精品宽凸缘拉伸件模具设计钣金成型毕业论文说明书Word格式文档下载.docx
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7.1复合模具凸凹模……………………………………………19
7.2第一次拉深…………………………………………………19
7.3第二次拉深…………………………………………………19
7.4第三次拉深…………………………………………………19
第8章压边圈设计…………………………………………………………20
8.1首次拉深压边圈设计……………………………………………………20
8.2第二次拉深压边圈设计…………………………………………………20
8.3第三次拉深压边圈设计…………………………………………………20
第9章上下模座的设计……………………………………………………21
9.1上模座的设计……………………………………………………21
9.2下模座的设计……………………………………………………21
第10章模具其他结构图………………………………………………23
10.1模柄结构图……………………………………………………23
10.2凸凹模结构图……………………………………………………23
10.3凸模固定板结构图………………………………………………25
10.4导柱、导套结构图…………………………………………………25
10.5定位板结构图……………………………………………………27
10.6卸料板结构图………………………………………………28
10.7首次拉深凸模机构图…………………………………………29
10.8推件块机构图………………………………………………30
第11章模具参数汇总……………………………………………32
第12章模具装配图…………………………………………………33
12.1落料拉深复合模具装配图………………………………………33
12.2再次正拉深模具装配图…………………………………………34
第13章总结……………………………………………………………36
参考文献………………………………………………………………37
第1章冲压工艺性及方案设计
1.1冲压件工艺分析
（1）材料：
该拉深件的材料20钢是碳素工具钢，具有较好的韧性、塑性和可拉深性能。
（2）零件结构：
该制件为宽凸缘圆桶形拉深件，故对毛坯的计算要参照冲压手册确定合理的修边余量。
（3）单边间隙、拉深凸凹模及拉深高度的确定应符合制件要求。
（4）凹凸模的设计应保证各工序间动作稳定。
（5）尺寸精度：
根据要求，零件图上所有未注公差的尺寸按IT14级确定工件尺寸的公差。
查公差表可得工件基本尺寸公差为：
，，，，
1.2预定工艺方案
1.2.1工艺方案分析
该工件包括落料、拉深两个基本工序，经分析可有以下三种工艺方案：
方案一：
先落料，首次拉深一，再次拉深。
采用单工序模生产。
方案二：
落料+拉深复合，后拉深二。
采用复合模+单工序模生产。
方案三：
先落料，后二次复合拉深。
采用单工序模+复合模生产。
方案四：
落料+拉深+再次拉深。
采用复合模生产。
方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。
方案二只需二副模具，工件的精度及生产效率都较高，工件精度也能满足要求，操作方便，成本较低。
方案三也只需要二副模具，制造难度大，成本也大。
方案四只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求，但模具成本造价高。
通过对上述四种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。
第2章主要设计计算
2.1确定修边余量
该件d凸=60mm，d凸d=6039=1.53,查《简明冲压工艺与模具设计手册》表7-3
可得
则可得拉深最大直径dt
dt=d凸+2式2-1
=60+2*3.0=66.0mm
故实际外径为66.0mm
2.2计算毛坯直径D
由《冲压手册》机械工业出版社中，毛坯计算公式表4-7序号20可计算出毛坯的直径
式2-2
107mm
2.3确定拉深次数
首先判断能否一次拉深成型
=dD=39107=0.36
据《冲压手册》第二版表4-20可查出=0.37-0.44，而=1.28>
0.44，故一次不能拉出来，需要多次拉深。
计算拉深次数及各次拉深直径。
用逼近法确定第一次拉深直径（以表格形式列出有关数据，便于比较）。
表2.1第一次拉深值数据
