冷沖模課程設計說明書大凸緣拉深件1模具設計院系航空航天工程學部（院）專業(yè)飛行器制造工程（鈑模）班號飛制1305學號姓名趙鑫指導老師劉占軍沈陽航空航天高校2016年12月摘要隨著國防工業(yè)的大力發(fā)展，對機械模具的要求越來越高，對工件工序支配、材料選取與、工藝設計和設備制備等環(huán)節(jié)都提出了更高的要求。本課程設計的題目為寬凸緣拉伸件成型，在設計中，先分析了20號鋼的工藝特點，接著對成型件進行了工序方案的確定（工序有落料和三次拉深）。然后確定了模具種類，并設計出了每道工序的加工尺寸。依據(jù)加工工序尺寸和相應標準，設計出了每道工序的各個模具零件的尺寸。重點對落料和首次拉深的復合模進行了設計，該模具采納先落料再拉深；文中分別對其進行了刃口尺寸計算、沖壓力計算、壓力機選取、毛坯值計算、壓邊圈設計和凸凹模等一系列零件設計。還用計算機軟件繪制了一些列圖紙，用到了、繪圖軟件；最終生成了復合模具的裝配圖、零件圖數(shù)張，供參考。關鍵詞落料拉深尺寸計算凸凹模裝配圖目錄第1章沖壓工藝性及方案設計…………11.1沖壓件工藝分析………11.2預定工藝方案…………1工藝方案分析………………1第2章主要工藝計算過程………………22.1確定修邊余量……………22.2計算毛坯直徑D………22.3確定拉深次數(shù)…………42.4拉深工序圓角半徑的確定………………42.5毛坯直徑修正………………52.6計算以后各次拉深高度………………52.7落料件工序尺寸……………52.8各工序的工件相關尺寸……………………62.9繪制工序圖……………7第3章沖壓力計算………93.1落料成型時沖裁力計算………………93.2壓邊力計算……………93.3拉深力計算…………………10第4章壓力機選擇…………11第5章模具刃口尺寸………125.1凸、凹模間隙設計………12落料成型凸、凹模間隙計算…………………12拉深成型凸、凹模間隙計算…………………125.2凸、凹模刃口尺寸和公差的確定………12落料凸、凹模刃口尺寸計算…………………12拉深刃口尺寸計算……………135.3各工序的模具刃口尺寸匯總下…………15第6章板料毛坯值計算……………………16第7章凸、凹模的材料及工藝性能選擇…………………177.1復合模具凸凹?！?77.2第一次拉深…………………177.3其次次拉深…………………177.4第三次拉深…………………17第8章壓邊圈設計…………188.1首次拉深壓邊圈設計……………………18第9章上下模座的設計………199.1上模座的設計……………………199.2下模座的設計……………………20第10章模具其他結構圖………2110.1模柄結構圖……………………2110.2凸凹模結構圖……………………2110.3凸模固定板結構圖………………2210.4導柱、導套結構圖…………………2210.5卸料板結構圖…………………2410.6首次拉深凸模機構圖…………2410.7推件塊機構圖………………25第11章模具參數(shù)匯總………………26第12章模具裝配圖…………………2712.1落料拉深復合模具裝配圖………2712.2再次正拉深模具裝配圖……………28第13章總結……………29參考文獻………………………30第1章沖壓工藝性及方案設計1.1沖壓件工藝分析（1）材料：該拉深件的材料20鋼是碳素工具鋼，具有較好的韌性、塑性和可拉深性能。（2）零件結構：該制件為寬凸緣圓桶形拉深件，故對毛坯的計算要參照沖壓手冊確定合理的修邊余量。（3）單邊間隙、拉深凸凹模及拉深高度的確定應符合制件要求。（4）凹凸模的設計應保證各工序間動作穩(wěn)定。（5）尺寸精度：依據(jù)要求，零件圖上全部未注公差的尺寸按14級確定工件尺寸的公差。查公差表可得工件基本尺寸公差為：?380+0.62，?140+0.43，1201.2預定工藝方案工藝方案分析該工件包括落料、拉深兩個基本工序，經(jīng)分析可有以下三種工藝方案：

方案一：先落料，首次拉深一，再次拉深。采納單工序模生產(chǎn)。

方案二：落料+拉深復合，后拉深二。采納復合模+單工序模生產(chǎn)。

