冷沖壓模具課程設(shè)計(jì)說明書,蓋的二次拉深模具設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說明書課程名稱：冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造題目名稱：蓋的二次拉深模具設(shè)計(jì)班 級(jí)：20XX級(jí)XXXXX專業(yè)XXXX班姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：評(píng)定成績(jī)：教師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)老師簽名：2013年 月 日目錄摘要一冷沖壓的概念及發(fā)展?fàn)顩r 1二設(shè)計(jì)任務(wù)及意義 3 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 32.2設(shè)計(jì)目的與意義 4三零件尺寸的計(jì)算與確定 53.1毛坯尺寸的計(jì)算 53.2第一次拉深尺寸的計(jì)算 73.3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 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 12五沖壓設(shè)備的

2、選擇13六進(jìn)行必要的計(jì)算 146.1計(jì)算拉深力及壓力中心 146.2模具工作部分尺寸計(jì)算 15七模具設(shè)計(jì) 167.1凹模外形設(shè)計(jì) 167.2凸模設(shè)計(jì) 167.3固定零件 177.4緊固零件 177.5總裝配圖及附表 18八心得體會(huì) 20九參考文獻(xiàn) 21摘要： 冷沖壓是利用磨具對(duì)板料進(jìn)行分離或塑性成形加工的壓力加工方法， 在現(xiàn)代社會(huì)運(yùn)用得越來(lái)越廣泛。本文以圓筒形蓋為研究對(duì)象，利用沖壓工藝 與磨具設(shè)計(jì)的工藝過程方案，對(duì)蓋的二次拉深進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)。介紹了磨具 冷沖壓成型過程，經(jīng)過對(duì)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(duì)蓋的二次拉深簡(jiǎn)要分析了零件尺寸、拉深次數(shù)、拉深 工藝等

3、。同時(shí)，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(jì)與制造，模具工作部分的尺寸計(jì)算、工藝力的計(jì)算、沖壓設(shè)備的 選擇以及磨具的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；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(jì)一、冷沖壓的概念與發(fā)展?fàn)顩r1.1 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(duì)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(duì)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。1.2 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(lái)越廣泛，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門 中，

4、幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個(gè)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(diǎn)，在機(jī)械、汽車、輕工、國(guó)防、電機(jī)電器、家用電器，以 及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，占有十分重要的地位。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(gè)部門的重要基礎(chǔ)工 藝裝備將起到越來(lái)越大的作用?？梢哉f，模具技術(shù)水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家 制造業(yè)水平的重要指標(biāo)。目前國(guó)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(huì)的當(dāng)代學(xué)生，就應(yīng)該掌握扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，現(xiàn)在學(xué)好理論 基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是專業(yè)課程的理論

5、學(xué)習(xí)和實(shí)踐之后的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。希 望能通過這次設(shè)計(jì)，能掌握模具設(shè)計(jì)的基本方法和基本理論。二、設(shè)計(jì)任務(wù)及意義2.1 設(shè)計(jì)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設(shè)計(jì)該零件的第二次拉深模2.2 設(shè)計(jì)目的與意義冷沖壓模具設(shè)計(jì)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(gè)重要的實(shí)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(diǎn)，是其他 加工制造方法所不能比擬的。本設(shè)計(jì)題目為端蓋，對(duì)機(jī)械類專業(yè)的大三學(xué)生有一定的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的及 意義。其主要目的是可以提高學(xué)生設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算，繪圖，查閱

6、設(shè) 計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。本課題的意義是：通過對(duì)該零件模具的 設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)計(jì)者冷沖模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，為設(shè)計(jì)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(yàn)。三、零件工藝方案的確定3.1 沖壓件的工藝性分析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(jí)；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。根據(jù)教材表 7.1可知，Q235屬于普通碳素鋼，抗剪強(qiáng)度t=304373MPa抗拉強(qiáng)度為432461 MPa屈服點(diǎn)為235 MPa斷后深長(zhǎng)率2

7、125% , 由此可知此材料具有良好的塑性和較高的彈性 , 其拉深加工性能好。該零件為一圓盤，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 形狀對(duì)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(lái)看，符合拉深工藝要求。3.2毛坯尺寸的計(jì)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(diǎn)：為簡(jiǎn)單形狀的旋轉(zhuǎn)體，可以采用面積相等的原則來(lái)確定。工件部分可由 6個(gè)簡(jiǎn)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因此 大圓柱面積A = n dh=nX 68 X 8 = 544 n mm2(2) 由于

