落料拉深复合模设计
湖南工学院
课题落料拉深复合模设计
专业模具设计与制造
班级
学生姓名
指导老师
2006年12月29日
说明计算内容
一、任务书………………………………
二、工艺分析……………………………
三、工艺方案的确定……………………
四、工作原理……………………………
五、工艺设计……………………………
六、模具结构设计………………………
七、总结…………………………………
八、参考文宪……………………………
共 19 页第 1 页
说明计算内容
第一部分:《冷冲模工艺及模具设计》课程设计任务书
一、目的及意义:
本课程是冷冲压工艺及模具设计～结合一个比较简单的冲压零件～综合运用本课程及以前所学课程的理论知识～独立
设计出一套冷冲模具～能使学生得到模具设计的初步训练。通过本课程设计～进一步提高学生利用技术资料、运算和绘图设计能力～为毕业设计打下良好的基础。
二、设计时间:二周
三、设计题目:落料、拉伸复合模设计
给定条件:冲压零件图及模具装配简图如下图示。
材料:08钢
厚度:0.5mm
落料、拉深复合模
共19 页第2页
说明计算内容
四、设计工作量:
1、模具装配图:1张,1号图,,
2、主要零件图:凸模、凹模及凸凹模零件图各一张,
3、设计说明书一份。
五、设计步骤:
1、收集和分析原始资料:
1 ,、冲压件的图纸和技术条件,
2 ,、冲压件的生产纲领,
3 ,、冲压件的工艺规程,
4 ,、有关冲模标准件的资料,
5 ,、现存模具结构资料。
2、确定模具类型及结构形式:
根据已确定的最佳工艺方案确定冲模的类型是简单模、连
续模、或复合模。
3、进行必要的计算
主要指进行冲模工作部分尺寸、压力中心和选用弹簧的计算及确定模具闭合高度。
4、绘制模具总装图
5、绘制模具零件图
共 19 页第 3页
说明计算内容
六、设计要求:
要求方案选择合理～图样正确、清楚、整洁～符合国家有关
制图标准。
整理出设计计算说明书～列出计算过程和结果～并进行讨论
和分析,计算结果要求准确全面～有关数据要标明出处。计算说
明书要求字迹工整～语句通顺流畅。要有参考资料。整个设计过
程要求每个同学在规定时间内单独完成。
共 19 页第 4 页
说明计算内容
第二部分:设计过程
一、冲压工件的工艺分析:
由工件图看～该工件需要先落料、再拉伸成一个直壁筒形件。
因此～该工件的结构简单、工序简单～为提高生产率可以采用落
料、拉伸复合模结构来完成加工。
二、参数的计算:
,1,、毛坯的尺寸计算:
根据等面积原理～用解析法求该零件的毛坯直径～并且
h由于较小所以不必考虑修边余量～由毛坯的直径公式: d
22 D,d，4dH,1.72rd,0.56r
冲参见《严格的讲～直径d与圆角半径r均应取板厚中线尺寸～但是由
压工艺于厚度为0.5?～d与r就以零件图样标注的尺寸代入公式得:
与模具
22D,78，4，78，27,1.72，5，78,0.56，5
设计》一,117.58mm,118mm
,2,、确定拉深次数: 书表
毛坯相对厚度t/D=0.5/118=0.42%,相对高度4-15
H/d=27/78=0.35,查表4-15(见冲压工艺与模具设计一书)得
n=1,且工件圆角半径.故可以一次成形。 r,2tp
,3,、排样方案确定:
该工件排样根据落料工序设计～考虑操作方便及模具结构简单～故采用单排排样设计～采用手工送料～采用导料销导料、
共 19 页第 5 页
说明计算内容
挡料销挡料。由表面2—16,见冲模设计应用实例一书,查得
参见《冲模
～ : a,1.0mma,0.8mm1
设计应那么:条料的宽度:b=118+2a=119.6mm
用实例》
条料的步距:h=118+=119mm a1一书冲裁单件材料的利用率计算: 表2—16 223.14，118nAD, ,，100%,，100%,，100%,76.8%,bh4bh4，119.6，119
排样图如下所示:
,4,、计算工序压力:
1 ?、落料力的计算:
F,1.3Lt,落
—落料力,N,, F落
L —工件外轮廓周长 L=, ,D,3.14，118,371mm
共 19 页第 6页
说明计算内容
t —材料厚度 t=0.5mm,
—材料抗剪强度,MPa, 由书,见冲压模具设计实,
例一书,附录查得=260Mpa; A,1
落料力则为: F,1.3，371mm，0.5mm，260MPa,62.70KN参见《冲落2 ?、卸料力的计算: F,KF压模具卸卸落
—卸料力因数～由表2-15,见冲压模具设计实例一书,K设计实卸查得=0.045 K例》一书卸
F,0.045，62.70,2.82KN附录A卸1
3 ?、拉深力的计算:有压边圈的圆筒形件的拉深公式表2-15 F,k,dt,b拉
—拉深力 F参见《冲拉
d —拉深件的直径～d=78mm 压模具
t —材料厚度设计实
