冷沖壓模具課程設(shè)計說明書

1、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)教育學(xué)院課程設(shè)計說明書課程名稱:冷沖壓模具設(shè)計與制造題目名稱:蓋的二次拉深模具設(shè)計級:2010級機(jī)械設(shè)計制造專業(yè)機(jī)械教育班名:號:2010409141指導(dǎo)教師:周光永評定成績: 教師評語:指導(dǎo)老師簽名:20133摘要冷沖壓的概念及發(fā)展?fàn)顩r設(shè)計任務(wù)及意義2.1 設(shè)計任務(wù)書2.2 設(shè)計目的與意義零件尺寸的計算與確定3.1 毛坯尺寸的計算3.2 第一次拉深尺寸的計算3.3 拉深件工藝分析3.4 確定拉深次數(shù)3.5 確定工藝方案四 確定模具的總體結(jié)構(gòu)方案4.1 模具類型選擇4.2 操作與定位方式選擇4.3 卸料與出件方式選擇4.4 模具類型選擇五 沖壓設(shè)備的選擇六 進(jìn)行必要的計算6.1 計

2、算拉深力及壓力中心6.2 模具工作部分尺寸計算七 模具設(shè)計目錄10101011121213141415167.1 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 心得體會20九 參考文獻(xiàn)21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的壓力加 工方法，在現(xiàn)代社會運(yùn)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

3、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。1.2 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)用范圍越來越廣泛， 在國民經(jīng)

4、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(diǎn)，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 具作為個部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來越大的作用。可以說， 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(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)， 現(xiàn)在學(xué)好理論基

5、礎(chǔ)。 畢業(yè)設(shè)計是專業(yè)課程的理論學(xué)習(xí)和實(shí)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 2.1 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： 1mm2.2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(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

6、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(yàn)。三、零件工藝方案的確定 3.1 沖壓件的工藝性分析3.1.1 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。3.1.2 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T =304 373MPa抗拉強(qiáng)度

7、為432461 MPa,屈服點(diǎn)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,其拉深加工性能好。3.1.3 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。3.2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(diǎn)：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+A61 )h=(14-3-2.5-.5 )mm=8mm d= (69-1 )mm = 68 mm。28

8、= 544 n mm(2)由于r=2.5mm, d=69-1-2r=63mmdi=43mm 因此圓環(huán)面積A=t(d2 d；) =530 n mm24(3)由于d0=4Omm d=43+2X 1=45mmh=3+1=4mm 因此因此 大圓柱面積A,= n dh= nX 68 Xd do 2圓錐臺面積A3 "(5)式中1= (h2 +(10)2V2即 A3 =200.6 n mm2(4)由于 r=2.5mm, d=69-1-2r=63 mm 因此1 球環(huán)面積 A4 = r(兀d +4r) =1.25 n( 63 n +10) mm24 2(5)由于d=40 mm 因此 圓面積 Av=40

9、0n mm2(6)根據(jù)教材表4.5，查得修邊余量為S =0.7 mm因此A3= n d S =47.6 n mm2A=n DX D/4二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算由等面積法A=A1+A2+A3其中 d o=4Omm d=43+2X 1=45mm h=3+1=4mm 因此圓錐臺面積心K號)式中+(乎)2即 A3=200.6 n 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A1=Z（d2 di）得d=85.8取整d=864求的第一次拉深

10、后的直徑 d=86mm8643tSSL在此基礎(chǔ)上進(jìn)行第二次拉深3.4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。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=0.84 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

11、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勺無凸緣的圓筒，最后按h=14mn進(jìn)行修邊。四、確定模具總體結(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)

12、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_裁時的總力，即F壓-F總，式中F壓 所選壓力機(jī)的噸位，F(xiàn)總沖裁時的總力。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)。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， 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B3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 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(shí)例附錄 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

13、機(jī)，該壓力機(jī)與模 具設(shè)計的有關(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：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X左右）：370 mmK 560mm墊板尺寸（厚度X深度）：40mm< 60mm模柄孔尺寸（直徑X深度）：© 40mrX 60mm最大傾斜角度： 300 ；電動機(jī)功率： 2.2KW；設(shè)備外形尺寸（前后X左右X高度）：1135mrX 1112mrX 2120mm設(shè)備總質(zhì)量： 1780Kg六、進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)計算6.1 計算拉深力及壓力中心查表 4.17 計算拉深力F=

14、K! n dlt c bt/D=0.011 m=0.883由表 4.18 中查的 K1=0.3 Q235 鋼的強(qiáng)度極限c b=432461 MPa取b=440MPa將 K1=0.3, d=68mm t=1mm, c 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

15、幾何中心重合。6.2 模具工作部分尺寸的計算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則拉深模的間隙 Z=2*1.1=2.2mm 6.2.2 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二r=2mm6.2.3 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=(d min+0.4 )將模具公差按照IT13級選取dmin=67mm

16、,A =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、凹模刃口尺寸的計算如下：Dp= (d + 0.4 ) -sp=(67+0.4*0.46 ) -0.05=67.148-0.05 mmDd=(d + 0.4 + Z)"d=( 67 + 0.4X 0.46 + 2 X 1.1 ) +0.08= 69.384+0.08mm6.2.4 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)計拉深模具在壓力機(jī)上拉深時，壓邊采用平面式的，坯

17、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。7.1 凹模外形的設(shè)計凹模的結(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:H X HX 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

18、坯料定位，凹模上需要有深度為1mm直徑為 86mn的凹槽。7.2 凸模的設(shè)計7.2.1 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6mn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。7.2.2 凸模長度計算凸模的長度是依據(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

19、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=13mn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=75mm7.2.3 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 5A62.由于本設(shè)計的生產(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?；瑒訉?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

20、.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, B32H6X 50X 25。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)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用過盈配合。 導(dǎo)套的長度須保證在沖壓開始時導(dǎo)柱一 定要進(jìn)入導(dǎo)套10mn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

21、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：130mmX 125mrH 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，采用牌號為HT200。7.3.2 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, A35X 100 7.

22、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)計長度的 40%，因此凸模固定板的厚度為 75X 40%=30m,m取其厚度為30mm直徑為150mm而凸模與其固定板選用H7/n6配合。734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。般沖裁模使用的墊板，厚度可在4 12mn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0.3 0.5mm。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

23、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)RalEum7.5總裝配圖及附表工作原理示意圖I><4-AAZvI MliniLUI總裝配圖附表（1）模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0.8158 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 0 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)計要 求磨床6鉗工精修全面達(dá)到設(shè)計要求7檢驗(yàn)附表（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165mm< 135mm< 35mm空氣錘2熱處理退火3粗刨刨六面達(dá)到 161mnr<<131mm< 31mm 互為