冷沖壓模具課程設(shè)計說明書-蓋的二次拉深模具設(shè)計

1、無課程設(shè)計說明書課程設(shè)計說明書課程名稱：課程名稱：冷沖壓模具設(shè)計與制造冷沖壓模具設(shè)計與制造題目名稱：題目名稱：蓋的二次拉深模具設(shè)計蓋的二次拉深模具設(shè)計班班級：級：20XX20XX 級級 XXXXXXXXXX 專業(yè)專業(yè) XXXXXXXX 班班姓姓名：名：學(xué)學(xué)號：號：指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：評定成績：評定成績：教師評語：教師評語：指導(dǎo)老師簽名：2013年月日無目錄目錄摘要摘要一一冷沖壓的概念及發(fā)展?fàn)顩r冷沖壓的概念及發(fā)展?fàn)顩r1二二設(shè)計任務(wù)及意義設(shè)計任務(wù)及意義32.1設(shè)計任務(wù)書32.2設(shè)計目的與意義 4三三零件尺寸的計算與確定零件尺寸的計算與確定 53.1毛坯尺寸的計算 53.2第一次拉深尺寸的計算 73

2、.3拉深件工藝分析 83.4確定拉深次數(shù) 93.5確定工藝方案 10四四 確定模具的總體結(jié)構(gòu)方案確定模具的總體結(jié)構(gòu)方案104.1模具類型選擇104.2操作與定位方式選擇114.3卸料與出件方式選擇124.4模具類型選擇12五五 沖壓設(shè)備的選擇沖壓設(shè)備的選擇13六六 進(jìn)行必要的計算進(jìn)行必要的計算146.1計算拉深力及壓力中心146.2模具工作部分尺寸計算15七七 模具設(shè)計模具設(shè)計16無7.1凹模外形設(shè)計167.2凸模設(shè)計167.3固定零件177.4緊固零件177.5總裝配圖及附表18八八 心得體會心得體會2020九九 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)21無摘要：摘要：冷沖壓是利用磨具對板料進(jìn)行分離或塑性成形加工

3、的壓力加工方法， 在現(xiàn)代社會運用得越來越廣泛。 本文以圓筒形蓋為研究對象，利用沖壓工藝與磨具設(shè)計的工藝過程方案， 對蓋的二次拉深進(jìn)行了整體設(shè)計。介紹了磨具冷沖壓成型過程，經(jīng)過對其材料質(zhì)量、大批量生產(chǎn)及結(jié)構(gòu)要求的分析，以滿足使用要求為前提，對蓋的二次拉深簡要分析了零件尺寸、拉深次數(shù)、拉深工藝等。同時，具體分析了磨具的主要零部件（拉深凸模、卸料裝置、固定裝置等）的設(shè)計與制造，模具工作部分的尺寸計算、工藝力的計算、沖壓設(shè)備的選擇以及磨具的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計； 并且還附上了磨具的總裝配圖和所需零件詳表及工藝過程表。關(guān)鍵詞：沖壓模具、拉深、工藝設(shè)計關(guān)鍵詞：沖壓模具、拉深、工藝設(shè)計一、一、冷沖壓的概念與發(fā)展?fàn)顩r

4、冷沖壓的概念與發(fā)展?fàn)顩r1.11.1 冷沖壓的概念冷沖壓的概念冷沖壓是利用安裝在壓力機(jī)上的模具， 在常溫下對板料進(jìn)行分離或塑性成型， 從而獲得一定尺寸、 形狀和性能的制件的壓力加工方法。加工對象一般為板料、薄管料、薄型材等，沖壓工藝、沖壓設(shè)備、沖壓模具是構(gòu)成沖壓加工的三要素。1.21.2 沖壓的發(fā)展?fàn)顩r沖壓的發(fā)展?fàn)顩r隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沖壓技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，在國民經(jīng)濟(jì)各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個機(jī)械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人們的生活緊密相連。由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點，在機(jī)械、汽車、輕工、國防、電機(jī)電器、家用電器，以及日常生活用品

5、等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，占有十分重要的無地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來越大的作用?？梢哉f，模具技術(shù)水平已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要指標(biāo)。目前國內(nèi)模具技術(shù)人員短缺，要解決這樣的問題，關(guān)鍵在于職業(yè)培訓(xùn)。我們做為踏入社會的當(dāng)代學(xué)生，就應(yīng)該掌握扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，現(xiàn)在學(xué)好理論基礎(chǔ)。 畢業(yè)設(shè)計是專業(yè)課程的理論學(xué)習(xí)和實踐之后的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)。希望能通過這次設(shè)計，能掌握模具設(shè)計的基本方法和基本理論。二、設(shè)計任務(wù)及意義二、設(shè)計任務(wù)及意義2.12.1 設(shè)計任務(wù)書設(shè)計任務(wù)書如下圖所示零件名稱：蓋生產(chǎn)批量：大批量材料：Q235材料厚度：1mm無設(shè)

