1、課程設計說明書 課程名稱： 冷沖壓模具設計與制造 題目名稱： 蓋的二次拉深模具設計 班 級：20XX 級 XXXXX專業 XXXX 班姓 名： 學 號： 指導教師： 評定成績：教師評語： 指導老師簽名： 2013 年 月 日目錄摘要一 冷沖壓的概念及發展狀況 1二 設計任務及意義 3 2.1設計任務書 32.2設計目的與意義 4三 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 73.3拉深件工藝分析 83.4確定拉深次數 93.5確定工藝方案 10四 確定模具的總體結構方案 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.

2、4模具類型選擇12五 沖壓設備的選擇13六 進行必要的計算 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 模具設計167.1凹模外形設計167.2凸模設計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21摘要：冷沖壓是利用磨具對板料進行分離或塑性成形加工的壓力加工方法，在現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計的工藝過程方案，對蓋的二次拉深進行了整體設計。介紹了磨具冷沖壓成型過程，經過對其材料質量、大批量生產及結構要求的分析，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、拉

3、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）的設計與制造，模具工作部分的尺寸計算、工藝力的計算、沖壓設備的選擇以及磨具的整體結構設計；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。關鍵詞：沖壓模具、拉深、工藝設計1、 冷沖壓的概念與發展狀況1.1冷沖壓的概念冷沖壓是利用安裝在壓力機上的模具，在常溫下對板料進行分離或塑性成型，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、沖壓設備、沖壓模具是構成沖壓加工的三要素。1.2沖壓的發展狀況隨著經濟的發展，沖壓技術應用范圍越來越廣泛，在國民經濟各部門中，幾乎都有沖

4、壓加工生產，它不僅與整個機械行業密切相關，而且與人們的生活緊密相連。由于沖壓工藝具有生產效率高、質量穩定、成本低以及可加工復雜形狀工件等一系列優點，在機械、汽車、輕工、國防、電機電器、家用電器，以及日常生活用品等行業應用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業產品的不斷發展和生產技術水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎工藝裝備將起到越來越大的作用。可以說，模具技術水平已成為衡量一個國家制造業水平的重要指標。目前國內模具技術人員短缺，要解決這樣的問題，關鍵在于職業培訓。我們做為踏入社會的當代學生，就應該掌握扎實的專業基礎，現在學好理論基礎。畢業設計是專業課程的理論學習和實踐之后的最后一個教

5、學環節。希望能通過這次設計，能掌握模具設計的基本方法和基本理論。二、設計任務及意義2.1 設計任務書如下圖所示零件名稱：蓋生產批量：大批量材料：Q235材料厚度：1mm設計該零件的第二次拉深模 2.2設計目的與意義冷沖壓模具設計是為機械類與磨具類專業學生在學完基礎理論課，技術基礎課和專業課后，所設置的一個重要的實踐性教學環節。用模具生產的制件具有高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗的特點，是其他加工制造方法所不能比擬的。本設計題目為端蓋，對機械類專業的大三學生有一定的設計設計目的及意義。其主要目的是可以提高學生設計的基本技能，如計算，繪圖，查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規范等。本課題

6、的意義是：通過對該零件模具的設計，進一步加強設計者冷沖模設計的基礎，為設計更復雜的冷沖模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經驗。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材料根據教材表7.1可知，Q235屬于普通碳素鋼，抗剪強度=304373MPa，抗拉強度為432461 MPa,屈服點為235 MPa，斷后深長率2125,由此可知此材

7、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結構與形狀該零件為一圓盤，結構簡單,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，根據本零件的特點：為簡單形狀的旋轉體，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。 因此 大圓柱面積=dh=×68 × 8 = 544 （2）由于r=2.5mm，d

8、=69-1-2r=63mm，d1=43mm 因此圓環面積= =530（3）由于d0=40mm，d=43+2×1=45mm，h=3+1=4mm 因此圓錐臺面積即=200.6（4）由于r=2.5mm，d=69-1-2r=63 mm 因此球環面積=1.25（63+10）（5）由于d=40 mm 因此圓面積=400（6）根據教材表4.5，查得修邊余量為=0.7 mm 因此 A6=d=47.6A=D×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算 由等面積法A=A1+A2+A3 其中 d0=40mm，d=

9、43+2×1=45mm，h=3+1=4mm 因此 圓錐臺面積 即A3=200.6 由于d0=40 mm 因此 圓面積A2=400 因為d1=43mm 設第一次拉深后工件的直徑為d 故圓環的面積A1=得d=85.8取整d=86 求的第一次拉深后的直徑d=86mm 在此基礎上進行第二次拉深3.4 確定拉深次數總拉深系數為：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=0.0110.045（1-0.833）=0.00751， 故不需要

10、壓邊。查沖壓工藝及模具設計P158表2.4.7得第一次拉深系數m1=0.840.65故mm1，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的原版料為毛坯進行第一次拉深，再進行第一次拉深，拉深稱為外徑為69mm、內圓角為8mm的無凸緣的圓筒，最后按h=14mm進行修邊。四、確定模具總體結構方案4.1 模具類型選擇根據零件的拉深工藝方案，采用拉深模，結構簡單，便于操作。4.2 操作與定位方式選擇雖然零件的生產批量較大，但合理安排生產，可用手工送料方式能夠達到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。考慮到零件尺寸大小，材料厚度，為了便于操作

11、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，模架采用后側式導柱的模架，用導柱導套導向。5、 沖壓設備的選擇沖壓設備的選擇應注意以下幾點：壓力機的噸位應當等于或大于沖裁時的總力，即，式中所選壓力機的噸位，沖裁時的總力。根據模具結構選擇壓力機類型和行程（沖程）次數，如復合模工作需從模具中間出件，最好選用可傾式壓力機。根據模具尺寸大小，安裝和進出料等情況選擇壓力機臺面尺寸，如有推件時應考慮臺面孔的大小使沖后有關零件能自由通過。選擇壓力為安全起見，防止設備的超

