窄凸缘拉深件课程设计说明书

冷冲模课程设计说明书
08AL
摘要
本次冷冲压模具设计的内容为2045号窄凸缘圆形筒形件工艺分析与模具设计，完成了落料、首次拉深、二次拉深，三次拉深，切边五道工序。

落料和首次拉深复合模具为正装结构，拉深工件先由压边圈将工件从凸模上顶出，再由打杆组成的刚性推出装置推出制件，采用弹性卸料板卸除条料。

由于不能一次拉深出，故要三次拉深出来，第三次拉深。

条料排样方式为单排。

为了便于安装平稳以及方便操作选模座为标准中间导柱圆形模座，模柄为压入式模柄，选用单动压力机。

在落料，拉深成形完成后再完成切边工序以确保制件的形状和尺寸。

查阅相关资料和有关手册，手工绘制装配图和相关的零件图。

关键字：拉深模、正装、单排、后侧导柱、弹性卸料板
目录
第1章绪论 (1)
1.1冲压设计概论 (1)
1.2 冲压设计的基本内容 (1)
1.3冲压设计的一般工作程序 (1)
第2章工艺分析 (3)
2.1产品冲裁工艺分析 (3)
2.1.1 产品结构形状分析 (3)
2.1.2 产品尺寸精度、断面质量分析 (3)
2.2产品拉深工艺分析 (4)
2.3计算模具压力中心 (5)
第3章工艺方案的确定及工艺计算 (6)
3.1工艺方案分析 (6)
3.2拉深部分主要工艺参数的计算 (6)
3.2.1确定修边余量 (6)
3.2.3判断能否一次拉成 (6)
3.2.4 试确定各工序拉深系数 (7)
3.2.5 试确定圆角半径 (7)
3.2.6确定各次拉深高度 (7)
3.3 确定排样图 (8)
3.4确定工艺卡片 (10)
4.1落料和首次拉深 (11)
4.1.1凸凹模工作尺寸 (11)
4.1.2计算冲压力 (13)
4.2二次拉深 (14)
4.2.1凸凹模工作尺寸 (14)
4.2.2计算拉压力 (14)
4.3三次拉深 (14)
4.3.1凸凹模工作尺寸 (14)
4.3.2计算拉压力 (15)
4.4切边 (15)
第5章模具总体结构设计 (16)
5.1模具的典型结构 (16)
5.2 定位装置 (17)
5.3 卸料装置 (17)
5.3.1 条料的卸除 (17)
5.3.2 工件的卸除 (17)
5.4 其他零件尺寸的确定 (17)
5.4.1 卸料弹簧 (17)
5.4.2卸料板 (18)
5.4.3模座 (18)
5.5 压力机的确定 (18)
结束语 (20)
参考文献 (21)
第1章绪论
1.1冲压设计概论
随着冲压技术的不断进步和冲压生产的迅速发展，对冲压设计工作提出了愈来愈高的要求。

冲压设计是一项技术性很强的工作，其设计过程是实质上是再创造的的劳动过程。

冲压设计质量的优劣，不仅直接影响冲压产品的质量、成本及生产效率，而且也影响着冲压生产的组织与管理。

因此，冲压设计工作不仅要求设计人员具有较好的理论基础、丰富的实践经验、熟练的设计技能和认真负责的态度，而且还要求设计人员能在不断积累总结设计经验的基础上，及时获取最新的科学技术知识，尽快掌握现代化的设计手段。

只有这样，冲压设计工作才能适应工业生产迅速发展的需要。

1.2 冲压设计的基本内容
冲压设计包括工艺设计和模具设计两方面内容。

冲压工艺设计是针对给定的产品图样，根据其生产批量的大小、冲压设备的类型规格、模具制造能力及工人技术水平等具体生产条件，从对产品零件图的冲压工艺分析入手，经过必要的工艺计算，制定出合理的工艺方案，最后编写出冲压工艺卡片的综合性的分析、计算、设计过程。

冲压模具设计则是依据制定的冲压工艺规程，在认真考虑毛柸的定位、出件、废料排除诸问题以及模具的制造维修方便、操作安全可靠等因素后，构思出与冲压设备相适应的模具总体结构，然后绘制出模具总体装配图和所有非标准零件图的整个绘图设计过程。

