1、 塑性成形工藝課程設計題 目： 圓筒拉深模設計 姓 名： 灬焚書灬 學 號： 211201182 系 別： 材料工程系 專 業： 材料成型及控制工程 年 級： 2012級 指導教師： 2015年7月6日目 錄1 課程設計任務書32 沖壓工藝分析32.1 結構與尺寸32.2 精度32.3 材料43 沖壓工藝方案的確定44 必要工藝計算44.1 判斷拉深次數44.1.1 確定零件修邊余量44.1.2 確定坯料尺寸54.1.3 判斷是否采用壓邊圈54.1.4 確定拉深次數54.2 凸模和凹模尺寸計算64.2.1 拉深模的間隙64.2.2 拉深模的圓角半徑64.2.3 凸、凹模工作部分的尺寸和公差74

2、.3 拉深力的計算74.3.1 拉深力的計算74.3.2 壓力機的公稱壓力的計算84.3.3 壓力中心的確定85 主要零件的計算95.1 凹模的尺寸95.2 凸模的尺寸95.3 凸模固定板的尺寸105.4 墊板的尺寸105.5 彈性元件的尺寸105.6 輔助零件與結構的設計105.6.1 螺釘的選擇105.6.2 銷釘的選擇115.7 模架的選擇115.7.1 上、下模座的選擇115.7.2 導柱、導套的選擇115.8 模柄的選擇116 閉合高度的確定117 壓力機設備的選用12 參考文獻131 課程設計任務書設計題目：筒形件拉深模具設計工件圖：如圖1毛坯直徑：56mm材料：1060鋁合金厚度

3、：1mm技術要求：零件公差按IT14級選取 圖1 零件尺寸圖2 沖壓工藝分析2.1 結構與尺寸該零件為無凸緣圓筒類拉深件，形狀對稱。工件要求內形尺寸，對厚度變化沒有要求。1060鋁合金材料被自由凸模反拉深，工件內圓角半徑R為3mm最后按h =18mm進行修邊。故此工件的形狀滿足拉深的工藝要求。2.2 精度拉深件的尺寸精度一般低于IT13。根據公差為IT14級，查機械設計課程設計手冊1表9-1可知，其內形尺寸為，滿足拉深工序對工件公差等級的要求。2.3 材料1060鋁板帶，含鋁量達到99.6%以上又被稱為純鋁板，在鋁板帶家族中屬于一款常用的系列。此系列鋁板的上風：最為常用的系列，出產過程比較單一

4、，技術相對于比較成熟，價格相對于其它高檔合金鋁板有巨大上風。有良好的延伸率以及抗拉強度，完全能夠知足常規的加工要求（沖壓，拉伸）成型性高。為產業純鋁，具有高的可塑性、耐蝕性、導電性和導熱性，但強度低,熱處理不能強化可切削性不好；可氣焊、氫原子焊和接觸焊,不易釬焊；易承受各種壓力加工和引伸、彎曲。1060鋁合金合用范圍：1060廣泛應用于對強度要求不高的產品。產品常用于招牌、廣告牌、建筑物外觀裝飾、公車車身、高樓與工廠墻身裝飾、廚房洗滌槽、燈座、風扇葉、電子用件，化工儀器、薄板加工件、深拉或旋壓凹形器皿、焊接零件、熱交換器、鐘表面及盤面、銘牌、廚具、裝飾品、反光用具等。3 沖壓工藝方案的確定由上

5、面分析可知，為了保證工件的性能，該工件能一次拉深到位。而完成該工件需經過拉深和切邊工序。綜合實際情況，工藝方案：單工序模生產；進行一次拉深最后切邊。結構特點：模具結構簡單，但需要兩道工序、一套模具就能完成零件的加工，生產效率低。4 必要工藝計算4.1 判斷拉深次數4.1.1 確定零件修邊余量零件的材料厚度為1mm，所以所有的計算以中線為準。零件的相對高度 ，由冷沖模設計2表6-2得修邊余量，故修正后拉深件的總高應為 公式 (1) 式中：H修正后拉深件總高度； H拉深件中心線高度； h修邊余量。 。4.1.2 確定坯料尺寸D由于板厚等于1mm，故可直接用工件圖所示尺寸計算，用中線尺寸計算。由冷沖

6、模設計2表6-5查得常用旋轉體拉深件毛坯直徑計算公式： 公式（2）式中：D毛坯直徑； d零件中心線直徑； H零件中心線高度； R零件中心線圓角半徑。 = 4.1.3 判斷是否采用壓邊圈零件的相對厚度 ，由冷沖模設計2表6-12知：該拉深工藝可用可不用壓邊圈，故不用壓邊圈。4.1.4 確定拉深次數 先判斷能否一次拉出零件的總拉深系數 ；由冷沖模設計2表6-8查得；取 ，；由此可知： ；故判斷能一次拉深成形。由冷沖模設計2公式6-15得故可根據公式 求得取較大整數：。4.2 凸模和凹模尺寸計算4.2.1 拉深模的間隙拉伸模的間隙之凹凸模橫向尺寸的差值, 雙邊間隙用Z表示。 間隙過小，工件質量好，但

