拉深件模具设计

筒 形 工 具 盒

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目录

第一章工件的工艺性分析 .............................................. 1 1.1 工艺性分析 .................................................... 1 1.2拉深时的工艺性 ................................................ 1 1.3材料的工艺性 .................................................. 2 第二章 冲压工艺方案的确定 ........................................... 2 第三章拉深工序尺寸的确定 ............................................ 4 第四章 必要的工艺计算 ............................................... 6 4.1排样方案的确定及计算 .......................................... 6 4.2冲压力的计算 .................................................. 7 4.3压力中心的计算 ................................................ 8 4.4工作尺寸的计算 ................................................ 8 第五章 模具的总体设计 ............................................... 9 5.1模具类型的选择 ................................................ 9 5.2定位方式的选择 ................................................ 9 5.3料方式的控制 ................................................ 10 5.4 卸料零件的确定 ............................................... 10 5.5顶件装置的确定 ............................................... 10 5.6导向方式的选择 ............................................... 11 第六章 主要零部件的结构设计 ........................................ 11 6.1凸凹模 ....................................................... 11 6.2拉深凸模 ..................................................... 12 6.3落料凹模 ..................................................... 12 第七章辅助装置的设计 ............................................... 13 7.1固定卸料装置 ................................................. 13 7.2刚性推件装置 ................................................. 13 7.3螺钉与销钉的选择 ............................................. 13 7.4弹性压边装置 ................................................. 13 第八章 模架的选用 ................................................. 13

心得小结…………………………………………………………………………………………..14 参考文献…………………………………………………………………………………………. 14

第一章 工件的工艺性分析

1.1 工艺性分析

拉深件名称:筒形工具盒 生产批量:中小批量 材料:08钢 料厚:1mm

技术要求:工件要求平整,无拉深痕迹,未注公差IT14. 零件图如下

:

零件图

拉深件的工艺性是指拉深件对拉深工艺的适应性。在一般情况下，对拉深件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的拉深工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。 此工件为无凸圆筒形工件，要求内形尺寸，没有厚度的要求。此工件的形状满足拉深工件的要求，可用拉深工序加工。

1.2 拉深时的工艺性分析

拉深零件的结构工艺性是指拉深零件采用拉深成形工艺的难易程度。良好的工艺性是指坯料消耗少、工序少，模具结构简单、加工容易，产品质量稳定、废料少和操作简单方便等。在设计拉深零件时，应根据材料拉深时的变形特点和规

律，提出满足工艺性的要求：

①.对拉深材料的要求

拉深件的材料应具有良好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。

②.对拉深零件形状和尺寸的要求

（1）拉深件的高度尽可能小，以便能通过1—2次拉深工序成形。 （2）拉深件的形状尽可能简单、对称，以保证变形均匀。对于半敞开的非对称件，可成双拉深后在剖成两件。

（3）有凸缘的拉深件，最好满足d凸≥d+12t，而求外轮廓与直壁断面最好形状相似，否则，拉深困难，切边 余量大。

（4）为了使拉深件顺利进行，凸缘圆角半径r≥2t。当r＜0.5mm时，应增加整形工序。

3. 对拉深零件精度的要求

（1）由于拉深件个部位的料厚有较大的变化，所以对零件图上的尺寸应明确标注是外壁还是内壁。

（2）由于拉深件有回弹，所以零件横截面的尺寸公差，一般都在IT12级以下，如零件高于IT12级，应增加整形工序。

1.3 材料的工艺性分析

在本次设计中，我选用的拉深材料为08钢板。选择拉深材料时，首先应满足拉深件的使用要求。由于该件不属于易损工件，对材料的耐磨度要求不高，还应满足冲压工艺对材料的要求，保证冲压过程顺利完成，即材料应具有良好的塑性和表面质量，以及板料厚度公差应符合规定，08钢为一种优质结构钢，该结构钢以退火，而退火的目的消除钢的内应力，降低硬度提高塑性细化组织均匀化学成分，而且其抗剪和抗拉强度均不高，所以综合其所有的力学的性能，08钢具有良好的拉深性能，适合拉深。

