1、揚 州 科 技 學 院題目：圓筒形沖壓模設計班 級：08汽配（2）姓 名：徐文超專 業：模具設計與制造指導教師：肖淑梅答辯日期：2011年5月10日目 錄1 緒論3 1.1 國內模具的現狀和發展趨勢3國內模具的現狀3 1.1.2國內模具的發展趨勢4 1.2國外模具的現狀和發展趨勢5 1.3深圓筒拉深件模具設計與制造6 深圓筒拉深模具設計的設計思路6 1.4 設計題目62 深圓筒件工藝分析72.1 拉深件的工藝性分析72.2 拉深工藝計算和工藝方案的確定72.2.1 工藝方案的確定82.2.2 計算毛坯尺寸82.2.3確定是否用壓邊圈82.2.4拉深次數的確定92.2.5排樣及相關的計算92.3

2、 壓力、壓力中心計算及壓力機的選用92.3.1壓力計算92.3.2壓力機的選用93 模具的結構設計3.1 模具工作部分的計算103.1.1拉深模的間隙103.1.2拉深模的圓角半徑113.1.3凸凹模工作部分的尺寸和公差113.1.4選用模架、確定閉合高度及總體尺寸133.2 模具零件的結構設計143.2.1拉深凹模143.2.2拉深凸模143.2.3打料塊143.2.4導柱、導套143.2.5壓邊圈143.2.6其他零件153.3 模具總裝圖164 深圓筒模具的安裝與調試4.1 深圓筒模具的安裝174.1.1拉深模的安裝要求174.1.2拉深模的安裝174.2 深圓筒模具的調試184.2.1

3、拉深模的調試要點184.2.2調整方法19，205 結束語21參考文獻 221 緒 論 目前，我國沖壓技術與工業發達國家相比還相當的落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業發達的國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產周期等方面與工業發達國家的模具相比差距相當大。1.1 國內模具的現狀和發展趨勢國內模具的現狀我國模具近年來發展很快，據不完全統計，2003年我國模具生產廠點約有2萬多家，從業人員約50多萬人，2004年模具行業的發展保持良好勢頭，模具企業總體上訂單充足，任務飽滿，2004年模具產值530億元。進口模具

4、18.13億美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進出口之比2004年為3.69:1，進出口相抵后的進凈口達13.2億美元，為凈進口量較大的國家。在2萬多家生產廠點中，有一半以上是自產自用的。在模具企業中，產值過億元的模具企業只有20多家，中型企業幾十家，其余都是小型企業。近年來，模具行業結構調整和體制改革步伐加快，主要表現為：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發展速度快于一般模具產品；專業模具廠數量增加，能力提高較快；三資及私營企業發展迅速；國企股份制改造步伐加快等。雖然說我國模具業發展迅速，但遠遠不能適應國民經濟發展的需要。我國尚存在

5、以下幾方面的不足: 第一，體制不順，基礎薄弱。 “三資”企業雖然已經對中國模具工業的發展起了積極的推動作用，私營企業近年來發展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經濟，再加上國內模具工業基礎薄弱，因此，行業發展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術方面。 第二，開發能力較差，經濟效益欠佳.我國模具企業技術人員比例低，水平較低，且不重視產品開發，在市場中經常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創造產值約合1萬美元，國外模具工業發達國家大多是1520萬美元，有的高達2530萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業還沿用過去作坊式管理，真正實現現代化企業管理的企業較少。

6、第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低雖然國內許多企業采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業落后許多，特別是設備數控化率和CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業鉗工比例過高等問題。 第四，專業化、標準化、商品化的程度低、協作差 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業觀念落后，模具企業專業化生產水平低，專業化分工不細，商品化程度也低。目前國內每年生產的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產自用。模具企業之間協作不好，難以

7、完成較大規模的模具成套任務，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關技術落后模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及成本，國產模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質量還是品種規格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.1.2國內模具的發展趨勢 巨大的市場需求將推動中國模具的工業調整發展。雖然我國的模具工業和技術在過去的十多年得到了快速發展，但與國外工業發達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經濟高速發展的需求。未來的十年，中國模具工業和技術的主要發展方

8、向包括以下幾方面: 1） 模具日趨大型化； 2）在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術； 3）模具掃描及數字化系統； 4）在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術； 5）提高模具標準化水平和模具標準件的使用率；6）發展優質模具材料和先進的表面處理技術；7）模具的精度將越來越高； 8）模具研磨拋光將自動化、智能化； 9）研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程；10）開發新的成形工藝和模具。1.2國外模具的現狀和發展趨勢模具是工業生產關鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生產制作表