12、載，可按公稱壓力（1.6-1.8）的原則選取壓力機。參照許發樾主編沖模設計應用實例附錄B3開式雙柱可傾式壓力機（5） 主要技術規格 選取公稱壓力為160KN的開式雙柱可傾式壓力機，該壓力機與模具設計的有關系數為：公稱壓力：250KN； 滑塊行程：65mm； 滑塊行程次數：105次/mim 最大閉合高度：270 mm； 最大裝模高度：220 mm； 封閉高度調節量：55 mm；工作臺尺寸（前后×左右）：370 mm×560mm；墊板尺寸（厚度×深度）：40mm×60mm； 模柄孔尺寸（直徑×深度）：40mm×60mm；最大傾斜角度：；電

13、動機功率：2.2KW；設備外形尺寸（前后×左右×高度）：1135mm×1112mm×2120mm；設備總質量：1780Kg六、進行必要的數據計算6.1計算拉深力及壓力中心 查表4.17計算拉深力F=K1d1tb t/D=0.011 m=0.883，由表4.18中查的K1=0.3 Q235鋼的強度極限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），壓力機的公稱壓力為 F壓1.4F=1.4*28184=39457.6故壓力機的公稱壓

14、力要大于40KN根據 表7.10選取型號為J23-6.3號壓力機 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。6.2 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=2.2mm6.2.2 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等于工件的內圓角半

15、徑 Rp=r=2mm。 6.2.3 凸凹模工作部分的尺寸和公差。設計以凸模為設計基準。凸模尺寸見表4.29 Dp=(dmin+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 =67.148-0.05 mmDd=(d + 0.4+ Z)+d=（67 + 0.4×0.46 + 2×1.1）+0.08 = 69.384+0.08 mm6.2.4確定凸模的通氣孔 由表4.32查的，凸模的通氣

16、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、模具的總體設計 拉深模具在壓力機上拉深時，壓邊采用平面式的，坯料用凹槽定位，凹槽深度為1mm ，模具采用正裝結構，出件時采用卸料板頂出。7.1凹模外形的設計凹模的結構形式和固定方法：凹模采用圓形板狀喇叭形直通式結構和通過用螺釘、銷釘固定在下模座上。根據教材式2.43可知，凹模厚度H與沖裁力F之間的關系為： H×H×H=0.1F 其中式中：H為凹模厚度，mm； F為沖裁力，N. 代入數據可求得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

17、為150mm 厚度為20mm 凹模材料和技術要求：根據教材表7.8，查得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。7.2 凸模的設計7.2.1凸模的結構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，將拉深凸模設計成臺階式。為了保證強度、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。7.2.2 凸模長度計算

18、 凸模的長度是依據模具結構而定的。 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 主要考慮凸模進入凹模的深度 凸模固定板的厚度應取其凸模設計長度L的40%，拉深凸模進入凹模的深度應大于拉深的深度H=13mm 取h=20mm，設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=75mm 7.2.3 凸模材料和技術條件 根據教材表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. 由于本設計的生產批量大，要求模具壽命要求高，因此一般采用導柱、導套來保證上、下模的精確導向，其結構形

19、式為滑動導柱、導套。滑動導柱、導套都是圓柱形，其加工方便，容易裝配，是模具行業應用最廣的導向裝置。根據下模座上的座孔以及教材表7.34，查得導柱的規格為GB2861.1-81，B32 h6×160×50，根據上模座上的座孔以及教材表7.36查得，導套的規格為GB2861.7-81，B32 H6×50×25。此時導柱的長度應保證上模座在最低位置時（閉合狀態），導柱上端面與上模座頂面的距離不小于1015mm，而下模座底面與導柱面的距離S 不小于5mm。導柱的下部與下模座導柱孔采用過盈配合，導套的外徑與上模座導套孔采用過盈配合。導套的長度須保證在沖壓開始時導柱

20、一定要進入導套10mm以上。 導柱與導套之間采用間隙配合，根據沖壓工序性質、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，導柱和導套的配合可根據凸、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 本設計采用后側導柱模座，因此標準模座根據模架類型及凹模尺寸選用，其尺寸為： 上模座：130mm ×125mm×45mm； 下模座：130mm ×125mm×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

21、把上模固定在壓力機滑塊上，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。其規格為GB2862.1-81，A35×100 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取其凸模設計長度的40%，因此凸模固定板的厚度為75×40%=30mm，取其厚度為30mm，直徑為150mm而凸模與其固定板選用H7/n6配合。7.3.4 墊板 墊板的作用是承受并擴散凸模傳遞的壓力，以防止模座被擠壓損傷。 一般沖裁模使用的墊板，厚度可在412mm內選用，外形尺寸與凸模固定板相同

22、，而在本設計中取厚度為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10mm7.4緊固零件螺釘和銷釘是用于模具零部件進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達Ra1.6um。7.5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導柱20滲碳0.815

23、862導套20淬火5860墊板45、T7A淬火4348螺母、墊圈A3固定螺栓、螺釘A3、45銷釘45淬火4548頂桿45淬火4348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容設備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、回火達到5862HRC5磨削磨外圓，兩端面達到設計要求磨床6鉗工精修全面達到設計要求7檢驗附表（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容設備1備料將毛坯鍛成長方體165mm×135mm×35mm空氣錘2熱處理退火3粗刨刨六面達到161mm×131mm×31mm，互為直角牛頭刨床4熱處理調質