑动平稳，可纵向或横向送料。
若采用后侧导柱模架，则可三方向送料，操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑，但模具受力不平衡，滑动不平稳。
本设计决定采用后侧导柱模架。
xxiii.标准模架的选用
1）落料拉深复合模零部件设计
标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。
根据凹模高度和壁厚的计算公式得
凹模高度H=Kb=0.35*32=11.2mm，凹模壁厚C=（1.2-2）H=1.6×11.2=18mm
所以，凹模的外径为D=（32+2×18）=68mm。
以上计算仅为参考值，由于本套模具为落料拉深复合模，所以凹模高度受拉深件高度的影响必然会有所增加，其具体高度将在绘制装配图时确定。
另外，为了保证凹模有足够的强度，将其外径增大到70mm。
模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，查文献[2]表15.2得模架规格为：
上模座：
286mm×190mm×40mm，
下模座：
286mm×190mm×40mm，
导柱：
A25mm×150mm，
导套：
A25mm×95mm×38mm。
2）第二次拉深模零部件设计
标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。
根据凹模高度和壁厚的计算公式得
凹模高度H=Kb=0.35*32=11.2mm，凹模壁厚C=（1.2-2）H=1.6×11.2=18mm
所以，凹模的外径为D=（32+2×18）=68mm。
以上计算仅为参考值，由于本套模具为落料拉深复合模，所以凹模高度受拉深件高度的影响必然会有所增加，其具体高度将在绘制装配图时确定。
另外，为了保证凹模有足够的强度，将其外径增大到70mm。
模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，查文献[2]表15.2得模架规格为：
上模座：
200mm×160mm×40mm，
下模座：
200mm×160mm×45mm，
导柱：
28mm×170mm，
导套：
38mm×100mm×42mm。
五、第二次拉深凹模零件图
xxiv.拉深凹模如图5-1所示
图5-1拉深凹模零件图
六、第二次拉深凸模零件图
xxv.拉深凸模如图5-2所示
图5-2拉深凸模零件图
七、模具的工作原理
14.拉深的变形过程
拉深时压边圈先把中板毛坯压紧，凸模下行，强迫位于压边圈下的材料（凸缘部分）产生塑性变形而流进凸凹模间隙形成圆筒侧壁。
拉深材料的变形主要发生在凸缘部分，拉深变形的过程实质上是凸缘处的材料在径向拉应力和切向压应力的作用下产生塑性变形，凸缘不断收缩而转化为筒壁的过程，这种变形程度在凸缘的最外缘为最大。
15.各种拉深现象
由于拉深时各部分的应力（受力情况）和变形情况不一样，使拉深工艺出现了一些特有的现象：
xxvi.起皱：
A.拉深时凸缘部分的切向压应力大到超出材料的抗失稳能力，凸缘部分材料会失稳而发生隆起现象，这种现象称起皱.起皱首先在切向压应力最大的外边沿发生,起皱严重时会引起拉断.
B.起皱是拉深工艺产生废品的主要原因之一,正常的拉深工艺中是不答应的.常采用压力圈的压力压住凸缘部分材料来防止起皱.
C.起皱的影响因素:
a）.相对厚度:
t/D
其中t----毛坯厚度,D----毛坯直径
判定是否起皱的条件:
D-d<=2Zt,d----工件直径.
b）.拉深变形程度的大小
但是在拉深变形过程中,切向压应力及凸缘的抗失稳能力都是随着拉深进行,切向压应力是不断增大,变形区变小,厚度相对增加,变形失稳抗力增加,两种作用的相互抵消,使凸缘最易起皱的时刻发生于拉深变形的中间阶段,即凸缘宽度大约缩至一半左右时较易发生起皱现象.
xxvii.变形的不均匀:
拉深时材料各部分厚度都发生变化,而且变化是不均匀的.凸缘外边沿材料厚度变化最大,拉深件成形后,拉深件的坯口材料最厚,往里逐渐减薄,而材料底部由于磨擦作用（拉深凸模与底部材料间）阻止材料的伸长变形而使底部材料变薄较小,而底部圆角部分材料拉深中始终受凸模圆角的顶力及弯曲作用,在整个拉深中一直受到拉应力作用,造成此处变薄最大。
所以拉深中厚度变薄主要集中于底部圆角部分及圆筒侧壁部分,我们把这一变薄最严重的部位称作危险断面.
拉深过程中,圆筒侧壁起到传递凸模拉力给凸缘的作用,当传力区的径向拉应力超出材料极限,便出现拉破现象.
xxviii.材料硬化不均匀
拉深后材料发生塑性变形,引起材料的冷作硬化.
由于各部分变形程度不一样，冷作硬化的程度亦不一样，其中口部最大，往下硬化程度降低，拉近底部时，由于切向压缩变形较小，冷作硬化最小，材料的屈服极限和强度都较低，此处最易产生拉裂现象。
八、总结
通过这次的模具课程设计，使我对于模具有了更加深入的了解，对模具的设计过程有了清晰的认识。
模具的设计过程就是一次在总结前人经验的基础上不断创新的过程。
在具体操作设计的时候，我发现有很多需要的理论、数据、参数等都是在课本上找不到的，很多情况下都只能凭借设计者自己的经验进行，由此可见实践对于我们设计人员的重要性。
并且通过具体的操作，不仅让我学到了许多新知识，还让我重新拾起了许多已经淡忘的知识，如CAD、机械制图、公差等。
具体遇到问题如下：
●压力机的选型遇到瓶颈，不知道该如何选择设备。
之后在大家的讨论下，以及查阅文献[1]、[2]、[3]、[4]通过对公称压力以及安全工作行程等的计算得以确定。
●选择许多标准件的时候无从着手，通过参考文献中相类似的实例加以分析确定。
●凸模高度无法确定，最终小组决定先画装配图以确定凸模尺寸。
●画装配图时发现中间凸模留空长度过长，之后调整凹模以及凸模固定板改善。
●对于一些标准件，例如螺钉螺栓等画法已经忘记，以及机械设计的有关准则都已淡忘，通过网上查阅进行确定。
综上，这次的课程设计让我充分体验了团队合作的优越性和高效性，以及对于理论知识的实际应用，使得学习过的知识更加直观深刻的印在脑海里。
九、参考文献
[1]丁松聚.冷冲模设计.北京：
机械工业出版社，2013.
[2]赫滨海.冲压模具简明设计手册第二版.北京：
化学工业出版社，2009.
[3]模具实用技术丛书编委会.冲模设计应用实例.北京：
机械工业出版社，1999.
[4]高军，李熹平，修大鹏.冲压模具标准件选用与设计指南.北京：
化学工业出版社，2007.
[5]周玲，冲模设计实例详解.北京：
化学工业出版社，2007.
[6]王立人，张辉.冲压模设计指导.北京理工大学出版社2009.
[7]李德群.现代模具设计方法.机械工业出版社2004.
[8]谢健，杜东福.冲压工艺及模具设计技术问答.上海科学技术出版社2005.
[9]毛昕，黄英，肖平阳.画法几何与机械制图.第四版，北京：
高等教育出版社，2010.
[10]徐学林.互换性与测量技术基础[M].长沙：
湖南大学出版社，2005.
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