6、計該零件的第二次拉深模2.22.2 設(shè)計目的與意義設(shè)計目的與意義冷沖壓模具設(shè)計是為機(jī)械類與磨具類專業(yè)學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課后，所設(shè)置的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。用模具生產(chǎn)的制件具有高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗的特點，是其他加工制造方法所不能比擬的。本設(shè)計題目為端蓋，對機(jī)械類專業(yè)的大三學(xué)生有一定的設(shè)計設(shè)計目的及意義。其主要目的是可以提高學(xué)生設(shè)計的基本技能，如計算，繪圖，查閱設(shè)計資料和手冊，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。本課題的意義是：通過對該零件模具的設(shè)計，進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)計者冷沖模設(shè)計的基礎(chǔ)，為設(shè)計更復(fù)雜的冷沖模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經(jīng)驗。無三、零件工藝方案的確定三、

7、零件工藝方案的確定3.13.1 沖壓件的工藝性分析沖壓件的工藝性分析3.1.13.1.1 精度精度由于該工件的尺寸精度為注明，屬于未注尺寸公差，因此根據(jù)教材表 7.19，取其尺寸精度為 IT13 級；由其直徑尺寸為 D=86，根據(jù)教材表 7.14，其尺寸公差值為=0.54mm。由于其尺寸精度不高，因此用一般精度的拉深模具即可滿足該工件的精度要求。3.1.23.1.2 材料材料根據(jù)教材表 7.1 可知， Q235 屬于普通碳素鋼， 抗剪強(qiáng)度=304373MPa，抗拉強(qiáng)度為 432461 MPa,屈服點為 235 MPa，斷后深長率2125,由此可知此材料具有良好的塑性和較高的彈性,其拉深加工性能

8、好。3.1.33.1.3 結(jié)構(gòu)與形狀結(jié)構(gòu)與形狀該零件為一圓盤，結(jié)構(gòu)簡單,形狀對稱，因此適合拉深。從零件的形狀、材料、尺寸精度以及生產(chǎn)批量來看，符合拉深工藝要求。3.23.2毛坯尺寸的計算毛坯尺寸的計算毛坯尺寸的確定的原則有等面積原則和形狀相似原則，根據(jù)本零件的特點：為簡單形狀的旋轉(zhuǎn)體，可以采用面積相等的原則來確定。工件部分可由 6 個簡單的幾何體組成：毛坯面積 A=A1+A2+A3+A4+A5+A6（1）h=（14-3-2.5-.5）mm=8mm ， d=（69-1）mm = 68 mm。無因此大圓柱面積1A=dh=68 8 = 5442mm（2）由于 r=2.5mm，d=69-1-2r=63

9、mm，d1=43mm因此圓環(huán)面積2A=)(4212dd =5302mm（3）由于 d0=40mm，d=43+21=45mm，h=3+1=4mm因此圓錐臺面積20203)2hl)2(ddddlA（式中即3A=200.62mm（4）由于 r=2.5mm，d=69-1-2r=63 mm因此41球環(huán)面積4A=)4(2rdr=1.25（63+10）2mm（5）由于 d=40 mm因此圓面積425dA=4002mm（6）根據(jù)教材表 4.5，查得修邊余量為=0.7 mm因此A6=d=47.62mmA=DD/4=A1+A2+A3+A4+A5+A6即D=89.04取D=89故落料毛坯直徑 D=89 mm3.33

10、.3 第一次拉深尺寸的計算第一次拉深尺寸的計算由等面積法 A=A1+A2+A3其中 d0=40mm，d=43+21=45mm，h=3+1=4mm因此圓錐臺面積20203)2hl)2(ddddlA（式中即 A3=200.62mm無由于 d0=40 mm因此圓面積 A2=4002mm因為 d1=43mm 設(shè)第一次拉深后工件的直徑為 d故圓環(huán)的面積 A1=)(4212dd 得 d=85.8 取整 d=86求的第一次拉深后的直徑 d=86mm在此基礎(chǔ)上進(jìn)行第二次拉深3.43.4 確定拉深次數(shù)確定拉深次數(shù)總拉深系數(shù)為：m = d/D = 70/86=0.883由毛坯相對厚度 t/D=1/86=0.011

