毕业设计（论文）落料拉深复合模具设计.doc

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1、摘 要随着现代工业的发展和人们的生活不断改善，各种新型的工具不断地问世为人们的生活提供方便，而在制造这些工具的过程离不开模具。各种模具在不同的时代发生着飞跃的变化，随之出现许多不同的制造方式。由于产品的材料和工艺特性不同，生产用的设备也各异，模具种类繁多，但用的最为广泛的大约有以下几种：冷冲压模、塑料成型模、锻造模、精密铸造模、粉末冶金模、橡胶成型模、玻璃成型模、窑业制品模、食品糖果模、建材用模等。其中以冷冲压模、塑料模的技术要求和复杂程度较高。我的设计课题是：内胆的拉深，主要介绍的是无凸缘筒形件拉深模的设计过程。我参考了大量有关拉深模模具设计实例等方面的资料。拉深是利用拉深模将板料制成各种空

2、心件的一种方法，是冲压生产中应用最主要的工序之一。我设计的是无凸缘内胆拉深模设计和制造，材料为08钢板，厚度t=1mm。采用的工序为落料拉深复合工序和拉深单工。设计的主要内容：工件的工艺性分析；冲压工艺方案的确定；模具的技术要求及材料选用；主要设计尺寸的计算；工作部分尺寸计算；模具的总体设计；主要零部件的结构设计；模具的总装图；模具的装配等。最后生成装配工程图和相关的零件图。关键词：模具 落料 拉深 装配图 零件图AbstractWith the development of modern industry and peoples lives continue to improve, a va

3、riety of new tools continue to come out to provide convenience to peoples lives and in the process of manufacture of these tools can not be separated from the mold. Various molds at different times, changes in the leap, followed by a number of different manufacturing methods.Materials and workmanshi

4、p of the product characteristics, production equipment also vary a wide range of mold, but the most widely used in approximately the following: cold stamping mold, plastic molding, forging mold, the mold of precision casting, powder metallurgy mold, rubber molding, glass molding, ceramic products, m

5、old, food candy mold, building materials and mold. Among them, the high technical requirements and complexity of the cold stamping mold, plastic mold.In the design, introduces the mold drawing. In this design, I made reference to the large number of Die mold design example. The drawing is a drawing

6、die as a processing method of the sheet metal stamping into a variety of hollow, is the most widely used in the stamping process. I designed the interior of no flange drawing die design and manufacturing materials for the steel plate 08, the thickness t = 1mm. Processing methods for the blanking pul

7、l deep composite processes and drawing a single process. Processing method is relatively simple. The main content of the design: the process of the workpiece analysis; program of stamping process; mold the technical requirements and material selection; the calculation of the main design dimensions;

8、work part size calculation; the overall design of the mold; the structural design of the main components; the mold assembly diagrams; mold assembly. Finally, to generate assembly drawings and part drawings.Keyword: mould blanking deep drawing assembly drawing parts drawing目 录摘 要IABSTRACTII目 录III引 言1

9、一 材料分析21.1 工件材料分析21.2 模具材料分析21.2.1 模具零件的材料21.2.2 要针对模具失效形式选用钢材21.2.3 要根据制品批量大小21.2.4 要根据冲模零件的作用选择21.2.5 要根据冲模精密程度选用2二 零件工艺性分析3 冲压工艺方案3三 拉深工艺参数的计算53.1 确定修边余量53.2 计算毛坯直径D53.3 判断是否采用压边圈53.4 确定拉深系数53.4.1 先判断能否一次拉出53.4.2 用计算法确定拉深次数53.4.3 由查表法确定拉深次数53.4.4 由推算法确定拉深系数63.4.5 确定各次拉深半成品尺寸63.5 画出工序图7四 落料拉深复合模工艺

