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1、 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目：圓桶件落料拉深復(fù)合模的設(shè)計(jì)與制造 學(xué) 號(hào)：24011303 設(shè) 計(jì) 者：劉倩倩 指導(dǎo)教師：徐善狀 完成時(shí)間：2013-7-3 目 錄 一、設(shè)計(jì)任務(wù) 二、零件的工藝性分析 三、制定工藝方案 四、零件工藝計(jì)算 1、主要工藝參數(shù)的計(jì)算 2、落料拉深復(fù)合模工藝計(jì)算 3、確定排樣圖和裁板方案 4、計(jì)算工序沖壓力、壓力中心以及初選壓力機(jī) 5、拉深力的計(jì)算 6、第二次拉深模工藝計(jì)算 5、 沖壓設(shè)備的選

2、取 2、 落料拉深模設(shè)備的選取 3、 第二次拉深設(shè)備的選取 6、 模具零件結(jié)構(gòu)的確定 1、 落料拉深復(fù)合模零部件設(shè)計(jì) 2、其他零件結(jié)構(gòu)尺寸 七、模具零件制造工藝卡 1、圓桶深模拉深凸模的制造 2、拉深模落料凹模的制造 3、拉深模凸凹模的制造 一、設(shè)計(jì)任務(wù) 零件簡(jiǎn)圖:如下圖1所示拉深件， 材料：Q235鋼， 厚度：0.8mm， 生產(chǎn)批量：大批量 制件高度：70mm，制件精度IT14級(jí)。該制件形狀簡(jiǎn)單，尺寸小，屬普通沖壓件。試制定該工件的沖壓工藝規(guī)程、設(shè)計(jì)其模具、編制模具零件的加工工藝規(guī)程。 圖1 二、沖壓件工藝分析 1、材料：該沖裁件的

3、材料Q235鋼是碳素工具鋼，具有較好的可拉深性能。 2、零件結(jié)構(gòu)：該制件為圓桶形拉深件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，底部圓角半徑為R2.5，滿足桶形拉深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、單邊間隙、拉深凸凹模及拉深高度的確定應(yīng)符合制件要求。 4、 凹凸模的設(shè)計(jì)應(yīng)保證各工序間動(dòng)作穩(wěn)定。 5、 尺寸精度：零件圖上所有未注公差的尺寸，屬于自由尺寸，可按IT14級(jí)確定工件尺寸的公差。 三、工藝方案的確定 1、工藝方案分析 該工件包括落料、拉深兩個(gè)基本工序，可有以下四種工藝方案： 方案一：先落料，首次拉深一，再次拉深。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料+拉深復(fù)合，后拉深

4、二。采用復(fù)合模+單工序模生產(chǎn)。 方案三：先落料，后二次復(fù)合拉深。采用單工序模+復(fù)合模生產(chǎn)。 方案四：落料+拉深+再次拉深。采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需三道工序三副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(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，工件精度也能滿足要求，操作方便，成本較低。方案三也只需要二副模具，制造難度大，成本也大。方案四只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求，但模具成本造價(jià)高。通過對(duì)上述四種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 四、零件工藝計(jì)算 1、主要工藝參數(shù)的計(jì)算 (1)確定修邊余量 該件h=24mm，

5、h/d=24/20=1.17,查表4.3.1 可得切變量Δh=2.5， 則可得拉深高度H H=h+=24+2.5=26.5mm (2)計(jì)算毛坯直徑D 由于板厚小于1mm，故可直接用工件圖所示尺寸計(jì)算，不必用中線尺寸計(jì)算。 D= = ≈50.04mm （3）、零件的相對(duì)厚度t/D100=1.5，經(jīng)查壓邊圈為可用可不用的范圍，為了保證零件質(zhì)量，減少拉深次數(shù)，決定采用壓邊圈。 (4)確定拉深次數(shù) 按毛坯相對(duì)厚度t/D=0.8/50.04100%≈1.5%查表4.4.4可得n=2，初步確定需要兩次

