圓筒拉深模設(shè)計(jì)

1、 塑性成形工藝課程設(shè)計(jì)題 目： 圓筒拉深模設(shè)計(jì) 姓 名： 灬焚書灬 學(xué) 號(hào)： 211201182 系 別： 材料工程系 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 年 級(jí)： 2012級(jí) 指導(dǎo)教師： 2015年7月6日目 錄1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書32 沖壓工藝分析32.1 結(jié)構(gòu)與尺寸32.2 精度32.3 材料43 沖壓工藝方案的確定44 必要工藝計(jì)算44.1 判斷拉深次數(shù)44.1.1 確定零件修邊余量44.1.2 確定坯料尺寸54.1.3 判斷是否采用壓邊圈54.1.4 確定拉深次數(shù)54.2 凸模和凹模尺寸計(jì)算64.2.1 拉深模的間隙64.2.2 拉深模的圓角半徑64.2.3 凸、凹模工作部分的尺寸和公差74

2、.3 拉深力的計(jì)算74.3.1 拉深力的計(jì)算74.3.2 壓力機(jī)的公稱壓力的計(jì)算84.3.3 壓力中心的確定85 主要零件的計(jì)算95.1 凹模的尺寸95.2 凸模的尺寸95.3 凸模固定板的尺寸105.4 墊板的尺寸105.5 彈性元件的尺寸105.6 輔助零件與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)105.6.1 螺釘?shù)倪x擇105.6.2 銷釘?shù)倪x擇115.7 模架的選擇115.7.1 上、下模座的選擇115.7.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇115.8 模柄的選擇116 閉合高度的確定117 壓力機(jī)設(shè)備的選用12 參考文獻(xiàn)131 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：筒形件拉深模具設(shè)計(jì)工件圖：如圖1毛坯直徑：56mm材料：1060鋁合金厚度

3、：1mm技術(shù)要求：零件公差按IT14級(jí)選取 圖1 零件尺寸圖2 沖壓工藝分析2.1 結(jié)構(gòu)與尺寸該零件為無凸緣圓筒類拉深件，形狀對(duì)稱。工件要求內(nèi)形尺寸，對(duì)厚度變化沒有要求。1060鋁合金材料被自由凸模反拉深，工件內(nèi)圓角半徑R為3mm最后按h =18mm進(jìn)行修邊。故此工件的形狀滿足拉深的工藝要求。2.2 精度拉深件的尺寸精度一般低于IT13。根據(jù)公差為IT14級(jí)，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)1表9-1可知，其內(nèi)形尺寸為，滿足拉深工序?qū)ぜ畹燃?jí)的要求。2.3 材料1060鋁板帶，含鋁量達(dá)到99.6%以上又被稱為純鋁板，在鋁板帶家族中屬于一款常用的系列。此系列鋁板的上風(fēng)：最為常用的系列，出產(chǎn)過程比較單一

4、，技術(shù)相對(duì)于比較成熟，價(jià)格相對(duì)于其它高檔合金鋁板有巨大上風(fēng)。有良好的延伸率以及抗拉強(qiáng)度，完全能夠知足常規(guī)的加工要求（沖壓，拉伸）成型性高。為產(chǎn)業(yè)純鋁，具有高的可塑性、耐蝕性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，但強(qiáng)度低,熱處理不能強(qiáng)化可切削性不好；可氣焊、氫原子焊和接觸焊,不易釬焊；易承受各種壓力加工和引伸、彎曲。1060鋁合金合用范圍：1060廣泛應(yīng)用于對(duì)強(qiáng)度要求不高的產(chǎn)品。產(chǎn)品常用于招牌、廣告牌、建筑物外觀裝飾、公車車身、高樓與工廠墻身裝飾、廚房洗滌槽、燈座、風(fēng)扇葉、電子用件，化工儀器、薄板加工件、深拉或旋壓凹形器皿、焊接零件、熱交換器、鐘表面及盤面、銘牌、廚具、裝飾品、反光用具等。3 沖壓工藝方案的確定由上

