球形件拉深模具设计说明书.docx

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球形件拉深模具设计说明书

目录

序言-2-

第一章零件结构及工艺性分析-3-

1.1零件结构-3-

1.2零件工艺性分析-3-

第二章零件工艺方案的确定-5-

工艺方案的确定-5-

第三章模具设计-6-

3.1模具类型及结构形式的确定-6-

3.2模具工作过程-7-

3.3拉深模工作部分的结构和尺寸确定-8-

3.4模具主要零件的设计与选用-8-

3.4.1工作零件的选择-8-

3.4.2凹模-9-

3.4.3凸凹模-10-

3.4.4其他支撑零件-11-

3.4.5拉伸力的计算-12-

第四章压力机的选用-13-

第五章产品的技术与设计总结-14-

结语致谢-15-

参考文献-16-

序言

拉深是利用拉伸模具将平板毛胚压制成各种开口的空心工件，或将已制成的开口空心件加工成其他形状空心件的一种冲压加工方法。

冲压模具可以制得筒形、阶梯形、球形、锥形抛物线形等旋转体零件，还可以制成其他非旋转体零件，如果和其他成形工艺压（如胀形、翻边等）复合，还可以制造形状极为复杂的零件。

如汽车车门等，拉深在汽车、航空航天、国防、电器和电子等工业部门以及日用品生产中，都占据相当重要的地位，因此拉深是冷冲压的基本工序之一。

本说明书在设计球形件拉深模具方面，通过分析和计算，详细的叙述了拉深件的加工工艺流程，通过选择相应的标准件和压力机，完成拉深模的实体设计，并且对零件的技术适用性和经济价值进行分析，较为全面的展现出该拉深模具的特点和优点。

本设计中该拉深件的加工简单，技术要求较低，从而降低了生产成本，能够在实际应用中有很高的经济效益。

球形件拉深模课程设计说明书

第一章零件结构及工艺性分析

1.1零件结构

下图所示球壳是某产品上的零件，采用的1mm厚的优质08钢制成，生产批量不大，由于工作需要，须成形出带有球形边缘的球行体结构，成形后要求零件表面无起皱，无变形。

球壳结构简图

1.2零件工艺性分析

球形结构与的曲面零件，由于在拉深开始时，凸模与毛胚中间部分仅在顶点附近接触，接触处要承受全部的拉深力，将使凸模顶点附近的材料处于双向受拉的应力状态，具有胀形的特点。

另外，

在拉深过程中，材料在凸模的外缘部分有很大的一部分被压边圈压住，而这部分材料在平面变成曲面的过程中，在其切向仍要产生相当量的切向压缩变形，又易起皱，这种缺陷对薄料更易产生。

对半球形的拉深，其拉深系数与零件的直径大小无关，是个常数，即：

m=d/D=0.71

根据拉深系数公式，说明版球形件的拉深均只需要一次，但考虑到半球形件的工作实际，生产中是利用毛胚的相对厚度（100t/D）作为判断其拉深难度和选定拉深方法的主要依据。

a.当100t/D>3时，不用压边圈即可拉成，但在行程末端要对零件进行整形。

b.当100t/D=0.5~3时，需要采用带压边圈的拉深模或用反向拉深方法。

c.当100t/D<0.5时，需要采用带反拉深法或带有拉深肋的拉深模。

根据拉深前后毛胚与工件表面积不变的原则，根据计算公式：

D=

可求出毛胚直径D（式中Ai拉深零件各部位毛胚面积）。

其中Ai=5652+113.04=5675.04

将上述各参数代入公式后，可计算出毛胚直径D为85.7mm。

故毛胚的相对厚度（t/D）*100=1.167

根据计算可知，设计的拉深模需要采用压边圈结构或者用反向拉深方法，以防止起皱。

第二章零件工艺方案的确定

工艺方案的确定

基于工件的基本功能、结构特征及由上面的工艺分析可知，采用传统的工艺方案为落料、带压边圈拉深、切边、形长、占用设备时间多，费工费时，不利于企业效益提高。

考虑到零件不大、尺寸要求不高、零件边缘须进行成形翻边，因此可不留取修边余量。

又注意到球形边缘成形方向与R30半径的半球形成形方向相反，如果能制定合理的工艺，对这两种不同的成形方向有效地加以利用，在拉深的过程中便能显著的改善成形性能，经系统分析，决定设计正反拉深复合模，一次性生产出零件，满足产品要求。