1.3冲压设计的一般工作程序
在实际生产中，冲压件的形状、尺寸及其精度要求各异，且具体生产条件也不尽相同，这常给开始从事冲压设计的人员带来一定困难。

从另一方面看，只要遵循冲压变形的基本规律，搞清楚冲压基本工序的各自变形特点，尽管冲压件的形状、尺寸及精度要求不同，冲压设计的基本原则与方法则还是大同小异的。

一般情况下按以下工作程序进行：
（1）搜集冲压设计必要的原始资料；
（2）分析产品零件图的冲压工艺性；
（3）确定冲压工艺方案；
（4）确定模具类型；
（5）选择冲压设备；
（6）编写冲压工艺过程卡；
（7）重新审查产品零件图和冲压工艺过程卡；（8）进行模具的总体设计；
（9）进行模具的主要零部件设计；
（10）绘制模具总装配图和零件图；
（11）编写模具设计计算说明书。

第2章工艺分析
2.1产品冲裁工艺分析
2.1.1 产品结构形状分析
图2.1 制件图
由图2.1可知，产品为圆形落料、筒形拉深件。

产品形状结构比较简单，且对称，无狭槽、尖角，满足冲裁要求。

2.1.2 产品尺寸精度、断面质量分析
1.尺寸精度
任务书对冲件的技术要求为制件表面不得有划伤，无其它特殊要求，故定为IT14级。

2.冲裁件断面质量
因为一般用普通冲裁方式冲2mm 以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra 可达12.5～
3.2m μ，毛刺允许高度为0.05～0.1mm ；本产品在断面粗糙度上没有太严格的要求，单要求孔及轮廓边缘无毛刺，所以只要模具精度达到一定要求，在冲裁后加修整工序，冲裁件断面的质量就可以保证。

3.产品材料分析
本设计的产品材料为08A ，本设计的产品材料为08A ，属优质有色金属材料，其力学性能是强度、硬度低而塑性较好，非常适合冲裁加工。

另外产品对于厚度与表面质量没有严格要求，所以尽量采用国家标准的板材，其冲裁出的产品表面质量和厚度公差就可以保证
经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。

4.产量要求
零件图中无产量要求，但考虑到此零件可能被用于标准件，故初步定为中等批量生产。

适合中等批量生产的冲压加工方法，最好采用复合模或连续模
2.2产品拉深工艺分析
1.根据产品图样，本次所给工件为“窄凸缘筒形件”，是严格的回转对称零件。

图上未标注公差等级，取为IT14级。

工件要求表面不划伤，技术要求较低。

所使用的材料为08A ，是冲压常用材料。

查“冲压设计手册”得：
材料的抗剪强度 =τ294 MP
抗拉强度 =b σ392 MP
2.拉深件的圆角半径要求
拉深件底部圆角半径应满足p r t ≥，一般取错误！未找到引用源。

；凸缘圆角半径2d r t ≥。

本次课程设计，如图示：错误！未找到引用源。

不满足要求，故拉深后增加整形工序。

3.拉深件各部分尺寸比例要适当，拉深件高度不宜太大，一般控制在2h d ≤
其中，h 为拉深件高度，
d 为拉深件直径。

拉深件凸缘宽度不宜太宽，一般控制在如下范围：1225d t d d t +≤≤+凸
本设计中：h=48mm, d=31mm, t=1mm, =凸d 39mm
因此 h<2d
d+12t=43mm, d+25t=56mm
工件不满足尺寸比例要求，但制件结构不允许修改，故用压边圈防止起皱和移位。

4.拉深件的尺寸精度
一般情况下，拉深件的精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级，本工件的精度等级为IT14级，满足拉深加工的精度要求。

2.3计算模具压力中心
由于该零件完全对称于相互垂直大大两条多层次线，所以模具的压力中心在几何图形的狭槽点上。

第3章工艺方案的确定及工艺计算
3.1工艺方案分析
该工件包括落料、拉深、切边三个基本工序，可以选下工艺方案：
方案：落料+拉深复合，后拉深二，三次拉深，切边，采用复合模+单工序。