8、 r=2.5mm, d=69-1-2r=63mm, di=43mm 因此圓環(huán)面積(d2 -di2) =530 n mm24(3) 由于 do=4Omm d=43+2X 仁45mm h=3+仁4mm 因此I圓錐臺(tái)面積A3 fl(屯d)式中I二.h2 ( d -d0)22 2即 A =200.6 n mm2(4) 由于 r=2.5mm, d=69-1-2r=63 mm 因此球環(huán)面積 代=r(二d 4r) =1.25 n( 63 n +10) mm242(5) 由于d=40 mm因此圓面積 As 二=400 n mm24(6) 根據(jù)教材表4.5，查得修邊余量為3 =0.7 mm因此A6= n d 3

9、 =47.6 n mm2A=n DX D/4=A1+A2+A3+A4+A5+A6即 D=89.04取 D=89故落料毛坯直徑D=89 mm3.3第一次拉深尺寸的計(jì)算由等面積法 A=A1+A2+A3其中 d o=4Omm d=43+2x 仁45mi，h=3+1=4mm 因此圓錐臺(tái)面積A3I(J)式中丨二h2 ( d"0)22 2即 A3=200.6n mm2由于d0=40 mm因此圓面積A2=400兀 mm2因?yàn)閐1=43mmi殳第一次拉深后工件的直徑為 d故圓環(huán)的面積A仁-(dd12)得d=85.8取整d=864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3.4確定拉深

10、次數(shù)總拉深系數(shù)為：m二d/D = 70/86=0.883由毛坯相對(duì)厚度t/D=1/86=0.011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=0.011 > 0.045 (1-0.833 ) =0.00751 , 故不需要壓邊。m仁 0.84 0.65故m>m1,可以一次拉成。3.5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8mnt勺無(wú)凸緣的圓筒，最后按h=14mn進(jìn)行修邊。四、確定模具

11、總體結(jié)構(gòu)方案4.1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(jiǎn)單，便于操作。4.2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4.3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(lái)卸料，可以保證沖裁件表面的平面度。4.4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、沖壓設(shè)備的選擇沖壓設(shè)備的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：壓力機(jī)的噸位應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥跊_裁時(shí)的總力，即F壓F總，

12、式中F壓所選壓力機(jī)的噸位，F(xiàn)總沖裁時(shí)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)。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(tái)面尺寸，如有推件時(shí)應(yīng)考慮臺(tái)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F壓（1.6-1.8 ） F總的原則選取壓力機(jī)。參照許發(fā)樾主編沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)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勺開式雙柱可傾式壓力機(jī)，該壓力機(jī)與模具設(shè)計(jì)的有關(guān)系數(shù)為：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：

13、 270 mm；最大裝模高度： 220 mm；封閉高度調(diào)節(jié)量： 55 mm；工作臺(tái)尺寸（前后X左右）：370 mnK 560mrp墊板尺寸（厚度X深度）：40mrX 60mm模柄孔尺寸（直徑X深度）：©40mrX 60mm最大傾斜角度： 300 ；電動(dòng)機(jī)功率： 2.2KW；設(shè)備外形尺寸（前后X左右X高度）：1135mX 1112mrX 2120mm設(shè)備總質(zhì)量： 1780Kg六、進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)計(jì)算6.1 計(jì)算拉深力及壓力中心查表4.17計(jì)算拉深力F二Kn dit（T bt/D=0.011 m=0.883 ，由表4.18中查的 Ki=0.3 Q235 鋼的強(qiáng)度極限cb=432461 MP

14、a取 c b=440MPa將 K1=0.3, d=68mm t=1mm,° b=440MPa代入上式，即F=0.3* n *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(hào)為J23-6.3號(hào)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(duì)稱圖形，而且只有一個(gè)工位，因 此壓力中心必定與制件的幾何中心重合。6.2 模具工作部分尺寸的計(jì)算6.2.1 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