10、计算84.1 落料凸、凹模刃口尺寸计算84.2 首次拉深凸、凹模尺寸计算94.3 落料排样设计94.4 画出零件的排样图10五 二次拉深模工作部分尺寸计算115.1 第二次拉深凸、凹模尺寸计算115.2 第三次拉深凸、凹模尺寸计算115.3 第四次拉深凸、凹模尺寸计算11六 计算工序冲压力126.1 落料力的计算126.2 卸料力、推件力、顶件力的计算126.3 拉深力的计算136.4 压边力的计算136.5 压力中心的计算14七 冲压设备的选用157.1 落料拉深复合模设备的选用157.2 二次拉深模设备的选用15八 模具零部件结构的确定178.1 落料拉深复合模零部件设计178.1.1 标

11、准模架的选用178.1.2 卸料零件的选择188.1.3 定位方式的选择198.1.4 其他零部件结构208.2 二次拉深模零部件设计20九 模具的装配219.1 落料拉深复合模装配图219.2 二次拉深模装配图22十 模具的检验2310.1 模具检测的内容2310.2 模具检测的方法24结 束 语25参 考 文 献26致 谢27附 录28引 言模具工业是国民经济的基础工业，受到政府和企业界的高度重视，发达国家有“模具工业是进入富裕社会的源动力”之说，可见其重视的程度。当今，“模具就是经济效益”的观念，已被越来越多的人所接受。模具技术水平在很大程度上决定于人才的整体水平，而模具技术水平的高低，

12、又决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，因此模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。冲压是使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。冲压利用冲压模具对板料进行加工。常温下进行的板料冲压加工称为冷冲压。冷冲压模具在工业生产中的地位：是大批生产同形产品的工具，同时也是工业生产的主要工艺装备。模具工业是国民经济的基础工业。模具可保证冲压产品的尺寸精度和质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。用模具生产零件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧制钢板或钢带为坯料，且在生产中不需要加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其它加工方法所不能比拟的。使用模具已成

13、为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代制造工业的发展和技术水平地提高，在很大程度上取决于模具工业的发展。目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产效率和质量。一般采用压力机进行零件加工，一台普通压力机每分钟可生产零件几件到几十件，而高速压力机的生产效率已达到每分钟数百件甚至上千件。据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表等产品，有60左右的零件是利用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工业产品，90左右的零件是利用模具生产出来的；至于日常生活所用的五金、餐具等的大批量生产基本上也是靠模具来进行生产的。显而易见，模具作为一种专用的工艺装

14、备，在生产中的作用和地位正日趋上升。拉深模可以制备各种筒形、阶梯形、锥形、球形、方盒形和其他不规则形状的薄壁零件。用拉深方法来制造内胆等薄壁空心件生产效率高，而且精度高，材料消耗少，材料利用率高，零件的强度与刚度也高。因此，在汽车、拖拉机、飞机、电器、仪表、电子等工业部门以及日常生活用品的生产中，拉深工艺占据重要的地位，应用也日益广泛。一 材料分析1.1 工件材料分析本次设计所采用的材料为08钢。选择拉深材料时，首先应满足拉深件的使用要求。由于该件不属于易损工件，对材料的耐磨度要求不高，还应满足冲压工艺对材料的要求，保证冲压过程顺利完成，即材料应具有良好的塑性和表面质量，以及板料厚度公差应符合

15、规定，08钢为一种优质碳素结构钢，该结构钢已退火，而退火的目的是消除钢的内应力，以细化组织均匀化学成分降低硬度提高塑性，而且其抗剪和抗拉强度均不高，所以综合其所有的力学的性能，08钢具有良好的拉深性能，适合深拉深。1.2 模具材料分析1.2.1 模具零件的材料：要选择满足模具零件工作要求的最佳综合性能的材料。1.2.2 要针对模具失效形式选用钢材：钢材的失效是影响模具寿命的主要因素包括：（1）为防模具开裂，要选用韧性好的材料。（2）为防磨损，应选用合金元素高的材料。（3）对于大型冲模应选用淬透性好的材料。（4）为保持钢材硬度能力，要选用耐回火性高的含铬、钼合金钢。（5）为防热处理变形，对于形杂

