沖壓模具設計說明書

1、一、零件的工藝性分析1.工件的沖壓工藝性分析如圖1所示，該工件形狀簡單對稱，為軸對稱拉深件，在圓周方向上的變形是均勻的，屬普通沖壓件。模具加工也比較容易。試制定該工件的沖壓工藝規(guī)程、設計其模具、編制模具零件的加工工藝規(guī)程。 圖 1 圓筒拉深件 圖2 拉深件的三維圖2. 工件材料化學成分和機械性能分析（1）材料分析工件的材料為08鋼，屬于優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，優(yōu)質(zhì)沸騰鋼，強度、硬度低，冷變形塑性很好，可深沖壓加工，焊接性好。成分偏析傾向大，時效敏感性大，故冷加工時應采用消除應力熱處理或水韌處理，防止冷加工斷裂。 08鋼的主要機械性能如下： 抗拉強度（兆帕） 280-390 屈服強度（兆帕） 180 抗

2、剪強度 （兆帕） 220-310延伸率 32%（2）結構分析工件為一窄凸緣筒形件，結構簡單，圓角半徑為r=7，厚度為t=0.5mm，滿足筒形拉深件底部圓角半徑大于一倍料厚的要求，因此，零件具有良好的結構工藝性。（3）精度分析工件上尺寸均為未注公差尺寸，普通拉深即可達到零件的精度要求。經(jīng)上述分析，產(chǎn)品的材料性能符合冷沖壓加工要求。在零件工藝性分析的基礎上制定其工藝路線如下：零件的生產(chǎn)包括落料、拉深（需計算確定拉深次數(shù)）、修邊（采用機械加工）等工序，為了提高生產(chǎn)效率，可以考慮工序的復合，經(jīng)比較決定采用落料與第一次拉深復合。二、工件的拉深工藝分析及計算1.毛坯尺寸計算（1）計算原則 相似原則：拉深前

3、坯料的形狀與拉深件斷面形狀相似 ； 等面積原則：拉深前坯料面積與拉深件面積相等。（2）計算方法 由以上原則可知，旋轉(zhuǎn)體拉深件采用圓形毛坯，其直徑按面積相等的原則計算。計算坯料尺寸時，先將拉深件劃分為若干便于計算的簡單幾何體，分別求出其面積后相加，得拉深件總面積a。圖3 拉深件的坯料計算如圖3所示，筒形件坯料尺寸，將圓筒件分成三個部分，每個部分面積分別為： （3）確定零件修邊余量由于板料的各向異性和模具間隙不均等因素的影響，拉深后零件的邊緣不整齊，甚至出現(xiàn)耳子，需在拉伸后進行修邊。因此，計算毛坯直徑時需要增加修邊余量。由于零件的高度h=138mm，經(jīng)查表取修邊余量h =6mm。 （4）確定坯料尺

4、寸 將d=115mm, h1=144mm, h=6mm, 代入上述由帶凸緣筒形拉深件坯料尺寸計算公式得d=276mm。2.各工序尺寸計算（1）圓筒形拉深件各次工序尺寸的計算1）工序件直徑 從前面的介紹中已知，各次工序件直徑可根據(jù)各次的拉深系數(shù)算出，即,，。此時計算所得的最后一次拉深直徑必須等于零件直徑，如果計算所得的小于零件直徑，應調(diào)整各次拉深系數(shù)，使，所以上式中的是在查表所得的基礎上調(diào)整后的實際拉深系數(shù)。（2）確定拉深次數(shù)查得零件的各次極限拉深系數(shù)分別為 m1=0.6， m2=0.8，m3=0.82總拉深系數(shù)為m總=d/d=115/276=0.417 m1 m2m3=0.394,故知該零件需

5、要三次拉深。（3）確定各工序件直徑調(diào)整各次拉深系數(shù)分別為m1=0.61，m2=0.81， m3=0.84則調(diào)整后每次拉深所得筒形件的直徑為: d1=dm1=276x0.61=168.36mm,取d1=168mmd2=d1m2=168.36x0.81=136.37mm,取d2=136mmd3=d2m3=136.37x0.84=114.15mm,取d3=114mm(4)選取凸凹模的圓角半徑考慮到實際采用的拉深系數(shù)均接近其極限值,故首次拉深凹模圓角半徑r應取大些,根據(jù)壓工藝與模具設計表4-7知：r=(5-8)t,取r=5mm.由沖壓工藝與模具設計式（4-49）和式（4-50）即：r=(0.70.8)

