筒形件的拉深模具设计.pdf

第 1 页 共 21 页新余学院课程设计任务书学号学生 姓名专业材料成型及控制工程课程设计 题目筒形件的拉深模具设计研 究 主 要 内 容 及 基 本 要 求一、设计内容：1、设计一幅拉深模完成下图（圆筒形件，材料为08F 厚度 t=1mm ，小批量生产 , 其未注公差尺寸精度等级为IT14）的拉深2．模具整体方案设计：包括零件的工艺分析、模具类型的确定、压力中 心计算、毛坯尺寸计算、压力机选择等3．模具整装配图和模具重要零件选用与设计4．撰写此模具设计的说明书二、技术要求：1、要求每位学生完成模具整体装配图1 张，2、主要零件（凸模、凹模、凸凹模等）图3－5 张3、详细的设计计算过程4、有关零件的选用依据及过程5、主要零件（凸模、凹模、凸凹模等）的制造工艺规程1-2 份6、课程设计说明书（不少于5 千字）第 2 页 共 21 页主 要 参 考 资 料1、 学校图书馆的中文电子期刊2、 《冷冲模设计》，丁松聚主编3、 《冷冲压工艺与冲模设计》 ，杨关全、匡余华主编4、 《模具制造工艺》，黄毅宏、李明辉主编5、 相关网站资料查寻进程计划课程设计时间 2013 年 12 月 16 日—2013 年 12 月 20 日第一阶段（ 2013年 12月 16日）完成课题的初步规划第二阶段（ 2013年 12月 17日）完成模具的总体结构设计第三阶段（ 2013年 12月 18日）完成模具的有关计算第四阶段（ 2013年 12月 19日）完成模具的有关零部件的选择设计第五阶段（ 2013年 12 月 19、20 日）完成总装配图的绘制，并完成答辩。

签名学生签名：年月日指导教师签名：年月日第 3 页 共 21 页第一章概述一、模具概述模具是高新技术产业的一个组成部分，是工业生产的重要基础装备． 用模具 生产的产品， 其价值往往是模具价值的几十倍模具技术是一门技术综合性强的 精密基础工艺装备技术，涉及新技术、新工艺、新材料、新设备的开发与推广应 用．是冶金、材料、计量、机电一体化、 计算机等多门学科以及铸、 锻、热处理、 机加工、检测等诸多工种共同打造的系统工程用模具生产制品具有高效率、低 消耗、高一致性、 高精度和高复杂程度等特点，这是其他任何加工制造方法所不 及的目前，模具制造业已成为与高新技术产业互为依托的产业，模具工业技术 水平的高低已成为衡量国家制造业水平的重要标志之一二、冷冲模具工业的现状到了21世纪．随着计算机软件的发展和进步． CAD ／CAE ／CAM 技术日臻成熟，其现代模具中的应用越来越广泛 目前我国冲压模具无论在数量上， 还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，仍具有较大的差异， 一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具目前仍主要依靠进口。

而一些低档次的简单冲模，则已供．过于求，市场竞争非常激烈三、冷冲模具的发展方向发展模具工业的关键是制造模具的技术、相关人才以及模具材料 模具技术的发展是模具工业发展最关键的—个因素，其发展方向应该为适应模具产品 “交货期短” 、 “精度高”、质量好”和“价格低”的要求服务为此，急需发展如下：1．全面推广模具 CAD ／CAM ／CAE 技术： ：随着微机软件发展和进步，普及CAD／CAM ／CAE 技术的条件已基本成熟， 各企业需要加大 CAD ／CAM 技术培训和技术服务的力度，同时进一步扩大CAE 技术的应用范围2．模具扫描及数字化系统：高速扫描机和模具扫描系统具备从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，这样可以大大缩短模具研制制造周期3．电火花加工：电火花加工(EDM) 虽然已受到高速铣削的严峻挑战，但其固有特性和独特的加工方法是高速铣削所不能完全替代的4．优质材料及先进表面处理技术：选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要5．模具研磨抛光将自动化、智能化：模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、 智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，提高模具表面质量是重要的发展趋势。

第 4 页 共 21 页第二章工艺方案分析及确定第一节零件工艺性分析如图2-1所示拉深零件，材料为 08F，厚度为 1mm 其工艺性分析内容如下：图 2-1 筒形件拉深零件图 1. 材料分析 此拉深模选用材料为08F 08F是极软的低碳钢，强度、硬度很低，而塑性、韧性极高，具有良好的冷 变形性和焊接性，正火后切削加工性尚可，退火后导磁率较高，剩磁较少，但淬 透性、淬硬性极低因此，此材料具有良好的拉深成形性能 2. 结构分析零件为一无凸缘筒形件， 结构简单， 底部圆角半径为 R3 ，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求，因此，零件具有良好的结构工艺性 3. 精度分析零件图上所有未注公差的尺寸， 属于自由尺寸， 可按IT14级确定工件尺寸的公差 因此，普通拉深即可达到零件的精度要求查公差表可得工件基本尺寸公差为：74.0 07874. 0 09825.0 03R25. 0 01 4. 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。