分析：只需四副模具，工件的精度及生产效率都较高，工件精度也能满足要求，操作方便，
成本较低。

3.2拉深部分主要工艺参数的计算 3.2.1确定修边余量δ
查表4.5可知，δ=2.5, =F d 39+2×2.5=44mm
3.2.2 计算毛坯直径D
2
22F 56.072.156.072.1d 4d D r
dr R dR h --+-+= 2
225.356.05.33172.1256.023172.14831444⨯-⨯⨯-⨯+⨯⨯-⨯⨯+=
=87.12≈88mm
3.2.3判断能否一次拉成
3144=d d F =1.42, 100881100⨯=⨯D t =1.14，D
d
m =总=0.35 查表1-26得
58.0h 1
1
=d ， 8.401=m 而
31
47
h =
d =1.52﹥11h d ， 1m 〈总m 故制件不能一次拉出。

3.2.4 试确定各工序拉深系数
由表1-19查得：53.01=m ，76.02=m ，79.03=m
=⋅=D m d 110.53×88=46.64mm
=⋅=122d m d 0.76×46.64=35.5
mm d 3105.285.3579.03<=⨯= 故可三次拉深出来。

∴ 54.01=m 5，77.02=m ，838.03=m
=⋅=D m d 110.545×88=48mm =⋅=122d m d 0.77×48=37mm =⋅=233d m d 0.838×37=31mm
3.2.5 试确定圆角半径
()t d D r ⋅-=8.0凹
()凹凸r .80~.60=r
取 .1m m
51=凹r ，mm 41=凸r
3mm 2=凹r ，mm 32=凸r
mm 23=凹r ，mm 23=凸r
3.2.6确定各次拉深高度
首次拉深
()()111
1
11132.043
.025.0h r d d r d Dk ++-= ().5432.048485.443
.04845.5018825.0 ⨯++⎪⎭
⎫
⎝⎛-⨯= =30.4mm
2/t h H 11+==30.4+0 .5=30.9≈31mm
第二次拉深
()
()22222
2r 43.0d 5.20h 凸凹凸r d D ++-=
()
3243.0398837
5.20 22
⨯⨯+-=
=44.6mm =2H 44.6mm
第三次拉深
=3H 48mm
3.3 确定排样图
3.1排样图
1.制件的毛坯为简单的圆形件，而且尺寸比较小，考虑到操作方便，宜采用单排。

t=1.6mm
2.排样设计
由表2-17查得搭边数值 a=2,b=1.5
进距 S=D+b=88+1.5=89.5 条料宽度 B=D+2a=88+4=92 条料规格选用 1×900×1800 采用纵排：裁板条数 92
900
n 1==
B B 总=9条余7mm 每条个数 89.5
.5
11800S b L n 2-=-=
=20个余0.09mm 每板总个数 21n n n ⋅=总=9×20=180
板的材料利用率 ()
总
总
总B L d D 4
n 22
⋅-=
π
η×100%=59.2%
3.4确定工艺卡片
第4章工序尺寸计算
4.1落料和首次拉深
4.1.1凸凹模工作尺寸
图4.2拉深凸模
图4.1落料凹模
图4.3凸凹模
4.1.1.2 刃口尺寸计算 1）落料： 标准尺寸04.7088-φ 凸模与凹模分开加工
凹凹δ0)x -(D D ∆=
min )C 2x -(D D 凸凸δ-∆= 查表2-23得，2min C =0.132，2max C =0.240 查表2-28得，凹δ=+0.03 ，凸δ=-0.02 ∴ 凹δ-凸δ=0.05﹤2max C -2min C =0.108 查表2-30得，x=0.5
∴ 03
.00
3.0003.687)
4.70.50-(88D =⨯=+凹 0
02.0002.050.87)132.020.74.50-(88D --=⨯-⨯=凸
2）首次拉深: 标准尺寸02.6048-φ
凹凹δ0)0.75-(D D ∆=
C)20.75-(D D 凸凸δ-∆=
查表4-76得，凹δ=+0.09 ，凸δ=-0.06 C=1.2t=1.2
∴ 9
.0009.00054.47)2.600.75-(48D ++=⨯=凹 0
06.0006.014.45)2.120.62.750-(48D --=⨯-⨯=凸
4.1.1.2 外形尺寸尺寸计算
1）凹模：厚度48mm 直径184mm
2）凸模：h1=45mm ，h2=10mm ，h3=15mm H=h1+h2+h3=70mm 直径50mm
3)凸凹模：1l =20mm ，2l =50mm ，h =3mm H=1l +2l +h =73mm 轮廓尺寸100×70mm 4.1.1.3凸凹模壁厚校核
查参考文献[2]知，倒装复合模凸凹模最小壁厚.72min =n （料厚1=t .6mm ）； 本设计中 ()min .5142/3665n n >=-=
所以凸凹模壁厚校核合格，按图设计的凸凹模符合要求。

