筒形件的拉深模具設(shè)計

1、新余學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書學(xué) 號學(xué)生姓名專業(yè)材料成型及控制工程課程設(shè)計題目筒形件的拉深模具設(shè)計研究主要內(nèi)容及基本要求一、設(shè)計內(nèi)容：1、設(shè)計一幅拉深模完成下圖（圓筒形件，材料為08f 厚度t=1mm，小批量生產(chǎn),其未注公差尺寸精度等級為it14）的拉深。 2模具整體方案設(shè)計：包括零件的工藝分析、模具類型的確定、壓力中心計算、毛坯尺寸計算、壓力機選擇等。3模具整裝配圖和模具重要零件選用與設(shè)計。4撰寫此模具設(shè)計的說明書二、技術(shù)要求：1、要求每位學(xué)生完成模具整體裝配圖1 張，2、主要零件（凸模、凹模、凸凹模等）圖35張3、詳細的設(shè)計計算過程4、有關(guān)零件的選用依據(jù)及過程5、主要零件（凸模、凹模、凸凹模等）的

2、制造工藝規(guī)程1-2份6、課程設(shè)計說明書（不少于5千字）主要參考資料1、 學(xué)校圖書館的中文電子期刊 2、冷沖模設(shè)計，丁松聚主編 3、冷沖壓工藝與沖模設(shè)計，楊關(guān)全、匡余華主編 4、模具制造工藝，黃毅宏、李明輝主編5、 相關(guān)網(wǎng)站資料查尋進程計劃課程設(shè)計時間2013年12月16日2013年12月20日第一階段（2013年12月16日）完成課題的初步規(guī)劃第二階段（2013年12月17日）完成模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計第三階段（2013年12月18日）完成模具的有關(guān)計算第四階段（2013年12月19日）完成模具的有關(guān)零部件的選擇設(shè)計第五階段（2013年12月19、20日）完成總裝配圖的繪制，并完成答辯。簽名學(xué)生簽

3、名： 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日第一章 概述一、模具概述模具是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，是工業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)裝備用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品，其價值往往是模具價值的幾十倍。模具技術(shù)是一門技術(shù)綜合性強的精密基礎(chǔ)工藝裝備技術(shù)，涉及新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備的開發(fā)與推廣應(yīng)用是冶金、材料、計量、機電一體化、計算機等多門學(xué)科以及鑄、鍛、熱處理、機加工、檢測等諸多工種共同打造的系統(tǒng)工程。用模具生產(chǎn)制品具有高效率、低消耗、高一致性、高精度和高復(fù)雜程度等特點，這是其他任何加工制造方法所不及的。目前，模具制造業(yè)已成為與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)互為依托的產(chǎn)業(yè)，模具工業(yè)技術(shù)水平的高低已成為衡量國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一

4、。二、冷沖模具工業(yè)的現(xiàn)狀到了21世紀(jì)隨著計算機軟件的發(fā)展和進步cadcaecam技術(shù)日臻成熟，其現(xiàn)代模具中的應(yīng)用越來越廣泛。目前我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國民經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，仍具有較大的差異，一些大型、精密、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具。目前仍主要依靠進口。而一些低檔次的簡單沖模，則已供過于求，市場競爭非常激烈。三、冷沖模具的發(fā)展方向發(fā)展模具工業(yè)的關(guān)鍵是制造模具的技術(shù)、相關(guān)人才以及模具材料。模具技術(shù)的發(fā)展是模具工業(yè)發(fā)展最關(guān)鍵的個因素，其發(fā)展方向應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、質(zhì)量好”

5、和“價格低”的要求服務(wù)。為此，急需發(fā)展如下：1 全面推廣模具cadcamcae技術(shù)：隨著微機軟件發(fā)展和進步，普及cadcamcae技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)需要加大cadcam技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度，同時進一步擴大cae技術(shù)的應(yīng)用范圍。2 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)：高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)具備從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，這樣可以大大縮短模具研制制造周期。3 電火花加工：電火花加工(edm)雖然已受到高速銑削的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，但其固有特性和獨特的加工方法是高速銑削所不能完全替代的。4 優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù)：選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。

6、5 模具研磨拋光將自動化、智能化：模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。第二章 工藝方案分析及確定第一節(jié) 零件工藝性分析如圖2-1所示拉深零件，材料為08f，厚度為1mm。其工藝性分析內(nèi)容如下：圖2-1 筒形件拉深零件圖1.材料分析此拉深模選用材料為08f08f是極軟的低碳鋼，強度、硬度很低，而塑性、韌性極高，具有良好的冷變形性和焊接性，正火后切削加工性尚可，退火后導(dǎo)磁率較高，剩磁較少，但淬透性、淬硬性極低。因此，此材料具有良好的拉深成形性能。2.結(jié)構(gòu)分析零件為一無凸緣筒形件，結(jié)構(gòu)簡