9、現出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發能力。近幾年，全球模具市場呈現供不應求的局面，世界模具市場年交易總額為600650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產值的三分之一。國外模具總量中,大型、精密、復雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業的組織形式是大而專、大而精。2004年中國模協在德國訪問時，從德國工、模具行業組織-德國機械制造商聯合會（VDMA）工模具協會了解到，德國有模具企業約

10、5000家。2003年德國模具產值達48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業有90家，這90家骨干模具企業的產值就占德國模具產值的90%，可見其規模效益。 隨著時代的進步和技術的發展，國外的一些掌握和能運用新技術的人才如模具結構設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業管理人才，他們的技術水平比較高故人均產值也較高我國每個職工平均每年創造模具產值約合1萬美元左右，而國外模具工業發達國家大多1520萬美元，有的達到 2530萬美元。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達70%以上，而我國才達到451.3深圓筒拉深件模具設計與制造方面 深圓筒拉深模具設計的設計思路拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機

11、作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。它不僅可以加工旋轉體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復雜的薄壁零件，但是，加工出來的制件的精度都很底。一般情況下，拉深件的尺寸精度應在IT13級以下，不宜高于IT11級。只有加強拉深變形基礎理論的研究，才能提供更加準確、實用、方便的計算方法，才能正確地確定拉深工藝參數和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決拉深變形中出現的各種實際問題，從而，進一步提高制件質量。圓筒件是最典型的拉深件，其工作過程很簡單就一個拉深，根據計算確定它不能一次拉深成功.因此，需要多次拉深。在最后的一次拉深中由于制件的高度太高，根據計算的結果和選用的標準模架，判斷此

12、次拉深不能采用標準的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導柱和導套的高度。導柱和導套的高度可根據拉深凸模與拉深凹模工作配合長度決定設計時可能高度出現誤差，應當邊試沖邊修改高度。1.4設計題目圓筒形沖壓模設計材料：08鋼 材料厚度：1mm2 深圓筒沖壓工藝的分析2.1拉深件工藝分析此工件為無凸緣圓筒形工件，要求內形尺寸，沒有厚度不變的要求。此工件的形狀滿足拉深的工藝要求，可采用拉深工序加工。工件底部圓角半徑 圖2-1 制件圖r8mm,取拉延凹模圓角半徑=8t=8mm.而根據式（6-13）=（0.6-1）r=5-8mm,現取=8mm,滿足拉延對圓

13、角半徑的要求。尺寸，按沖壓設計資料中公差表查得為IT14級，滿足拉延工序對工件公差等級要求。2.2拉深工藝計算和工藝方案拉深件的工藝計算是拉深工藝設計中的一個環節，本制件的工藝計算屬于最簡單的。其主要的內容包括計算毛坯直徑、決定拉深次數及確定工序件的尺寸等。為了避免設計拉深模時出現尺寸錯誤，可以畫出圓筒形拉深件的工序圖。2.2.1工藝方案的確定 根據制件的工藝分析,知道制件是個簡單的圓筒形拉深件。所以它的工序只有一個：拉深。2.2.2 計算毛坯尺寸根據表面積相等原則，用解析法求該零件的毛坯直徑D。可按下面的公式計算：公式見2。該件mm，查表得出修邊余量mm。則，一次拉深可以成形。D= =116

14、.3mm2.2.3 確定是否用壓邊圈相對厚度，查表得，需要采用壓邊圈。拉深時一般采用平面壓邊裝置。首次拉深圖2-2 壓邊圈拉深采用形式2.2.4 拉深次數的確定采用查表法。根據和工件相對高度，查表得n=1。2.2.5 排樣及相關的計算 采用有廢直排的排列的方式，因為沖件與沖件之間，沖件與條料之間都存在搭邊廢料，這樣沖件尺寸完全由沖模來保證，因此精度較高，模 具壽命也較長，但材料的利用率較低。沖裁件的面積A： 條料的寬度B=D+2a+c=116.3+2+0.5=118.8.查表得最小搭邊值a=1.0mm, ,條料與導料板間隙，n=1. 步距S=D+=116.3+0.8=117.1mm.一個步距的

