模具设计球型凸缘件拉深模设计样本.doc

模具设计课程设计
————球型凸缘件拉深模设计

哈哈小学出版社

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目录
一、零件冲压加工工艺性分析--------------------------------------3
1、毛坯尺寸计算-------------------------------------------------------------------------3
2、判断与否可一次拉深成形-------------------------------------------------------- 3
3、拟定与否使用压边圈--------------------------------------------------------------- 4
4、凹凸模圆角半径计算------------------------------------------------------------4
5、拟定工序内容及工序顺序---------------------------------------------------------4
二、拟定排样图和裁板方案------------------------------------------4
1、板料选取--------------------------------------------------------------------------------4
2、排样设计--------------------------------------------------------------------------------4
三、重要工艺参数计算
1、工艺力计算----------------------------------------------------------------------------6
2、压力机选取-------------------------------------------------------------------------6
四、模具设计
1、模具构造形状设计------------------------------------------------------------------7
2、模具工作尺寸与公差计算--------------------------------------------------------7
五、工作零件构造尺寸和公差拟定
1、落料凹模板----------------------------------------------------------------------------8
2、拉深凸模--------------------------------------------------------------------------------9
3、凹凸模-----------------------------------------------------------------------------------9
六、其她零件构造尺寸
1、模架选取----------------------------------------------------------------------------9
2、凹凸模固定板选取--------------------------------------------------------------10
3、磨柄选取---------------------------------------------------------------------------10
4、卸料装置-------------------------------------------------------------------------------10
5、推荐装置选取------------------------------------------------------------------11
6、销、钉选取---------------------------------------------------------------------11
7、模具闭合高度校核------------------------------------------------------------11
七、参照目录------------------------------------11

零件图：
材料：A3钢 厚度：t=1mm

一、零件冲压加工工艺性分析
材料：该冲裁件材料A3钢是低碳钢，拉深工艺性较好。
零件构造：该制件为半球形有凸缘浅拉深件，需要对毛坯进行计算，且间隙、落料拉伸凸凹模及拉深高度拟定应符合制件规定。
模具设计方面：凹凸模设计应保证各工序间动作稳定。
尺寸精度：零件图上所有未注公差尺寸，属于自由尺寸，可按IT10级拟定工件尺寸公差。 (GB/T1800.3-)
1．毛坯尺寸计算
（1）选用修边余量
，按下表查表得
有凸缘圆筒形拉深件修边余量δ

凸缘直径
d凸
凸缘相对直径d凸/d
<=1.5
1.5~2
2~2.5
>2.5
<=25
25~50
50~100
100~150
150~200
200~250
>250
1.8
2.5
3.5
4.3
5.0
5.5
6
1.6
2.0
3.0
3.6
4.2
4.6
5
1.4
1.8
2.5
3.0
3.5
3.8
4
1.2
1.6
2.2
2.5
2.7
2.8
3
（2）计算凸缘某些实际尺寸dt

(3)预定毛坯直径D（按几何表面积相等原则）
依照如下四个公式拟定毛坯直径D：

故毛坯直径。
2. 判断与否可一次拉深成形
半球形件拉深限度不大，可一次拉出。对于任何直径，半球形件拉深系数均为定值，即。
3. 拟定与否使用压边圈
毛坯相对厚度，此处需采用压边圈。
4. 凹凸模圆角半径计算
凹模圆角半径：
r凹=，故r凹取4.5mm。
凸模圆角半径：
，故r凸取3mm。
5. 拟定工序内容及工序顺序
冲压件工序性质是指冲压件成形所需各种工序种类如冲孔、落料等，由冲压件几何形状可直观拟定，当工序较多时，不易拟定。分析该零件形状可知其基本冲压工序为落料、拉深、切边。由于板料厚度为1mm，比较薄，拉深后坯料外圆变形可忽视，故对切边工艺不做另行设计。综合分析零件工艺性和生产规模等详细状况，加工该零件采用落料拉伸复合模。
二、拟定排样图和裁板方案
1. 板料选取
制件毛坯为简朴圆形件，并且尺寸比较小，考虑到操作以便，宜采用单
排。依照零件厚度t=1mm,查《冲压模具设计和加工计算速查手册》表1-11（GB/T 708-88）冷轧制薄钢板拟选用板料规格为：
16001200
2. 排样设计
本材料用到A3钢，属低碳钢，由“普通低碳钢板料搭边值”表查得搭边值
条料宽
条料进据为。
冲裁单件材料运用率按式 计算。
则
普通低碳钢板料搭边值