4.1.2计算冲压力
1）落料力：τπDt .31F =落料
=1.3×3.14×88×1×200=71843N 2）卸料力：卸料卸料卸料F K F ⋅==0.04×124811=4680N 其中查表2-37得， 4.00K =卸料 3）拉深力：1b 1k t d F σπ=拉深
=3.14×35×1.6×392×0.75 =51697N
其中查表4-86得， 75.0k 1= 4）压边力：p ])2([4
F 2112凹压边r d D +-=
π
=3845N
其中查表4-82得， p=2.5Mpa 选用压力机J23-16
4.2二次拉深
4.2.1凸凹模工作尺寸
标准尺寸 02.5037-φ
凹凹δ0)0.75-(D D ∆=
C)20.75-(D D 凸凸δ-∆= 查表4-76得，凹δ=+0.09 ，凸δ=-0.06 C=1.1t=1.76
∴ 9
.0009.00061.36)2.500.75-(37D ++=⨯=凹 0
06.0006.041.34)1.120.52.750-(37D --=⨯-⨯=凸
4.2.2计算拉压力
1）拉深力：2b 2k t d F σπ=拉深
=3.14×28×1.6×392×0.52 =28675N
其中查表4-86得， 52.0k 2= 2）压边圈不做压边用，无压边力 选用压力机J23-10
4.3三次拉深
4.3.1凸凹模工作尺寸
1）三次拉深: 标准尺寸 02.5025-φ
凹
凹δ0)0.75-(D D ∆=
C)20.75-(D D 凸凸δ-∆= 查表4-76得，凹δ=+0.09 ，凸δ=-0.06 C=t=1.6
∴ 9
.0009.0001.624)2.500.75-(25D ++=⨯=凹 0
06.0006.014.21)120.52.750-(25D --=⨯-⨯=凸
4.3.2计算拉压力
1）拉深力：3b 3k t d F σπ=拉深
=3.14×23.4×1.6×392×0.52 =23964N
其中查表4-86得， 52.0k 3= 2）整形力：80])228.21()2535[(4
p A F 222⨯⨯-+-=
⋅=π
整形 =57578N
3）冲孔力：τπdt .31F =冲孔=1.3×3.14×6×1.6×294=11521N 4）顶件力：拉深顶件.1F 0F ==0.1×23964=2396N =总F +冲孔F +整形F +拉深F =顶件F 95.93KN 选用压力机J23-16
4.4切边
1）切边力：τπdt .31F =切边=1.3×3.14×35×1.6×294=67206N 2) 废料刀力：=废F 2×1.3×（35-30）×1.6×294=6115N
=总F +切边F =废F 73.32KN
选用压力机J23-10
第5章模具总体结构设计
5.1模具的典型结构
图5.1落料与首次拉深复合模
图5.1所示为单冲床上使用的落料拉深复合模。