相对凸缘直径假定值
毛坯相对厚度
第一次拉深直径
实际拉深系数
极限拉深系数[]
由表4-21得
拉深系数相差值
1.05
0.93
661.05=63.9
0.59
0.55
+0.04
1.10
661.10=60
0.56
+0.01
1.15
661.15=57.4
0.54
0.53
1.16
661.16=56.8
0.532
+0.002
1.20
661.2=55
0.51
-0.02
1.30
661.3=50
0.47
-0.05
1.40
661.4=47
0.43
0.50
-0.07
1.50
661.5=44
0.41
-0.09
1.60
661.6=41.25
0.39
-0.12
有以上数据和实际情况综合考虑，应选取实际拉深系数稍大于极限拉深系数者，故暂定第一次拉深直径=57mm。
再确定以后各次拉深直径。
由《冲压手册》第二版表4-15查得：
，
mm
从上述数据看出，各次拉深变形程度分配不合理，现调整如下：
表2.2拉深数据调整
各次拉深直径
拉深系数差值
=0.53
=0.5327
=57
+0.0027
=0.77
=0.8070
=46
+0.0370
=0.79
=0.8478
=39
+0.0578
=0.81
=
各次的颇接近，故知变形程度分配合理。
故采用三次拉深的方法来进行成型。
2.4拉深工序圆角半径的确定
加工模具以此为：
拉深落料复合模，拉深模具，拉深模具，以下为刚性模具的圆角半径。
因，式2-3
=工件圆角半径，=工件圆角半径
则=5.4mm，=4mm，=4mm
2.5毛坯直径修正
参看《冲压手册》关于宽凸缘工序尺寸修正的第二个原则，为保证以后拉深是凸缘不参加变形，宽凸缘拉深件首次拉入凹模的材料应比零件最后拉深部分实际所需材料多百分之三至百分之五，取修正余量为百分之五。
这样，毛坯直径应修正为：
式2-4
则第一次拉深高度：
取参看《冲压手册》
式2-5
校核第一次拉深相对高度
查《冲压手册》表4-20，当，时，许可最大相对高度，不满足要求，必须修正。
初取=20，验算
，满足要求。
2.6计算以后各次拉深高度
设第二次拉深时多拉入百分之三的材料（其余百分之二的材料返回到凸缘上）。
为了方便计算，先求出假想的毛坯直径。
式2-6
故
式2-7
设第三次拉深多拉入百分之二的材料，另外百分之一的材料返回到凸缘上。
则假想毛坯直径为：
取（由图纸要求而来）
式2-8
式2-9
由可知，满足要求。
2.7落料件工序尺寸
有以上分析可知取毛料直径，加工工序为：
落料加第一次拉深，第二次拉深，第三次拉深
图2.1落料件俯视图D=110mm
（取IT14）
2.8各工序的工件相关尺寸
表2.3各工序尺寸汇总
毛坯（mm）
H（mm）
（mm）
拉深系数M
凸模（mm）
凹模R1（mm）
落料
D=110
110
第一次拉深
D=66
20
57
0.5327
5.4
6
第二次拉深
46.25
46
0.8070
4
第三次拉深
50
39
0.8478
2.9绘制工序图
图2.2落料工序
图2.3第一次拉深
图2.4第二次拉深
图2.5第三次拉深
图2.6修边
第3章冲压力计算
3.1落料成型冲裁力计算
由《冲压工艺学》机械工业出版社，有关“冲裁力的计算方法”则有：
F=L，式3-1
其中
L为冲裁周长（mm）,材料的抗剪强度，t材料的厚度（mm）
考虑到模具刃口的磨损，凸、凹模间隙的波动，材料机械性能的变化，材料厚度偏差等因素，实际所需冲裁力还需增加百分之三十。
L=2π55=345.4mm，=333MPa
故有：
F=1.3L=1.3345.41333=149.52KN
3.2压边力的计算
采用压边的目的是为力防止变形区板料在拉深过程中的起皱，拉深时压边力必须适当，压边力过大会引起拉伸力的增加，甚至造成制件拉裂，压边力过小则会造成制件直壁或凸缘部分起皱，所以是否采用压边装置主要取决于毛坯或拉深系数m和相对厚度tD100%
由于tD100%=1110100%=0.91%
首次拉深系数=0.5327
故：
查《冲压手册》表4-80知，三次拉深均需要采用压边装置。
材料第一次拉深时压边力为
=π[D02-（d1+2rd1）]p4式3-2
=π[1102-（57+2*4）]*2.84=26.45KN
式中p为单位压边力（MPa）,20钢为极软钢，故查《冲压手册》表4-82,取p=2.8MPa
第二次拉深时压边力为
=π[d12-（d2+2rd2）]p4式3-3
=π[572-（46+2*4）]*2.84=7.02KN
第三次拉深时压边力为