材料厚度

圆件及圆角r>2t
矩形件边长L<=50mm
矩形件边长L>50mm或圆角r<=2t
工件间a1
沿边a
工件间a1
沿边a
工件间a1
沿边a
<0.25
0.25~0.50
0.5~0.8
0.8~1.2
1.2~1.6
1.6~2.0
2.0~2.5
2.5~3.0
3.0~3.5
3.5~4.0
4.0~5.0
5.0~1.2
1.8
1.2
1.0
0.8
1.0
1.2
1.5
1.8
2.2
2.5
3.0
0.6t

2.0
1.5
1.2
1.0
1.2
1.5
1.8
2.2
2.5
2.8
3.5
0.7t
2.2
1.8
1.5
1.2
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.5
3.5
0.7t
2.5
2.0
1.8
1.5
1.8
2.5
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
2.8
2.2
1.8
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.9t
3.0
2.5
2.0
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
3.5
4.5
0.9t

排样图如下图所示：
三、重要工艺参数计算
1. 工艺力计算
按式
式中τ为材料抗剪强度，L为冲裁周边总长（mm）,t为材料厚度，系数KP是考虑到冲裁模刃口磨损，凸模与凹模间隙波动（数值变化或分布不均匀）润滑状况，材料力学性能与厚度公差变化等因素而设立安全系数，普通取1.3，当查不到强度τ时，可用强度，σb代替。
现用式子，σb查得
则
由《当代模具工手册》查得
推件力系数
卸料力系数
顶件力系数
推件力
卸料力
顶件力：
压边力按计算
查《模具设计简要设计手册》表4.47，由低碳钢材料选用
压边力：

由《模具设计与制造简要手册》1-6-38可得系数，及拉深力计算公式如下：
拉深力：
2. 压力机选取
选取压力机公称压力时，应当使落料力和拉深力分别在压力机许用公称压力范畴
内，而不是简朴将落料力与拉深力相加后去选取压力机。落料时，欲使压力机精度高保持良好工作状态，最佳在公称压力80%如下使用。
落料时：
拉深时：
依照《冲压模具简要设计手册》表13.9，可预选选取压力机型号J23-10，公称压力为100KN开式可倾压力机，其参数如下：
滑块行程：45mm
行程次数：145次/mm
最大封闭高度：210mm
封闭高度调节量：55mm
滑块中心至机身距离：150mm
立柱间距离：200mm
工作台至导轨间距离：220mm
工作台尺寸：左右：425mm 先后：275mm
工作台板厚度：45mm
工作台孔尺寸：先后125mm 左右195mm 直径155mm
滑块底面尺寸:先后135mm 左右165mm
模柄孔尺寸：直径38mm 深度55mm
四、模具设计
1. 模具构造形状设计
该零件由落料、拉深两工序加工而成，考虑到薄板成形，为使冲压精度较高，减少模具数量，设计成落料拉深复合模。复合模可有正装和倒装构造，综合考虑如下状况：
1）没有冲孔工序，废料不会出当前模具工作区域，采用正装操作也以便
2）提高凹凸模强度
3）对于薄冲件能达到平整规定
采用倒装构造。采用弹压卸料装置。拉深完毕后，工件卡在凹凸模内，应使用推件装置将其推出。
2. 模具工作尺寸与公差计算
1）由于加工模具办法不同，凸模与凹模刃口某些尺寸计算公式与制造公差标注也不同，刃口尺寸计算办法可分为如下两种状况：凹模与凸模分开加工，凸模和凹模配合加工，从此工件构造上分析，选取凸模与凹模分开加工制造办法：采用这种办法，凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸，要分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差（凸模δp、凹模δd），合用于圆形或简朴形状制件。为了保证初始间隙值不大于最大合理间隙2Cmax，必要满足下列条件：

零件外径尺寸为，依照上述原则，一方面拟定基准键凹模刃口尺寸，再减去便是凸模刃口尺寸。由此得

查表得

由于（不能满足间隙公差条件）
因此
选x=0.75
代入上式，得
则
2)拉深某些
按外形公差尺寸，零件IT10精度，查《机械制图》表16-5可知拉深筒部公差尺寸为φ。
拉深凸模直径：，
拉深凹模直径：，
拉深模间隙值应适当，其原则是：即要考虑材料自身公差，又要考虑板料增厚现象，间隙普通都比毛坯厚度略大某些。用压边圈单次拉深时，间隙值为：
Z=1t=1mm
按IT10级取