6、拉成，同時(shí)需增加一次整形工序。 由于該工件需要兩次拉深，查表可得，首次拉深系數(shù)m和二次拉深系數(shù)m: m=0.53 m=0.76 初步計(jì)算各次拉深直徑為： d= mD=0.5350.0426.52mm d=md=0.7626.5220.16mm （5）各次拉深工序件尺寸確定 調(diào)整后的各次拉深系數(shù)為： m=0.54 m=0.77 各次工序直徑為 d= mD=0.5450.0427.02mm d=md=0.7626.5220.08mm (6)選取凸凹模

7、的圓角半徑 考慮到實(shí)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(yīng)取大些,根據(jù)查表知計(jì)算各次拉深凹模與凸模的圓角半徑，分別為： 凹模： =6 mm =4mm 凸模： =4 mm =2.5 mm (7)計(jì)算各次工序件的高度 根據(jù)計(jì)算式計(jì)算各次拉深高度如下： H=1/4(D) =18.9mm 第二次拉深后工件高度應(yīng)等于零件要求尺寸，即=26.5mm (8)畫出工序件簡(jiǎn)圖 工序簡(jiǎn)圖如下圖2所示：

8、 圖2 2、落料拉深復(fù)合模工藝計(jì)算 （1）落料凸、凹刃口尺寸的計(jì)算 根據(jù)零件形狀特點(diǎn)，刃口尺寸計(jì)算采用分開制造法。落料尺寸為φmm， 查得該零件沖裁凸、凹模最小間隙Zmin=0.072mm,Zmax=0.104mm,凹模的制造公差δT=0.03mm,凹模的制造公差δA=0.02mm。將以上各值代入δT+δA≤Zmax-Zmin校核是否成立。經(jīng)校核，不等式成立，所以可按下式計(jì)算工作零件刃口尺寸： 拉深模的單邊間隙為：Z==0.036 mm =

9、 = 式中x為補(bǔ)償刃口磨損量系數(shù)。查表可知：x=0.5 取落料的尺寸公差I(lǐng)T14，則公差為=0.1mm （2） 首次拉深凸、凹刃口尺寸的計(jì)算 拉深凸模與凹模的單邊間隙可按附表中式 /2=1t /2=（1~1.05）t 計(jì)算得=1.76mm， =1.6mm 由于拉深工件的公差可采用IT10級(jí)精度，查書附錄得=0.03 ，=0.05按公式可求拉深凸、凹模尺寸及公差如下： 第一次拉深后零件直徑為27.02mm， 第一次拉深凸模：=mm 第一次拉深凹模：=mm 3、確定排樣圖和裁板方案 (1)、制件的毛坯為簡(jiǎn)單的圓形件，而且尺寸比較小，考慮到操作方便，宜采用單

10、排。 于t=0.8mm,查附表軋制薄鋼板擬選用規(guī)格為： 0.88501500 的板料。 （2）、排樣設(shè)計(jì) 圖3 查表確定搭邊值， 兩工件間的橫搭邊a=1.2mm；兩工件間的縱搭邊a=1.0mm； 步距S=d+a=50.04+1=51.04mm； 條料寬度B=（D+2a）=52.44mm 故一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為： =A/BS100 =/BS100 =74 由于直板材料選取0.88501500 故每塊板料可裁剪1629=464個(gè)工件 故每塊板料（0.88501500）的利用率

11、為： =nA/LB100 =171(d/2)100 =77 4、計(jì)算工序沖壓力、壓力中心以及初選壓力機(jī) （1）、落料力的計(jì)算 F=KLtτb 式中L—沖裁輪廓的總長(zhǎng)度； t—板料厚度； τb--板料的抗剪強(qiáng)度 K--系數(shù)，一般取1.3 查金屬力學(xué)性能表可知：=350MPa 。故： F=1.350.040.8350=57193.72N （2）、壓邊力的計(jì)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(shí)壓扁力必須適當(dāng)，壓邊力過大會(huì)引起拉伸力的增加，甚至造成制件拉裂，壓邊力過小則會(huì)造成制

12、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(duì)厚度t/D100 由于t/D100=0.8/50.04100 =1.5 首次拉深系數(shù)=0.54 故表知，兩次拉深均需要采用壓邊裝置。 壓邊力: =π =/4 =2844.84N 5、拉深力的計(jì)算 首次拉深時(shí)拉深力= 式中：為首次拉深時(shí)工件的直徑即=27.02mm； 為材料抗拉強(qiáng)度（MPa）； 為修正系數(shù)。 查附表可知：=0.6；=400Mpa 拉深力：= =3.1427.