第二章 冲压工艺方案的确定

分析表可得：采用单工序模具结构简单，但需要多副模具才能完成，且生产效率低难以满足该工件生产的要求；复合模需一副模具，生产率较高，尽管模具结构较方案一复杂；级进模也只需一副模具，生产率高，但模具结构复杂，送进料不方便。故采用复合模最佳，方案为：落料首次拉深复合模 — 最后一次拉深整形复合模 — 切边。

第三章 拉深工序尺寸的确定

根据毛坯尺寸的确定原则可知有两种方法来计算毛坯的计算原则。 1. 面积相等原则：由于拉深前和拉深后材料的体积不变，对于不变薄拉深，假设材料厚度拉深前后不变拉深毛坯的尺寸按“拉深前后的表面积相等”来确定。

2. 形状相似原则：拉深毛坯的形状一般与拉深件横截面的形状相似，即零件的形状是圆形或是椭圆形时，其拉深前毛坯的展开形状也基本上是圆形或椭圆形。

3. 根据本零件的特点：为简单形状的旋转体，可以采用面积相等的原则来确

定。

1）先确定边余量△h：

根据 h43.5/560.7

2)毛坯直径D的计算：

Dd24dH1.72rd0.

56r2

得毛坯的直径为：D=114.4mm

3）确定拉深系数 ： t∕D×100=0.87

查表得m1=0.55 m2=0.87

4)判断能否一次拉深成形：m总d

564.4mm

0.49﹤m1 故不能一次拉深成形，必须多次拉深。 5）推算拉深系数： d1=m1D=0.55×114.4=62.7mm＞d

d2=m2d1=0.78×62.7=48.9mm＜d

故两次拉深成形。

6）拉深工序尺寸的计算： 经调整m1=0.56 ， m2=

dDm=0.875

1

调整后的拉深直径：d1= m1D=0.56×114.4≈64mm

2= d1×m2=64×0.875≈56mm

A1=0.8D-d）t=0.8114.4-56）1=6.11mm 1=rT1+

2

=6.61mm 取7mm

d r r

r2=2.5mm h1=0.25﹙ h2=0.25（

2d1

-d1﹚+ 0.43×-d2）+0.43×

r1d1

(d1+0.32r1)=37mm （d2+0.32r2）=45.5mm

2dr2d2

2

7）画工序图：

第四章 必要的工艺计算

4.1 排样方案的确定及计算

经过分析，排样方案采用横排，剪板方案为横剪 . 查表可得：a1=0.8 a=1

步距: S=D+a1=112.63+0.8=113.43mm 条料宽度：B

0-△=

=Dmax+2a=114.6300.6mm 工件的面积: A=π

R2

=3.14×57.2≈10274㎜

利用率：η=

BXS

×100％≈77％

排样图

4.2 冲压力的计算

×π×R=2×3.14×57.2≈359mm 落料力：F落

=Ltδ

b=395×1×380／1000=137KN

推件力：F

推

=K×F落=0.045×137=6.2KN

拉深力：FKdtb=3.14×64×1×380×1=76.4KN 压边力：FQ

D2

d12r2



p

= 2 [114.4-﹙64+2×7﹚2 ]×2.5=13.7KN

F=(1.25︿1.40﹚﹙F

拉

+FQ﹚

=1.40×﹙76.4+13.7﹚

L=2

=126KN

F总= F落+ F推+1.40﹙F拉+FQ)