—材料的强度极限,MPa,由附录,见冲压模具设,A例》一书b1
计实例一书,查得=330Mpa ,附录Ab1
k—修正系数由表4—18,见冲压模具设计实例一书,表4-18
查得k=0.66
拉深系数:m=d/D=78/118 ,0.66
=0.66×3.14×78×0.5×330=26.67KN F拉
4 ?、压边力的计算:压边力 F,AP压
共 19页第 7 页
说明计算内容
1 222A—压边圈面积 A= ，，,118,78,6154.40mm4参见《冲P—单位压边力查表4—16,见冲压模具设计实例一书,得压模具
P=3.0MPa
设计实
=6154.40×3.0=18.46KN F,AP压
例》一书
故总的冲压力为:
附录B3
F,F，F，F，F压总拉落卸
表4-16
=62.70+2.82+26.67+18.46
=110.65KN
(5)冲压设备的选择:
对于浅拉深可按式～估算公称压力来选取F,1.6~1.8F压总压力机～参照附录,见冲压模具设计实例一书,选用公称B3 压力为250KN的开式压力机～其主要技术参数为:
公称压力:250KN
滑块行程:80KN
最大闭合高度:250KN
工作台尺寸:560×360mm
,模柄孔尺寸:50×70mm
三、主要工作部分尺寸计算:
模具的落料凹模～凸凹模～冲孔凸模的工作关系。
对工件未注公差可按IT14计算～也可由书附录查得各尺 D1
共 19 页第 8页
说明计算内容
寸的未注公差。
参见《冲
根据表2—10,见冲压模具设计实例一书,查得冲裁模刃口双
压模具间隙mm～ mm。 Z,0.040Z,0.060minmax
设计实,1,、落料刃口尺寸计算:
例》一书0的凸凹模的制造公差由表2—12,见冲压模具设计实,118,0.87 附录B3例一书,查得～。 ,,0.035mm,,0.025mm凹凸
表2-12
由于=0.02～故采用凸模与凹模配合,，,,0.06,Z,Z凹凸maxmin
表2-13 加工方法～因数由表 2—13,见冲压模具设计实例一书,查得 X=0.5 ～则:
,，，0.035，0.035凹 D,(D,X,),(118,0.5，0.87),117.565mm凹000
按凹模尺寸配制～其双面间隙为0.025~0.035mm , D凸
其工作部分结构尺寸如图所示:
按凹模尺寸配作
共 19 页第 9页
说明计算内容
,2,、拉深工作部分尺寸计算:
拉深凸模与凹模的单边间隙可按表2—12,见冲压模具设计参见《冲实例一书,中式Z/2=1t计算得Z/2=0.5mm～由于拉深工件的公差压模具可采用IT10级精度～查书附录～按公式可求E得,,,,0.12mm设计实3凸凹
拉深凸、凹模尺寸及公差如下: 例》一书
0:mm 工件尺寸,78表2-12 ,0.74
,，，0.12凹mm d,(78,0.75,),,77.445凹00
00d,(d,Z),,75.445mm 凸凹,,0.12凸
其工作部分结构尺寸如图所示:
四、弹性元件的设计计算:
为了得到较平整的工件～此模具采用弹压式卸料结构～使条料在落料、拉深过程中始终处在一个稳定的压力之下～从而改善了毛坯的稳定性～避免材料在切向应力的作用下起皱的可能性。
共 19 页第 10页
说明计算内容
(1)、上卸料采用橡胶作为弹性元件～按公式计算橡胶的自由高度:
H,(3.5~4)S自由工作
式中:—橡胶的自由高度,mm, H自由
—工作行程与模具修磨或调整,4~6mm,之和 S工作
=,20+0.5+5,mm?=25.5mm? S工作
则: =,3.5~4,×25.5=89.25~102mm 取H自由
=100mm? 因此橡胶的装配高度: H自由
H,(0.85~0.9)，H,(0.85~0.9)，100,85~90mm2自由
取 H,88mm2
橡胶的断面面积～在模具装配时按模具空间大小确定。
,2,、下顶块压边采用橡胶作为弹性元件～计算橡胶的自由高度: =,3.5~4, HS工作自由
=(20+5)mm=25mm S工作
则: H,(3.5~4)，25mm,87.5~100mm自由
取=89mm? H工作
计算橡胶的装配高度:
mm H,(0.85~0.9)H,(0.85~0.9)，89,75.7~80.12自由
取 H,78mm2
橡胶的断面面积～在模具装订配时按模具空间大小确定。
共 19 页第 11 页
说明计算内容
五、模具的总体设计及装配:
该工件的模具结构如图。主要由上下模座、落料凹模、
凸凹模、拉深凸模、上顶块、下顶块、卸料板等零件组成。
根据主要工作部分尺寸、结构以及弹性元件的尺寸～参
照有关资料～可选取级精度的后侧导柱模架。即: ,
上模座:250×250×50mm? HT200
下模座:250×250×65mm? HT200
下模座轮廓尺寸:L=B=250mm,
S=280mm,
R=50mm,
A1=160mm,
A2=290mm?
