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1、冲压课程论文无凸缘圆筒形工件的首次拉深模XXXX大学 工学院课程设计说明书 课程名称： 冲压模具设计与制造 题目名称：无凸缘圆筒形工件的首次拉深模 班 级：2010级机械设计制造及其自动化专业1班姓 名： XX 学 号： 指导教师： 评定成绩：教师评语： 指导老师签名： 20 年 月 日无凸缘圆筒形工件的首次拉深模 摘 要：本文简要介绍了无凸缘圆筒形零件拉深成形过程，经过对筒形零件的生产批量、零件质量要求、零件结构以及使用场合的分析,将其确定为拉深件。用倒装拉深的方法完成零件的加工，且简要分析了坯料形状、尺寸，排样、裁板方案，拉深次数，拉深工序性质、数目和顺序。进行了工艺力、压力中心、模具工作

2、部分尺寸及公差的计算，并设计出模具。同时具体分析了模具的主要零部件（如凸凹模、卸料装置、拉深凸模、垫板、凸模固定板等）的设计，冲压设备的选用，凸凹模间隙调整和编制一个重要零件的加工工艺过程。列出了模具所需零件的详细清单，并给出了合理的装配图。关键词：筒形件 首次拉伸模 倒装模目 录设计任务.11.冲压件工艺分析.11.计算毛坯直径D.12.判断拉深次数.23.模具压力中心的确定.22.确定排样裁板方案及材料利用率计算. .33.确定工艺方案.34.相关力的计算.41.计算压边力、拉深力.4模具工作部分尺寸的计算.41.拉深模的间隙.4 2.拉深模的圆角半径.4 3.凸凹模工作部分的尺寸和公差.

3、64.确定凸模的通气孔.6模具总体的初步设计.7设备的选择.9关键零件的设计.101.凸模的结构设计.111.1凸模的尺寸设计.112.凹模的结构设计.112.1凹模的尺寸设计.12装配图.12总结.14参考文献.15一、设计任务 零件名称：盖 生产批量：大批量 材料：Q235 材料厚度：1mm（一）冲压件工艺分析此工件为无凸缘圆筒形件，要求外形尺寸，没有厚度不变要求。此工件的形状满足拉深的工艺要求，可用拉深工序加工。工件底部圆角半径Rt=8mm,大于拉深凸模圆角半径Rp46mm(首次拉深凹模圆角半径Rd=6t=6mm,而Rp=(0.61)Rd=46mm,RRp),满足首次拉深对圆角半径的要求

4、。尺寸都为IT14级，满足拉深对工件公差等级的要求。Q235钢的拉深性能较好。经过对制件工艺性分析，工件适合拉深成形。故采用单工序拉深模在单动压力机上拉深。总之，该工件的拉深工艺性较好，需进行如下的工序计算，来判断拉深次数。1、计算毛坯直径D如后图1所示。h=(12.85-0.5)mm=12.35mm,d=(69.53-1)mm=68.53mm。工件的相对高度h/d=12.35/68.53=0.209。根据相对高度从冲压简明设计手册查得修边余量h=2mm。由参考文献1表4.2序号1，查得无凸缘圆筒形拉深工件的毛坯尺寸计算公式为D=将d=68.53mm,H=h+h=(12.35+2)=14.35

5、mm,r=(8+0.5)=8.5mm代入上式，即得毛坯的直径为D=mm=89.889mm取毛坯的直径为90mm。2、判断拉深次数工件总拉深系数 m总=d/D=68.5mm/90mm=0.7611。毛坯的相对厚度t/D=1mm/90mm=0.011用参考文献1式（4.27）判断拉深时是否需要压边。因0.045（1-0.76）=0.01025，而t/D=0.0110.045（1-0.76）=0.01025,虽然如此，但仍加压边圈。由相对厚度可以从参考文献1表4.8中查得首次拉深的极限拉深系数m1=0.52.因m总m1,故我所负责的范围内，工件只需一次拉深。若是需要多次拉深成形,那么对每次拉深都需要

6、重新计算拉深直径,以满足拉深次数的要求。3、模具压力中心的确定由于该制件的毛坯及各工序件均为轴对称图形，而且只有一个工位，因此压力中心必定与制件的几何中心重合。图1工作步骤简图1-毛坯;2-第一次拉深;3-第二次拉深;4-最后一次拉深;（二）确定排样裁板方案及材料利用率计算1、排样方式的确定由于毛坯直径比较大，采用有废料排样；考虑操作方便，排样采用单排。2、搭边值的确定由参考文献2表19.1-18可得：条料沿边a=1.5,工件间a1=1.5；条料进距h=D+ a1=90+1.5=91.5；条料宽度b=D+2a=90+3=93。3、材料利用率由参考文献2，板料规格选用热轧钢板1.0mm750mm