5、面分析可知，為了保證工件的性能，該工件能一次拉深到位。而完成該工件需經(jīng)過拉深和切邊工序。綜合實(shí)際情況，工藝方案：?jiǎn)喂ば蚰Ｉa(chǎn)；進(jìn)行一次拉深最后切邊。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序、一套模具就能完成零件的加工，生產(chǎn)效率低。4 必要工藝計(jì)算4.1 判斷拉深次數(shù)4.1.1 確定零件修邊余量零件的材料厚度為1mm，所以所有的計(jì)算以中線為準(zhǔn)。零件的相對(duì)高度 ，由冷沖模設(shè)計(jì)2表6-2得修邊余量，故修正后拉深件的總高應(yīng)為 公式 (1) 式中：H修正后拉深件總高度； H拉深件中心線高度； h修邊余量。 。4.1.2 確定坯料尺寸D由于板厚等于1mm，故可直接用工件圖所示尺寸計(jì)算，用中線尺寸計(jì)算。由冷沖

6、模設(shè)計(jì)2表6-5查得常用旋轉(zhuǎn)體拉深件毛坯直徑計(jì)算公式： 公式（2）式中：D毛坯直徑； d零件中心線直徑； H零件中心線高度； R零件中心線圓角半徑。 = 4.1.3 判斷是否采用壓邊圈零件的相對(duì)厚度 ，由冷沖模設(shè)計(jì)2表6-12知：該拉深工藝可用可不用壓邊圈，故不用壓邊圈。4.1.4 確定拉深次數(shù) 先判斷能否一次拉出零件的總拉深系數(shù) ；由冷沖模設(shè)計(jì)2表6-8查得；取 ，；由此可知： ；故判斷能一次拉深成形。由冷沖模設(shè)計(jì)2公式6-15得故可根據(jù)公式 求得取較大整數(shù)：。4.2 凸模和凹模尺寸計(jì)算4.2.1 拉深模的間隙拉伸模的間隙之凹凸模橫向尺寸的差值, 雙邊間隙用Z表示。 間隙過小，工件質(zhì)量好，但

7、拉伸力大，工件容易拉裂，模具磨損嚴(yán)重，壽命低。間隙過大，拉伸力小，模具壽命雖然提高了，但工件容易起皺、變厚，側(cè)壁不直，口部邊線不齊，工件質(zhì)量差。因此確定間隙的原則是：既要考慮版聊公差的影響，又要考慮毛坯口部增厚的現(xiàn)象，故毛坯值一般比毛坯厚度要略大一些。由冷沖模設(shè)計(jì)2表6-15查得拉伸模的單邊間隙為： 公式（3）式中t為毛坯厚度，t=1mm，故 4.2.2 拉深模的圓角半徑一般來說R凹盡可能大些，大的R凹可以降低極限拉深系數(shù)，而且還可以提高拉深件的質(zhì)量。但R凹太大會(huì)消弱壓邊圈的作用，可能引起起皺現(xiàn)象，因此R凹的大要適當(dāng)。筒形件首次拉深時(shí)的凹模圓角半徑R凹可由下式確定： 公式（4）式中：C1考慮材

8、料力學(xué)性能的系數(shù)；對(duì)于軟鋼、硬鋁，C1=1，對(duì)于純銅、黃銅、鋁，C1=0.8； C2考慮板料厚度與拉深系數(shù)的系數(shù)，由冷沖模設(shè)計(jì)2表6-14查得C2=6。 在實(shí)際工作中，拉深凸、凹模的圓角半徑先選取比計(jì)算略小一點(diǎn)的數(shù)值，這樣便于在試模調(diào)整時(shí)再逐漸加大，直到拉出合格零件時(shí)為止。4.2.3 凸、凹模工作部分的尺寸和公差由于工件要求內(nèi)形尺寸，則以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。凸模尺寸的計(jì)算式公式為： 公式（5） 式中：d拉深件的基本尺寸； 為拉深件的尺寸公差。凹模尺寸的計(jì)算公式為： 公式（6） 式中：d拉深件的基本尺寸； 拉深件的尺寸公差； Z拉深模的間隙。 將模具公差按IT14級(jí)選取，則=0.52，查冷沖模設(shè)計(jì)2

9、表6-16可查得凸=0.03mm、凹=0.05mm。把d=30mm、=0.52mm、凸=0.03mm、凹=0.05mm和Z=1mm代入上面兩個(gè)式子，得凸模尺寸為： mm凹模的尺寸為： mm4.3 拉深力的計(jì)算4.3.1 拉深力的計(jì)算拉深力計(jì)算公式為： 公式（7） ：d拉深件的直徑； ； F拉深力； ； 。由查冷沖模設(shè)計(jì)2表6-11查取K1=1；由查冷沖模設(shè)計(jì)2表2-3查得； 4.3.2 壓力機(jī)的公稱壓力的計(jì)算單動(dòng)壓力機(jī)，其公稱壓力應(yīng)大于工藝總壓力，為壓邊力，因?yàn)闊o壓邊圈，所以，從凹模內(nèi)向上頂出工件所需的力稱為頂件力，為頂件力系數(shù)，由查冷沖模設(shè)計(jì)2表3-8查得；=0.05； 公式（8）工藝總壓力