6、 r和r=(0.70.8)r計算各次拉深凹模與凸模的圓角半徑，分別為： r=8mm r=8 mm r=7 mm r=7 mm r=6 mm r=6 mm（5）確定各工序件高度 根據(jù)拉深件圓角半徑計算公式，取各正拉深筒形件圓角半徑為r=1.5mm，所以正拉深后筒形件的高度為h1=0.25（d2/d1-d1）+0.43r（d1+0.32r1）/d1 =0.25*（2762/0.61-168）+ 0.43*5*(168+0.32*8)/32 =75.575mm =75 mm.根據(jù)計算得出第二次拉深的高度h2= 109mm. 第三次拉深的高度h3= 138mm. 3. 凸、凹模尺寸計算 由查表知拉深時

7、凸凹模單邊間隙值分別為c1=1.1t=1.1*1=1.1mm，（1）凸凹模尺寸：凸凹模制造公差d、p，可根據(jù)零件公差來確定，因為零件圖上零件未標注公差，則工件公差可取it7級，=0.5，則d、p可取it7級，d=+0.05mm，p=-0.03mm。拉深時,凹模尺寸dd1=d+0.050=276+0.050mm，凸模尺寸dp=（d-2c）-0.030=（276-2*1.1）-0.030=273.8-0.030 mm;dd2=d2+0.050=136+0.050mm，凸模尺寸dp2=（d2-2c）-0.030=133.8-0.030 mm;dd3=(d3-0.75)+0.050=113.63+0.

8、050mm，凸模尺寸dp=（d3-2c）-0.030=111.8-0.030 mm;4、畫出工序件簡圖工序簡圖如下圖4所示： 工序1 工序24、沖壓工藝方案的確定完成此工件需要落料、三次拉深、修邊三種工序。其加工方案分為3種，如表1所示。 表1 工藝方案序號工藝方案結構特點 1單工序模生產(chǎn)：落料、首次拉深、二次拉深、三次拉深、修邊 模具結構簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。2復合模生產(chǎn)：落料-拉深復合兩次拉深復合、修邊同一副模具完成三道不同的工序，大大減小了模具規(guī)模，降低了模具成本，提高生產(chǎn)效率，也提高壓力機等設備的使用效率；操作簡單、

9、方便，適合中批量生產(chǎn)；。3復合模生產(chǎn)：落料與三次拉深復合、修邊同一副模具完成四道不同的工序，大大減小了模具規(guī)模，提高生產(chǎn)效率，也提高壓力機等設備的使用效率；操作簡單、方便，但是結構比較復雜，造價較高，適合中批量生產(chǎn)。4連續(xù)模生產(chǎn)：落料-拉深-拉深、拉深修邊同一副模具不同工位完成兩道不同的工序，生產(chǎn)效率高，模具規(guī)模相對第二種方案要大一些，模具成本要高；兩道工位之間的定位要求非常高。 根據(jù)一個小組不同的分工，每個人所設計的模具也不相同，每個人只完成整個工序的一部分，本次任務是設計第一次與第二次拉深的復合模。工序如下：4.1確定工序：拉深圓筒拉深圓筒4.2工藝方案選擇方案一：采用單工序模逐次拉深方案

10、二：采用連續(xù)進給模順序拉深方案三：采用復合模進行拉深4.3工藝方案分析及確定方案一模具簡單，價格便宜，但需要多個模具，工作效率低；方案二采用連續(xù)模成產(chǎn)連續(xù)，效率高；但模具結構過于復雜，造價很高，并且不易控制；方案三采用復合?？珊喕钸^程，結構相對簡單，并且工作效率較高。綜合以上考慮采用方案三實現(xiàn)落料后第一與第二次的拉深。5、壓力計算與設備選擇5.1壓邊力的計算采用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，拉深時壓扁力必須適當，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，所以是否采用壓邊裝置主要取決于毛坯或拉深系數(shù)m和相對厚度t/d100

11、由于t/d100=0.5/276100 =0.002 首次拉深系數(shù)=0.53故：查沖壓工藝與模具設計表4-3知，第一次拉深需要采用壓邊裝置。壓邊力:=式中a為初始有效面積；為單位壓邊力（mpa）查沖壓工藝與模具設計表4-4可知：=2mpa = = = =15.2 kn = = = =1.44 kn52 拉深力的計算首次拉深時拉深力=二次拉深時拉深力=式中：為首次拉深與二次拉深時工件的直徑； 為材料抗拉強度（mpa）； 為修正系數(shù)。查沖壓工藝與模具設計表4-1可知：=1;=0.85首次拉深力：= = =169 kn二次拉深力：= = =137 kn故總拉深力：=+ =169+137 =306kn