7、拉伸力大，工件容易拉裂，模具磨損嚴重，壽命低。間隙過大，拉伸力小，模具壽命雖然提高了，但工件容易起皺、變厚，側壁不直，口部邊線不齊，工件質量差。因此確定間隙的原則是：既要考慮版聊公差的影響，又要考慮毛坯口部增厚的現象，故毛坯值一般比毛坯厚度要略大一些。由冷沖模設計2表6-15查得拉伸模的單邊間隙為： 公式（3）式中t為毛坯厚度，t=1mm，故 4.2.2 拉深模的圓角半徑一般來說R凹盡可能大些，大的R凹可以降低極限拉深系數，而且還可以提高拉深件的質量。但R凹太大會消弱壓邊圈的作用，可能引起起皺現象，因此R凹的大要適當。筒形件首次拉深時的凹模圓角半徑R凹可由下式確定： 公式（4）式中：C1考慮材

8、料力學性能的系數；對于軟鋼、硬鋁，C1=1，對于純銅、黃銅、鋁，C1=0.8； C2考慮板料厚度與拉深系數的系數，由冷沖模設計2表6-14查得C2=6。 在實際工作中，拉深凸、凹模的圓角半徑先選取比計算略小一點的數值，這樣便于在試模調整時再逐漸加大，直到拉出合格零件時為止。4.2.3 凸、凹模工作部分的尺寸和公差由于工件要求內形尺寸，則以凸模為設計基準。凸模尺寸的計算式公式為： 公式（5） 式中：d拉深件的基本尺寸； 為拉深件的尺寸公差。凹模尺寸的計算公式為： 公式（6） 式中：d拉深件的基本尺寸； 拉深件的尺寸公差； Z拉深模的間隙。 將模具公差按IT14級選取，則=0.52，查冷沖模設計2

9、表6-16可查得凸=0.03mm、凹=0.05mm。把d=30mm、=0.52mm、凸=0.03mm、凹=0.05mm和Z=1mm代入上面兩個式子，得凸模尺寸為： mm凹模的尺寸為： mm4.3 拉深力的計算4.3.1 拉深力的計算拉深力計算公式為： 公式（7） ：d拉深件的直徑； ； F拉深力； ； 。由查冷沖模設計2表6-11查取K1=1；由查冷沖模設計2表2-3查得； 4.3.2 壓力機的公稱壓力的計算單動壓力機，其公稱壓力應大于工藝總壓力，為壓邊力，因為無壓邊圈，所以，從凹模內向上頂出工件所需的力稱為頂件力，為頂件力系數，由查冷沖模設計2表3-8查得；=0.05； 公式（8）工藝總壓力

10、為： 公式（9）在實際生產中，可以按下式來確定壓力機的公稱壓力：淺拉深 公式（10） 式中：F總拉深力和壓邊力總和，在用復合模沖壓時，還包括其他變形力； F壓壓力機的公稱壓力。壓力機的公稱壓力為： 4.3.3 壓力中心的確定 圖2由于是圓形工件，如圖2所示，所以工件的壓力中心應為圓心即O（28，28）。5 主要零件的計算5.1 凹模的尺寸一般實際生產中，由于沖裁件的形狀和尺寸千變萬化，因而大量使用外形為矩形或圓形的凹模板，在其上面開設所需要的凹模洞口，用螺釘和銷釘直接固定在支撐和固定零件上，國家標準JB/T7643.17643.694對這種凹模板已經進行了規范。由查冷沖模設計2表4-2和4-3

11、查得：K=0.35，b=56mm。凹模厚度： 公式（11）查沖壓模具標準件的選用與設計指南4表6-13，取厚度H=28mm。凹模壁厚： 公式（12） 由沖壓模具標準選用與設計指南3表4-13查得；矩形凹模板材料選用Cr12MoV，零件的尺寸L=160mm、B=125mm、H=28mm。5.2 凸模的尺寸很顯然，凸模的結構形式決定于沖壓件的形狀。通過對一些常用的凸模結構進行標準化，在模具設計過程中選用某些標準結構的凸模，從而不僅可以提高模具設計效率，而且更重要的是由于易于實現批量、規模生產，從而能夠保證凸模的質量、大幅度降低生產成本、節約能源。沖模的標準化是指在模具設計與制造中應遵循和應用的技術

12、規范與基準，沖頭的標準化則是根據這些技術規范與基準來規定其數據與形式。凸模長度的計算； 公式（13）式中：凸模固定板的厚度； 安全距離取值范圍為1520mm， 定位板的厚度 h凸模進入凹模的厚度。其中：； 由查沖壓模具標準選用與設計指南3表4-2查得；A型圓凸模材料選用選用Cr12MoV，零件的尺寸L=70mm、d=30.2mm、h=6mm。5.3 凸模固定板的尺寸固定板（凸、凹模固定板）主要用于固定中、小型的凸模，小型的凸、凹模零件一般通過固定板間接地固定在模板上，以減少模具鋼的用量。為了保證安裝、固定牢靠，固定板必須有足夠的厚度，厚度可以由下面經驗公式得出：凸模固定板： 公式（14）式中：