16、的零件应选用含碳量高、淬透性好的高合金材料。1.2.3 要根据制品批量大小，以最低的成本的选材原则选用:对于需冲压数量较多模具，一般采用优质合金钢，而数量少的则采用碳素钢，以降低成本。1.2.4 要根据冲模零件的作用选择：凸、凹模具应选用优质的钢材制作，对于数量不多或厚度不大的可采用有色金属或黑色金属。而对于支撑板、卸料零件、导向件应选用一般钢材。1.2.5 要根据冲模精密程度选用：在制造小型精密模具而又复杂时可选用优质合金钢制作，而对于比较简单，形状、精度有要求不高的模具应选用比较便宜的碳钢或低合金钢。二 零件工艺性分析1) 工艺性是指：拉深件对拉深工艺的适应性。2) 工件:此工件只有落料和

17、拉深两个工序.工件形状简单,并且工件为无凸缘圆筒件,要求内形尺寸,拉深时厚度不变,因此工件能满足落料和拉深的要求.工件的底部圆角半径r= 3.5mmt,满足再次拉深圆角半径要求.零件上尺寸均为未注公差尺寸，普通拉深即可达到零件的精度要求，即IT14级。如图2-2所示，材料08钢，厚度1mm。 零件立体图 零件图 图2-1 图2-23) 冲压工艺方案的确定：可依据表2.1确定。表2.1 冲压工艺方案项目单工序模级进模复合模无导柱有导柱冲压精度低较低较高，相当于IT10IT13高，相当于IT8IT11制件平整程度不平整一般不平整，有时要校平因压料较好，制件平整制件最大尺寸和材料厚度不受限制300m

18、m以下厚度达6mm尺寸250mm厚度在0.16之间尺寸300mm厚度常在0.05m3mm冲模制造的难度程度及价格容易、价格低导柱、导套的装配采用先进工艺后不难简单形状制件的级进模比复合模具制造难度低，价格亦较低形状复杂的制件用复合模比级进模制造难度低，相对价格低生产率低较低可用自动送料出料装置，效率较高工序组合后效率高使用高速冲床的可能性只能单冲不能连冲有自动送料装置可以连冲，但速度不能太高使用于高速冲床高达400次/分以上由于有弹性缓冲器，不宜用高速，不宜连冲材料要求可用边角料条料要求不严格条料或卷料要求严格除用条料外，小件可用边角料，但生产率低生产安全性不安全手在冲模过程较不安全比较安全手

19、在冲模工作较不安全，要有安全装置冲模安装调整与操作调整麻烦操作不便安装、调整较容易、操作方便安装、调整较容易，操作简单安装、调整比级进模更容易，操作简单4) 分析表2.1，采用：一，单工序模具结构简单，只需要道工序一副模具才能完成，且生产效率低难以满足该工件大量生产的要求；二，复合模需一副模具，生产率较高，尽管模具结构较复杂；三，级进模也需一副模具，生产率高，但模具结构复杂，送进料不方便，加之工件尺寸偏大。通过分析对上述三种方案的比较，该件若能一次成形，则采用落料拉深复合模最佳。先落料拉深再二次拉深。三 拉深工艺参数的计算3.1 确定修边余量T=1mm，该计算全部采用中线计算查冷冲模设计表6-

20、2得：想要完整设计和电子版请加QQ：740773248专业毕业设计等你来拿 h/d=67.5/203.4，取6mm 3.2 计算毛坯直径D由冷冲模设计中式6-9得： D= = mm 78mm3.3 判断是否采用压边圈零件的相对厚度t/D100=1/78100=1.28，选用=0.55,=0.75。查冷冲模设计表6-12可知，1.281.5，0.6，0.8属于必须用压边圈的范围。所以采用压边圈。3.4 确定拉深系数 3.4.1 先判断能否一次拉出零件所要求的拉深系数(既总拉深系数)： =d/D=20/78=0.256由冷冲模设计表6-8可知，=0.55， =0.75可见， =0.256=0.55