15、隙 Z=2*1.1=2.2mm6.2.2 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 故毛坯的相對(duì)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。6.2.3 凸凹模工作部分的尺寸和公差。設(shè)計(jì)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。凸模尺寸見表 4.29Dp=（d min +0.4 ）將模具公差按照 IT13 級(jí)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S d= 0.08 p= 0.050凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算如下

16、：Dp=(d + 0.4 ) -Sp=(67+0.4*0.46 ) -0.05=67.148 -0.05 mm+0.08Dd=(d + 0.4 + Z)=(67 + 0.4 X 0.46 + 2 X 1.1 )= 69.384+0.08mm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(jì) 拉深模具在壓力機(jī)上拉深時(shí)，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(shí)采用卸料板頂出。7.1 凹模外形的設(shè)計(jì) 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

17、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：HXHX H=0.1F其中式中：H為凹模厚度，mmF 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 ，查得材料選用碳素工具鋼T10A工件部分淬硬至 HRC664,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勺凹槽。7.2 凸模勺設(shè)計(jì)凸模刃口尺寸為圓形,為了便于凸模和固定板勺加工,將拉深凸模設(shè)計(jì) 成臺(tái)階式。為了保證強(qiáng)度、剛度及便于加工與裝配

18、，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(tái)肩是為了保證卸料時(shí)凸模不致被拉出,圓 形凸模采用臺(tái)肩式固定。7.2.2 凸模長(zhǎng)度計(jì)算凸模的長(zhǎng)度是依據(jù)模具結(jié)構(gòu)而定的。采用彈性卸料時(shí),凸模長(zhǎng)度按公式 L=h1+h式中 L- 凸模長(zhǎng)度, mm；h1- 凸模固定板厚度, mm;h 附加長(zhǎng)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(jì)長(zhǎng)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=13mn取h=20mm設(shè)模具閉合時(shí)固定板與凹模之間 的距離為25mm則凸模的長(zhǎng)度L=75mm7.

19、2.3 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 58- 62.由于本設(shè)計(jì)的生產(chǎn)批量大，要求模具壽命要求高，因此一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來(lái)保證上、下模的精確導(dǎo)向，其結(jié)構(gòu)形式為滑動(dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套。 滑動(dòng)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 h6 X 160X 50，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 H6X 50X 25。此時(shí)導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證上 模座在最低位置

20、時(shí)（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)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用過盈配合。導(dǎo)套的長(zhǎng)度 須保證在沖壓開始時(shí)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(duì)于沖裁模來(lái)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。7.3 固定零件7.3.1 上、下模座本設(shè)計(jì)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

21、模座： 130mmX 125mmX 45mm；下模座： 130mmX 125mmX 50mm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。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故采用帶臺(tái)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, A35X100 7.3.3 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(jì)長(zhǎng)度的 40%因此凸模固定板的厚度為 75X 40%=30mjm 取其厚度為30mm直徑為150mn而凸模與其固定板選用H7/n6配合

22、。7.3.4 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。一般沖裁模使用的墊板，厚度可在412m m內(nèi)選用，外形尺寸與凸模固定板相同，而在本設(shè)計(jì)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HRC4 48。其直徑為150mm厚度為10mm7.4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(gè)螺釘和4個(gè)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) Ra1.6um7.5總裝配圖及附表工作原理示意圖總裝配圖附表（1）模具輔助零件的

23、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0.8T58 62導(dǎo)套20淬火58 60墊板45、T7A淬火43 48螺母、墊圈A3固定螺栓、螺釘A3 45銷釘45淬火45 48頂桿45淬火43 48附表（2）沖孔小凸模加工工藝過程零件圖號(hào)08零件名稱沖孔凸模II工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成圓棒 $ 26mm x55mm2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 s62HRC5磨削磨外圓，兩端 面達(dá)到設(shè)計(jì)要 求磨床6鉗工精修全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求7檢驗(yàn)附表（3）凹模加工工藝過程零件圖號(hào)11零件名稱凹模工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成長(zhǎng)方體165mrX 135mrX 35mm空氣錘2熱處理退火3粗刨刨六面達(dá)到161mmx131mrrX 31mm 互為直 角牛頭刨床4熱處理調(diào)質(zhì)5磨平面磨光六面，互為直角磨床6鉗