7、1500mm。若横裁，则裁板的条数 n1 =A/b=1500/93=16(条)，余12mm每条零件个数 n 2 =(B-a1)/h=(950-1.5)/91.5=10（个），余33.5mm零件总个数n总= n1 n2 =1610=160（个）材料利用率=（n总D2）/(4AB)100%=(1603.1490)/(47501500)=90.432%若用纵裁，则n1 =B/b=950/93=10(条)，余20mmn 2 =(A-a1)/h=(1500-1.5)/91.5=16（个），余34.5mmn总=160个，所以横裁、纵裁的零件总数一样，横、纵裁皆可。材料利用率为90.432%。排样如图所示。

8、图2排样图（三）确定工艺方案本工件首先需要落料，制成直径D=90mm的圆片，然后以D=90mm的圆板料为毛坯进行拉深，拉深成内径为、内圆角R=8mm的无凸缘圆筒，最后按h=14.84mm进行修边。（1)采用的结构形式拉深模结构采用带压边圈的倒装式结构，采用这种结构的优势在于可采用通用的弹顶装置（弹性压边装置）。 （2)模具工作过程这种拉深模结构简单，使用方便，制造容易。工作时，将坯放入压边圈5上面的定位销或定位板内上模下降，弹性压边圈先将毛坯压住，然后凸模6对毛坯进行拉深。当拉深结束上模回升时，包在凸模上的工件被压边圈顶出，并由推件板3把工件从凹模4内推下。这里弹性压边圈不仅起压边作用，而且还

9、起定位和卸件作用。凸模上需开设排气孔，以防拉伸件紧吸于凸模上而造成卸件困难。采用倒装式结构，方便在空间位置较大的下模部分安装和调节压边装置。 图3初定上模图（四）相关力的计算 1、计算压边力、拉深力由参考文献2表4.24确定压边力的计算公式为式中，rd=rp=8mm，D=90mm,d1=68.5mm,由表4.25查得p=2.8Mpa。把各已知数据代入上公式，得压力为由参考文献2表4.17计算拉深力已知道m=0.76，由参考文献2表4.18中查得=0.40，Q235钢的强度极限=490Mpa。将=0.40，d1=68.5,t=1, =490Mpa代入上式，即按参考文献2表4.31，压力机的公称压

10、力为 故压力机的公称压力要大于62KN。二、模具工作部分尺寸的计算1、拉深模的间隙拉深间隙是指凸凹模横向尺寸的差值，双边间隙用Z表示。间隙过小，工件质量较好，但拉深力大工件容易拉断，模具磨损严重，寿命低。间隙过大，拉深力小模具寿命提高了，但工件易起皱变厚，侧壁不直，口部边线不齐，有回弹，质量不能保证。在一般拉深成形中，当压边力增大时，凸缘处的摩擦阻力也增加，压边力过大可能出现拉断。压边力的作用本来足为了防止毛坯凸缘起皱，所以只要在保证凸缘不起皱的前提下，施加最小的压边力就可以了。因此，确定间隙的原则是：既要考虑到板料公差的影响，又要考虑毛坯口部增厚现象，故间隙值一般应比毛坯厚度略大一些，其值按

11、参考文献2表4.28查得拉深模的单边间隙为则取拉深模的间隙=2 1.1=2.2mm2、拉深模的圆角半径拉深力是通过凸模圆角传递到被拉深工件上的，位于凸模圆角处的工件材料是最容易破裂的，“危险断面”凸模圆角半径r增大，则该处拉深件材料因厚度变薄量减小而强度增大，所传递的极限拉深力F也增大，因而可以减小拉深系数m。拉深模的凹模圆角半径要取得适当，如果增大凹模圆角半径则材料拉入凹模时的阻力减小，拉深系数m也减小，但当如果当取得过大，则有更多的材料未被压料圈压住，而容易起皱。在拉深工件时，对于变形量较大处，就需要用较大的，由于在矩形件拉深时，角部的变形量最大，为了使金属的流动性较为均匀，角部的凹模圆角