13、020.84000.6 =16289.82N 因?yàn)槔盍εc壓邊力的和小于落料力， 即+ =2287.75+16289.82=18577.57﹤F 所以，應(yīng)按照落料力的大小選用設(shè)備。查壓力機(jī)表提供的壓力機(jī)公稱壓力中可初選取壓力機(jī)的型號(hào)為：J23-6.3。 6、 第二次拉深模工藝計(jì)算 （1） 拉深凸、凹刃口尺寸的計(jì)算 第二次拉深后零件直徑為mm計(jì)算如下： 第二次拉深凸模：=mm 第二次拉深凹模：=mm 拉深力計(jì)算：= =10088.19N 其中：=0.5 6、 沖壓設(shè)備的選取 1、 落料拉深模設(shè)備的選取 根據(jù)

14、以上計(jì)算，同時(shí)考慮拉深件的高度選取J23-10，主要參數(shù)如下： 公稱壓力/KN：100 滑塊行程/mm:45 最大閉合高度/mm：180 滑塊中心線到床身距離/mm：130 工作臺(tái)尺寸/mm：240370 工作臺(tái)孔尺寸/mm：200170 模柄孔尺寸/mm：φ3055 墊板厚度/mm：35 4、 第二次拉深設(shè)備的選取 根據(jù)落料力可選取壓力機(jī)的型號(hào)為：J23-16 公稱壓力：160KN 滑塊行程：55mm 滑塊行程次數(shù)：120次/min 最大封閉高度：220mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：45mm 滑塊中心線到床身距離：160mm 工作臺(tái)尺寸：300mm450mm 工作

15、臺(tái)尺寸：160mm420mm 模柄孔尺寸：φ4060mm 墊板孔尺寸：40mm 7、 模具零件結(jié)構(gòu)的確定 2、 落料拉深復(fù)合模零部件設(shè)計(jì) （1） 標(biāo)準(zhǔn)模架的選取 標(biāo)準(zhǔn)模架的選取依據(jù)為凹模的外形尺寸，所以應(yīng)首先計(jì)算凹模周界的大小。 1） 凹模厚度的計(jì)算 H=kb(/15 mm) 查表得k=0.4 H=0.450.04=20.016mm 取H=30 mm 2） 凹模壁厚的計(jì)算 C=（1.5～2）H =（1.5～2）30

16、 =（45~60）mm 綜合考慮取C=50mm 式中b—凹模刃口之間的最大尺寸, mm k—系數(shù),考慮板料厚度的影響 所以落料凹模的輪廓尺寸為: 厚度H=30 mm 直徑為D=180mm 凹模采用螺釘和銷釘直接固定在凹模固定板上，凹模的刃口為直筒式，這種刃口的強(qiáng)度高，修磨后刃口尺寸不變，用于沖裁零件較大的模具，且模具裝有頂出裝置不適于下漏料模具. 3）、螺孔中心到凹模板外緣的尺寸：L=2d，選螺栓為M10的內(nèi)六角螺栓，L=2X10=20mm，從總體角度出發(fā)，?。篖=30mm， 4）、銷孔中心到凹模板外緣的尺寸，查表2-19（見