根据上面分析，加工工艺方案变为：

切割展开料----拉深成球壳零件。

整过零件加工只需要设计一套正反拉深复合模便可完成。

第三章模具设计

3.1模具类型及结构形式的确定

模具主视图

模具的俯视图

设计的正反拉深复合模结构如上图所示，其中图示左半部分为模具工作初始状态，又半部分为模具加工终止状态。

3.2模具工作过程

模具的工作部分零件主要包括：

凸模、凹模、压料板、压边圈、凹凸模、推件块。

模具工作时压力机滑块上升，抬起手柄将压边圈提起，上下模脱离，手动拧下螺钉帽，此时将切割好的胚料置于凹模2的适当位置上，利用手柄将压边圈压下，拧上螺钉帽，压边圈将毛坯压紧，推杆14在压力机的缓冲垫作用下将压料板3向上顶起，至与凹模2平齐，随着压力机的下降，图期末6首先与3接触，开始对坯料进行反向拉深，在边缘反向拉深的同时，凸凹模6与凸模4也开始共同作用，对坯料进行拉深，在压力机滑块继续下行的同时，凸凹模6、压料板3也同步下行。

逐渐成形出R30的半球体，直至3与下模座1接触，整个零件的正反拉深完成。

随着压力机上滑块的上升，上下模脱离接触，推件块9及压料板3将零件推出，完成卸料。

3.3拉深模工作部分的结构和尺寸确定

1.凸凹模圆角半径的确定：

根据工件的尺寸及结构容易确定：

凸模圆角半径R=30mm，凹模圆角半径r=3,拉深间隙：

由前面知道该模具采用的是用压边圈的拉深，凸凹模单边间隙C~（1~1.1）t

2.凸凹模工作部分尺寸计算：

工件要求外形尺寸：

工件要求内形尺寸：

式中：

L凸、L凹、l凸、l凹分别为凸凹模尺寸

Lmaxlmin工件最大，最小极限尺寸,

拉深件公差，Z为凸模和凹模之间的间隙，

凸凹模制造公差，查表得

，

=0.07

2.拉深间隙用压边圈的拉深，凹凸模单边间隙Z/2~（1~1.1）t

3.4模具主要零件的设计与选用

3.4.1工作零件的选择

1、凸模结构形式如图所示

.