10、為： 公式（9）在實(shí)際生產(chǎn)中，可以按下式來確定壓力機(jī)的公稱壓力：淺拉深 公式（10） 式中：F總拉深力和壓邊力總和，在用復(fù)合模沖壓時(shí)，還包括其他變形力； F壓壓力機(jī)的公稱壓力。壓力機(jī)的公稱壓力為： 4.3.3 壓力中心的確定 圖2由于是圓形工件，如圖2所示，所以工件的壓力中心應(yīng)為圓心即O（28，28）。5 主要零件的計(jì)算5.1 凹模的尺寸一般實(shí)際生產(chǎn)中，由于沖裁件的形狀和尺寸千變?nèi)f化，因而大量使用外形為矩形或圓形的凹模板，在其上面開設(shè)所需要的凹模洞口，用螺釘和銷釘直接固定在支撐和固定零件上，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JB/T7643.17643.694對(duì)這種凹模板已經(jīng)進(jìn)行了規(guī)范。由查冷沖模設(shè)計(jì)2表4-2和4-3

11、查得：K=0.35，b=56mm。凹模厚度： 公式（11）查沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件的選用與設(shè)計(jì)指南4表6-13，取厚度H=28mm。凹模壁厚： 公式（12） 由沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)選用與設(shè)計(jì)指南3表4-13查得；矩形凹模板材料選用Cr12MoV，零件的尺寸L=160mm、B=125mm、H=28mm。5.2 凸模的尺寸很顯然，凸模的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定于沖壓件的形狀。通過對(duì)一些常用的凸模結(jié)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，在模具設(shè)計(jì)過程中選用某些標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的凸模，從而不僅可以提高模具設(shè)計(jì)效率，而且更重要的是由于易于實(shí)現(xiàn)批量、規(guī)模生產(chǎn)，從而能夠保證凸模的質(zhì)量、大幅度降低生產(chǎn)成本、節(jié)約能源。沖模的標(biāo)準(zhǔn)化是指在模具設(shè)計(jì)與制造中應(yīng)遵循和應(yīng)用的技術(shù)

12、規(guī)范與基準(zhǔn)，沖頭的標(biāo)準(zhǔn)化則是根據(jù)這些技術(shù)規(guī)范與基準(zhǔn)來規(guī)定其數(shù)據(jù)與形式。凸模長(zhǎng)度的計(jì)算； 公式（13）式中：凸模固定板的厚度； 安全距離取值范圍為1520mm， 定位板的厚度 h凸模進(jìn)入凹模的厚度。其中：； 由查沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)選用與設(shè)計(jì)指南3表4-2查得；A型圓凸模材料選用選用Cr12MoV，零件的尺寸L=70mm、d=30.2mm、h=6mm。5.3 凸模固定板的尺寸固定板（凸、凹模固定板）主要用于固定中、小型的凸模，小型的凸、凹模零件一般通過固定板間接地固定在模板上，以減少模具鋼的用量。為了保證安裝、固定牢靠，固定板必須有足夠的厚度，厚度可以由下面經(jīng)驗(yàn)公式得出：凸模固定板： 公式（14）式中：

13、H 固定板厚度 D 凸模與固定板相配合部分的直徑取標(biāo)準(zhǔn)：H=24mm，根據(jù)凹模的尺寸選固定板周界：LB=160125。固定板上的凸模安裝孔與凸模采用過渡配。由查沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)選用與設(shè)計(jì)指南3表7-2查得；固定板材料選用45號(hào)鋼，零件的尺寸L=160mm、B=125mm、H=24mm。5.4 墊板的尺寸墊板的作用是承受并擴(kuò)散凸?；虬寄鬟f的壓力，以防止模座被擠壓損傷。由沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)選用與設(shè)計(jì)指南3表7-4查得；墊板材料選用45號(hào)鋼，淬火硬度為HRC4348，其尺寸規(guī)格為：160mm125mm8mm上下面須磨平，保證平行，與凸模固定板長(zhǎng)寬相同。5.5 彈性元件的尺寸由查沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)4表2-55查得；