方案三：先落料，后二次復合拉深。采納單工序模+復合模生產(chǎn)。方案四：落料+拉深+再次拉深。采納復合模生產(chǎn)。方案一模具結構簡潔，但需三道工序三副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿意大批量生產(chǎn)要求。方案二只需二副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，工件精度也能滿意要求，操作便利，成本較低。方案三也只須要二副模具，制造難度大，成本也大。方案四只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作便利，工件精度也能滿意要求，但模具成本造價高。通過對上述四種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采納方案二為佳第2章主要設計計算2.1確定修邊余量該件d凸=38，d凸38/14.8=2.57,查《簡明沖壓工藝與模具設計手冊》表7-3可得Δ1.6則可得拉深最大直徑凸+2式(2.1)=38+2*1.6=41.2故實際外徑為41.22.2計算毛坯直徑D由《沖壓手冊》機械工業(yè)出版社中，毛坯計算公式表4-7序號20可計算出毛坯的直徑式（2.2）=1697.44+535.76482.3確定拉深次數(shù)首先推斷能否一次拉深成型12/14.8=0.810.8/48*100=1.6741.2/14.8=2.7814.8/48=0.31據(jù)《沖壓手冊》其次版表4-20可查出=，而=0.81>0.27，故一次不能拉出來，須要多次拉深。計算拉深次數(shù)及各次拉深直徑。1=41.2/48=0.862.5/0.8=3.125≈41=0.8/48*100=1.67查表4-22取m1=0.43,=48×0.43=21有以上數(shù)據(jù)和實際狀況綜合考慮，應選取實際拉深系數(shù)稍大于極限拉深系數(shù)者，故暫定第一次拉深直徑=21。再確定以后各次拉深直徑。由《沖壓手冊》其次版表4-15查得：m2=0.75，=21×0.75=15.75≈16m3=0.78，=16×0.78=12.48＜14.8故須要三次拉深。從上述數(shù)據(jù)看出，各次拉深變形程度安排不合理，現(xiàn)調(diào)整如下：表2.1拉深數(shù)據(jù)調(diào)整極限拉深系數(shù)[]實際拉深系數(shù)各次拉深直徑拉深系數(shù)差值=0.43=0.438=21+0.008=0.75=0.810=17+0.06=0.78=0.871=14.8+0.091各次的頗接近，故知變形程度分協(xié)作理。故采納三次拉深的方法來進行成型。2.4拉深工序圓角半徑的確定加工模具以此為：拉深落料復合模，拉深模具，拉深模具，以下為剛性模具的圓角半徑。48-21=27查表4-78取r凹1=4.5r凹2=2.5r凹3=2.5,因，式（2.3）=工件圓角半徑，=工件圓角半徑則=4，=2.5，=2.52.5毛坯直徑修正參看《沖壓手冊》關于寬凸緣工序尺寸修正的其次個原則，為保證以后拉深是凸緣不參與變形，寬凸緣拉深件首次拉入凹模的材料應比零件最終拉深部分實際所需材料多百分之三至百分之五，取修正余量為百分之五。這樣，毛坯直徑應修正為：41.2×1.052+535.76≈49則第一次拉深高度：取r1=4，R1=4.5參看《沖壓手冊》式（2.5）0.252149=12校核第一次拉深相對高度查《沖壓手冊》表4-20，當d凸d141.2211.96，tD0.8491.63%時，許可最大相對高度h1d1=0.42～0.51初取=8，驗算h1d1=0.42～0.51＞h1d2.6計算以后各次拉深高度設其次次拉深時多拉入百分之三的材料（其余百分之二的材料返回到凸緣上）。為了便利計算，先求出假想的毛坯直徑。取r22=2.5參看《沖壓手冊》D2=41.2×1.032+535.76≈48式（2.6）故式（2.7）0.251748=11.07設第三次拉深多拉入百分之二的材料，另外百分之一的材料返回到凸緣上。則假想毛坯直徑為：取r33=2.5(由圖紙要求而來)D3=41.2×1.022+535.76≈48故式（2.9）0.2514.848=12.40由h3=12.40＞11.2可知，滿意要求。2.7落料件工序尺寸有以上分析可知取毛料直徑φ=49，加工工序為：落料加第一次拉深，其次次拉深，第三次拉深圖2.1落料件俯視圖49查公差表可得工件基本尺寸公差為：（取14）φ2.8各工序的工件相關尺寸表2.2各工序尺寸匯總毛坯（）H()（）拉深系數(shù)M凸模()凹模R1()落料49049000第一次拉深41.28210.43844.5其次次拉深41.211.07170.8102.52.5第三次拉深41.211.214.80.8712.52.52.9繪制工序圖圖2.2落料工序圖2.3第一次拉深圖2.4其次次拉深圖2.5第三次拉深圖2.6修邊第3章沖壓力計算3.1落料成型沖裁力計算由《沖壓工藝學》機械工業(yè)出版社，有關“沖裁力的計算方法”則有：，其中：L為沖裁周長（）,材料的抗剪強度，t材料的厚度（）考慮到模具刃口的磨損，凸、凹模間隙的波動，材料機械性能的改變，材料厚度偏差等因素，實際所需沖裁力還需增加百分之三十。