工作时，送入的毛柸放在凹模、压边圈和承料板上。

依靠挡料销和导料销定好位置。

上模下行时，由卸料板将毛柸压住，凸凹模开始落料。

随后进行拉深。

此时，压边圈通过顶杆靠弹簧的力紧紧地压住了毛柸，防止拉深时起皱。

上模回程时，压边圈将工件从凸模上顶出，卡在凸凹模内，直到推杆碰到冲床的打料横梁，推动推件块将工件推出。

该模具采用的有压边圈、顶杆、弹簧及夹板等组成的弹性压边装置，直接装在模具上，用来防止拉深时的起皱。

如果工件的拉深深度较深，需要的压边力又较大时，则应采用附设在冲床上的拉深气垫进行压边。

5.2 定位装置
采用固定式挡料销纵向定位，安装在凹模上；导料销横向定位，安装在承料板上。

5.3 卸料装置
5.3.1 条料的卸除
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。

5.3.2 工件的卸除
采用压边圈将工件从凸模上顶出，卡在凸凹模内，直到推杆碰到冲床的打料横梁，推动推件块将工件推出。

落在模具工作表面上。

5.4 其他零件尺寸的确定
5.4.1 卸料弹簧
卸料力前面已经算出=卸料F 4680N ，拟选用8个弹簧
每个弹簧担负卸料力为585N ，
弹簧的工作压缩量为 =工h 24.5+a+b=24.5+1+0.4=25.9mm 其中， a —落料凹模高出拉深凸模距离，取a=1mm
b —卸料板超出凸凹模刃口的距离，以保证卸料，取b=0.4mm
查表10-1选用弹簧为m m 85h 6m m d m m 50D 02===，
， 根据该型号弹簧压力特性可知，弹簧最大工作负荷下的总变形量j h =36.6mm
除去工作压缩量25.9mm 外，取预压缩量预h =10mm
5.4.2卸料板
对于本课设，由于拉深深度不算大，材料也不厚，因此采用弹性卸料板。

卸料板材料选A5钢，不用热处理淬硬；
取卸料板与凸凹模的双面间隙为0.1～0.3mm ；
卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为8mm ，螺纹部分为M8×8mm 。

卸料钉尾部应留有足够的行程空间。

卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面0.4mm ，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。

卸料板上弹簧孔深取5mm
外形尺寸为185×152×12
5.4.3模座
考虑到装模方便，根据凹模板的尺寸，采用后侧布置的导柱导套模架，材料采用HT200。

标记为：上模座50270420⨯⨯ GB2855.5—81；
下模座50270470⨯⨯ GB2855.6—81。

导柱25×208 GB2861.1—81
导套25×95×38 GB2861.6—81
闭合高度:最大h=205mm
最小h=170mm
5.5 压力机的确定
模具的闭合高度为
H 闭 =上模座厚＋下模座厚＋凸凹模高＋ 凹模高－（凹模与凸模刃面高度差
+拉深高-t ）
=50+50+73+48-（1+31-1）mm
=208mm
选择压力机J23-10
公称压力160KN
最大闭合高度220mm
最小闭合高度175mm
所以>-5max H >模H 10min +H
压力机工作台尺寸450300⨯，
一般工作台面尺寸每边应大于模具下模座尺寸50～70mm ，
所以压力机合格，可用。

结束语
通过本次课程设计，我学到了很多。

最大的收获是对复合模有了更深刻得认识。

通过三周的课程设计，我基本掌握了落料拉深复合模模设计的总体过程，能够做到查阅资料和有关手册，能对零件进行必要的工艺分析，进行工序设计及计算，能够正确的选择模具结构，进行有关的模具结构设计及计算，能够正确的进行凸模、凹模工作尺寸和相关的尺寸标注，能够正确地选择压力机设备，进行有关使用参数的校核和计算，能够按照有关国家标准正确地绘制模具装配图及主要零件的零件图，能够按照有关规定正确编写设计说明书。

不仅如此，通过这三周的努力，我的个人能力也有了很大的提高。

本人的自学能力，独立思考能力及动手能力都有了很大的进步。

而且通过对模具结构的设计，对所学的专业课知识有了更深刻的理解和掌握，真正地做到了消化和吸收，理论联系了实际，为我们即将走向工作岗位打下了坚实的基础。

很感谢学校和老师为我们安排的这次难得的学习机会，今后我会继续努力，争取更大的进步。

参考文献
1.王秀凤，冷冲压模具设计与制造（第2版），北京：北京航空航天大学出版社，2008.7
2.冲模设计手册/《冲模设计手册》编写组编著，北京：机械工业出版社，1996.6
3.王孝陪，冲压手册，北京：机械工业出版社，2003.6
4.江维建，冷冲压模具设计，广州：华南理工大学出版社，200
5.7
5.周大隽，冲模结构设计要领与范例，北京：机械工业出版社，200
6.1
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7.李名望，冲压模具设计与制造技术指南，北京：化学工业出版社，2008.6
8.林承全，冲压模具课程设计指导与范例，北京：化学工业出版社，2008.1
9.周玲，冲模设计实例详解，北京：化学工业出版社，2007.1
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