12、半径应比直边处的凹模圆角半径大。凹模的圆角半径ra一般来说，大的ra可以降低拉深系数，还可以提高拉深件的质量，所以ra应尽可能取大些。但ra过大拉深时板料过早地失去压边，有可能出现拉深后期起皱。凹模圆角半径ra的合理值应当不小于4t(t为板料厚度）。凸模圆角半径rt,rt对拉深变形的影响，不像ra那样影响拉深的全过程，但rt过大或过小同样对防止起皱和拉裂及降低极限拉深系数不利。故rt的合理取值应不小于(23)t.只有变形程度变小时，才允许取rt=2t。按参考文献2表4.31查得拉深模凹模的圆角半径rd=8t=8mm,凸模的圆角半径rp等于工件的内圆角半径，即rp=r=8mm。3、凸凹模工作部分

13、的尺寸和公差由于工件要求外型尺寸，以凹模为设计基准。凹模尺寸的计算按文献2表4.29间隙取在凸模上。将模具公差按IT14级选取，则=0.05mm， =0.08mm式中，为工件外形的工称尺寸；-工件的公差；凸凹模的制造公差；把Dmax=70.2mm,=0.7mm,Z=2.2mm代入上式，则凸、凹模的刃口尺寸分别为4、确定凸模的通气孔凸模应钻通气孔，这样会使卸件容易，否则凸模与工件由于真空状态而无法卸件。按参考文献2表4.32查得，凸模的通气孔直径为6.5mm。表1 拉深凸模出气孔尺寸 凸模直径 50 出气孔直径 5 6.5 8 9.5 数量 按圆周直径三、模具总体的初步设计拉深模具在单边压力机上

14、拉深，压边圈采用平面式的，坯料用压边圈的凹槽定位，凹槽深度小于1mm，以便压料，压边力用弹性元件，模具采用倒装结构，出件时用卸料板顶出。因为毛坯为圆形，所以只需要在凹模相应位置加工出毛坯直径大小的沉头即可，这种定位方法定位可靠且结构简单。此次设计工序为一次拉深，因此选用单工序拉深模。顶件的作用是将制件从凹模中顶出来（凹模在上）。设计在上模的弹性顶件装置，通过凹模下压使弹性元件在冲压时储存能量，模具回程时顶件器的弹性元件释放能量，顶件块将制件从凹模中顶出。顶件块的形状和顶杆的位置应根据被顶材料的尺寸和形状来确定。模具采用弹性卸料。由于此拉深模为非标准形式，需要计算模具的闭合高度。其中各模具的尺寸

15、需按国家标准取值。模具的闭合高度为H模= H上模座+H压边圈+ H固定板+ H下模座+ 25mm式中25mm是模具闭合时，压边圈与固定板之间的距离。取H上模=（45+8+14+30）mm=97mm，取H压边圈=20mm.H固定板=20mm，H下模座=55mm，则模具的闭合高度为：H模= 97+20+ 20+ 55+ 25=217mm模具的总装简图如下图所示。图4初定装配简图四、设备的选择设备的工作行程需要考虑工件成型和方便取件。因此，工作行程 2.5 h=2.5 14.8=37mm。由前面的计算，根据压力机型号，确定选择JA21-35压力机。技术规格如下。表2 压力机参数规格数值规格数值公称压

16、力kN350工作台尺寸mm左右380滑块行程mm130前后610滑块行程次数r/min50工作台孔尺寸mm左右200最大封闭高度mm280前后290封闭高度调节量mm60直径260滑块中心线至机身距离mm205模柄孔尺寸直径深度5070立柱间的距离mm428工作台板尺寸mm厚度60五、关键零件的设计1 凸模的结构设计因为该拉深件为结构形状简单的圆形件，因此采用凸模固定板来固定的形式（台肩固定）。而凸模固定板则靠两个对称的销钉定位，同时靠三个均匀分布的螺栓来固定。为避免精加工面太多，故在凸模与凸模固定板的接触面开退刀槽。凸模与凸模固定板之间的配合为过渡配合。装配图中要标。如下图所示：图5凸模示意

