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1、课 程 设 计课程名称 材料成型工艺及设计 题目名称 圆筒件模具设计 专业班级 材控112 学 号 33311227 学生姓名 张孝富 指导教师 聂信天 夏荣霞 徐秀英2014年 9 月 25日 第 19 页目录课程设计任务书3产品图及设计说明3序言4第1章 制件工艺性分析51.1 圆筒件工艺性分析51.2 零件工艺方案确定5第2章 工艺方案制定及分析比较6第3章 圆筒形拉深件工艺计算73.1 工艺尺寸计算73.2 拉深力确定99101010113.3 拉深模间隙113.4 凸凹模工作部分尺寸及公差确定11111112123.5 落料拉深复合模其它工艺计算123.6 排样图设计及材料利用率计算
2、133.7 压边橡胶计算143.8 卸料装置设计15151515161616第4章 模具结构确定1741模具形式174.1.1 正装式特点174.1.2 倒装式特点174.2 定位装置174.3 卸料装置174.3.1 条料卸除174.3.2 工件卸除174.4 导向零件174.5 模架17451标准模架选用18第5章 编写工艺卡片18结束语19参考文献20课程设计任务书题目名称圆筒件模具设计专业班级材控112姓 名张孝富学 号产品图及设计说明零件简图：如右图所示。名称：圆筒生产批量：大批量材料：30钢要求设计此工件落料拉深模。序言冲压是使板料经分离或成形而得到制件加工方法。冲压利用冲压模具对
3、板料进行加工。常温下进行板料冲压加工称为冷冲压。模具是大批生产同形产品工具，是工业生产主要工艺装备。模具工业是国民经济基础工业。模具可保证冲压产品尺寸精度，使产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产廉价轧钢钢板或钢带为坏料，且在生产中不需加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源与原材料等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟。使用模具已成为当代工业生产重要手段与工艺发展方向。现代制造业发展与技术水平提高，很大程度上取决于模具工业发展。目前，工业生产中普遍采用模具成形工业方法，以提高产品生产率与质量。一般压力机加工，一台普通压力机设备每分钟可成
4、形零件几件到几十件，高速压力机生产率已达到每分钟数百件甚至上千件。据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪表、等产品，有60%左右零件是用模具加工出来；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工业产品，有90%左右零件时用模具加工出来；至于日用五金、餐具等物品大批量生产基本上完全靠模具来进行。显而易见，模具作为一种专用工艺设备，在生产中决定性作用与重要地位逐渐为人们所共识。 本次课程设计内容为用模具生产无凸缘圆筒件，其中包括落料、拉深、二次拉深、三次拉深、四次拉深、切边等工序。其中把落料与首次拉深用复合模完成，而其他不出图但进行了相关尺寸计算，重点在复合模上，解决落料与拉深计算问题同
5、时对相关模具零件给以详细设计。生成装配工程图与相关零件图。第1章 制件工艺性分析1.1 圆筒件工艺性分析（1）零件材料为30钢，其塑性，韧性较好，屈服强度s为295MPa,抗拉强度b为490MPa,利于各种工序加工。 (2)从零件图样上看,其尺寸有公差要求,故精度较高,属于一般零件，其公差按IT14处理,给模具制造带来一系列方便. A、如果冲压件零件图上没有标注公差，只有公称尺寸，则应该给以标注公差；圆形件，冲模按IT76级制造模具。B、按“入体”原则把它们逐个改为单向公差（目是方便于以后刃口尺寸计算）；外形部分，化为上偏差为零，下偏差为负（相当为基轴制标注，只小不大）；2零件形状、结构及冲压
6、工艺性(1) 该零件总体属于圆筒形拉深件,无凸缘普通件.(2) 该零件厚度t=0.5mm，且材料较软对于各种工序都有可以适应(3) 零件圆微形部分高为75mm,可能需要几次拉深成形(4) 综上所述，此零件可用冷冲压加工成形(5) 成形半径为10mm半圆球形，需几次成形1.2 零件工艺方案确定（1） 模具类型确定mm）特点，为保证较高生产率，落料模具采用带料（或条料、卷料），漏料方式冲裁模结构形式；从零件结构形状，尺寸公差来看，该零件可以使用单工序模、级进模或复合模，各种模具都有各自优缺点，下面通过对其进行比较，得出较合适模具类型。 单工序模。制件公差等级一般，生产率较低，在高速自动冲床上不能使