7、單，底部圓角半徑為r3，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(jié)構(gòu)工藝性。3.精度分析零件圖上所有未注公差的尺寸，屬于自由尺寸，可按it14級確定工件尺寸的公差。 因此，普通拉深即可達到零件的精度要求。查公差表可得工件基本尺寸公差為： 4.變形特點的分析1）拉深時的變形區(qū)在毛坯的凸緣部分，其它部分為傳力區(qū)，不參與主要變形；2）毛坯變形區(qū)在切向壓應(yīng)力和徑向拉應(yīng)力作用下，產(chǎn)生切向壓縮和徑向拉長變形；3）極限變形參數(shù)主要受到毛坯傳力區(qū)承載能力的限制。第二節(jié)工藝方法的確定由上面分析可知，為了保證工件的性能，該工件不能一次拉深到位，至少需經(jīng)過兩次拉深。而完成該工件需經(jīng)過落料、

8、拉深工序。綜合實際情況，可有以下3種方案（如表格2-1所示）供選擇：表2-1序號工藝方案結(jié)構(gòu)特點1單工序模生產(chǎn)：先落料，再進行第一次拉深、第二次拉深、第三次最后切邊模具結(jié)構(gòu)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。2復(fù)合模生產(chǎn)：先落料、第一次拉深復(fù)合、繼而進行后續(xù)拉深，最后切邊同一副模具完成兩道不同的工序，大大減小了模具規(guī)模，降低了模具成本，提高生產(chǎn)效率，也難以提高壓力機等設(shè)備的使用效率；操作簡單、方便，適合中小批量生產(chǎn)。3連續(xù)模生產(chǎn)：落料后正、反拉深，最后切邊正、反拉深模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，要求工步精確，并需要采用雙動力壓力機，生產(chǎn)效率高，適合于大量而且具備雙動力機的情況。根

9、據(jù)本零件的設(shè)計要求以及各方案的特點，決定采用第2種方案比較合理。第三章 零件工藝計算第一節(jié) 拉深工藝計算零件的材料厚度為1mm，所以所有的計算以中線為準(zhǔn)。1. 確定零件修邊余量零件的相對高度，由文獻1表5-2查得修邊余量，故修正后拉深件的總高應(yīng)為。2. 確定坯料尺寸d其中:、 3. 判斷是否采用壓邊圈零件的相對厚度，由文獻2表4-11知：該拉深工藝須采用壓邊圈。4. 確定拉深次數(shù) 先判斷能否一次拉出由文獻1表5-3， ，由此可知：,故判斷不能一次拉深成形。故可根據(jù)公式求得取較大整數(shù)：5. 確定各次拉深半成品尺寸1） 調(diào)整各次拉深系數(shù)，使各次拉深后系數(shù)均大于文獻1表5-3查得的相應(yīng)極限拉深系數(shù)。

10、調(diào)整后，實際選取，。所以各次拉深的直徑確定為：2） 各次半成品的高度計算：取各次的r凹分別為：由文獻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則由公式可計算出各次h： 其中，。在將所有已知數(shù)據(jù)帶入可求得:h1=55.5mm, h2=78.7mm, h3=122.3mm6. 拉深件工序尺寸圖根據(jù)前面分析計算，可知本零件須三次拉深，各工序尺寸如圖31所示圖31各工序尺寸圖7排樣計算零件采用單直排排樣方式，查得零件間的搭邊值為0.8mm，零件與條料側(cè)邊之間的搭邊值為1.0mm，若模具采用無側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)，則條料上零

11、件的步距s=d+a=194.8+0.8=195.6mm，條料的寬度應(yīng)為故一個步距內(nèi)的材料利用率為： =a/bs100 =/bs100 =(194.8/2)2/(196.8×195.6)×100% =77.4零件的排樣圖如圖3-2所示：圖3-2 排樣圖第二節(jié) 拉深壓力計算與設(shè)備的選擇1. 首次拉深模具為落料拉深復(fù)合模，動作順序是先落料后拉深，現(xiàn)分別計算落料力拉深力和壓邊力。 式中 卸料系數(shù)，查參考文獻2表2-17知0.05，取。 所以 kn由文獻3表4-10查取k1=0.85由文獻3表4-12查取p=2.75 ,所以，應(yīng)按照落料力的大小選用設(shè)備。初選設(shè)備為j23-35. 2.