17、图1.1凸模的尺寸设计凸模的长度L应根据模具的结构确定。采用固定板，无卸料版和导尺时，固定板厚度为（凸模固定板的厚度应取其凸模设计长度L的40%），凸模附加长度（凸模进入凹模的深度）,及模具闭合状态下凸模固定板至凹模上表面的安全距离。2凹模的结构设计因为该拉深件为结构形状简单的圆形件，因此采用凹模固定板来固定的形式（台肩固定）。而凹模固定板则靠两个对称的销钉定位，同时靠三个均匀分布的螺栓来固定。凹模与凹模固定板之间的配合为过渡配合。装配图中要标。如下图所示：图5凹模示意图2.1凹模外形尺寸的确定 凹模的外形尺寸是指凹模的厚度H、厚度H与外径D（圆形凹模）。凹模板的厚度直接关系到模具的使用。厚度

18、过小，影响凹模的强度和刚度；厚度过大，会使模具的体积和闭合高度增大，从而增加模具的质量。外径D选择直接与厚度有关，同时也是选择模架外形尺寸的依据。通过查表可知： 凹模厚度Hk*b1,查表知:k=0.25 所以H=77*0.25=19.25mm 凹模壁厚C2*H=38.5mm3顶件导向零件的确定 3.1顶件装置的确定顶件的作用是将制件从凹模中顶出来（凹模在上）。设计在上模的弹性顶件装置，通过凹模下压使弹性元件在冲压时储存能量，模具回程时顶件器的弹性元件释放能量，顶件块将制件从凹模中顶出。顶件块的形状和顶杆的位置应根据被顶材料的尺寸和形状来确定。模具采用弹性卸料，刚性打件，并利用装在压力机工作台下

19、的标准缓冲器提供压边力。 3.2导向方式的确定常用的模架有：滑动式导柱导套模架、滚动式导柱导套模架。模架有上、下模座和导向零件组成，是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受冲压全过程的全部载荷。模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上、下模间的精度由导柱、导套的导向来实现。主要模架形式有：对角模架：由于导柱安装在模具的中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳，常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。后侧导柱模架：由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便，因导柱安装在后侧，工作时偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能用浮动模柄结构。中间导柱模架：导柱

20、安装在模具的对称线上，导向平稳，准确，但只能在一个方向送料。四导柱模架：具有平稳、导向准确可靠、刚性好等优点，常用于冲压尺寸较大或精度较高的冲压件。滚动式导柱导套模架的导向精度高，使用寿命长。主要用于高精度、高寿命的精密模具及薄材料的冲裁模具。根据标准模架的选择，为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该单工序拉深模采用中间导柱的导向方式用GB/T 2851-2008 L=280mm,B=200mm,H=220260mm,级精度的滑动导向中间导柱。 3.3导柱导套的选用 模具选用中间导柱标准模架，可承受较大的冲压力。为防止装模时，上无转装配，将模架中两对导柱与导套制作成粗细不等：导柱分别为；

21、GB/T 2861.1导套分别为GB/T 2861.3六、 装配图七、 总结 这次冲压设计相当充实，因为它与其他四门课程设计同时进行。首先感谢周老师认真看我们设计的模具。坦率的说，我是年级里少数几个自己设计的同学，由于时间紧迫，有几个好朋友复制了我的设计。是好朋友，我不好意思拒绝。但我可以保证，我解答了他的所有问题。间接上帮助了他们复习知识。个人浅薄的认为，老师今后布置多样一点的题目，别全年级只有三个题目，自己做的同学压力太大了，大量跨班的复制。至少各班题目不同，同班数据不同。老师的数据根上一届的题目一模一样。回到主题，自己的设计还有很多不完善的地方，个别尺寸没有查国标。真心体会到3D建模的优

22、势，因为有插件，查国标方便，可节约大量时间，且导出的二维图正确无误。今后自己会好好学习solidworks。模具设计里面所包含的东西繁多，在设计的过程中极其需要耐心，翻手册的耐心。而且还需相当细心。才能确定其设计尺寸与机构。通过在设计，我清楚的认识到自己在平时学习中的不足，特别是觉得对手册的了解远远不足，查表翻书过程中耽误了太多时间，通过这么一次彻头彻尾的课程设计，有助于巩固知识。而且这样的实践性学习，不容易遗忘。由于自己想考研，刚开始自己也不愿花太多时间。但随着设计的深入，我越来越认真，越来越想看到最终陈果。所以我得出结论：设计是有瘾的。最后，再次感谢周老师对我们的教导。今天我们以是周老师学生为荣，争取明天周老师以我们为荣。参考文献 1 王秀凤，张永春.冷冲压模具设计与制造.北京航空航天出版社,20082 伍先明，刘厚才.冲压模具设计指导.国防工业出版社，2009