17、沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)一書）取L=30mm. 5）、螺孔與凹模型孔及銷孔之間的尺寸：，取20mm。 6）、刃壁高度 垂直于凹模平面的刃壁，其高度h0可以按下列規(guī)則計(jì)算[10]： 沖件料厚t≤3 mm，h0=5mm； 沖件料厚t>3 mm，h0=t； 所以，這里取h0=5 mm。 故確定凹模板外形尺寸為：18018030（mm）。凸模板尺寸按配作法計(jì)算。 2、其他零件結(jié)構(gòu)尺寸 序號(hào) 名稱 長(zhǎng)寬厚（mm） 材料 數(shù)量 1 卸料版 φ18015 45鋼 1 2 凸凹模固定板 φ18035 45鋼 1 3 壓邊圈 φ18010 45鋼 1

18、 (1)第一次拉深 ①拉深凸模 第一次拉深模,由于其毛坯尺寸與公差沒有必要予以嚴(yán)格的限制,這時(shí)凸模和凹模尺寸只要取等于毛坯的過渡尺寸即可,以凸模為基準(zhǔn).取公差等級(jí)為IT10=0.12mm. d凸=d -0δ凸=mm d凹==mm 拉深凸模采用直通式，也是采用車床加工,與凸模固定板的配合按H7/m6的配合,拉深凸模結(jié)構(gòu)如下圖4所示。 圖4 ②凸凹模 結(jié)合工件外形并考慮加工，將凸凹模設(shè)計(jì)成臺(tái)階式圓凸凹模，一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與更換，采用車床加工，與凸凹模固定板的配合按H7/m6，凸凹模長(zhǎng)度L=85mm,具體結(jié)構(gòu)可如下圖5所示。 圖5 ③落料凹模

19、 凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。凹模的輪廓尺寸應(yīng)要保證凹模有足夠的強(qiáng)度與剛度，凹模板的厚度還應(yīng)考慮修磨量，根據(jù)沖裁件的厚度和沖裁件的最大外形尺寸在標(biāo)準(zhǔn)中選取凹模板的各尺寸為：φ180mm，因考慮到整套模具的整體布置要求，選其厚度為40mm，結(jié)構(gòu)如下圖6所示。 圖6 (2)第二次拉深模 ①凸模 根據(jù)工件外形并考慮加工，將凸模設(shè)計(jì)成帶肩臺(tái)階式圓凸凹模，一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與修模，采用車床加工，與凸模固定板的配合按H7/m6。 凸模尺寸 D=mm 凸模長(zhǎng)度 L=H

20、1+H2+Y 式中 H1——凸模固定板厚度 H2——壓邊圈高度 Y——附加長(zhǎng)度，包括凸模刃口修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度30mm， 因此凸模長(zhǎng)度L=40+30+30=100mm。 ②凹模 凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。取凹模輪廓尺寸為φ120mm40mm， 凹模尺寸: D=mm 拉深凸模和凹模工作部分的尺寸及其制造公差: 查表得凸凹的制造公差為:δ凸=0.03mm δ凹=0.05mm 當(dāng)工件要求內(nèi)形尺寸: 凸模尺寸:=mm 凹模尺寸: =m

21、m ③卸料部件設(shè)計(jì) 卸料裝置用彈壓卸料板的卸料裝置，如下圖7所示，;料板周界尺寸與凹模周界尺寸一樣，其厚度為10mm。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為43～48HRC。 圖7 ④壓邊圈設(shè)計(jì) 1)首次拉深: 為了防止拉深過程中起皺，兩次拉深均需要采用壓邊裝置。壓邊圈采用45鋼制造，熱處理硬度為42～45HRC。其結(jié)構(gòu)如下圖8所示。 圖8 2)二次拉深: 壓邊圈結(jié)構(gòu)與尺寸由標(biāo)準(zhǔn)中選取，壓邊圈圓角半徑rY應(yīng)比上次拉深凸模的相應(yīng)圓角半徑大0.5～1mm,以便將工序件套在壓邊圈上.材料采用45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)42-45HRC.