21、由此，判断一次不能拉深出来3.4.2 用计算法确定拉深次数由冷冲模设计式6-15可知： n = = 3.56取较大整数：n=43.4.3 由查表法确定拉深次数由冷冲模设计表6-9可查得n=4次 t/D= 1/78 = 1.28% h/d= 73.5/20 = 3.7由冷冲模设计表6-10可查得 = 0.256 t/D = 1.28%查得n也是4次故该工件需要用4次拉深3.4.4 由推算法确定拉深系数由冷冲模设计表6-6可查得=0.50，=0.75，=0.78，=0.80，=0.82则各次的拉深直径推算为： = 0.578mm=39mm = 0.7539mm=29.3mm = 0.7829.3m

22、m=22.8mm = 0.822.8mm=18.3mm因为=18.3mm已小于d=20mm（工件直径），不必再推算下去，需拉4次即能拉出来。3.4.5 确定各次拉深半成品尺寸1） 各次拉深把成品直径计算：调整各次拉深系数，使各次拉深系数均大于表6-6查得的相应极限拉深系数。调整后，实际选取 =0.53，=0.76，=0.79，=0.82.所以各次拉深的直径确定为： d1 = 0.5378mm=41mm d2 = 0.7641mm=31mm d3 = 0.7924.5mm=24.5mm d4 = 0.8224.5mm=20mm2） 各次半成品的高度计算：取各次的（即半成品底部的内圆角半径） 分别

23、为：=5mm，=4.5mm，=4mm，=3.5mm则由冷冲模设计式6-16计算各次的h：（计算式均取中线的r值） =0.25（/41-41）+0.435.5/41（41+0.325.5） = 29.3mm =0.25(/31-31)+0.435/31(31+0.325) = 43.6mm =0.25(/24.5-24.5)+0.434.5/24.5(24.5+0.324.5) = 58mm = 73.5mm3.5 画出工序图如图3-1各次拉深的工序图 工序图 图3-1 四 落料拉深复合模工艺计算4.1 落料凸、凹模刃口尺寸计算凸模和凹分别来加工由上节计算得落料的外形尺寸为：D=由冷冲模设计表3

24、-3可查得： =0.14mm， =0.10mm所以，凸凹模的制造公差和分别用一下公式计算：=0.4（-）=0.6（-）计算得： =0.4（0.14-0.1）=0.04 =0.6（0.14-0.1）=0.06以凹模的尺寸来进行计算由冷冲模设计式3-5得： 由冷冲模设计表3-5可查得： 修磨系数X=0.5由冷冲压模具设计指导表8-14可查得： =0.74所以， = =4.2 首次拉深凸、凹模尺寸计算第一次拉深件后零件直径为41mm，由冷冲模设计式6-27，6-28得： = =由冷冲模设计表6-15可查得： 单边间隙Z=1.2t故 Z=1.2mm由冷冲模设计表6-15可查得 =0.05mm，=0.0

25、3mm所以， =mm，=mm4.3 落料排样设计零件采用单直排排样方式，查得零件间的搭边值为1.5mm，零件与条料侧边之间的搭边值为2m，若模具采用无侧压装置的导料板结构，则条料上零件的步距为79.5，条料的宽度B用冷冲模设计式3-25进行计算： B= 式中，D冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸 a1冲裁件与条料侧边之间的搭边 C板料剪裁时的下偏差，由冷冲模设计表3-11可查得：C=1mm所以， B=mm选用钢板规格为1mm1000mm1500mm的板料，计算裁料方式如下：裁成宽83mm，长1000mm的板料，则每张板料所出零件数为： 1500/831000/79.5=1812.6=226.8裁成

