筒形件拉深模具設(shè)計說明

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1、正文 如下圖1所示拉深件，材料為08鋼，厚度0.8mm,制件高度70mm,制 件精度IT14級。該制件形狀簡單，尺寸小，屬普通沖壓件。試制定該工件的沖 壓工藝規(guī)程、設(shè)計其模具、編制模具零件的加工工藝規(guī)程。 圖1 一、沖壓件工藝分析 1、材料：該沖裁件的材料08鋼是碳素工具鋼，具有較好的可拉深性能。 2、零件結(jié)構(gòu)：該制件為圓桶形拉深件，故對毛坯的計算要。 3、單邊間隙、拉深凸凹模及拉深高度的確定應(yīng)符合制件要求。 4、凹凸模的設(shè)計應(yīng)保證各工序間動作穩(wěn)定。 5、尺寸精度：零件圖上所有未注公差的尺寸，屬于自由尺寸，可按IT14級確定工件尺寸的公差。 查公差表可得工

2、件基本尺寸公差為： 50嚴7000.74 R500.30,800.25 二、工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型 1、工藝方案分析 該工件包括落料、拉深兩個基本工序，可有以下三種工藝方案: 方案一：先落料，首次拉深一，再次拉深。采用單工序模生產(chǎn)方案二：落料+拉深復合，后拉深二。采用復合模+單工序模生產(chǎn)。 方案三：先落料，后二次復合拉深。采用單工序模+復合模生產(chǎn)。 方案四：落料+拉深+再次拉深。采用復合模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需三道工序三副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二只需二副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，工件精度也能滿足要求，操作方便，成本較低。方案三

3、也只需要二副模具，制造難度大，成本也大。方案四只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求，但模具成本造價高。通過對上述四種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 2、主要工藝參數(shù)的計算 (1)確定修邊余量 該件h=70mm,h/d=70/50=1.4,查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表4-10 可得h3.8mm 則可得拉深高度H H=h+h=70+3.8=73.8mm (2)計算毛坯直徑D 由于板厚小于1mm,故可直接用工件圖所示尺寸計算，不必用中線尺寸計算 D=d24dH1.72dR0.57R2 二.50245073.81.725050.5752 130m

4、m (3)確定拉深次數(shù) 按毛坯相對厚度t/D=0.8/1300.62%和工件相對高度H/d=73.8/50=1.36 查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表4-15可得n=2,初步確定需要兩次拉成，同時需 增加一次整形工序。 (4)計算各次拉深直徑 由于該工件需要兩次拉深，查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表4-11可得，首次拉深 系數(shù)m1和二次拉深系數(shù)m2: m1=0.53m2=0.76 初步計算各次拉深直徑為： d1=m1D=0.5313069mm d2=m2D=0.7613050mm (5)選取凸凹模的圓角半徑 考慮到實際采用的拉深系數(shù)均接近其極限值，故首次拉深凹模圓角半徑rd1應(yīng)取

5、 大些，根據(jù)《壓工藝與模具設(shè)計》表4-7知： rd1=10t=100.8=8mm 由《沖壓工藝與模具設(shè)計》式(4-49)和式(4-50)即： 「dn=(0.7—0.8)rdn1和rpn=(0.7—0.8)rdn 計算各次拉深凹模與凸模的圓角半徑，分別為： rd1=8mmrn1=6mmpI rd2=6mmrp2=5mm (6)計算各次工序件的高度 根據(jù)《沖壓工藝與模具設(shè)計》式(4-39)計算各次拉深高度如下： H1=1/4(D2d11.72r10.57r1/d1) =1/4(1302/69691.7260.5762/69) =49mm 2. H2=1/4=(D/d21

6、.72r20.57r2/d2) =1/4=(1302/50501.7250.5752/50) 74mm (7)畫出工序件簡圖 工序簡圖如下圖2所示: 三、確定排樣圖和裁板方案 1、制件的毛坯為簡單的圓形件，而且尺寸比較小，考慮到操作方便，宜采用單 排。于t=0.8mm,查《沖壓工藝與模具設(shè)計》附表7軋制薄鋼板擬選用規(guī) 格為: 0.85001000的板料。 查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表2-10,確定搭邊值 兩工件間的橫搭邊a1=1.2mm；兩工件間的縱搭邊a=1.0mm; 步距S=d+a=50+1=51mm;條料寬度B=(D+2a1+)0=52.800.4

7、 故一個步距內(nèi)的材料利用率1為： 1=A/BS10000 =(d/2)2/BS10000 =72.900 由于直板材料選取0.85001000故每塊板料可裁剪919=171個工件 故每塊板料(0.85001000)的利用率為： =nA/LB10000 =171(d/2)210000 二6700 四、計算工序沖壓力、壓力中心以及初選壓力機 1、落料力的計算 F落料=1.3Ltb 式中L一沖裁輪廓的總長度；t一板料厚度；b--板料的抗拉強度 查《沖壓工藝與模具設(shè)計》附表1可知：b=400MPa。故： F落料=1.3225250.8400=65.31KN 2、卸料力FQ