15、材料的利用率 2.3 壓力、壓力中心計算及壓力機的選用因為本制件是軸對稱零件，所以不用計算壓力中心。2.3.1 壓力計算 由沖壓模設計與制造式確定壓邊力的計算公式為：，。由表4.4.5 p=3.0Mpa. =12904.5N查表得。代入公式得F拉= =74053.76N 沖裁件的面積A： ，t=1mm，F沖=10617.7x1x400=4025x10.壓力機的公稱壓力。 根據沖裁工藝總力的計算結合工件的高度，初選開式雙拄可傾壓力機JH23-40 3 模具的結構設計3.1 模具工作部分的計算3.1.1 拉深模的間隙深間隙對拉深過程有較大的影響。它不僅影響拉深件的質量與尺寸精度，而且影響拉深模的壽

16、命以及拉深是否能夠順利進行。因此，應該綜合考慮各種影響因素，選取適當的拉深間隙值，既可保證工件的要求，又能使拉深順利進行。 本模具的拉深間隙查表得出：Z1/2=1.2t=1.2mmZ2/2=1.1t=1.1mmZ3/2=t=1mm3.1.2 拉深模的圓角半徑 凸模、凹模的選用在制件拉深過程中有著很大的作用。凸模圓角半徑的選用可以大些，這樣會減低板料繞凸模的彎曲拉應力，工件不易被拉裂，極限拉深因數會變小些；凹模的圓角半徑也可以選大些，這樣沿凹模圓角部分的流動阻力就會小些，拉深力也會減小，極限拉深因數也會相應減小。但是凸、凹模的圓角半徑也不易過大，過大的圓角半徑，就會減少板料與凸模和凹模端面的接觸

17、面積及壓邊圈的壓料面積，板料懸空面積增大，容易產生失穩起皺。拉深凸凹模的圓角半徑已有前面計算得出結果： 3.1.3 凸凹模工作部分的尺寸和公差 （1）沖裁凸凹模刃口的尺寸計算該圓形零件，無特殊要求，屬一般落料件，內形，由表查得其公差為mm，查表得2.323得Zmin=0.07，Zmax=0.09則： Zmax-Zmin=（0.09-0.07）=0.02由公差表查得為IT10級，取X=1該凸凹模分別按IT6級和IT7級加工制造，則： =（Dmax-X）=核查0.016+0.025=0.0410.01，不能滿足間隙公差條件，因此只有縮小，提高制造精度才能保證間隙合理。取： 故： （2）計算拉深凸凹

18、模刃口尺寸拉深模的圓角半徑，凸凹模的圓角半徑按表選取：凸模的圓角半徑拉深默的間隙由查表得拉深模的單位間隙Z/2=1.1t=1.11=1.1則拉深模的間隙： Z=21.1=2.2凸凹模工作部分的尺寸和公差由于工件要求外形尺寸，則以凹模為設計基準，凹模尺寸計算見表4.291，間隙取在凸模上，則凹模的尺寸按表4.291計算代入上式，則凸模尺寸為：確定凸模的通氣孔由表4.32查得凸模通氣孔的直徑為5mm。3.1.4 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸由于拉深凹模外形尺寸較大，為了工作過程穩定，選用中間導柱模架。再按其標準選擇具體結構尺寸見表3-1。表3-1 模架規格選用名稱尺寸材料熱處理上模座160x1

19、60x40HT200下模座160x160x45HT200導柱28x35、32x15020滲碳5862導套28x100x38、32x100x3820滲碳5862Hmin=160mm,Hmax=200mm 模具的閉合高度H閉=H上+H凹+H壓+H下=40+100+35+45=220mm式中：H凹凹模厚度，H凹=100mm；H壓壓邊圈的厚度，H壓35mm； 由此可見模具的實際閉合高度遠遠大于所采用模架的最大閉合高度。查標準件的資料。結果發現模具的實際閉合高度還是遠遠大于其它標準的最大閉合高度。所以此制件不能采用標準模架。 為了節省加工時間，只有在模具標準模架的基礎上進行修改。因為模具的封閉高度H應該

20、介于壓力機的最大封閉高度Hmax和最小封閉高度Hmin之間，一般取： Hmax-5mmHHmin+10mm由此可以看出，要想讓制件順利加工和從模具上取出，只有使模具有足夠的封閉高度： HmaxH+5mm=220+5=225mm HminH-10mm=220-10=210mm要使模具具有足夠的封閉高度，只有改變導柱和導套的高度：導柱：28x50、32x180； 導套：28x120x50、32x120x50為了使模座有足夠的強度，上，下模座的厚度應該再增加一些。3.2 模具零件的結構設計3.2.1 拉深凹模 內、外形尺寸和厚度已由前面的計算確定；拉深凹模需要有三個以上的螺釘與上模座固定，還需要兩個

