课程设计带凸缘筒形件首次拉深的拉深模设计

课程设计带凸缘筒形件首次拉深的拉深模设计
一、工艺分析
1，冲压工艺方案的设定：考虑到零件的生产批量，经过分析得采用反拉深复合膜生产。

2，先剪切条料→落料→第一次拉深→……第四次拉深→修边。

二、工艺参数的计算 。

如上右图所示的拉深件。

（1） 查表4-6选取修边余量Δd 由
d 凸d
=7529=2.6 、 d 凸=75mm 得出Δd=2.2
实际d 凸=75+2×2.2＝79.4≈79 （2），初算毛坯直径。

根据公式（4-9a ）得出：
D ＝√d 12+4d 2h +2πr (d 1+d 2)+4πr 2+d 42−d 32
，将d 1=20 d 2=29 d 3=38
d 4=79 h=40 r=4 代入上式得出
D=√202+4×29×40+2×3.14×4(20+29)+4×3.14×42+792−382 =√6472+4797≈106,其中6472为工件不包含凸缘部分的表面积，即零件实际需要拉深部分的面积。

（3），判断能否一次拉出。

由h d =49
29=1.69 、
d 凸d
=7929=2.72 、 t D ×100=1
106x100=0.94
查表4-14得出h
1d 1
＝0.17﹣0.21、而零件实际需要的为1.69、因此不能一次拉深完
成。

（4），计算拉深次数及各工序的拉深直径。

，因此需要用试凑法计算利用表4-14来进行计算，但由于有两个未知数m和d t
d1
拉深直径。

下面用逼近法来确定第一的拉深直径。

的值为由于实际拉深系数应该比极限拉伸系数稍大，才符合要求，所以上表中d t
d1
1.5、1.6、1.7的不合适。

因为当d t
的值取1.4的时候，实际拉深系数与极限拉深系数接近。

故初定第一次d1
拉深直径d1=56.
因以后各次拉深，按表4-8选取。

故查表4-8选取以后各次的拉深系数为
当m2=0.77时d2=d1×m2=56×0.77=43mm
当m2=0.79时d3=d2×m3=43×0.79=34mm
当m3=0.81时d4=d3×m4=34×0.81=27mm＜29mm
因此以上各次拉程度分配不合理，需要进行如下调整。

由于拉深系数差值比较接近，因此各次拉深变形程度比较合理。

（5），由筒形件首次拉深，凹模圆角半径确定公式R 凹1=0.8√（D −D 凹)×t 得出R 凹1=6mm
以后各次拉深时，凹模圆角半径应逐渐减小、其关系为R 凹n =(0.6-0.8)R n−1，故R 凹2=5.5mm R 凹3=4.5mm R 凹4=4mm
又根据公式R 凸n =(0.7-1)R 凸n ，故每次拉深凸模圆角半径取值为R 凸1=5.5mm R 凸2=5mm R 凸3=4.5mm R 凸4=4mm
（6）,调整毛坯直径。

设第一次拉入凹模的材料比实际需要要多5%，故修正后的毛坯直径为D 1=√6472×1.05+4797=108mm 由公式得出第一次拉深高度为：h 1=
0.25（D 12−d t 2)
d 1
＋0.43(r 1＋R 1) ＋
0.14﹙r 12－R 12﹚
d 1
将
D 1=108mm 、d t =79mm 、d 1=58mm 、r 1=6mm 、R 1=6.5mm 代入上式得h 1=30mm
注：R 为凹模的圆角半径，R 为工件半径。

（7），校核第一次相对高度。

查表4-14得出，由d t d 1
=7958=1.36 t D ×100=1
108×100=0.93 得出许可的最大高
度为[h 1d 1
]=0.53﹥h 1d 1
＝30
58＝0.51,符合要求。

（8），计算以后各次的拉深高度。

设第二次多拉入3%的材料（其余2%的材料返回到凸缘上），先求假想毛坯直径。

D 2=√6472×1.03＋4797＝107mm h 2=
0.25(D 22－d t 2
)
d 2
＋0.43(r 2＋R 2) ＋
0.14﹙r 22－R 22﹚
d 2
将D 2=107mm 、d t =79mm 、d 2=44mm 、
r 2＝6mm 、R 2＝6mm,代入上式求得h 2=34.75mm 。