=137+6.2+126 =269KN

所以压力机的公称压力应大于269KN，故选J23-40

4.3 压力中心的计算

由于该工件对称，故无需计算。

4.4 工作尺寸的计算

①落料刃口尺寸的计算

Zmax=0.14 Zmin=0.1 A+△/4

A=(Dmax-χ

△)0

=﹙114.4-0.5×0.87﹚=113.9650.02

0mm

A0

T=﹙AA-Zmin）-Δ/4=﹙113.965-0.1）=113.86500.02mm

②拉深工作尺寸的计算

查表可得 Z1=1.1t=1.1mm δA

=0.05 δT=0.03

对于首次拉深： D+δA

A1=d1

0.05 D65=650mm

0.05 D37.5=37.50mm

DT1=( DA1-2Z)-δT

0 D63= (65-2×1.1)0

0.03 = 62.80.03mm 0

0D36.5=（37.5-2×1.1）0=35.30.030.03mm

③确定凸模的通气孔

查得：凸模的通气孔直径为6.5mm。 第五章 模具的总体设计 5.1 模具的类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用反装式复合模。 5.2 定位方式的选择 为保证条料的正确送进和毛坯在模具中的正确位置，冲裁出外行完整的合格零件，模具设计时必须考虑条料或毛坯的定位。正确位置是依靠定位零件来保证

的。由于毛坯形式和模具结构不同，所以定位零件的种类很多。设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。定位包含控制送料步距的挡料和垂直方向的导料等。

①挡料销

挡料销的作用是挡住条料搭边或冲压轮廓以限制条料的送进距离。国家标准中常见的挡料销有三种形式：固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销。固定挡料销安装在凹模上，用来控制条料的进距，特点是结构简单，制造方便。由于安装在凹模上，安装孔可能会造成凹模强度的削弱，常用的结构有圆形和钩形挡料销。活动挡料销常有于倒装复合模中。始用挡料销用于级进模中开始定位。 ②导正销

导正销通常与挡料销配合使用在级进模中，以减少定位误差，保证孔与外形的相对位置尺寸要求。当零件上有适宜于导正销安装在落料凸模上。当零件上没有适宜于导正销正用的孔时，对于工步数较多时、零件精度较高的级进模，应在条料两侧的空位处设置工艺孔，以拱导正销导正条料使用，此时，导正销固定在凸模固定板上或弹压卸料板上，

5.3 送料方向的控制

条料的送料方向是条料靠着一侧导料板，沿着设计的送料方向导向送料，为使条料靠紧一侧的导料板，保证送料的精度，可采用侧压装置。因为该模具使用的条料，所以导料采用导料板（本副模具固定卸料板与导料板），送进步距控制采用挡料销。

5.4 卸料零件的确定

设计卸料零件的目的，是将冲裁后卡在凸模上或凸凹模上，或凸模上的制件或废料卸掉，保证下次冲压时正常进行，刚性卸料，刚性卸料是采用固定卸料板结构，常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料，当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随着材料厚度的增加而增大，单面间隙取0.20.5t。

5.5 顶件装置的确定 推件和顶件的作用是，将制件从凹模中推出来（凹模在上模）或顶出（凹模在

下模）。推件力是通过压力机的横梁作用在一些传力元件上，使推件力传递到推件板上将制品（或废料）推出凹模。推板的形状和推杆的位置应根据被推材料的尺寸和形状来确定。设计在下模的弹性顶件装置，通过凸模下压使弹性元件在冲压时储存能量，模具回程时顶件器的弹性元件释放能量，顶件块将废料从凹模中顶出。橡胶高度H0=△H132mm ，螺钉M12 ， 托板厚8mm。 0.25︿0.30

5.6 导向方式的选择

常用的模架有：滑动式导柱导套模架、滚动式导柱导套模架，模架有上、下模座和导向零件组成，是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定它的上面，并承受冲压全过程的全部载荷。模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上、下模间的精度由导柱、导套的导向来实现。

对角模架：由于导柱安装在模具的中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳，常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。

后侧导住模架：由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便，因导住安装在后侧，工作时偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能用浮动模柄结构。 中间导柱模架：导柱安装在模具的对称线上，导向平稳，准确，但只能在一个方向送料。