8、1和頂件力FQ3的計算 FQ1=K1F落料 FQ3=K3F落料 式中K1為卸料力系數(shù)，K3為頂件力系數(shù) 查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表1-7知：K1=0.050;K3=0.08 故：FQ1=K1F落料 =0.0565.31 =3.27KN FQ3=K3F落料 =0.0865.31 =5.22KN 3、壓邊力的計算 采用壓邊的目的是為力防止變形區(qū)板料在拉深過程中的起皺，拉深時壓扁力必須 適當，壓邊力過大會引起拉伸力的增加，甚至造成制件拉裂，壓邊力過小則會造 成制件直壁或凸緣部分起皺，所以是否采用壓邊裝置主要取決于毛坯或拉深系數(shù) m和相對厚度t/D100% 由于t/D1

9、0000=0.8/13010000 =0.6200 首次拉深系數(shù)mi=0.53 故：查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表4-3知，兩次拉深均需要采用壓邊裝置 壓邊力： Fq=AFq 式中A為初始有效面積；Fq為單位壓邊力（MPa） 查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表4-4可知：Fq=2MPaq Fq=AFq22 =-D2d12%1?Fq4 =-1302692822 4 =15.2KN FQ2=A2Fq =-d12d22?22?Fq 4q =—692502622 4 =1.44KN 4、拉深力的計算 首次拉深時拉深力Fi=d1tbK1 二次拉深時拉深力F2=d2tbK2

10、 式中：d1,d2為首次拉深與二次拉深時工件的直徑; b為材料抗拉強度（MPa）; Ki,K2為修正系數(shù) 查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表4-1可知：K1=1;K2=0.85 首次拉深力：F1=d1tbK1 =690.84001 =69.33KN 二次拉深力：F2=d2tbK2 =500.84000.85 =42.7KN 故總拉深力：F拉深=F1+F2 =69.33+42.7 =112.03KN 由于制件屬于深拉深，故確定壓力機的公稱壓力應(yīng)滿足： F(0.5~0.6)F拉深 故：F=67.2KN 綜上所述： F總沖壓力=F落料+Fq1+FQ3+FQ1+Fq2+Fl+

11、F2=202.47KN 5、壓力中心的計算 圖4 由于是圓形工件，如圖4所示，所以工件的壓力中心應(yīng)為圓心即0(25,25) 6、壓力機的選擇 由于該制件數(shù)億小型制件，且精度要求不高，因此選用開始可傾壓力機，它具有工作臺面三面敞開，操作方便，成本低廉的有點。根據(jù)總壓力選擇壓力機，前面已經(jīng)算得壓力機的公稱壓力為202.47KN,查《沖壓工藝與模具模具設(shè)計》表7.3提供的壓力機公稱壓力中可選取壓力機的型號為：J23-16F 五、工件零件刃口尺寸的計算 刃口尺寸按凹模實際尺寸配作，用配作法，因此凸模基本尺寸與凹模尺寸相同，保證單邊間隙Zmin/2(mm) 圖5 查《沖壓

12、工藝與模具設(shè)計》表1-3可知：Zmax0.042 Zmin0.03 拉深模的單邊間隙為：Z=Zmin/2=0.015mm Dd(DmaxX)0乂 式中x為補償刃口磨損量系數(shù)。查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表2-21可知：x=0.5 取落料的尺寸公差I(lǐng)T14 ,則公差為 =0.4mm 所以落料凹模的尺寸為: Dd (Dmax X )0 /4 =(130-0.5 0.4 ) 0.4/4 0 =129.800.1mm 六、工件零件結(jié)構(gòu)尺寸和公差的確定 1、整體落料凹模板的厚度H的確定: H=k1k230.1F落料 式中k為凹模材料的修正系數(shù)，碳素

13、工具鋼取k1=1.3; k2為凹模厚度按刃口長度修正系數(shù)，查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表2-18可 知：k2=1 H=kik23；0.1F落料=1.3130.165.31103=52.35mm 2、凹模板長度L的計算 L=D+2C 查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表2-17可知：C取28—36mm,根據(jù)要求C值可取30mm 故：L=D+2C =50+230=110mm 故確定凹模板外形尺寸為：11011052(mm)。凸模板尺寸按配作法計算 3、其他零件結(jié)構(gòu)尺寸 廳P 名稱 長寬厚(mm) 材料 數(shù)量 1 上墊板 11011040 T8A 1 2 凸模固定板

14、11011048 45鋼 1 3 空心墊板 11011046 45鋼 1 4 卸料版 11011044 45鋼 1 5 凸凹模固定板 11011050 45鋼 1 6 卜墊板 11011040 T8A 1 7 壓邊圈 11011060 45鋼 1 (1)第一次拉深 ①拉深凸模 第一次拉深模，由于其毛坯尺寸與公差沒有必要予以嚴格的限制，這時凸模和凹模尺寸只要取等于毛坯的過渡尺寸即可，以凸模為基準.取公差等級為IT10=0.12mm. d凸=~-0s凸=690-0.i2mm d凹=(d凸+2Z)0"凹=(69+2x0.015)0+0.