49π，=333故有：1.3L=1.349π0.8333=53.28式（3.1）3.2壓邊力的計算采納壓邊的目的是為力防止變形區(qū)板料在拉深過程中的起皺，拉深時壓邊力必需適當，壓邊力過大會引起拉伸力的增加，甚至造成制件拉裂，壓邊力過小則會造成制件直壁或凸緣部分起皺，所以是否采納壓邊裝置主要取決于毛坯或拉深系數(shù)m和相對厚度100%由于1000.8/49100%=1.63%1.5～2可用可不用首次拉深系數(shù)=0.438＜0.6用1=0.8/211003.8%＞1.5m2=0.810＞0.8不用2=0.8/171004.7%＞1.5m3=0.871＞0.8不用故：查《沖壓手冊》表4-80知，三次拉深均須要采納壓邊裝置。材料第一次拉深時壓邊力為=π[D02-(d1+21)]4式（3.2）=π[492-(21+2×4.5)]×2.8/4=5.21式中p為單位壓邊力（）,20鋼為極軟鋼，故查《沖壓手冊》表4-82,取2.83、3拉深力的計算查的20鋼的強度極限=376，m1=0.438，m2=0.8103=0.871查《沖壓模具設計與制造技術》北京出版社，有關“有凸緣筒形件拉深力”的計算方法：首次拉伸力：式（3.3）以后各次拉深凸緣不變，計算公式為：式（3.4）查《沖壓模具設計與制造技術》表5-22，得K3=1.0，K2=0.66,首次拉深時拉深力3.14×21×0.8×376×1.019835N其次次拉深時拉深力3.14×17×0.8×376×0.6610597N第三次拉深時拉深力3.14×14.8×0.8×376×0.669226N第4章壓力機的選擇上套模具加工過程中，各個工序是分開進行的，各個工序所須要的壓力分別為：沖裁力=53.28拉深力+壓邊力=19.845.2125.05拉深力=10.60拉深力=9.23綜合以上可得所需最大的壓力為：53.28，故取壓力為100采納“開式壓力機”公稱壓力為100，由《沖壓手冊》表9-3查得。其他參數(shù)為：滑塊行程60，行程次數(shù)135次每分，發(fā)生公稱壓力時滑塊距下死點距離4，最大封閉高度180，封閉高度調(diào)整50，滑塊中心到床身距離130，工作臺尺寸360（左右）、210（前后），工作臺孔尺寸180(左右)、90（前后）、130（直徑），立柱間距離180，活動太壓力機滑塊中心到床身緊固工作臺平面距離模柄孔尺寸φ30×50（），工作臺板厚度70，墊板厚度50，傾斜角30度第5章模具刃口尺寸5.1凸、凹模間隙設計落料成型凸、凹模間隙計算查《沖壓工藝學》機械工業(yè)出版社，表2-3得出，20號鋼的雙面間隙值為：。拉深成型凸、凹模間隙計算凸、凹模單邊間隙值C，查《沖壓手冊》表4-74可有如下：第一次拉深：C1=1.20.96式（5.1）其次次拉深：C2=1.10.88式（5.2）第三次拉深：C30.8式（5.3）5.2凸、凹模刃口尺寸和公差的確定落料凸、凹模刃口尺寸計算參看《沖壓工藝學》機械工業(yè)出版社，有關“落料件的刃口尺寸計算”落料的尺寸由凹模刃口尺寸確定，且凹模刃口尺寸為A類尺寸（即在加工中，凹模的尺寸會越變越大）。由公式可計算得：式（5.4）=49+0.62-0.5×0.62=49.31該零件的凸模刃口尺寸按上述凹模刃口尺寸進行配制，可算得凸模的尺寸為：式（5.5）=49+0.62-0.5×0.62-2×0.025=49.26拉深刃口尺寸計算由《沖壓手冊》機械工業(yè)出版社，有關“拉深模工作尺寸計算”，凸、凹模的尺寸計算公式為（要求工件外形尺寸）：式(5.6)其中D為工件的外形基本尺寸，為凹模的制造公差，為凸模的制造公差，為工件的公差，c為凸、凹模的單邊間隙。第一次拉深：第一次拉深后，工件的基本尺寸為：21.8-0.520查《沖壓手冊》表4-76(凸、凹模的制造公差)分別查得：δ凹=0.06，δ凸=0.035。