Fy3=π[d22-（d3+2rd3）]p4式3-4
=π[462-（39+2*4）]*2.84=4.55KN
3、3拉深力的计算
查的20钢的强度极限=376MPa，m1=0.5327，m2=0.8070,m3=0.8478
查《冲压模具设计与制造技术》北京出版社，有关“有凸缘筒形件拉深力”的计算方法：
首次拉伸力：
式3-5
以后各次拉深凸缘不变，计算公式为：
式3-6
查《冲压模具设计与制造技术》表5-22，得K3=1.0，K2=0.66,
首次拉深时拉深力
=3.14*57*1*376*1.0=67296.48N
第二次拉深时拉深力
=3.14*46*1*376*0.66=35844.23N
第三次拉深时拉深力
=3.14*39*1*376*0.66=30389.67N
第4章压力机的选择
上套模具加工过程中，各个工序是分开进行的，各个工序所需要的压力分别为：
冲裁力=149.52KN=175.97KN
拉深力+压边力=67296.48N+26.45KN=93.95KN
拉深力+压边力=35844.23N+7.02KN=42.86KN
拉深力+压边力=30389.67N+4.55KN=39.94KN
综合以上可得所需最大的压力为：
175.97KN，故取压力为250KN
采用“开式压力机”公称压力为250KN，由《冲压手册》表9-3查得。
其他参数为：
滑块行程80mm，行程次数100次每分，
发生公称压力时滑块距下死点距离6mm，
滑块中心到床身距离190mm，
工作台尺寸560mm（左右）、360mm（前后），
工作台孔尺寸260mm（左右）、130mm（前后）、180mm（直径），
立柱间距离260mm，
活动太压力机滑块中心到床身紧固工作台平面距离180mm，
模柄孔尺寸（mm），工作台板厚度70mm，
垫板厚度50mm，
倾斜角30度
第5章模具刃口尺寸
5.1凸、凹模间隙设计
5.1.1落料成型凸、凹模间隙计算
查《冲压工艺学》机械工业出版社，表2-3得出，20号钢的双面间隙值为：
。
5.1.2拉深成型凸、凹模间隙计算
凸、凹模单边间隙值C，查《冲压手册》表4-74可有如下：
第一次拉深：
C1=1.2t=1.2mm式5-1
第二次拉深：
C2=1.1t=1.1mm式5-2
第三次拉深：
C3=t=1.0mm式5-3
5.2凸、凹模刃口尺寸和公差的确定
5.2.1落料凸、凹模刃口尺寸计算
参看《冲压工艺学》机械工业出版社，有关“落料件的刃口尺寸计算”落料的尺寸由凹模刃口尺寸确定，且凹模刃口尺寸为A类尺寸（即在加工中，凹模的尺寸会越变越大）。
由公式可计算得：
式5-4
该零件的凸模刃口尺寸按上述凹模刃口尺寸进行配制，可算得凸模的尺寸为：
式5-5
5.2.2拉深刃口尺寸计算
由《冲压手册》机械工业出版社，有关“拉深模工作尺寸计算”，凸、凹模的尺寸计算公式为（要求工件外形尺寸）：
式5-6
其中D为工件的外形基本尺寸，为凹模的制造公差，为凸模的制造公差，为工件的公差，c为凸、凹模的单边间隙。
第一次拉深后，工件的基本尺寸为：
查《冲压手册》表4-76（凸、凹模的制造公差）分别查得：
δ凹=0.08，δ凸=0.05。
式5-7
式5-8
第二次拉深后，工件的基本尺寸为：
查表4-76得凸、凹的制造公差为:
δ凹=0.07mm，δ凸=0.04mm
式5-9
式5-10
第三次拉深后，工件的基本尺寸为：
查表得凸凹的制造公差为:
δ凹=0.07mm，δ凸=0.04mm
式5-11
式5-12
5.3各工序的模具刃口尺寸汇总
表5.1各工序的模具刃口尺寸汇总
凹模尺寸
凸模尺寸
单边间隙C（mm）
凸模圆角R（mm）
凹模圆角R（mm）
1.2
1.1
1.0
第6章板料毛坯值计算
工件毛坯件为圆形件，根据《冲压工艺学》有关“毛坯搭边值的计算”，可计算得：
板料为矩形板料，样件为圆形结构，T=1mm，查得相应的参数：
工件间a1=0.8，沿边a=1.0
算得板料的宽度为：
B=110mm+2*a=110+2*1.0=112mm，式6-1
根据模具结构的需要，方便卸料，取板料宽度B=120mm，
采用固定挡料销基本尺寸为6mm，由《模具标准应用手册》表2-64而查得。
第7章凸、凹模的材料及工艺性能选择
7.1复合模具凸凹模
参考《模具结构图汇编》中国模具工业协会经济技术咨询部，第284页，有关落料拉深复合模具的设计，材料用T10A，热处理58~62HRC，采用车床加工，根据其经验值取落料凸模高度为H=80mm。
7.2第一次拉深凸模