11、用式（4.27）判斷拉深是夠需要壓邊。因 0.045（1-m）=0.045*（1-0.833）=0.00751 而 t/D=0.0110.045（1-0.833）=0.00751，故不需要壓邊。查沖壓工藝及模具設(shè)計P158 表 2.4.7 得第一次拉深系數(shù)m1=0.840.65故 mm1，可以一次拉成。3.53.5 確定工藝方案確定工藝方案本工件首先需要落料，制成直徑 D=89 的圓片，然后以 D=89 的原無版料為毛坯進(jìn)行第一次拉深，再進(jìn)行第一次拉深，拉深稱為外徑為69mm、內(nèi)圓角為 8mm 的無凸緣的圓筒，最后按 h=14mm 進(jìn)行修邊。四、確定模具總體結(jié)構(gòu)方案四、確定模具總體結(jié)構(gòu)方案4.

12、14.1 模具類型選擇模具類型選擇根據(jù)零件的拉深工藝方案，采用拉深模，結(jié)構(gòu)簡單，便于操作。4.2.2 操作與定位方式選擇操作與定位方式選擇雖然零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)，可用手工送料方式能夠達(dá)到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式?？紤]到零件尺寸大小，材料厚度，為了便于操作和保證零件的精度，采用凹模凹槽定位4.34.3 卸料與出件方式選擇卸料與出件方式選擇采用彈性卸料的方式卸料，彈性卸料裝配依靠彈簧的彈力來卸料，可以保證沖裁件表面的平面度。4.44.4 模架類型選擇模架類型選擇考慮到送料與操作的方便性，模架采用后側(cè)式導(dǎo)柱的模架，用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。五、五、沖壓設(shè)備的選擇沖壓設(shè)備

13、的選擇沖壓設(shè)備的選擇應(yīng)注意以下幾點：壓力機(jī)的噸位應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥跊_裁時的總力， 即總壓FF， 式中壓F所選壓力機(jī)的噸位，總F沖裁時的總力。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)選擇壓力機(jī)類型和行程（沖程）次數(shù)，如復(fù)合模工作需從模具中間出件，最好選用可傾式壓力機(jī)。無根據(jù)模具尺寸大小，安裝和進(jìn)出料等情況選擇壓力機(jī)臺面尺寸，如有推件時應(yīng)考慮臺面孔的大小使沖后有關(guān)零件能自由通過。選擇壓力為安全起見， 防止設(shè)備的超載， 可按公稱壓力壓F （1.6-1.8）總F的原則選取壓力機(jī)。參照許發(fā)樾主編沖模設(shè)計應(yīng)用實例附錄B3開式雙柱可傾式壓力機(jī)（5）主要技術(shù)規(guī)格選取公稱壓力為160KN的開式雙柱可傾式壓力機(jī)，該壓力機(jī)與模具設(shè)計的有關(guān)系數(shù)為：

14、公稱壓力：250KN；滑塊行程：65mm；滑塊行程次數(shù)：105次/mim最大閉合高度：270 mm；最大裝模高度：220 mm；封閉高度調(diào)節(jié)量：55 mm；工作臺尺寸（前后左右） ：370 mm560mm；墊板尺寸（厚度深度） ：40mm60mm；模柄孔尺寸（直徑深度） ：40mm60mm；最大傾斜角度：030；電動機(jī)功率：2.2KW；設(shè)備外形尺寸（前后左右高度）：1135mm1112mm2120mm；設(shè)備總質(zhì)量：1780Kg無六、進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)計算六、進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)計算6.16.1 計算拉深力及壓力中心計算拉深力及壓力中心查表 4.17 計算拉深力 F=K1d1tbt/D=0.011 m=0

15、.883，由表 4.18 中查的 K1=0.3Q235 鋼的強(qiáng)度極限b=432461 MPa 取 b=440MPa將 K1=0.3，d=68mm，t=1mm,b=440MPa 代入上式，即F=0.3*68*1*440=28184N按式（4.31） ，壓力機(jī)的公稱壓力為F壓1.4F=1.4*28184=39457.6故壓力機(jī)的公稱壓力要大于 40KN根據(jù) 表 7.10 選取型號為 J23-6.3 號壓力機(jī) 其公稱壓力為 63KN滿足額定要求。由于該制件的毛坯及各工序件均為軸對稱圖形， 而且只有一個工位，因此壓力中心必定與制件的幾何中心重合。6.26.2 模具工作部分尺寸的計算模具工作部分尺寸的計