15、12=69.030+0.12mm 拉深凸模采用臺階式，也是采用車床加工，與凸模固定板的配合按H7/m6 的配合，拉深凸模結(jié)構(gòu)如下圖6所示。 圖6 ②凸凹模 結(jié)合工件外形并考慮加工，將凸凹模設(shè)計成帶肩臺階式圓凸凹模，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換，采用車床加工，與凸凹模固定板的配合按H7/m6,凸凹模長度L=99mm,具體結(jié)構(gòu)可如下圖7所示。 凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加工，安排凹模在模 架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。凹模的輪廓尺寸應(yīng)要保證凹模有足夠的強度與剛度，凹模板的厚度還應(yīng)考慮修磨量， 根據(jù)沖裁件

16、的厚度和沖裁件的最大外形尺寸在標準中選取凹模板的各尺寸為：長 230mm，寬200mm，因考慮到整套模具的整體布置要求，選其厚度為52mm,結(jié)構(gòu)如下圖8所示。 圖8 (2)第二次拉深模 ①凸模 根據(jù)工件外形并考慮加工，將凸模設(shè)計成帶肩臺階式圓凸凹模，一方面加工 簡單，另一方面又便于裝配與修模，采用車床加工，與凸模固定板的配合按H7/m6。 凸模長度L=H1+H2+Y 式中Hi——凸模固定板厚度 H2壓邊圈局度 Y——附加長度，包括凸模刃口修磨量，凸模進入凹模的深度73.8mm, 因此凸模長度L=48+60+73.8=181.8mm。具體結(jié)構(gòu)可參見下圖9所示。 畤

17、 pi  ②凹模 凹模采用整體凹模，各沖裁的凹模孔均采用線切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。取凹模輪廓尺寸為小160mmx73.8mm,結(jié)構(gòu)如下圖10所示。 拉深凸模和凹模工作部分的尺寸及其制造公差： 查表得凸凹的制造公差為：加=0.02mm 6凹=0.03mm 當工件要求內(nèi)形尺寸：凸模尺寸： d凸二(dmin+0.4△)-:凸 =(50+0.4X0.4)0-0.02mm=50.16o-o,o2mm 凹模尺寸：d凹=(dmin+0.4A+2Z)0+‘凹 =(50+0.4 X 0.4+2 X 0.015) 0+0

18、.03 ③固定擋料銷 阮記福例1 直翌24mm，的八型 同支擋將附, 周定邦料體A10 IB" 76J9.10 落料凹模上部設(shè)置固定擋料銷，采用 固定擋料銷的進行定距.擋料裝置在復合模 中,主要作用是保持沖件輪廓的完整和適量 的搭邊.,如圖11所示為鉤形擋料銷,因其固定孔 離刃口較遠,因此凹模強度要求,結(jié)構(gòu)上帶有 防轉(zhuǎn)定向銷.擋料銷采用H7/r6安裝在落料 凹模端面 圖11 ④導料板的設(shè)計 導料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，查表知導料板與條料之間的 間隙取0.5mm，這樣就可確定了導料板的寬度，導料板的厚度查表可知選擇。 導料板采用45鋼制作，熱處理硬

19、度為28?32HRC,用螺釘固定在凹模上。 ⑤卸料部件設(shè)計 卸料裝置用彈壓卸料板的卸料裝置，如下圖12所示，卸料板內(nèi)孔每側(cè)與 凸模保持間隙C＇=0.1~0.2t=0.16mm;卸料板周界尺寸與凹模周界尺寸一樣， 厚度根據(jù)沖裁件料厚t和卸料板寬度B查模具手冊之四[2]中表14-10得其厚度 為16mm。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為43?48HRC。 圖12 ⑥卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板上設(shè)置2個卸料螺釘，公稱直徑為12mm,螺紋部分為M8X16mm。 卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端 面lmm,有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊

20、片來調(diào)整。 ⑦壓邊圈設(shè)計 1）首次拉深： 為了防止拉深過程中起皺，生產(chǎn)中主要采用壓邊圈，查《沖壓工藝與模具 設(shè)計》表4-3知，兩次拉深均需要采用壓邊裝置。壓邊圈采用45鋼制造，熱處 理硬度為42?45HRC。具結(jié)構(gòu)如下圖13所示 2）二次拉深： 壓邊圈結(jié)構(gòu)與尺寸由標準中選取，壓邊圈圓角半徑「丫應(yīng)比上次拉深凸模的 相應(yīng)圓角半徑大0.5?1mm,以便將工序件套在壓邊圈上.材料采用45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)42-45HRC.其結(jié)構(gòu)如下圖14所示。 圖14 ⑧凸模固定板 圖15 技術(shù)要求：a.上、下平行度為0.02,粗糙度為1.6 b.材料為45#鋼，調(diào)

21、質(zhì)為24~28HRC c.帶*號尺寸按凸模實際尺寸配作并保證凸模呈H7/m6配合 ⑨凸凹模固定板 圖16 技術(shù)要求：a.上、下平行度為0.02,粗糙度為 b.材料為45#鋼，無需熱處理 ⑩落料拉深復合模架與二次拉深模架 采用滑動導向后側(cè)導柱式模架的導向方式，如圖 17所示，帶有導柱的沖裁模適合于精度要求較高，生 產(chǎn)批量較大的沖裁件，且導柱模結(jié)構(gòu)比較完善，對后 側(cè)導柱的導向方式可從左右和前后兩個方向進行送料。故相 因為它的模具較高所以選取比較大一點的模架模架的結(jié)構(gòu)與尺寸都直接由標準中選取，相關(guān)參數(shù)如下: 凹模周界L:315 圖17 凹模周界B:250 閉合高度（

22、參考）|最?。?75 閉合高度（參考）|最大：320 a上模座 數(shù)量1 規(guī)格: 315 X250 X55 b下模座 數(shù)量1 規(guī)格: 315 X250 X70 c導柱 規(guī)格: 40 X 260 d導套 數(shù)量1 規(guī)格: 40 X 140 X53 導柱與導套結(jié)構(gòu)由標準中選取，尺寸由模架中參數(shù)決定。 導柱的長度應(yīng)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,而下模座底面與導柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。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

23、與導套材料采用20鋼，熱處理硬度為（滲碳）56-62HRC上下模座材料采用45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)28-32HRC 二次拉深模采用滑動導向后側(cè)導柱式模架的導 向方式，如圖18所示，模架的結(jié)構(gòu)與尺寸都直接由 標準中選取，因為它的模具較高所以選取比較大一 點的模架相關(guān)參數(shù)如下： 凹模周界L:250 凹模周界B:250 閉合高度（參考）|最?。?40閉合高度（參考）|最大：285 a上模座數(shù)量1規(guī)格：250X250X50b下模座數(shù)量1規(guī)格：250X250X65 18c導柱數(shù)量1規(guī)格：35X230 d導套數(shù)量1規(guī)格：35X125X48 導柱與導套結(jié)構(gòu)由標準中選取，尺寸由模架中

24、參數(shù)決定。導柱的長度應(yīng)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，而下模座底面與導柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。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。上下模座材料采用45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)28-32HRC。 5、彈頂器的彈性元件的選取 ①落料拉深復合模 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(diào)理方便。 因為聚氨脂橡膠的總壓縮量一般035%,所以取30%,剛聚氨膠

25、的高度根據(jù)h=0.3XH計算。h為壓邊圈運行的高度，h=60mm。 所以橡膠的高度H=60/0.3=200mm 選取三塊同樣的橡膠.中間加上鋼墊圈,防止失穩(wěn)彎曲.其結(jié)構(gòu)圖如下圖19。 圖19 ②二次拉深模 選用彈簧作為彈性元件.選用圓柱螺旋彈簧，它的主要技術(shù)參數(shù)是工作極限 負荷Fj與其相對應(yīng)的工作極限負荷下的變形量Ljo根據(jù)所需要的卸料力或推件力Fq以及所需要的量大壓縮行程Lo,來計算Fj與Lj,然后就可以在標準中選取相應(yīng)的規(guī)格彈簧。 1) 確定彈簧的數(shù)目為1 2) 頂件載荷Fq=壓邊力=1440N 3) 最大壓縮行程Lo=hi+h2+h3+t=1+46.8+7+0.8=55.6mm 4) 計算所需的彈簧的工作極限負荷Fj與工作極限負荷下的變形量Lj, K取40% Fj=Fq/K=1440/0.4=3600N Lj=L0/(1-K)=55.6/(1-0.4)=92.67N 由上述二式查彈簧標準表得：彈簧材料直徑為10mm,彈簧中徑為75mm,節(jié)距為t=26.5,工作極限負荷Fj=3500N,變形量Lj=111mm,有效圈數(shù)為7.5