12、 由于制件屬于深拉深，故確定壓力機的公稱壓力應滿足： 故： =153kn綜上所述：= + =503.47kn5.3壓力中心的計算 圖5由于是圓形工件，如圖4所示，所以工件的壓力中心應為圓心即o(25,25)5.4壓力機的選擇（1）壓力機選擇原則沖壓設備的選擇直接關系到設備的合理使用，安全，產(chǎn)品質(zhì)量，模具壽命，生產(chǎn)效率和成本等一系列問題。 對于中小型沖裁件，彎曲件或淺拉深件多用具有c形床身的開式曲柄壓力機。在大中型和精度要求較高的沖壓件生產(chǎn)中，多采用閉式壓力機。對于大型，較復雜的拉深件多采用閉式雙動拉深壓力機。對于形狀復雜零件的大量生產(chǎn)，應優(yōu)先考慮選用多工位自動壓力機。而對落料，沖孔件的大量生產(chǎn)

13、，則應選用效率高，精度高的自動高速壓力機。在小批生產(chǎn)中尤其式大型厚板的生產(chǎn)，多采用液壓機。校正彎曲，校平整形工序要求壓力機有較大的剛度，以便或得較高的蟲牙件尺寸精度。 對曲柄壓力機所要考慮到的重要參數(shù)是：1.壓力機的許用負荷；2.完成各工序所需要的壓力；3.行程和行程次數(shù)；4.最大裝模高度；5.壓力機的臺面尺寸應大于沖模的平面尺寸，并留有固定模具的余地，臺面上的漏孔應與所要進行的工藝相適合；6.壓力機精度。（2）對壓力機的要求壓力機的公稱壓力要求大于503.47kn由于該制件數(shù)億小型制件，且精度要求不高，因此選用開始可傾壓力機，它具有工作臺面三面敞開，操作方便，成本低廉的有點。根據(jù)總壓力選擇壓

14、力機，前面已經(jīng)算得壓力機的公稱壓力為503.47 kn，查沖壓工藝與模具模具設計表7.3提供的壓力機公稱壓力中可選取壓力機的型號為：j23-16f，并對壓力機的功率進行校核，結果滿足條件。三、模具結構的確定1.拉深模工作零件設計與計算（1）拉深凸模 由于將兩次拉深設計成兩次正拉深的復合模具，故拉深凸模必須設計成內(nèi)外兩層的形式，因此對凸模的要求較高。拉深凸模采用臺階式，也是采用車床加工,與凸模固定板的配合按h7/m6的配合,根據(jù)前面計算可以得出兩個凸模的尺寸，再根據(jù)壓邊圈的高度得出兩次拉深凸模的尺寸如圖6 與圖7所示。 圖6 第一次拉深凸模 圖7 第二次拉深凸模 拉深凹模 結合工件外形并考慮加工

15、，將凸凹模設計成帶肩臺階式圓凹模，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換，采用車床加工，與凹模固定板的配合按h7/m6，再根據(jù)坯料的直徑與成型拉深件的直徑確定凹模的內(nèi)外直徑，根據(jù)第一次與第二次拉深件的高度確定凹模的高度l=210mm,具體結構可如下圖8所示。圖8 兩次拉深凹模定位板 定位板在該模具中起定位和導向作用，它的外形和尺寸根據(jù)凸模與凹模來確定，它的內(nèi)徑與坯料的直徑相同d=276mm,根據(jù)強度的要求壁厚t=37mm，外形設計成帶肩臺階式d=350mm，釆用4個螺釘固定具體尺寸如圖9所示： 圖9 定位圈 （4）壓邊圈 壓邊圈在沖壓模具中起壓邊作用，它的形狀與尺寸取決于坯料，故采用圓形外徑

16、等于坯料直徑d=350mm，內(nèi)徑等于凹模內(nèi)徑d=170mm，它的高度由凸模所決定h=34mm，為了方便加工與導向把它設計成帶肩臺階式，具體尺寸如圖10所示： 圖 10 壓邊圈（5）彈性元件的選擇 彈性元件在模具切邊過程中提供壓邊力，拉深完成后，彈性元件推動推板，將拉深件頂出凹模，由于橡膠的壓縮率比較小，而模具行程比較大，使得彈性元件壓縮量較大，所以選用圓柱螺旋壓縮彈簧較好。 根據(jù)之前的計算，要求壓邊力達到700n，推出的行程為50mm，根據(jù)gb2089-80標準，選用滿足要求的彈簧，選用的彈簧主要參數(shù)如下所示 材料直徑5mm， 彈簧中徑38mm， 節(jié)距12.4mm 自由長度120mm 極限變形