四导柱模架：具有平稳、导向准确可靠、刚性好等优点，常用于冲压尺寸较大或精度较高的冲压件。

滚动式导柱导套模架的导向精度高，使用寿命长，主要用于高精度、高寿命的精密模具及薄材料的冲裁模具。

根据标准模架的选择，为了提高模具寿命和工件质量，方便安调整，该复合模采用中间导柱的导向方式。

第六章 主要零部件的结构设计

6.1 凸凹模

①.结构形式的确定

可采用台阶式和直通式，但由于台阶式加工较复杂，所以采用直

通式加凸模固定板，其厚度取15mm。

②.凸凹模长度的计算

L=rA+h1+h推件块+h定距垫块

h推件块 > rA+h1=7+37=44 取47mm

h定距垫块=4mm

即凸凹模长度L=7+37+47+4=95mm

6.2 拉深凸模

①.结构形式的确定

可使凸模直接与下模座相连,但连接不可靠,所以采用凸模固定板加凸模。②.凸模长度的计算

LT=h压边圈+rA+h1+h固定板-(2︿5)

h固定板=15mm

h压边圈=10mm

即凸模长度LT=15+7+37+10-2=67mm

6.3 落料凹模

①.结构形式的确定

有圆外形和方外形两种，本模具采用方外形。

模具的外围尺寸C取40mm。

②.凹模厚度的计算

hA= LT+(2︿5)mm=67+3=70mm

第七章 辅助装置的设计

7.1 固定卸料装置

采用固定卸料版，卸料力大，卸料可靠，卸料板厚度取10mm。

7.2 刚性推件装置

由打杆.推件块组成。推件力大，工作可靠，打杆直径φ8mm。

H推件块 > rA+h1=7+37=44mm 取47mm

7.3 螺钉与销钉的选择

为了不影响模具在压力机上的安装,应采用内六角螺钉.销钉大小应根据凹模厚度选用,查表得螺钉螺钉直径为M12,销钉直径φ10mm.

7.4 弹性压边装置

压边圈应比凹模高1mm,行程比拉深行程大2︿3mm.压边圈高度为15mm.

第八章 模架的选用

模具选用中间导柱标准模架，可承受较大的冲压力。

上模座厚度取45mm，即h1=45mm

下模座厚度取50mm，即h2=50mm

S=260mm R1=85mm B2=280mm

B=200mm L=200mm

模具闭合高度：H闭=h1+h2+L+hA-44

=45+50+95+70-44

=216mm

模具闭合高度的校核：

265mm），可以使用。 模具工作过程：条形板料通过固定卸料板的定位槽由前向后送入并定位，上模下行，落料拉深凸凹模与落料凹模首先完成落料工序。上模继续下行，拉深凸模开始接触落料毛坯并将其拉入落料拉深凸凹模孔内，完成拉深工序。上模回程时，固定卸料板从落料拉深凸凹模上卸下废料，压边圈将制品从拉深凸模上顶出；若制件卡在落料拉深凸凹模孔内，可通过打料杆推出。 心得小结 在老师的精心指导下学的专业知识用于实践中。可以说这次设计是对我们所学知识的一次大检阅，也是一个查漏补缺的过程；同时让我们初步地掌握了冷冲模设计的基本流程，懂得了如何查阅和运用技术资料。当然我们遇到的困难和挫折也是不少的，主要源于我们的专业知识还不够，实践经验不足等。但是我们可以把此次设计作为我们新的起点，加强专业的学习，加强实践，不断去丰富经验。

尽管这次设计不算是成功之作，但是它给我们带来的收获是很大的，影响是深远的。所以我们在今后的学习生活中要敢于实践吸取经验，要敢于向难点挑战，发扬一丝不苟的工作作风，为我们模具事业的发展做出不懈的努力。

参考文献

1.魏春雷,徐慧民主编。冲压工艺与模具设计 《北京理工大学出版社》

2.魏春雷，朱三武主编。模具专业毕业设计手册 《天津大学出版社》