13、H 固定板厚度 D 凸模與固定板相配合部分的直徑取標準：H=24mm，根據凹模的尺寸選固定板周界：LB=160125。固定板上的凸模安裝孔與凸模采用過渡配。由查沖壓模具標準選用與設計指南3表7-2查得；固定板材料選用45號鋼，零件的尺寸L=160mm、B=125mm、H=24mm。5.4 墊板的尺寸墊板的作用是承受并擴散凸模或凹模傳遞的壓力，以防止模座被擠壓損傷。由沖壓模具標準選用與設計指南3表7-4查得；墊板材料選用45號鋼，淬火硬度為HRC4348，其尺寸規格為：160mm125mm8mm上下面須磨平，保證平行，與凸模固定板長寬相同。5.5 彈性元件的尺寸由查沖模設計手冊4表2-55查得；

14、選用橡皮作為彈性元件，橡皮一般為聚氨膠，因為它允許承受的載荷較彈簧大，并且安裝調理方便。因為聚氨脂橡膠的總壓縮量一般45%,所以取45%，剛聚氨膠的高度根據h=0.45H計算。h為頂件板運行的高度，h=18mm。所以橡膠的高度H=18/0.45=40mm，直徑選用D=45mm。5.6 輔助零件與結構的設計5.6.1 螺釘的選擇由查沖壓模具標準選用與設計指南3表5-2查得；上模螺釘：螺釘起聯接緊固作用，上模4個，45號鋼，尺寸為；下模螺釘：螺釘起聯接緊固作用，下模4個，45號鋼，尺寸為；由查機械設計課程設計手冊1表3-16查得；定位板開槽沉頭螺釘：螺釘起聯接緊固作用，4個，45號鋼，尺寸為。5.

15、6.2 銷釘的選擇由查沖壓模具標準選用與設計指南3表5-11查得；銷釘起定位作用，同時也承受一定的偏移力上下模各2個，45鋼，尺寸為。5.7 模架的選擇5.7.1 上、下模座的選擇由查沖壓模具標準選用與設計指南3表2-7與表2-8查得；標準模座根據模架類型及凹模同界尺寸選用中間導柱模座，上模座：160mm 125mm35mm；下模座：160mm125mm40mm；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。5.7.2 導柱、導套的選擇導柱與導套結構由標準中選取，尺寸由模架中參數決定。導柱的長度應保證沖模在最低工作位置時，導柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm，而下

16、模座底面與導柱底面的距離應為2-3mm。導柱與導套之間的配合為H7/h6,導套與上模座之間的配合為H7/r6，導柱與下模座之間的配合為R7/h5。導柱與導套材料采用20鋼，熱處理硬度為（滲碳）56-62HRC，采用B型導柱、導套。由查沖壓模具標準選用與設計指南3表3-4與3-5查得；導柱尺寸：L=130mm，d=25mm；導套尺寸：L=80mm，D=38mm。5.8 模柄的選擇模柄的作用是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，模柄的直徑與長度與壓力機滑塊一致，模柄的尺寸規格選用，由查沖壓模具設計指導5表3-41查得；旋入式模柄尺寸為d=32mm；L1=56mm。6 閉合高

17、度的確定拉深模閉合高度（H）是指模具在最低工作位置時，上模座上平面與下模座下平面之間的距離。 H=Hs+Hd+Ha+Hy+Hty+Hx+s+t 公式（15） 式中：Hs上模座厚度，取Hs=35mm； Hd墊板厚度，取Hd =8mm； Ha凹模厚度，取Ha=28mm； Hy定位板厚度，取Hy=5mm； Hty凸模固定板厚度，取Hty =24mm； Hx下模座厚度，取Hx =40mm； s安全距離，一般取15mm； t拉伸件厚度，取1mm。按公式（12）計算模具閉合高度 H=35+8+28+5+24+40+15+1 取H=156mm。7 壓力機設備的選用模具的閉合高度必須與壓力機的裝模高度相適應。壓力機裝模高度是指滑塊在下止點位置時，滑塊底平面與壓力機工作臺上的墊板上平面之間的高度。由于壓力機的連桿長度可以調節，所以壓力機的裝模高度是可以調節的。當連桿調節至最短時為壓力機的最大裝模高度；當連桿調節至最長時為壓力機的最小裝模高度。模具的閉合高度應介于壓力機的最大裝模高度與最小裝模高度之間，否則就不能保證正常的安裝與工作。其關系為： 模具的閉合高度為156mm，同時模具的公稱壓力為12775.875N，小于壓力機的公稱壓力100kN。查冷沖模設計2表1-