16、算6.2.16.2.1 拉深模的間隙拉深模的間隙表 4.28 查的拉深模的單邊間隙為Z/2=1.1t=1.1mm則拉深模的間隙 Z=2*1.1=2.2mm6.2.26.2.2 拉深模的圓角半徑。拉深模的圓角半徑。凹模的圓角半徑 Rd按表 4.31 選取 由于 t/D=0.011 故毛坯的相無對厚度 t/D*100=1.1介于 1.02.0 之間所以凹模的圓角半徑為（46）t 選取 Rd=4t=4mm 凸模的圓角半徑 Rp 等于工件的內(nèi)圓角半徑 Rp=r=2mm。6.2.36.2.3 凸凹模工作部分的尺寸和公差。凸凹模工作部分的尺寸和公差。設(shè)計以凸模為設(shè)計基準(zhǔn)。凸模尺寸見表 4.29Dp=(dm

17、in+0.4)將模具公差按照 IT13 級選取 dmin=67mm ，=0.46查表 4.30 得拉深模凹、凸模的制造公差分別為d= 0.08，p= 0.050凸、凹模刃口尺寸的計算如下：Dp=（d + 0.4）-p=（67+0.4*0.46）-0.05=67.148-0.05mmDd=(d + 0.4+ Z)+d=（67 + 0.40.46 + 21.1）+0.08= 69.384+0.08mm6.2.46.2.4 確定凸模的通氣孔確定凸模的通氣孔 由表 4.32 查的，凸模的通氣孔的直徑為6.5mm。拉深凸模圓角半徑 Rd= 2mm ；拉深凹模圓角半徑 Rp= 4mm 。七、模具的總體設(shè)計

18、七、模具的總體設(shè)計拉深模具在壓力機(jī)上拉深時，壓邊采用平面式的，坯料用凹槽定位，凹槽深度為 1mm ，模具采用正裝結(jié)構(gòu)，出件時采用卸料板頂出。7.17.1 凹模外形的設(shè)計凹模外形的設(shè)計無凹模的結(jié)構(gòu)形式和固定方法： 凹模采用圓形板狀喇叭形直通式結(jié)構(gòu)和通過用螺釘、銷釘固定在下模座上。根據(jù)教材式 2.43 可知，凹模厚度 H 與沖裁力 F 之間的關(guān)系為：HHH=0.1F其中式中：H 為凹模厚度，mm；F 為沖裁力，N.代入數(shù)據(jù)可求得 H=15.8mm，取 H=20mm而凹模壁厚 C=2H,因此 C=40mm因此凹模的輪廓的直徑為 150mm 厚度為 20mm凹模材料和技術(shù)要求：根據(jù)教材表 7.8，查得

19、材料選用碳素工具鋼 T10A，工件部分淬硬至 HRC6064，外輪廓倒圓角 R=4mm。凹模上還有凹槽給坯料定位，凹模上需要有深度為 1mm 直徑為86mm 的凹槽。7.27.2 凸模的設(shè)計凸模的設(shè)計7.2.17.2.1 凸模的結(jié)構(gòu)形式與固定方法凸模的結(jié)構(gòu)形式與固定方法凸模刃口尺寸為圓形，為了便于凸模和固定板的加工，將拉深凸模設(shè)計成臺階式。為了保證強(qiáng)度、剛度及便于加工與裝配，圓形凸模為半徑為 2mm的倒角，滿足通氣要求，開設(shè)直徑為 6mm 的通氣孔，中間圓柱部分是安裝部分，它與固定板按 H7/m6 配合，尾部臺肩是為了保證卸料時凸模不致被拉出，圓形凸模采用臺肩式固定。7.2.27.2.2 凸模

20、長度計算凸模長度計算無凸模的長度是依據(jù)模具結(jié)構(gòu)而定的。采用彈性卸料時，凸模長度按公式 L=h1+h式中 L-凸模長度，mm；h1-凸模固定板厚度，mm;h-附加長度 mm 主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度凸模固定板的厚度應(yīng)取其凸模設(shè)計長度 L 的 40%，拉深凸模進(jìn)入凹模的深度應(yīng)大于拉深的深度 H=13mm 取 h=20mm， 設(shè)模具閉合時固定板與凹模之間的距離為 25mm 則凸模的長度 L=75mm7.2.37.2.3 凸模材料和技術(shù)條件凸模材料和技術(shù)條件根據(jù)教材表 7.8，查得材料選用碳素工具鋼 T10A，凸模工作端（即刃口）淬硬至 HRC 5862.由于本設(shè)計的生產(chǎn)批量大，要求模具壽命要求高，