设多第三次拉入1.5%的材料（其余0.5%返回到凸缘上），先假想求出毛坯直径。

D 3=√6742×1.03＋4797＝106.4mm h 3=
0.25(D 32－d t 2
)
d 3
＋0.43(r 3＋R 3) ＋
0.14﹙r 32－R 32﹚
d 3
将D 3=106.4mm 、d t =79mm 、d 2=35mm 、
r 3＝5mm 、R 3＝5mm ，带入上式得出h 3＝36.3mm 、h 4=49mm.
(9),画出各次拉深的工序图。

按照以上冲裁、第一次拉深、第二次拉深、第三次拉深、第四次拉深完成后，在经过修正得到自重需要的尺寸，即完成所需工件的加工。

三，零件的排样及压力机吨位的选择。

1， 零件的排样。

① ，经过计算得出毛坯的直径为Φ108，考虑到操作的安全与方便，采用如下单排方式。

零件的排样图如下。

其中搭边值由表2-8选取，则工件间搭边a 1=0.08mm 侧搭边a=1mm 、歩距L=d+a 1=108mm,条料宽b=D+2a=108+2=110mm 。

② ，计算一个歩距范围内的材料利用率。

由η＝A
BS 其中A 为一个歩距内冲裁件的实际面积，S 为进料进距（即为相邻两个制件对应点的距离，这里的S 为相邻两圆圆心间的距离，B 为条料宽度。

由排样图中所标数据故
η＝πR 2
108.8×110×100％＝3.14×542
108.8×110×100％＝9156.24
11968×100％＝76.5％ 2， 压力机吨位的选择。

① ，冲裁力的计算。

由公式（2-24）、F ＝ktL τ其中L 为冲裁边周长、t 为材料厚度、τ为抗剪强度、K 为系数，系数K 在实际生产中一般取K ＝1.3
这里t ＝1mm 、L=2πR 、R=54mm 、τ查附录表一取τ＝300MPa 故F 落＝1.3×2×3.14×54×1×300＝132256.8N ② ,压边力的计算。

由t
D ×100＝0.94,查表4-1得，拉深的时候需要采用压边圈。

由表4-16得出拉深时首次拉深压边力的计算公式为F 压＝π
4[d 02－(d 1﹢2r 凹）
2
] Ρ
注：r 凹为筒形件首次拉深时凹模圆角半径、d 1为首次拉深直径。

由题已知得出r 凹＝6、d 0＝79、d 1＝58、又因材料为08钢，P 的取值范围为1.5-3，这里P 取2.6代入上式计算得出首次拉深时压边力F 压＝π
4[792＋（58＋2×6﹚2
] ×2.6≈3000N
以后各次压边力按F
压＝π
4
[d n−1
2−(d n＋2r
凹
）
2
]Ρ来计算。

③，拉深力的计算。

由公式（4-21）、（4-22）当筒形件首次拉深采用压边圈时拉深力F max＝π
d1tσ
b k1，以后各次拉深F max＝πd n tσ
b
K n
注:d1为拉深时凸模的直径、σ
b
为材料的抗拉强度、K为系数，查表4-19、4-20得出k1＝0.9
查附录表一σ
b ＝324-441这里去350MPa、t＝1mm、d1＝58mm故F
拉
＝
3.14×58×1×350×0.9＝57367.8N
④，卸料力的计算。

F 卸=K
卸
×F
落
＝0.04×132256.8N＝5290N
注：K为卸料系数，其值为0.02-0.06（薄料取大值，厚料取小值）。

⑤，总压力。

F 总=F
落
＋F
压
＋F
拉
＋F
卸
＝132256.8＋3000＋57367.8＋5290≈200KN
综合上述考虑到公称压力、滑块行程、工作台尺寸得出初选压力机的吨位为250KN压力机型号为J23-25。

四，模具的结构形式及模具工作部分尺寸的计算。

1，模具的结构
采用落料拉深复合膜时，模具的凸凹模壁厚不能太薄，否则零件的强度不够。

当落料直径一定时，确定凸凹模薄厚的关键在于拉深件的高度。

拉深件的高度越大则说明拉深成型的直径比越大，凸凹模的壁厚就越后。

而拉深太浅时凸凹模壁厚可能太薄。

该模具凸凹模壁厚b＝108－28
2
＝25mm
2，卸料弹簧的选取。

在前面的工艺计算中已经算出F
卸
＝5294N，这里拟选用四根碟形弹簧则每根
碟形弹簧负担的卸料力为F
卸
4
＝1322.5N
(1),弹簧压缩量得计算。

h
工
=工件第一次的拉深量＋料厚度＝30＋1＝31mm (2),弹簧规格的确定。

由于采用碟形弹簧，查≤冲压模设计手册≥根据已知F
卸、h
工
，因为由于一般
按20%弹簧压缩为弹簧的最大允许符合，所以最大允许负荷F＝1322.5×5＝6610N
查得D ×d ×h 0为45×22.4×3.6，其中h 0为一个碟形弹簧片的自由高度。