14、選用橡皮作為彈性元件，橡皮一般為聚氨膠，因?yàn)樗试S承受的載荷較彈簧大，并且安裝調(diào)理方便。因?yàn)榫郯敝鹉z的總壓縮量一般45%,所以取45%，剛聚氨膠的高度根據(jù)h=0.45H計(jì)算。h為頂件板運(yùn)行的高度，h=18mm。所以橡膠的高度H=18/0.45=40mm，直徑選用D=45mm。5.6 輔助零件與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.6.1 螺釘?shù)倪x擇由查沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)選用與設(shè)計(jì)指南3表5-2查得；上模螺釘：螺釘起聯(lián)接緊固作用，上模4個(gè)，45號(hào)鋼，尺寸為；下模螺釘：螺釘起聯(lián)接緊固作用，下模4個(gè)，45號(hào)鋼，尺寸為；由查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)1表3-16查得；定位板開槽沉頭螺釘：螺釘起聯(lián)接緊固作用，4個(gè)，45號(hào)鋼，尺寸為。5.

15、6.2 銷釘?shù)倪x擇由查沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)選用與設(shè)計(jì)指南3表5-11查得；銷釘起定位作用，同時(shí)也承受一定的偏移力上下模各2個(gè)，45鋼，尺寸為。5.7 模架的選擇5.7.1 上、下模座的選擇由查沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)選用與設(shè)計(jì)指南3表2-7與表2-8查得；標(biāo)準(zhǔn)模座根據(jù)模架類型及凹模同界尺寸選用中間導(dǎo)柱模座，上模座：160mm 125mm35mm；下模座：160mm125mm40mm；模座材料采用灰口鑄鐵，它具有較好的吸震性，采用牌號(hào)為HT200。5.7.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇導(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)由標(biāo)準(zhǔn)中選取，尺寸由模架中參數(shù)決定。導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm，而下

16、模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為2-3mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合為H7/h6,導(dǎo)套與上模座之間的配合為H7/r6，導(dǎo)柱與下模座之間的配合為R7/h5。導(dǎo)柱與導(dǎo)套材料采用20鋼，熱處理硬度為（滲碳）56-62HRC，采用B型導(dǎo)柱、導(dǎo)套。由查沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)選用與設(shè)計(jì)指南3表3-4與3-5查得；導(dǎo)柱尺寸：L=130mm，d=25mm；導(dǎo)套尺寸：L=80mm，D=38mm。5.8 模柄的選擇模柄的作用是把上模固定在壓力機(jī)滑塊上，同時(shí)使模具中心通過滑塊的壓力中心，模柄的直徑與長(zhǎng)度與壓力機(jī)滑塊一致，模柄的尺寸規(guī)格選用，由查沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)5表3-41查得；旋入式模柄尺寸為d=32mm；L1=56mm。6 閉合高

17、度的確定拉深模閉合高度（H）是指模具在最低工作位置時(shí)，上模座上平面與下模座下平面之間的距離。 H=Hs+Hd+Ha+Hy+Hty+Hx+s+t 公式（15） 式中：Hs上模座厚度，取Hs=35mm； Hd墊板厚度，取Hd =8mm； Ha凹模厚度，取Ha=28mm； Hy定位板厚度，取Hy=5mm； Hty凸模固定板厚度，取Hty =24mm； Hx下模座厚度，取Hx =40mm； s安全距離，一般取15mm； t拉伸件厚度，取1mm。按公式（12）計(jì)算模具閉合高度 H=35+8+28+5+24+40+15+1 取H=156mm。7 壓力機(jī)設(shè)備的選用模具的閉合高度必須與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)。壓力機(jī)裝模高度是指滑塊在下止點(diǎn)位置時(shí)，滑塊底平面與壓力機(jī)工作臺(tái)上的墊板上平面之間的高度。由于壓力機(jī)的連桿長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)，所以壓力機(jī)的裝模高度是可以調(diào)節(jié)的。當(dāng)連桿調(diào)節(jié)至最短時(shí)為壓力機(jī)的最大裝模高度；當(dāng)連桿調(diào)節(jié)至最長(zhǎng)時(shí)為壓力機(jī)的最小裝模高度。模具的閉合高度應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度與最小裝模高度之間，否則就不能保證正常的安裝與工作。其關(guān)系為： 模具的閉合高度為156mm，同時(shí)模具的公稱壓力為12775.875N，小于壓力機(jī)的公稱壓力100kN。查冷沖模設(shè)計(jì)2表1-