拉深凸模采用台阶式，材料用T10A，热处理58~62HRC，也是采用车床加工,与凸模固定板的配合按H7m6的配合，根据经验值取厚度为L=20+25+20=65mm。
7.3第二次拉深凸、凹模
根据工件外形并考虑加工，将凸模设计成带肩台阶式圆凸凹模，一方面加工简单，另一方面又便于装配与修模，采用车床加工，与凸模固定板的配合按H7m6。
7.4第三次拉深凸、凹模
（1）凸模
采用车床加工，与凸模固定板的配合按H7m6。
凸模长度
L=H1+H2+Y式7-1
式中H1——凸模固定板厚度H2——压边圈高度
Y——附加长度，包括凸模刃口修磨量，凸模进入凹模的深度50mm，
因此凸模长度L=48+60+50=158mm。
（2）凹模
凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。
取凹模轮廓尺寸为φ160mm×
50mm。
第8章压边圈的设计
8.1首次拉深压边圈设计
为了防止拉深过程中起皱，生产中主要采用压边圈，查《冲压手册》知，三次拉深均需要采用压边装置。
压边圈采用45钢制造，热处理硬度为42～45HRC。
首次拉深的压边圈零件图为：
图8.1压边圈零件图
8.2第二次拉深压边圈设计
压边圈结构与尺寸由标准中选取，压边圈圆角半径rY应比上次拉深凸模的相应圆角半径大0.5～1mm,以便将工序件套在压边圈上.材料采用45钢，热处理硬度为调质42-45HRC.其结构如下图详见冲压手册。
8.3第三次拉深压边圈设计
压边圈结构与尺寸由标准中选取，压边圈圆角半径rY应比上次拉深凸模的相应圆角半径大0.5～1mm,以便将工序件套在压边圈上.材料采用45钢，热处理硬度为调质42-45HRC，结构图可以参考冲压手册。
第9章上下模座的设计
9.1上模座的设计
选取上模座为“后侧导柱上模座”根据《冲压工艺学》有关模具尺寸的设计查表8-3，取得K=0.2算得凹模周界
L=（110*O.2*2）*2+110=198mm,式9-1
查表可知因选取200*200*200,H=45mm，查出一系列数据，上模座的结构图为：
图9.1上模座结构图
9.2下模座的设计
根据上模座的尺寸可得出下模座的尺寸，其尺寸为：
200*200*200，H=45mm其结构图为：
图9.2下模座结构图
第10章模具其他结构图
10.1模柄结构图
参考冷冲模有关结构的设计标准，可得出模具其他结构的尺寸。
模柄选取“槽型模柄”，根据资料，查得相应的参数，结构图为：
图10.1模柄结构图
10.2凸凹模结构图
参考冷冲模有关结构的设计标准，可得出模具其他结构的尺寸，其凸凹模的结构为：
图10.2凸凹模结构图
图10.3凸凹模的零件图
（3）压边圈的设计
参考《模具结构图汇编》中国模具工业协会技术咨询部，第284页，相关落料拉深复合模具的结构图纸。
结合经验值，取压边圈高度为20mm。
根据落料模具的凹模结构可得到压边圈的直径
10.3凸模固定板结构图
图10.4凸模固定板结构图
10.4导柱、导套结构图
导套与上模座为过盈配合，查得标准，选取以下导套：
图10.5导套结构图
导柱与下模座为过盈配合，选取以下导柱，导柱与导套之间采用间隙配合，中间凸模润滑油，
图10.6导柱结构图
10.5定位板结构图
定位板为自行设计结构，其结构图为：
图10.7导套结构图
10.6卸料板结构图
复合模的卸料版为两块固定卸料板，分别安放在模具的两侧，中间为凸凹模，从装配图的左视图中可以看出。
（如下图）
：
图10.8装配图的左视图
图10.9卸料板结构图：
10.7首次拉深凸模机构图
根据以上计算过程得出相关尺寸，其凸模示意图为：
图10.10首次拉深凸模机构图
10.8推件块机构图
推件块与凸凹模之间为间隙配合，上部用螺纹与打杆相连接，其结构图为：
图10.11推件块机构图
第11章模具参数汇总
经过计算，汇总模具各零件的尺寸参数如下表
表11.1参数汇总
名称
数量
尺寸
凸凹模
1
见凹模零件图纸
落料凹模
拉深凸模
推件块
打杆
压边圈
上模座
200*200*45
下模座
200*200*50
模柄
卸料版
2
43*20*200
导柱
导套
圆柱弹簧
（中径）
托杆
第12章模具装配图绘制过程
根据以上计算所得参数，用CATIA建立各零件的三维模型，运用装配设计和工程图将三维图纸转换成二维图纸，后用AUTOCAD对之进行修改即可生成二维图纸。
12.1落料拉深复合模具装配图
图12.1正视图
图12.2俯视图
12.2再次正拉深模
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