26、宽83mm，长1500mm的板料1000/831500/79.5=1218.9=226.8材料的利用率计算如下：根据冷冲模设计式3-28进行计算： 100%式中， n 条料上实际冲裁的零件数； L 条料的长度； B 条料的宽度； S 一个零件的实际面积。所以， =12.4 =8.2经比较，两种裁料方法所出的两件数量是一样的，但是第一种的材料利用率较高，故采用第一种裁料方法，即裁成宽83mm，长1000mm的板料。4.4 画出零件的排样图零件的排样图如图4-1所示： 排样图图4-1五 二次拉深模工作部分尺寸计算5.1 第二次拉深凸、凹模尺寸计算利用上述4.2中的公式计算得： =mm， =mm5.

27、2 第三次拉深凸、凹模尺寸计算同上得： =mm， =mm5.3 第四次拉深凸、凹模尺寸计算该次拉深为最后一次拉深，由于工件要求内形尺寸，以凸模尺寸进行计算。按照冷冲模设计式6-25，6-26进行计算： 其中查冷冲压模具设计指导表8-14得： =0.52式中，Z由冷冲模设计表6-15可查得：单边间隙为Z=1.02t，所以Z=1.02mm所以， =mm =m六 计算工序冲压力6.1 落料力的计算由冷冲压模具设计指导式2-3得：平口刃模具冲裁时，其理论冲裁力（N）可按照冷冲压模具设计指导式2-3计算： =Lt式中， L冲裁件周长mm，L=3.1478=244.92mm t材料厚度mm，t=1mm 材

28、料抗剪强度，查冷冲压模具设计指导表8-1得：=300所以， =3.1478300=73.5KN选择设备吨位时，考虑刃口尺寸磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取为： =1.3 Fo =1.373.5=95.5KN6.2 卸料力、推件力、顶件力的计算由冷冲压模设计式3-18、3-19、3-20得：式中， 、分别为卸料力系数、推件力系数、顶件力系数，查冷冲压模设计表3-8得：=0.05、=0.05、=0.06 n 梗塞在凹模的冲件数，n=h/t=10/1=10所以， =0.0595.5=4.775KN =0.0595.510=47.75KN =0.0695.5=5.73K

29、N所以，采用弹压卸料装置和下出件模具时： =95.5+4.775+47.75=148.02KN 采用弹压卸料装置和上出件模具时： =95.5+4.775+5.73=106.0KN 采用刚性卸料装置和下出件模具时候： =95.5+47.75=143KN本次设计中采用的模具是刚性卸料和下出件，所以为143KN。6.3 拉深力的计算对于筒形件有压边圈拉深时，在实用上，拉深力F（KN）按照冷冲模设计式6-17进行计算：式中，拉深直径mm材料厚度mm修正系数，可由冷冲模设计表6-11查得材料强度极限，查冷冲压模具设计指导表8-得：420） 第一次拉深：=54.1KN ） 第二次拉深：=36.79KN ）

30、 第三次拉深：=29.0KN ） 第四次拉深：=23.7KN 6.4 压边力的计算由冷冲模设计式：=/4P式中，P单位面积上的压边力，其值可查由冷冲模设计表6-13得：P=2.5所以， =8.2KN6.5 压力中心的计算如图6-1所示 压力中心图 图6-1 由于是圆形工件，如图6-1所示，所以工件的压力中心应为圆心七 冲压设备的选用7.1 落料拉深复合模设备的选用根据以上计算，+=62.3KN143KN =,所以，应按照总冲压力的大小选用设备。同时考虑拉深件的高度选取开式双柱可倾压力机JH2340，其主要技术参数如下：公称压力：400kN滑块行程：80mm滑块行程次数：55次/min最大闭合高