7、用，安全性不高，但模具制造工作量小，成本低。 级进模。公差可达IT14IT10级，可加工复杂制件，生产率高，可使用高速自动冲床机，安全性高，模具制造工作量较大，成本高。 复合模。公差IT9IT8级，生产率略高，安全性不高，模具制造工作量大，成本高。综上所述制件公差为IT14级，比较简单，生产率要求高，所以可采用单工序模。（2） 制件工艺方案确定 从产品零件结构形状可知，所需基本工序有落料、拉深；（3） 设计制图落料拉深复合模第2章 工艺方案制定及分析比较 完成此工件需要落料、拉深两道工序。其加工方案分为3种，见表2.1。表2.1 工艺方案序号工艺方案结构特点 1单工序模生产：落料、首次拉深、二
8、次拉深、三次拉深、四次拉深、切边 模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件加工，生产效率低，难以满足零件大批量生产需求。2复合模生产：落料-首次拉深复合、二次拉深、三次拉深、四次拉深、切边同一副模具完成两道不同工序，大大减小了模具规模，降低了模具成本，提高生产效率，也难以提高压力机等设备使用效率；操作简单、方便，适合中批量生产；。3连续模生产：落料-拉深-拉深-拉深-拉深连续、切边同一副模具不同工位完成两道不同工序，生产效率高，模具规模相对第二种方案要大一些，模具成本要高；两道工位之间定位要求非常高。 根据本零件设计要求以及各方案特点，决定采用第2种方案复合模比较合理。第3章 圆筒形
9、拉深件工艺计算3.1 工艺尺寸计算（1） 确定切边余量1.89 见文献1p120查表4-2得：取修边值=5mm计算毛坯直径D= =116 mm确定拉深形式及拉深次数 根据毛坯首次拉深不起皱条件是:D-d22t 即116-39.5=76.522x0.5得76.511,故：D-d22t成立 所以应采用压边圈。确定每次拉深拉深系数与直径毛坯相对厚度t/D100 总拉深系数为m总= 取m1=0.56，m2=0.78，m3=0.8得： 由上计算可得共需要4次拉深； 取m1=0.57，m2=0.78，m3=0.8，m4 则： 取 取 取 取由于=33.7mmP3 P4 则： Q=(1/31/6)P2=()
10、KN 取Q=10 P总=P1+Q=+10=KN63KN 该模具属图形对称旋转件，圆心即压力中心，不必进行压力中心计算。 3.3 拉深模间隙 有压边圈模具间隙 第一次拉深 3.4 凸凹模工作部分尺寸及公差确定 第一次拉深后零件直径为69.6mm，由公式c=1.2t确定拉深凸凹模间隙值c, 所以c=1.2x0.5=0.6mm,则：以凹模为基准；凹模尺寸计算为： 查表得d 凸模尺寸计算为 查表得p2以凹模为基准；c=1.2x0.5=0.6mm;凹模尺寸计算为： 查表得d 凸模尺寸计算为 查表得p2以凹模为基准；c=1.2x0.5=0.6mm;凹模尺寸计算为： 查表得d 凸模尺寸计算为 查表得p2以凹
11、模为基准； 凹模尺寸计算为 查表得d 则凸模尺寸计算为 查表得p3.5 落料拉深复合模其它工艺计算 根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。查文献2p574落料尺寸为，落料凹模刃口尺寸计算如下。查得该零件冲裁凸、凹模最小间隙C，最大间隙，最小间隙，凸模制造公差，凹模制造公差。将以上各值代入校验是否成立。经校验，不等式成立，则，所以可按下式计算工作零件刃口尺寸。落料时以凹模为基准件计算：3.6 排样图设计及材料利用率计算 毛胚直径为116mm,考虑操作方便，采用单排排样，无侧向压边装置。其排样图如图3-1： 排样图3-1由文献1p32表2-10得：送近距离条料宽度：查表2-11，2-12得
12、：=0.5 ，bo材料利用率：3.7 压边橡胶计算其产生压力开始就为压边力，其总行程橡胶直径为保证橡胶垫不过早失去弹性而破坏，其允许最大压缩两不得超过摘要高度45%，一般取自由高度35%45%。橡胶垫预压缩量一般取自由高度10%15%。橡胶垫产生力 式中：压力； 橡胶垫横截面积； 及橡胶垫压缩量有关单位压力，如表3-1所示。表3-1 橡胶压缩量与单位压力橡胶压缩量（%）单位压力（MPa）橡胶压缩量(%)单位压力(MPa)101520253035又因为 3.8 卸料装置设计 卸去冲裁后紧箍在凸模外面带孔部分（制件或条料） ，卸料装置分为刚性卸料装置与弹性卸料装置；特点：优点：卸料力大。 缺点：冲
13、裁时，板料没有受到压料力作用，因此冲 裁后带孔部分有明显翘曲现象。适用场合：常用于材料较硬、厚度较大、精度要求不太高 工件冲裁。（当t3时，一般都采用刚性卸料）特点： 优点：冲裁时弹性卸料板对条料有预压作用，因此 冲裁后带孔部分表面平整，精度较高。 缺点：卸料力小。适用场合： 常用于材料较薄（t2 ）、硬度较小、精度要求高工件冲裁。所以：选用弹性卸料装置卸料橡胶橡皮材料：聚氨酯橡胶（PUR）。聚氨酯橡胶：2=1535% ；1=10%。 式中：A装配完成时，凸模低于卸料板高度； t料厚； B冲裁完成时，凸模将落料推入凹模深度； 35刃口磨损量橡皮自由高度H计算公式： 式中：L橡皮工作时总压缩量，