22、⑤落料拉深復(fù)合模架與二次拉深模架 采用滑動(dòng)導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱式模架的導(dǎo)向方式，帶有導(dǎo)柱的沖裁模適合于精度要求較高，生產(chǎn)批量較大的沖裁件，且導(dǎo)柱模結(jié)構(gòu)比較完善，對(duì)后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式可從左右和前后兩個(gè)方向進(jìn)行送料。故相應(yīng)選后側(cè)導(dǎo)柱模架。因?yàn)樗哪＞咻^高所以選取比較大一點(diǎn)的模架模 架的結(jié)構(gòu)與尺寸都直接由標(biāo)準(zhǔn)中選取，相關(guān)參數(shù)如下： 凹模周界L：280 凹模周界B：250 閉合高度(參考)|最小：180 閉合高度(參考)|最大：320 a上模座 數(shù)量1 規(guī)格：28025030 b下模座 數(shù)量1

23、規(guī)格：28025040 c導(dǎo)柱 數(shù)量1 規(guī)格：32180 d導(dǎo)套 數(shù)量1 規(guī)格：3214043 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，而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。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。上下模座材料采用45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)28-32HRC。 二次拉深模

24、采用中間導(dǎo)柱模架的導(dǎo)向方式，模架的結(jié)構(gòu)與尺寸都直接由標(biāo)準(zhǔn)中選取，因?yàn)樗哪＞咻^高所以選取比較大一點(diǎn)的模架相關(guān)參數(shù)如下： 凹模周界L：200 凹模周界B：160 閉合高度(參考)|最?。?20 a上模座 數(shù)量1 規(guī)格：22016040 b下模座 數(shù)量1 規(guī)格：22016045 c導(dǎo)柱 數(shù)量1 規(guī)格：28190 d導(dǎo)套 數(shù)量1 規(guī)格：2812543 導(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)由

25、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，而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。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。上下模座材料采用45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)28-32HRC 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，而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間

26、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。上下模座材料采用45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)28-32HRC。 七、模具零件制造工藝卡 1、 圓桶深模拉深凸模的制造 拉深凸模的加工工藝過程 材料：Cr12，硬度：58～62HRC 序號(hào) 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 毛坯鍛成φ30mm60mm的圓棒料 2 熱處理 退火 3 銑平面 銑上、

27、下平面，保證尺寸51.8mm 4 車削 車外圓,φ30mm外圓柱留磨削余量0.4mm，其余達(dá)圖樣尺寸 5 鉗工 倒圓角至要求，去毛刺 6 劃線 劃上端和下端通氣孔線 7 鉆孔 鉆通氣孔 8 檢驗(yàn) 9 熱處理 淬火，硬度至58～62HRC 10 磨削 磨削各表面達(dá)設(shè)計(jì)要求 11 檢驗(yàn) 2、 拉深模落料凹模的制造 拉深凹模的加工工藝過程 材料：Cr12，硬度：58～62HRC 序號(hào) 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 毛坯鍛成φ200mm45mm的圓棒料 2

28、 熱處理 退火 3 銑平面 銑上、下平面，保證高度尺寸42mm 4 鉆中心孔 鉆中心孔 5 車削 車削外表面并留0.4mm的磨削余量 6 鏜孔 鏜內(nèi)孔，φ50.04mm的孔留0.4mm的磨削余量 7 鉗工 倒圓角至要求，去毛刺 8 檢驗(yàn) 9 熱處理 淬火、回火，硬度至58～62HRC 10 磨削 磨削φ50.04mm內(nèi)表面和φ180mm外表面達(dá)設(shè)計(jì)要求, 11 檢驗(yàn) 3、 拉深模凸凹模的制造 凸模固定板的加工工藝過程 材料：45鋼，硬度：調(diào)質(zhì)24～28HRC 序號(hào) 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 毛坯鍛成φ65mm100mm的平行六面體 2 熱處理 退火 3 車削 車削外圓至φ62.4mm,φ54.3mm,φ52.4mm,留0.4mm磨削余量。 4 劃線 劃孔中心線 5 鏜孔 鏜孔，φ50.4mm留0.4mm的磨削余量 6 鉗工 表面去毛刺 7 檢驗(yàn) 8 熱處理 調(diào)質(zhì)24～28HRC 9 磨削 磨削50mm內(nèi)表面達(dá)設(shè)計(jì)要求，磨削外圓達(dá)到要求。 10 檢驗(yàn)