31、度：330 mm闭合高度调节量：65 mm滑块中心线到床身距离：250mm立柱距离：340mm工作台尺寸：460 mm700 mm工作台孔尺寸：250 mm360 mm模柄孔尺寸：50 mm70 mm垫板厚度：65mm床身最大可倾角：30闭合高度: =45+20+15+50+25=155mm可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-40的最大装模高度（330mm），可以使用。7.2 二次拉深模设备的选用考虑零件的高度，选取开式双柱可倾压力机JH2380，以保证拉深的顺利操作，其主要技术参数如下：公称压力：800kN滑块行程：130mm滑块行程次数：45次/min最大闭合高度：380 mm闭合高度

32、调节量：90mm滑块中心线到床身距离：290mm立柱距离：380mm工作台尺寸：540 mm800 mm模柄孔尺寸：60mm80 mm垫板厚度：100mm最大可倾角：30闭合高度: =45+20+15+50+68=198可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-80的最大装模高度（380mm），可以使用。八 模具零部件结构的确定8.1 落料拉深复合模零部件设计8.1.1 标准模架的选用：标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。根据凹模高度和壁厚的计算公式得：凹模高度： H=KB(15mm)式中， B冲裁件的最大外形尺寸 K系数，由冷冲模设计表4-3可查得，K=0.22所

33、以， H=17.2mm凸模高度： C(1.52)H(3040mm)所以， C=34mm以上计算仅为参考值，由于本套模具为落料拉深复合模，所以凹模高度受拉深件高度的影响必然会有所增加，其具体高度将在绘制装配图时确定。另外，为了保证凹模有足够的强度，将其外径增大到200mm。模具采用后置导柱模架如图8-1所示，根据以上计算结果，查冷冲压模具设计指导表2-41得模架规格为：上模座：200mm200mm45mm，下模座：200mm200mm50mm，导柱：32mm190mm，导套：32mm105mm43mm，闭合高度：220mm，：265mm。 后置导柱标准模架 1，上模座2，下模座3，导柱4，导套

34、图8-18.1.2 卸料零件的选择为保证条料的正确送进和毛坯在模具中的正确位置，冲裁出外行完整的合格零件，模具设计时必须考虑条料或毛坯的定位。正确位置是依靠定位零件来保证的。由于毛坯形式和模具结构不同，所以定位零件的种类很多。设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。定位包含控制送料步距的挡料和垂直方向的导料等。以下是两种不同的定位零件：1. 挡料销挡料销的作用是挡住条料搭边或冲压轮廓以限制条料的送进距离。国家标准中常见的挡料销有三种形式：固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销。固定挡料销安装在凹模上，用来控制条料的进距，特点是结构简单，制造方便。由于安装在凹模上，安装孔可

35、能会造成凹模强度的削弱，常用的结构有圆形和钩形挡料销。活动挡料销常有于倒装复合模中。始用挡料销用于级进模中开始定位。2. 定位板和定位钉定位板和定位钉是为单个毛坯定位的元件，以保证前后工序相对位置精度或工件的内孔与外轮廓的位置精度要求。因为该模具使用的条料，而且冲压工艺采用落料拉深复合模，所以定位方式采用挡料销。（如图8-2所示） 挡料销 图8-28.1.3 定位方式的选择设计卸料零件的目的，是将冲裁后卡在凸模上或凸凹模上，或凸模上的制件或废料卸掉，保证下次冲压时正常进行，常用的卸料方式有以下几种：（1）刚性卸料刚性卸料是采用固定卸料板结构，常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料，当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随着材料厚度的增加而增大，单面间隙取，当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时，卸料板与凸模的配合间隙应小于冲裁间隙，此时要求卸料后凸模不能完全脱离卸料板，保证凸模与卸料板配合大于。（2）弹性卸料板弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于冲裁料厚在以下的板料，由于有压料作用，冲裁比较平整。弹压卸料与弹性元件、卸料螺钉组成弹性卸料装置，卸料板与凸模的配合的单边间隙选择，若弹压卸料板还要起到对凸模的导向作用，二者的配合应小于冲裁间隙。弹性元件的选择应满足卸料力和冲模结构要求。