五、工作零件构造尺寸和公差拟定
1、落料凹模板
1）厚度H拟定：
可由经验公式凹模厚度H=Kb计算得，查下表得K=0.35，圆形凹模b为直径D，
故H=Kb=0.3540.62=14.22mm,但毛坯拉深高度h=14.66/2=7.33，考虑到还需要空间安装压边圈，查《冲压模具设计和加工计算速查手册》表4-5选用原则尺寸，H=22。
系数K值
b/mm
材料厚度t/mm
0.5
1
2
3
>3
≤50
0.3
0.35
0.42
0.5
0.6
>50~100
0.2
0.22
0.25
0.35
0.42
>100~200
0.15
0.18
0.2
0.24
0.3
>200
0.1
0.12
0.15
0.18
0.22

2）凹模板直径计算
凹模壁厚c查《冲压模具设计和加工计算速查手册》表4-5取30mm
凹模板长度：L=D+2c
故： L=D+2c
=40.62+230
=100.62 (mm)
依照表2.61选取最接近直径100mm，依照《冲压模具原则件选用与设计指南》表4-14拟定凹模板外形尺寸为：，材料T10A。落料凹模板尺寸设计如下图：

2、拉深凸模
凸模设计成简朴筒形，刃口无斜度，采用车床加工，由于其直径较大，故设计为直接压入紧固在下模座上，并采用螺栓连接。

3.、凸凹模
结合工件外形并考虑加工，将凸凹模设计成带肩圆凸凹模，一方面加工简朴，另一方面又便于装配与更换，采用车床加工，与凸凹模固定板配合按H7/n6，凸凹模长度L=73.2mm,详细构造可如下图6所示。

六、其她零件构造尺寸
1）模架选取
为使凹模能放在下模座内，模架凹模周界尺寸L应不不大于凹模直径100，依照国标JB/T8070-1995 L取125mm，B取125mm，并查得相应模座和导柱导套原则如下：
上模座尺寸为材料HT200，（冲压模具原则件选用与设计指南24页）
下模座 尺寸材料HT200，
导柱尺寸
导套尺寸。（冷冲压模具设计精要204页）
2）凸凹模固定板选取
外形尺寸与凹模相相应，由国标JB/T7643.5-1994,选取为Φ10020，材料为Q235-A·F。
图6 凸凹模构造设计

3)模柄选取
按JB/T7646.1-1994 选取压入式,材料Q235-A·F。
4）卸料板
卸料板与导料尺做成整体，综合卸料板和导料尺原则，设计导料板厚度为4mm，卸料板厚度为6mm，固定螺钉选用M6，查《冲压模具简要设计手册》表15.30，卸料板孔与凹模单边间隙Z/2=0.2mm，本模具选用弹压式卸料板。
5）推件顶尖装置选取
推杆：
按JB/T7650.1-1994选取带肩推杆，材料45， 热解决硬度 ，尺寸Φ12150。
推件器：
由于工件尺寸较小，推件器外形与凸凹模为间隙配合H8/f7，工作面形状与工件形状相似，圆角为R3，材料为Q235A。
6)销、钉选取
定位销选取
由于排样时，两工件间纵向搭边距离只有1.5mm，不能选用废料后端定位，而落料时工件尺寸为90mm，凹模长度不够前端定位所需值，故在凹模上，送料放向添加一种支架，定位销尺寸选用M6。
螺钉选取
为使凸凹模固定板安装在上模架和凹模安装在下模架上时不影响模具在压力机上安装，应采用内六角圆柱头螺钉，其直径和长度应依照强度和所需连接高度选取，参照原则GB70-85。
7）模具闭合高度校核
上模座高度30mm，凸凹模固定板厚度20mm，模具闭合时，固定板与卸料板之间间隙19.5mm，卸料板高度10mm，板料厚度1mm，凹模板高度22mm，下模座高度35mm，模具闭合高度H=30+25+19.5+10+0.5+40+50=190（mm）。在压力机最大封闭高度220mm范畴内。
七、参照文献
1. 山东大学.《模具设计及CAD》。
2. 郝滨海，《冲压模具简要设计手册》，北京：北京-化学工业出版社，。
3. 中华人民共和国机械工程学会、中华人民共和国模具设计大典编委会.《中华人民共和国模具设计大典》第三卷，江西科学技术出版社，。
4. 廖希亮 邵淑玲.《机械制图》，济南：山东科学技术出版社，。
5. 山东大学机械设计学院，《机械设计惯用原则》，