12、二次拉深:由文獻3表4-10查取k2=0.8根據(jù)以上力的計算，初選設(shè)備為j23-10.3.末次拉深：由文獻3表4-10查取k3=0.744.壓力中心的計算 圖3-3 壓力中心圖由于是圓形工件，如圖3-3所示，所以工件的壓力中心應(yīng)為圓心即o(97.4,97.4)5.壓力設(shè)備的選擇1) 落料拉深復(fù)合模設(shè)備的選用根據(jù)以上計算，同時考慮拉深件的高度選取開式雙柱可傾壓力機jh23-40，由文獻2表9-9查取其主要技術(shù)參數(shù)為：公稱壓力：400kn 滑塊行程：80mm最大裝模高度：330mm連桿調(diào)節(jié)長度：65mm工作臺尺寸：mm模柄孔尺寸：mm墊板厚度：65mm2) 第二三次拉深模設(shè)備的選用考慮零件的高度，

13、選取開式雙柱可傾壓力機jh23-80，以保證拉深的順利操作，其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：800kn 滑塊行程：130mm最大裝模高度：380mm連桿調(diào)節(jié)長度：90mm工作臺尺寸：mm模柄孔尺寸：mm墊板厚度：100mm第三節(jié) 拉深模工作零件設(shè)計與計算一、凸、凹模刃口尺寸計算1.首次拉深凸、凹模尺寸的刃口尺寸計由上邊計算可知：第一次拉深件后零件直徑為116.88mm，由公式確定拉深凸、凹模間隙值，所以間隙，則拉深凹模直徑拉深凹模刃口尺寸如圖3-4所示圖3-4 拉深凹模刃口尺寸圖拉深凸模直徑拉深凸模刃口尺寸如圖3-5所示 圖3-5 拉深凸模刃口尺寸圖 2.二次拉深凸、凹模尺寸刃口尺寸計算由文獻2

14、表2-8查取z=1.1拉深凹模直徑拉深凹模刃口尺寸如圖3-6所示圖3-6拉深凹模刃口尺寸圖拉深凸模直徑拉深凸模刃口尺寸如圖3-7所示 圖3-7 拉深凸模刃口尺寸圖 3.末次拉深凸、凹模尺寸計算由文獻2表2-8查取z=1.05拉深凹模直徑拉深凹模刃口尺寸如圖3-8所示 圖3-8拉深凹模刃口尺寸圖拉深凸模直徑拉深凸模刃口尺寸如圖3-9所示 圖3-9 拉深凸模刃口尺寸圖 二、落料拉深復(fù)合模其它工藝計算根據(jù)零件形狀特點，刃口尺寸計算采用分開制造法。落料尺寸為，落料凹模刃口尺寸計算如下：由文獻2表2-8查取該零件沖裁凸、凹模最小間隙，最大間隙，則，所以可按下式計算工作零件刃口尺寸。拉深凹模直徑拉深凹模刃

15、口尺寸如圖3-10所示圖3-10拉深凹模刃口尺寸圖拉深凸模直徑拉深凸模刃口尺寸如圖3-11所示圖3-11 拉深凸模刃口尺寸圖第四章 模具結(jié)構(gòu)的確定一、模具的形式 本產(chǎn)品沖孔落料采用正裝式復(fù)合模進行沖裁，拉深則采用倒裝式拉深模具成形。1. 正裝式特點 沖出的工件表面比較平直為后續(xù)加工提供條件。2. 倒裝式特點操作方便，應(yīng)用很廣，但工件表面平直度較差，凸凹模承受的張力較大，因此凸凹模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制，以免強度不足。經(jīng)分析，此工件，若采用正裝式復(fù)合模，操作很不方便；另外，此工件無較高的平直度要求，工件精度要求也較低，所以從操作方便、模具制造簡單等方面考慮，決定二、三次拉深采用倒裝式復(fù)合模，首次拉深用

16、正裝。 二、 定位裝置 首次拉深采用固定式擋料銷縱向定位，安裝在凹模上，工作很方便。三、 卸料裝置 1. 條料的卸除 采用彈性卸料板。因為是正裝式復(fù)合模，所以卸料板安裝在上模。2. 出件裝置 本模具采用打料裝置將工件從落料凹模中推下，落在模具工作表面上。四、導(dǎo)向零件 導(dǎo)向零件有許多種，如用導(dǎo)板導(dǎo)向，則在模具上安裝不便而且阻擋操作者視線，所以不采用；若用滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套進行導(dǎo)向，雖然導(dǎo)向精度高、壽命長，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以也不采用；針對本次加工的產(chǎn)品的精度要求不高，采用滑動式導(dǎo)柱導(dǎo)套極限導(dǎo)向即可。而且模具在壓力機上的安裝比較簡單，操作又方便，還可降低成本。五、 模架 若采用中間導(dǎo)柱模架，則導(dǎo)柱對稱