21、與上模座同時加工的銷釘孔。3.2.2 拉深凸模 拉深凸模的外形尺寸工作尺寸由前面的計算確定。它需要三個以上的螺紋孔，以便與下模座固定。拉深凸模上一般開有出氣孔，這樣會使卸件容易些，否則凸模與工件由于真空狀態而無法卸件。查表，本凸模出氣孔的直徑為5mm3.2.3 打料塊 一般與打料桿聯合使用，屬于剛性卸件裝置，靠兩者的自重把工件打出來。打料塊與拉深凹模間隙配合。3.2.4 壓邊圈在拉深工序中，為保證拉深件的表面質量，防止拉深過程中材料的起皺，常采用壓邊圈用合適的壓邊力使毛坯的變形區部分被壓在凹模平面上，并使毛坯從壓邊圈與凹模平面之間的縫隙中通過，從而制止毛坯的起皺現象。壓邊圈的內形與拉深凸模間隙

22、配合，外形套有半成品制件。一般與頂料桿(三根以上)、橡皮等構成彈性卸料系統。3.2.5 導柱、導套 對于生產批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導柱、導套來保證上、下模的導向精度。導柱、導套在模具中主要起導向作用。導柱與導套之間采用間隙配合。根據沖壓工序性質、沖壓的精度及材料厚度等的不同，其配合間隙也稍微不同。因為本制件的厚度為1mm，所以采用H7/f6。3.2.6 其他零件模具其他零件的選用見表3-2表3-2 模具其他零件的選用序號名稱數量材料規格/ mm標準熱處理1上模座1HT200160x160x402銷釘240Cr25903打RC4螺釘445M24545打料

23、RC6凹模1Cr121601601006062HRC7導套22028x120x50滲碳5862HRC8導柱22028x50滲碳5862HRC9下模座1HT200160x160x4510壓邊RC11卸料螺釘340CrM201003035HRC12凸模 1T10A72.7406062HRC13螺釘345M246014頂桿3T8AM204504045HRC15導套22032x120x50滲碳5862HRC16導柱22090670滲碳5862HRC3.3 模具總裝圖 由以上設計，可得到模具的總裝圖，其工作過程是：模具在工作時，將前一道工序拉深后所得的

24、半成品坯件套在壓邊圈上。凹模裝在上模，凸模裝在下模。待凹模隨上模下降時，首先將坯件壓住，然后坯件和壓邊圈同時向下推，凸模逐漸露出壓邊圈，而將坯料上端一部分材料壓入凹模內，使坯件在凸、凹模作用下，產生塑性變形而制成所要求的零件。 當凹模隨上模回升時，零件制品在打料塊及打料桿的作用下，將其從凹模內推出。而壓邊圈在緩沖器系統作用下又回到原位，準備下一次拉深。4 深圓筒模具的安裝與調試4.1 深圓筒模具的安裝4.1.1 拉深模的安裝要求 1.上模座上平面對下模座下平面的平行度，導柱軸心線對下模座下平面的垂直度和導套孔軸心線對上模座上平面的垂直度均應達到規定的精度要求。 2.模架的上模沿導柱上、下移動應

25、平穩，無阻滯現象。 3.裝配好的拉深模,其封閉高度應符合圖樣規定的要求。 4.拉深凸模和拉深凹模之間的配合間隙應符合圖樣的要求，周圍的間隙應均勻一致。 5.模具應在生產的條件下試驗，進行零件試沖，然后調試，直到符合圖樣要求。 6.安裝模具的螺栓及螺母和壓板，應采用專用件，最好不要代用。 7.用壓板將下模緊固在工作臺上時，其緊固用的螺栓擰入螺孔中的長度大于螺栓直徑的1.52倍。 8.壓板的壓置應使壓板的基面平行于壓力機的工作臺面，不準偏斜。 9.拉深凸模的中心線應與凹模的工作平面垂直。 10.拉深凸模和凹模的間隙應該均勻。4.1.2 拉深模的安裝 本模具屬于帶有壓邊圈的拉深模，應對壓邊力進行適當