17、量56.5mm 工作極限負荷757n.（6）其它零部件結構 拉深凸模將直接由連接件固定在下模座上，凸凹模由凸凹模固定板固定，兩者采用過渡配合關系。四、 模具強度的校核1 凸模強度校核凸模的強度，通常要核算最小斷面的壓應力和縱向保持的最大長度即剛度。凸模強度的校核: 凸模最小斷面的壓應力。凸?？v向所承受的壓力。凸模最小斷面積。凸模材料的許用壓應力。 第一次拉深凸模校核： =10.75mpa=1 因為，所以凸模承壓能力足夠。第一次拉深凸模校核： =4mpa =1 因為，所以凸模承壓能力足夠。 失穩(wěn)彎曲應力的校核：應為第一次拉深兩個凸模是套在一起的，故只需校核第二次拉深即可。 公式： 其中，；由公式

18、得： l= 計算得凸模滿足要求。 因為拉深凹模是根據(jù)經(jīng)驗來的，本來就是個保險值，在此基礎上，又增大了，所以不需要校核。 2.頂桿許用載荷的計算沖模上的頂桿、托桿等傳遞壓料力、卸料力、反壓力等的傳力桿，根據(jù)其材質(zhì)、熱處理硬度和平面情況。頂桿許用載荷：=-一個傳力桿的許用載荷d傳力桿直徑-單位面積上的許用載荷在普通沖模中，頂桿、托桿等一般都采用45鋼，熱處理硬度4045hrc，查表取=25f= 2500 9043.2=28260= 符合3. 模具閉合高度的校核 -5mm 沖床最大閉合高度.沖床最小閉合高度. h 模具閉合高度壓力機的最大閉合高度為= 400mm ，最小閉合高度=200mm，模具的閉

19、合高度h = 250mm ，即210mm h =250mm 395mm,符合要求。公稱壓力: 400kn 拉深所需的壓力：36.72kn ，符合。 工作臺尺寸d= 630 mm ，b = 420 mm.模具的尺寸=375mm，=240mm，符合。根據(jù)上敘數(shù)據(jù)可得所選設備合格。五、 拉深模具結構圖1裝配圖圖11 兩次拉深復合模1-內(nèi)六角螺釘 2-上模座 3-凸模1 4-彈簧 5-定位板 6-凹模 7-內(nèi)六角螺釘 8-下模座 9-頂桿 10-推塊 11-工件 12-內(nèi)六角螺釘 13-凸模2 14-卸料螺釘 2. 動作原理 模具上模部分由模柄安裝在壓力機的上滑塊上，下模部分由螺釘安裝在壓力機底座上，

20、隨著滑塊的下行，上模部分一起下移，至下模座接觸零件，隨著上模部分的繼續(xù)下行，凹模3接觸坯料，開始拉深，在此過程中由壓邊圈進行壓邊。上模繼續(xù)下行并完成第一次拉深，第一次拉深完成后凹模6的內(nèi)凸臺接觸坯料并壓迫坯料使得凸模13下行進行第二次拉深直至拉深完成。拉深完成后，拉深件由推塊10往上推與推料塊下推的作用下推出，完成之后壓邊圈與凸模3復位，而后，沖壓設備又開始閉合，重復上述動作過程。六、 模具零件的加工工藝過程本副模具，零件加工的關鍵在工作零件及卸料板，如果采用線切割加工技術，這些零件的加工就變得相對簡單。51 凸模11、 工序號工序名稱工序內(nèi)容2、 13、 備料備直徑200高76坯料4、 25

21、、 熱處理6、 退火7、 3粗車車圓柱面，留單邊余量0.5mm4精車按圖紙加工，留單邊余量0.1mm5熱處理調(diào)質(zhì)，淬火硬度達hrc60626磨達到圖紙要求7鉗工精修全面達到圖紙要求8檢驗52 凹模2工序號工序名稱工序內(nèi)容1備料坯料鍛造2熱處理退火3車留單邊余量0.5mm4熱處理調(diào)質(zhì)5粗磨留0.2mm 6鉗工劃線各種孔位線7鉗工加工各種孔8線切割加工個型孔9熱處理淬火達6062hrc10精磨達到圖紙要求11鉗工精修全面達到圖紙要求12檢驗53凹模工序號工序名稱工序內(nèi)容1備料將坯料鍛成直徑175、高1802熱處理退火3刨刨6各面相互垂直4熱處理調(diào)質(zhì)5磨留余量0.2mm6鉗工劃線劃出各孔位線7鉗工加

22、工孔9線切割加工孔及外形10壓印修挫用加工好的凸、凹模進行壓印、保留熱處理余量11熱處理淬火硬度達6062hrc12磨達到圖紙要求13研磨全面達到圖紙要求14鉗工精修檢驗設計小結兩周的課程設計結束了，在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中，與同學分工設計，和同學們相互探討，相互學習，相互監(jiān)督。學會了合作，學會了運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解，也學會了做人與處世。課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程“千里之行始于足下”，通過這次課程設計，我深深體會到這句千古名言的真正含義我今天認真的進行課程設計，學會腳踏