21、因此一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證上、下模的精確導(dǎo)向，其結(jié)構(gòu)形式為滑動導(dǎo)柱、導(dǎo)套。滑動導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形，其加工方便，容易裝配，是模具行業(yè)應(yīng)用最廣的導(dǎo)向裝置。根據(jù)下模座上的座孔以及教材表 7.34，查得導(dǎo)柱的規(guī)格為GB2861.1-81，B32 h616050，根據(jù)上模座上的座孔以及教材表7.36 查得，導(dǎo)套的規(guī)格為 GB2861.7-81，B32 H65025。此時導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證上模座在最低位置時（閉合狀態(tài)） ，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于 1015mm， 而下模座底面與導(dǎo)柱面的距離 S不小于 5mm。導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用過盈配合，導(dǎo)套的外徑與無上模座導(dǎo)套孔采用過盈配合。 導(dǎo)套的

22、長度須保證在沖壓開始時導(dǎo)柱一定要進(jìn)入導(dǎo)套 10mm 以上。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合，根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖壓件的精度及材料厚度的不同，其配合間隙也稍有不同。但對于沖裁模來講，導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合可根據(jù)凸、凹模間隙選擇。由于凸、凹模間隙為0.100.13mm，小于 0.3mm，因此采用 H6/h5 配合。7.37.3 固定零件固定零件7.3.17.3.1 上、下模座上、下模座本設(shè)計采用后側(cè)導(dǎo)柱模座， 因此標(biāo)準(zhǔn)模座根據(jù)模架類型及凹模尺寸選用，其尺寸為：上模座：130mm 125mm45mm；下模座：130mm 125mm50mm模座材料采用灰口鑄鐵，它具有較好的吸震性，采用牌號為 HT200。7.3.

23、27.3.2 模柄模柄模柄的作用是把上模固定在壓力機(jī)滑塊上， 同時使模具中心通過滑塊的壓力中心。故采用帶臺階的壓入式模柄，它與模座安裝孔用 H7/n6 配合，可以保證較高的同軸度和垂直度。其規(guī)格為 GB2862.1-81，A351007.3.37.3.3 固定板固定板凸模固定板的外形為圓形，平面尺寸與凹模尺寸一致，而凸模固定板的厚度應(yīng)取其凸模設(shè)計長度的 40%， 因此凸模固定板的厚度為 7540%=30mm，取其厚度為 30mm，直徑為 150mm 而凸模與其固定板選無用 H7/n6 配合。7.3.47.3.4 墊板墊板墊板的作用是承受并擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以防止模座被擠壓損傷。一般沖裁模使用

24、的墊板，厚度可在 412mm 內(nèi)選用，外形尺寸與凸模固定板相同，而在本設(shè)計中取厚度為 10mm。為了便于模具裝配，銷釘通孔直徑可以比銷釘直徑增大 0.30.5mm 。 墊板的材料選用 45鋼，淬火硬度 HRC4348。其直徑為 150mm，厚度為 10mm7.47.4 緊固零件緊固零件螺釘和銷釘是用于模具零部件進(jìn)行固定與定位的元件， 兩者選用相同的直徑。 上、 下模座各有 4 個螺釘和 4 個銷釘， 其尺寸規(guī)格見裝配圖。其中銷釘與孔采用 H7/m6 過渡配合， 孔壁的表面粗糙度應(yīng)達(dá) Ra1.6um。7.57.5 總裝配圖及附表總裝配圖及附表工作原理示意圖無總裝配圖總裝配圖附表（附表（1 1）模

25、具輔助零件的材料選用及熱處理零件名稱選用材料熱處理硬度 HRC上模座、下模座HT20040模柄Q235凸模固定板、凸凹模固定板A3、A5導(dǎo)柱20滲碳 0.815862導(dǎo)套20淬火5860墊板45、T7A淬火4348螺母、墊圈A3固定螺栓、螺釘A3、45無銷釘45淬火4548頂桿45淬火4348附表（附表（2 2）沖孔小凸模加工工藝過程零件圖號08零件名稱沖孔凸模II工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成圓棒 26mm 55mm2熱處理退火3車削按圖車全形，單 邊 留 0.2mm精加工余量車床4熱處理按 熱 處 理 工藝，淬火、回火 達(dá) 到 58 62HRC5磨削磨外圓，兩端面達(dá)到設(shè)計要求磨床6鉗工精修全面達(dá)到設(shè)計要求7檢驗附表（附表（3 3）凹模加工工藝過程零件圖號11零件名稱凹模工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成長方體165m