26、調整。這是因為壓邊力過大，則制件易被拉裂；壓邊力過小，又易于起皺。因此，在裝置模具時，應邊試驗，邊調整，直到合適為止。下面是具體的安裝過程： 1.開動壓力機，把壓力機滑塊上升到極點； 2.把壓力機滑塊底面、壓力機的臺面和模具的上下面擦試干凈； 3.把模具放在壓力機臺面規定的位置上，用壓力機行程尺檢查壓力機滑塊底面至模具上平面之間距離是否大于壓力機的行程。必要時，調節滑塊高度，以保證該距離大于壓力機行程。因本模具有打桿，所以應先按圖樣位置將其插入壓力機臺面的孔內，并把模具位置放正。 4.將滑塊降下到極點，并調節滑塊高度，使其與拉深模上平面接觸。 5.通過壓板、墊塊和螺釘等，將上模緊固在壓力機的滑

27、塊上，并將下模初步固定在壓力機的臺面上。不要壓的太緊 6.將滑塊稍微往上調一點以免模具頂死，然后開動壓力機，把滑塊上升到上極點，松開下模的安裝螺絲，讓滑塊空行程數次，再把滑塊下降到下極點停止。 7.擰緊下模的安裝螺釘。再開動壓力機使滑塊上升到上極點位置。 8.在導柱上加潤滑油，并檢查拉深模工作部分有無異物，然后開動壓力機，再使滑塊空行程數次，從中檢查導柱和導套的配合情況。若發現導柱不垂直或者導套配合不合適時，應拆下模具進行修理。 9.進行試拉深，并逐步調節滑塊到所需的高度。 10.調節壓力機上的打料螺栓到適合的高度，使打料桿能正常工作。 11.如果拉深模使用氣墊，則應調節壓縮空氣到合適壓力。

28、12.重新檢查模具及壓力機，無誤后可進行試拉深。4.2 深圓筒模具的調試 模具按圖紙技術要求加工與裝配后，必須在符合實際生產條件的環境中進行試拉深，可以發現模具設計與制造的缺陷，找出產生原因，對模具進行適當的調整和修理后再進行試拉深，直到模具能正常工作，才能將模具正式交付生產使用。4.2.1 拉深模的調試要點4.2.1.1 進料阻力的調整 拉深模進料阻力很大，易使制件被拉裂；進料阻力很小時，易使制件產生皺紋。故在調整模具時，關鍵是調整好拉深阻力的大小： 1調節壓力滑塊的壓力，使之正常； 2調節壓邊圈的壓邊面配合松緊； 3凹模圓角半徑要適中； 4采用良好的潤滑劑，調整潤滑次數。4.2.1.2 拉

29、深深度及間隙調整 1.調整時，先將較淺的一段調整后，再往下調整，直到所需深度。 2.因本模具是對稱的。所以在調整時，可先將上模緊固在壓力機滑塊上，下模放在工作臺上，先不緊固。在凸模上放置樣件，再使上、下模吻合對中后，即可保證間隙的均勻性。調整好閉合位置后，再把下模固緊在工作臺上。4.2.2調整方法4.2.2.1 拉深時的破裂 拉深時，材料變形所需要的拉深力超過了材料的強度極限時，即形成破裂。拉深時的破裂部位多發生在鄰近凸模圓角處的筒壁處。 防止拉深破裂的工藝措施有：增大凹模圓角、增大凸模和凹模之間的間隙、提高凹模工作表面和凹模圓角半徑處的表面質量、調整壓邊力、選用塑性好的材料和進行適當的潤滑等

30、。4.2.2.2 拉深高度不夠 制件拉深結束后，結果高度達不到圖樣要求。其產生原因有拉深間隙太大、凸模圓角半徑太小。 防止拉深高度不夠的措施有：調整拉深間隙、加大凸模圓角半徑。4.2.2.3 制件底部被拉脫 制件在拉深過程中由于凹模圓角半徑太小，使材料被處于切割狀態以至于制件底部被拉脫。 防止制件底部被拉脫的措施有：加大凹模圓角半徑。4.2.2.4 制品口緣折皺 制件在拉深過程中由于凹模圓角半徑太大、壓邊圈不起壓邊作用，造成制件口緣折皺。 防止制件口緣折皺的措施有：減小凹模圓角半徑、調整壓邊圈結構，加大壓邊力。4.2.2.5 拉深高度太大 制件拉深結束后，結果發現制件的高度達不到圖樣的要求。其產生原因有拉深間隙太小、凸模圓角半徑太大。 防止拉深高度太大的措施有：加大拉深間隙、減小凸模