因为一般一个碟形弹簧片的预压缩量为一个自由高度的20%故一个蝶形弹簧片得预压缩量为3.6×20％＝0.72
3.6－0.72－h ≈1.9 h 为弹簧的极限行程。

则规定行程内弹簧的个数n ＝31
1.9＝16个，在这里取20个弹簧片。

则一根弹簧的自由高度为20×3.6＝72mm,一般一根弹簧工作中的高度占自由高度的80%则72×80％≈60mm ，则弹簧的预压缩量为72－60＝12mm 总上所述：选用的碟形弹簧的规格为45×22.4×72，其中72为规定行程内弹簧的自由高度。

3，模具工作部分尺寸的计算。

（1），落料模
经分析得出采用凸模和凹模分开加工。

落料尺寸按IT14级，因此落料尺寸为Φ108−0.870，查表得出磨损系数为x=0.5 按照式2-6计算 D 凹=（D －X Δ）0
+δ凹
=（108－0.5×0.87）0
＋0.035
式中X=0.5、δ凹=0.035
分别由表2-5和表2-6查得，并按照IT7制造精度制造。

D 凸=（D −X Δ－Z min )
−δ凸
0=（108−0.5×0.87－0.1）−0.0250
=107.46−0.0250式中
Z min )=0.1、δ凸=0.025分别由表2-4和2-6查得，用时查得Z max =0.14
校核：|δ凹|+|δ凸|＝0.035＋0.025＝0.06＞Z min )－Z max ＝0.04,故不可以分开加工。

由此可知只有缩小δ凹、δ凸（即提高制造精度）才能保证在合理的范围之内。

此时可取δ凹＝0.6×0.04＝0.024mm 、δ凸＝0.4×0.04＝0.016mm 故D 凹＝107.560＋0.024
mm 、D 凸＝107.46−0.0160mm 。

（2），拉深模
第一拉深的尺寸公差等级按IT14级计算，则工件的尺寸为Φ580＋0.52
，按式（4-38）
计算有D 凹=(d ＋0.4Δ＋2Z)＋δ凹
=（0.58＋0.4×052＋2×1.2）0
＋0.07
＝
60.6080
＋0.07
mm 式中Z ＝1.2t 、由表4-24查得δ凹=＋0.07
则D 凸＝（d ＋0.4Δ)δ凸0＝（58＋0.4×0.52﹚－0.040
＝58.208－0.04
0mm 、式中δ凸＝－0.04由表4-24查得。

4，其它零件结构尺寸的计算。

（1），闭合高度
H 模＝下模座厚度＋上模座厚度＋凸凹模高度＋凹模高度－﹙凸模与凹模刃面高
度差＋拉深件的深度－才来哦厚度t﹚＝40＋35＋60＋50－﹙1＋30－1﹚＝155 根据设备的符合状况，选用J23-25的压力机，其闭合高度为215-270mm、故要在下模座上增加70mm的垫板。

（2），上模座弹簧沉孔的深度。

根据选取弹簧的自由高度为72mm、预压缩量为12mm，卸料板得厚度为15mm,卸料板和上模座上的弹簧沉孔的深度都为5mm。

（3），上模座上卸料螺钉沉孔的深度。

h≧卸料板工作行程＋螺钉头部高度＝15＋8＝23mm、实际选取25.5mm、预留2.5mm的安全余量。

当凸凹模的修模容量超过2.5mm时，需要加深沉孔的深度。

（4），卸料螺钉的长度。

卸料螺钉的长度为L＝﹙60＋1－12﹚﹢﹙30－25.5﹚＝58.5mm
(5),推杆长度。

L1=模柄总长＋凸凹模的高度＋推件块厚度＝70＋60＋20＝150mm、实际选取170mm。

五，模具总装图与落料拉深模零件明细表。