导柱:A50h5×200, 导套:A50H6×150×50,导柱、导套的
渗碳深度为0.8~1.2mm ,硬度为HRC58~62。参见《冲
压工艺六、零件的具体结构尺寸设计:
,1,、落料凹模的设计: 与模具
由于此套模具为复合模～并且是逆出件式～所以凹模设计》一内壁采用全直壁式的～材料选择为Cr12～热处理硬度为书表60~64HRC～此凹模板采用矩形凹模板～由于压力中心在几何2-17 中心～查表2-17,见冲压工艺与模具设计一书,可得: 共 19 页第 12 页
说明计算内容
1?、凹模壁厚为大于50mm～所以可得凹模的最小外形尺寸:
L=B=118+2+50=218mm
取标准值:L=B=250mm
32 ?、凹模的厚度为:H= KK0.1F(mm)12
参见《冲
F -冲裁力,N,,
压工艺
-凹模材料修正系数～合金工具钢取1～碳素工具钢取K1
与模具
1.3;
设计》一
-凹模刃口周边长度修正系数见表2-18,见冲压工艺K2
书表
与模具设计一书,,
2-18
3 H,1，1.37，0.1，62.70，103,11.84mm
表2-19
按GB2858.1-81取标准值50mm
3?、螺孔中心到凹模板外缘的尺寸:L=2d～选螺栓为M10的内六角螺栓～
L=2X10=20mm～从总体角度出发～取:L=30mm～
4?、销孔中心到凹模板外缘的尺寸～查表2-19,见冲压工艺与模具设计一书,取L=30mm.
5?、螺孔与凹模型孔及销孔之间的尺寸:
～取20mm。 S,1.3d,1.3，5,6.5mmmin
其结构如图所示:
共19 页第 13页
说明计算内容
(2)、凸凹模(落料的凸模、拉深的凹模):
材料选择为Cr12～热处理硬度为60~64HRC。
厚度:H==88+10-0.2+20=117.8mm H，H,0.2弹压橡胶
刃口尺寸在前面已经确定～综合考虑其它的因素决定其具体
尺寸如下:
共 19 页第 14页
说明计算内容
以凹模尺寸配作
,3,、凸凹模,落料凸模、拉深凹模,:
材料选择为Cr12～热处理硬度为60~60HRC。
总体高度为:H=45-0.5+20=63.5mm
刃口尺寸在前面已经确定～综合考虑其它因素确定其结构如图所示: 按凸模尺寸配作
共 19 页第 15 页
说明计算内容
,4,、卸料板、上顶块、下顶块、垫板、固定板、打板、打杆、
顶杆等零件:
均采用45钢～其结构尺寸与以上的其它零件综合考虑。
,5,、螺钉与销钉的选择:
圆柱头内六角螺母:
GB70-85 M8X20 4个
GB70-85 M10X70 4个
圆柱头内六角卸料螺钉:
GB2867.6-81 M24X160 4个
导料销:
GB119-86 销5X14 2个
挡料销:
GB119-86 销2X14 1个
七、压力机的校核:
1、拉深模的压力机其行程必须考虑取放工件方便～因此要求:
S>2h
S为压机的行程 S=100 mm
H为工件的高度 h=27mm
由于100mm>2X27mm～因此符合要求。
2、模具闭合高度校核: H，10,h,H,5minmax模
共 19 页第 16 页
说明计算内容
-压力机最小装模高度 Hmin
-压力机最大装模高度、 Hmax
-模具闭合高度 h模
因为:265+10mm<307.8mm<330-5mm
所以:符合要求。
3、工作台尺寸校核:
工作台尺寸:460X700mm >模座尺寸:340X380mm
所以:符合要求.
综上所述压力符合要求.
共 19 页第 17 页
说明计算内容
第三部分:设计体会
在老师的精心指导下～此次课程设计顺利地完成了。通过课程
设计我们再次把所学的专业知识用于实践当中～可以说这次设计就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～懂得了如何把计算机知识用于我们的专业～懂得了如何查阅和运用技术资料。当然～在这个过程中～我们遇到的困难和挫折也是不少的～主要来源于我们的专业知识还不够～实践经验还不足等等。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～不断地去丰富经验。
因此～尽管这次设计不能算作是成功之作～但是它给我们带来
的收获是具大的～影响是深远的。所以我们在今后的学习和工作中要敢于实践～不断吸取经验教训～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作出不懈努力:
共 19 页第 18页
说明计算内容
第四部分:参考文献
1、许发樾主编《冲模设计应用实例》机械工业出版社
1999年6月出版
2、钟毓斌主编《冲压工艺与模具设计》机械工业出版社
2000年5月出版
3、《冲模设计手册》编写组编著《冲模设计手册》机械工
业版社 1999.6
4、冯炳尧韩泰荣殷振海蒋文森编《模具设计与制造简明手册》上海科学技术出版社 1984年12月出版
共19 页第 19 页