17、分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，拔模方便，但只能一個方向送料。若采用對焦導(dǎo)柱模架，則受力平衡，滑動平穩(wěn)，可縱向或橫向送料。若采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，則可三方向送料，操作者視線不被阻擋，結(jié)構(gòu)比較緊湊，但模具受力不平衡，滑動不平穩(wěn)。本設(shè)計決定采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。1.標(biāo)準(zhǔn)模架的選用1） 落料拉深復(fù)合模零部件設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)模架的選用依據(jù)為凹模的外形尺寸，所以應(yīng)首先計算凹模周界的大小。根據(jù)凹模高度和壁厚的計算公式得凹模高度，凹模壁厚c=（1.5-2）h=1.75×39=70mm所以，凹模的外徑為d=(194.8+2×70)=334.8mm。以上計算僅為參考值，由于本套模具為落料拉深復(fù)合模，所以凹模高度受

18、拉深件高度的影響必然會有所增加，其具體高度將在繪制裝配圖時確定。另外，為了保證凹模有足夠的強度，將其外徑增大到350mm。模具采用后置導(dǎo)柱模架，根據(jù)以上計算結(jié)果，查得模架規(guī)格為：上模座：400mm×250mm×55mm，下模座：400mm×250mm×70mm，導(dǎo)柱：40mm×2600mm，導(dǎo)套：40mm×125mm×48mm。2） 第二、三次拉深模零部件設(shè)計由于零件高度較高，尺寸較小，所以未選用標(biāo)準(zhǔn)模架，導(dǎo)柱導(dǎo)套選用標(biāo)準(zhǔn)件，其規(guī)格分別為35mm×230mm，35mm×115mm×43m。模柄采

19、用凸緣式模柄，規(guī)格為a60×90。第五章 零件圖 一、 第三次拉深模零件圖1. 拉深凹模如圖5-1所示 圖5-1 拉深凹模零件圖2. 拉深凸模如圖5-2所示圖5-2 拉深凸模零件圖第六章 裝配圖一、 第三次拉深模拉深模裝配圖如圖6-1所示 圖6-1 第三次拉深模的裝配圖第七章 模具的工作原理 一、 拉深的變形過程 拉深時壓邊圈先把中板毛坯壓緊，凸模下行，強迫位于壓邊圈下的材料（凸緣部分）產(chǎn)生塑性變形而流進凸凹模間隙形成圓筒側(cè)壁。 拉深材料的變形主要發(fā)生在凸緣部分，拉深變形的過程實質(zhì)上是凸緣處的材料在徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力的作用下產(chǎn)生塑性變形，凸緣不斷收縮而轉(zhuǎn)化為筒壁的過程，這種變形程

20、度在凸緣的最外緣為最大。二、 各種拉深現(xiàn)象 由于拉深時各部分的應(yīng)力（受力情況）和變形情況不一樣，使拉深工藝出現(xiàn)了一些特有的現(xiàn)象：1 起皺： a.拉深時凸緣部分的切向壓應(yīng)力大到超出材料的抗失穩(wěn)能力，凸緣部分材料會失穩(wěn)而發(fā)生隆起現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱起皺.起皺首先在切向壓應(yīng)力最大的外邊沿發(fā)生,起皺嚴(yán)重時會引起拉斷. b.起皺是拉深工藝產(chǎn)生廢品的主要原因之一,正常的拉深工藝中是不答應(yīng)的.常采用壓力圈的壓力壓住凸緣部分材料來防止起皺. c.起皺的影響因素: a）. 相對厚度:t/d 其中t-毛坯厚度,d-毛坯直徑 判定是否起皺的條件:d-d<=2zt, d -工件直徑. b). 拉深變形程度的大小 但

21、是在拉深變形過程中,切向壓應(yīng)力及凸緣的抗失穩(wěn)能力都是隨著拉深進行,切向壓應(yīng)力是不斷增大,變形區(qū)變小,厚度相對增加,變形失穩(wěn)抗力增加,兩種作用的相互抵消,使凸緣最易起皺的時刻發(fā)生于拉深變形的中間階段,即凸緣寬度大約縮至一半左右時較易發(fā)生起皺現(xiàn)象.2.變形的不均勻: 拉深時材料各部分厚度都發(fā)生變化,而且變化是不均勻的. 凸緣外邊沿材料厚度變化最大,拉深件成形后,拉深件的坯口材料最厚,往里逐漸減薄,而材料底部由于磨擦作用(拉深凸模與底部材料間)阻止材料的伸長變形而使底部材料變薄較小,而底部圓角部分材料拉深中始終受凸模圓角的頂力及彎曲作用,在整個拉深中一直受到拉應(yīng)力作用,造成此處變薄最大。 所以拉深中厚度變薄主要集中于底部圓角部分及圓筒側(cè)壁部分,我們把這一變薄最嚴(yán)重的部位稱作危險斷面. 拉深過程中,圓筒側(cè)壁起到傳遞凸模拉力給凸緣的作用,當(dāng)傳力區(qū)的徑向拉應(yīng)力超出材料極限,便出現(xiàn)拉破現(xiàn)象.3.材料硬化不均勻 拉深后材料發(fā)生塑性變形,