第 5 页 共 21 页第二节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、第三次,, 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种方案比较合理第 6 页 共 21 页第三章零件工艺计算第一节拉深工艺计算零件的材料厚度为1mm ，所以所有的计算以中线为准 1. 确定零件修边余量零 件 的 相 对 高 度23.1 1785 .098dh， 由 文 献[1] 表 5-2 查 得 修 边 余 量mm8.3，故修正后拉深件的总高应为mm3 .1018 .35 .97。

2. 确定坯料尺寸 DDAADnii计算出由公式144其中: 、iAAAAARdARRdRARHdA32122 32 214D)2(4]8)2(2[4)(而mmd79带入数值mmH3.101mmR5.3mmD8 .194算得3. 判断是否采用压边圈零件的相对厚度%51.0%100 8.1941%100Dt，由文献[2] 表 4-11 知：该拉深工艺须采用压边圈 4. 确定拉深次数 先判断能否一次拉出406.08.19479Ddm总零件的总拉深系数由文献[1] 表 5-3，56.01m取，78.0nm，由此可知：56.0406.01mm总, 故判断不能一次拉深成形故可根据公式nn mDmdnlg)lg(lg11求得289.2n取较大整数：3n5. 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 5-3 查得的相应极限拉深系数调整后，实际选取6.01m，81.02m，83.03m所以各次第 7 页 共 21 页拉深的直径确定为：mm88.116mm8.1946.011Dmdmm67.94mm88.11681.0122dmdmm79mm67.9483.0233dmd2）各次半成品的高度计算：取各次的r 凹分别为：由文献[1]表 5-18 取 r1=8t=8mm, r2=(0.6-0.8)r1=(4.8-6.4)mm取 r2=5mm, r3=3.5mm 则由公式可计算出各次h：)32.0(43.0)(25.011 11 111rddrdDkh)32.0(43.0)(25.022 22 2212rddrdkDkh)32.0(43.0)(25.033 33 33213rddrdkkDkh其中nnmk1，1nnndmd。

在将所有已知数据带入可求得: h1=55.5mm, h2=78.7mm, h3=122.3mm 6. 拉深件工序尺寸图 根据前面分析计算，可知本零件须三次拉深，各工序尺寸如图3－1 所示图 3－1 各工序尺寸图7．排样计算第 8 页 共 21 页零件采用单直排排样方式，查得零件间的搭边值为0.8mm ，零件与条料侧边 之间的搭边值为 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=194.8+0.8=195.6mm ，条料的宽度应为mm8.196mm)0.128.194()2(0 7 .00 7 .00 maxaDB故一个步距内的材料利用率1为：1=A/BS 10000=2)2/(D/BS 10000=π(194.8/2)2/(196.8×195.6) ×100% =77.400零件的排样图如图3-2 所示：图 3-2 排样图第二节拉深压力计算与设备的选择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，现分别计算落料力落F拉深力拉F和压边力压FkN6 .234N234576N29518.19414.33.1KLtF落落卸卸PKP第 9 页 共 21 页式中卸K—卸料系数，查参考文献[2]表 2-17 知04.0卸K～0.05 ，取04.0卸K。

所以38.923457604.0卸PKN kN92N202690.85952188.16114.311KtdFb拉由文献[3]表4-10 查取 K1=0.85 由文献[3]表 4-12 查取 P=2.75 落压拉FkNFF1081692, 所以，应按照落料力的大小选用设备初选设备为 J23-35. 2.二次拉深 : kN70N015470.8952167.4914.3222KtdFb拉由文献[3] 表 4-10 查取 K2=0.8 根据以上力的计算，初选设备为J23-10. 3.末次拉深：kN54N415150.7495219714.3333KtdFb拉由文献[3] 表 4-10 查取 K3=0.74 4.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(97.4,97.4) 5. 压力设备的选择 1) 落料拉深复合模设备的选用kN16N6.15927N75.2])8288.116(8.194[4])2[4222 12，（压PrdDFA第 10 页 共 21 页根据以上计算，同时考虑拉深件的高度选取开式双柱可倾压力机JH23-40，由文献[2]表 9-9 查取其主要技术参数为：公称压力： 400KN 滑块行程： 80mm 最大装模高度： 330mm 连杆调节长度： 65mm 工作台尺寸：700460mmmm 模柄孔尺寸：7050mmmm 垫板厚度： 65mm 2) 第二三次拉深模设备的选用考虑零件的高度，选取开式双柱可倾压力机JH23-80，以保证拉深的顺利操作，其主要技术参数如下：公称压力： 800KN 滑块行程： 130mm 最大装模高度： 380mm 连杆调节长度： 90mm 工作台尺寸：800540mmmm 模柄孔尺寸：8060mmmm 垫板厚度： 100mm 第三节拉深模工作零件设计与计算一、凸、凹模刃口尺寸计算1. 首次拉深凸、凹模尺寸的刃口尺寸计由上边计算可知：第一次拉深件后零件直径为116.88mm ，由公式tZ2.1。