凸模设计简图

凸模的尺寸设计如图，

凸模圆角半径设计为r,

凸模材料选用T10A，热处理采用淬火处理使其硬度为HRC52—54，由于凸模截面尺寸足够大，因此能够保证足够的强度和刚度。

3.4.2凹模

凹模尺寸根据凸模尺寸和间隙来确定：

凹模设计简图

3.4.3凸凹模

根据凸、凹模的配合及间隙，工件的要求设计如下：

凸凹模结构简图

3.4.4其他支撑零件

1.模柄

选择凸缘模柄，通过模柄将冲裁模的上模固定在压力机滑块上。

固定端与上模座孔采用H7/m6的过渡配合

2卸料零件

卸料零件只有推杆和推件块及压料板

3模架及零件

1、下模座

下模座直接或间接地安装模具的所有零件，分别与压力机滑块和工作台连接并传递压力，因此，其材料选择采用HT200以保证足够的强度和刚度。

2、本设计中无标准模架，采用导板导向的模架，其优点是结构简单适用于小型件加工。

根据冲裁件的尺寸大小及凸、凹尺寸，选用下模座尺寸为260mm*260mm*25mm。

4固定原件

整个模具中的固定原件都是内六角螺钉

5模具的装配方法

（1）首先先装下模部分：

1）拿出下模座，安入圆柱销。

2）拿出凸模，使有圆柱销孔的一端朝前，与下模座圆柱销装入。

3）接着从底部装入4颗螺钉

4）螺钉各个慢慢锁紧。

（2）接下来就是上模部分的安装：

拿出凸凹模，再拿凹模模柄，用锤子敲入凸凹模中并用内六角螺钉固定。

（3）接下来就是总装配

把装好的上模部分、下模部分通过连接螺钉把上下部分连接

3.4.5拉伸力的计算

1、拉伸力：

L：

拉伸件横截面周长mm

t料厚mm

材料抗拉强度MPa，经查表取400MPa

K1系数查表取0.6

2压边力：

=压边圈下毛坯面积F*单位压边力q=2.5*1918.54=4.796KN

总拉伸力=拉伸力+压边力=27.1296+4.796=32KN

第四章压力机的选用

根据第三章已知条件，模具闭合高度近似为H=160mm。

压力机的行程要保证配料能够放入，冲模的封闭高度应该在压力机的最大装模高度和最小装模高度之间；工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。

按照上述要求，结合工厂实际生产条件，可选用开式压力机。

所选开式压力机参数入：

选用J23-16单柱固定台式压力机，并在工作台上配置垫板，其主要工艺参数如下：

公称压力：

250KN

滑块行程：

80mm

滑块行程次数：

100

工作台尺寸（前后

×左右

）：

360

560

垫板尺寸（厚度

）：

70

最大闭合高度：

250mm

模柄尺寸：

直径50mm，高度70mm

第五章产品的技术与设计总结

从第一章的产品分析来看，落料件是所有模具中最简单、实用的零件，由于其本身的结构易于加工制造，因此在生产过程中对专业技术的要求不会太高，有利于降低生产成本，创造更多的经济价值。

单从技术方面来看，落料件在冲裁过程中，落料件的外形受到均匀的切向力，因此能够保证较好的零件尺寸精度和表面质量，这样大大简化了零件校形、零件加工处理的步骤，从而可以保证模具的安全性和耐用度。

落料件模具是模具中较为简单实用的一种，但是，在设计的初始阶段，出现了很多错误和不合理的结构设计，例如在选择标准模架的过程中，就出现过“能采用标准件而不采用”的失误；结构上疏忽了导向装置，有可能造成实际加工过程中导向不精确、甚至撞模的现象；在设计结构的紧凑性上不合理，造成材料的浪费，这些在实际加工中是不允许的，否则必将人为提高了产品的生产价格，降低经济效益。

从经济方面来看，落料件因形状简单，降低了加工成本；而其自身形状的广泛适用性也使得这样的制件能够以年产量8万件进行批量生产，从中厂家能够获得可观的利润，因此，其经济上的优势与其他相比尤为显著。

结语致谢

落料件模具是模具中较为简单实用的一种，但是，在设计的初始阶段，出现了很多错误和不合理的结构设计，例如在选择标准模架的过程中，就出现过“能采用标准件而不采用”的失误；结构上疏忽了导向装置，有可能造成实际加工过程中导向不精确、甚至撞模的现象；在设计结构的紧凑性上不合理，造成材料的浪费，这些在实际加工中是不允许的，否则必将人为提高了产品的生产价格，降低经济效益。

机械是一门很严谨的学科，在这次设计中反复修改才达到了比较合理的结果同时也浪费了不少图纸，不过也才能够对机械行业有更深体会，机械其实没什么创新可言，机械需要的是扎实的理论知识和深入的动手实践。

本次设计是在导师周伟老师的悉心指导下完成的。

导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。

不仅使我树了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。

本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。

在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！

参考文献

[1]翁其金，徐新成.冲压工艺及冲模设计[M].北京：

机械工业出版社，2004.7

[2]林玉琼许华昌等冷冲压模具设计华南理工大学出版社2005.7

[3]邓明.实用模具设计简明手册[M].北京：

机械工艺出版社，2006.1

[4]王新华.冲压设计与制造实用计算手册[M].北京：

机械工业出版社，2003.3

[5]冯炳尧韩泰容蒋文森.模具设计与简明手册上海科学技术出版社，1994.6