式(5.7)=21.8-0.75×0.52=21.41式(5.8)=21.8-0.75×0.52-2×0.96=19.49其次次拉深：其次次拉深后，工件的基本尺寸為：查表4-76得凸、凹的制造公差為:δ凹=0.06，δ凸=0.035式(5.9)=17.8-0.75×0.43=17.478式(5.10)=17.8-0.75×0.43-2×0.88=15.718第三次拉深：第三次拉深后，工件的基本尺寸為：查表得凸凹的制造公差為:δ凹=0.06，δ凸=0.035式(5.11)=15.6-0.75×0.43=15.278式(5.12)=15.6-0.75×0.43-2×0.8=13.6785.3各工序的模具刃口尺寸匯總表5.1各工序的模具刃口尺寸匯總凹模尺寸（）凸模尺寸()單邊間隙C（）凸模圓角R()凹模圓角R()落料49.3149.26//第一次拉深21.4119.490.9644.5其次次拉深17.47815.7180.882.52.5第三次拉深15.27813.6780.82.52.5第6章板料毛坯值計算工件毛坯件為圓形件，依據(jù)《沖壓工藝學》有關“毛坯搭邊值的計算”，可計算得：板料為矩形板料，樣件為圓形結構，0.8，查得相應的參數(shù)：工件間a1=0.8，沿邊1.0算得板料的寬度為：49+2×49+2×1.0=51，式（6.1）依據(jù)模具結構的須要，便利卸料，取板料寬度55，采納固定擋料銷基本尺寸為6，由《模具標準應用手冊》表2-64而查得。第7章凸、凹模的材料及工藝性能選擇7.1復合模具凸凹模參考《模具結構圖匯編》中國模具工業(yè)協(xié)會經(jīng)濟技術詢問部，第284頁，有關落料拉深復合模具的設計，材料用T10A，熱處理58~62，采納車床加工，依據(jù)其閱歷值取落料凸模高度為5060×80×507.2第一次拉深凸模拉深凸模采納臺階式，材料用T10A，熱處理58~62，也是采納車床加工,與凸模固定板的協(xié)作按H76的協(xié)作，依據(jù)閱歷值取厚度為30+8=38。?19.49×387.3其次次拉深凸、凹模依據(jù)工件外形并考慮加工，將凸模設計成帶肩臺階式圓凸凹模，一方面加工簡潔，另一方面又便于裝配與修模，采納車床加工，與凸模固定板的協(xié)作按H76。?15.718×51.07?80×307.4第三次拉深凸、凹模（1）凸模采納車床加工，與凸模固定板的協(xié)作按H76。凸模長度12式(7.1)式中H1——凸模固定板厚度H2——壓邊圈高度Y——附加長度，包括凸模刃口修磨量，凸模進入凹模的深度11.2，因此凸模長度40+11.2=51.2。?13.678×51.2（2）凹模?80×30第8章壓邊圈的設計8.1首次拉深壓邊圈設計為了防止拉深過程中起皺，生產(chǎn)中主要采納壓邊圈，查《沖壓手冊》知。壓邊圈采納45鋼制造，熱處理硬度為42～45。首次拉深的壓邊圈零件圖為：圖8.1壓邊圈零件圖第9章上下模座的設計9.1上模座的設計選取上模座為“后側導柱上模座”依據(jù)《沖壓工藝學》有關模具尺寸的設計查表8-3，取得0.2算得凹模周界(49*O.2*2)*2+49=88.2,式(9.1)查表可知因選取100*10030，查出一系列數(shù)據(jù)，上模座的結構圖為：圖9.1上模座結構圖9.2下模座的設計依據(jù)上模座的尺寸可得出下模座的尺寸，其尺寸為：100*100，40其結構圖為：圖9.2下模座結構圖第10章模具其他結構圖10.1模柄結構圖參考冷沖模有關結構的設計標準，可得出模具其他結構的尺寸。模柄選取“槽型模柄”?30×78，依據(jù)資料，查得相應的參數(shù)78，結構圖為：圖10.1模柄結構圖10.2凸凹模結構圖參考冷沖模有關結構的設計標準，可得出尺寸，其凸凹模的結構為：圖10.2凸凹模結構圖10.3凸模固定板結構圖10.3凸模固定板結構圖10.4導柱、導套結構導套與上模座為過盈協(xié)作，查得標準，選取以下導套：?32×70導柱與下模座為過盈協(xié)作，選取以下導柱，導柱與導套之間采納間隙協(xié)作，中間凸模潤滑油，?32×14010.5卸料板結構圖復合模的卸料版為彈性卸料板，分別安放在模具的兩側，中間為凸凹模，從裝配圖的左視圖中可以看出。（如下圖）圖10.4卸料板結構圖：10.6首次拉深凸模機構圖依據(jù)以上計算過程得出相關尺寸?24圖10.5首次拉深凸模機構圖10.7推件塊機構圖推件塊與凸凹模之間為間隙協(xié)作，上部用螺紋與打桿相連接，其結構圖為：圖10.6推件塊機構圖第11章模具參數(shù)匯總經(jīng)過計算，匯總模具各零件的尺寸參數(shù)如下表表11.1參數(shù)匯總名稱數(shù)量尺寸凸凹模160×80×50落料凹模1?100×拉深凸模1?2推件塊1?23×20推桿1