14、mm; 1橡皮预压缩率，%; 2橡皮工作时总压缩率，%。 卸料板外形尺寸计算： 外形尺寸：同凹模（或凹模固定板）外形尺寸; 内形尺寸：及凹模孔形状基本相同，与凸模间有一定间隙; 弹性卸料时：及凸模单面间隙按（0.050.1）Z/2配合； 刚性卸料时：及凸模单面间隙取（0.20.5）Z/2配合； 导板式卸料板时：及凸模刃口尺寸按H7/h6配合。 采用刚性卸料，材料：45钢 厚度:仅作卸料时：Hx=（1020）mm 既作导板又作卸料时： 式中：Hx卸料板厚度，mm； Ha凹模厚度，mm。 推件装置安装在上模部分，利用压力机横梁或模具内弹性元件，通过推杆、推板 等，将制件或废料从凹模型腔内推出。分为
15、弹性推件装置与刚性推件装置。弹性推件装置：利用压力机横梁，通过安装在模柄内打杆进行推件。 特点：压平使冲裁件质量较好；但模具较厚；推件力小。刚性推件装置：利用安装在模具内部弹性元件完成推出动作。 特点：模具紧凑；推件力大、可靠。采用：刚性推件装置，材料：45钢卸料螺钉作用：固定弹性卸料板，限制弹性卸料板静止位置。 第4章 模具结构确定41模具形式 复合模又可分为正装式与倒装式。4.1.1 正装式特点 冲出工件表面比较平直为后续加工提供条件。4.1.2 倒装式特点 操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凸凹模承受张力较大，因此凸凹模壁厚应严格控制，以免强度不足。 经分析，此工件，若采用正装式
16、复合模，操作很不方便；另外，此工件无较高平直度要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑，决定二、三、四次拉深采用倒装式复合模，首次拉深用正装。4.2 定位装置 首次拉深采用固定式挡料销纵向定位，安装在凹模上，工作很方便。4.3 卸料装置 4.3.1 条料卸除 采用弹性卸料板。因为是正装式复合模，所以卸料板安装在上模。 4.3.2 工件卸除 采用打料装置将工件从落料凹模中推下，落在模具工作表面上。4.4 导向零件 导向零件有许多种，如用导板导向，则在模具上安装不便而且阻挡操作者视线，所以不采用；若用滚珠式导柱导套进行导向，虽然导向精度高、寿命长，但结构比较复杂，所以也不采
17、用；针对本次加工产品精度要求不高，采用滑动式导柱导套极限导向即可。而且模具在压力机上安装比较简单，操作又方便，还可降低成本。 4.5 模架 若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便，但只能一个方向送料。若采用对焦导柱模架，则受力平衡，滑动平稳，可纵向或横向送料。若采用后侧导柱模架，则可三方向送料，操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑，但模具受力不平衡，滑动不平稳。 本设计决定采用后侧导柱模架。451标准模架选用 落料拉深复合模零部件设计标准模架选用依据为凹模外形尺寸，所以应首先计算凹模周界大小。根据凹模高度与壁厚计算公式得拉深凹模工作部分长为33mm,由于在凹模内要安装打料
18、块且及打杆相连，为保证修模余量且能正常工作，在凹模内留至少20mm自由尺寸。即拉深凹模高度为80mm 内径为mm 外径为mm 拉深凸模直经为mm 落料凹模内径为mm模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，查得模架规格为：上模座200mm160mm40mm，下模座200mm160mm45mm，导柱28mm180mm，导套28mm100mm38mm。 第二、三、四次拉深模零部件设计由于零件高度较高，尺寸较小，所以未选用标准模架，导柱导套选用标准件，其规格分别为25mm180mm，25mm105mm43m，上模座。下模座。第5章 编写工艺卡片 各工序详细说明见表5-1.表5-1 圆筒工序表序号工序说
19、明工序简图设备规格模具形式1落料及拉深250KN正装式落料拉深复合模2拉深63KN倒装式拉深复合模3拉深63KN倒装式拉深复合模4拉深63KN倒装式拉深复合模结束语 通过对无凸缘筒件相关模具设计、计算，使我对冲裁模设计流程有了更深了解，包括零件工艺分析、工艺方案确定、模具结构形式选择、必要工艺计算、主要零件设计、压力机选择、总装配图及零件图绘制。在设计过程中，有些数据、尺寸是一点也马虎不得，只要一个数据有误，就得全部改动，使设计难度大大增加。在这次设计中，我感觉要完成设计不仅要有扎实专业知识，还要有过硬计算机基础保障，方才能很好完成这次设计。所以我们今后学习中不仅要学习好应该所学，还要尽可能多去扩展我们其他方面领域，只有这样我们才能做得过更好。参考文献1 田光辉，林红旗，模具设计及制造, 北京大学出版社，2002 王孝培，冲压手册（第2版）,机械工业出版社，2004 周玲编,冲模设计实例详解,