拉深模设计实例

5.1拉深模设计实例——保护筒拉深模的设计5.1.1设计任务图5-3-1所示是一金属保护筒，材料为08钢，材料厚度2mm，大批量生产。要求设计该保护筒的冲压模具。图5-3-1保护筒零件图5.1.2零件工艺性分析1.材料分析08钢为优质碳素结构钢，属于深拉深级别钢，具有良好的拉深成形性能。2.结构分析零件为一无凸缘筒形件，结构简单，底部圆角半径为R3，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求，因此，零件具有良好的结构工艺性。3.精度分析零件上尺寸均为未注公差尺寸，普通拉深即可达到零件的精度要求。5.1.3工艺方案的确定零件的生产包括落料、拉深（需计算确定拉深次数）、切边等工序，为了提高生产效率，可以考虑工序的复合，本例中采用落料与第一次拉深复合，经多次拉深成形后，由机械加工方法切边保证零件高度的生产工艺。5.1.4零件工艺计算1.拉深工艺计算零件的材料厚度为2mm，所以所有计算以中径为准。（1）确定零件修边余量零件的相对高度63.230180dh，经查得修边余量mmh6，所以，修正后拉深件的总高应为79+6=85mm。（2）确定坯料尺寸D由无凸缘筒形拉深件坯料尺寸计算公式得mm105mm456.043072.1853043056.072.142222rdrdhdD（3）判断是否采用压边圈零件的相对厚度9.11001052100Dt，经查压边圈为可用可不用的范围，为了保证零件质量，减少拉深次数，决定采用压边圈。（4）确定拉深次数查得零件的各次极限拉深系数分别为[m1]=0.5，[m2]=0.75，[m3]=0.78，[m4]=0.8。所以，每次拉深后筒形件的直径分别为mm5.52mm1055.0][11Dmdmm38.39mm5.5275.0][122dmdmm72.30mm38.3978.0][233dmdmm30mm58.24mm72.308.0][344dmd由上计算可知共需4次拉深。（5）确定各工序件直径调整各次拉深系数分别为53.01m，78.02m，82.03m，则调整后每次拉深所得筒形件的直径为mm65.55mm10553.011Dmdmm41.43mm65.5578.0122dmdmm60.35mm41.4382.0233dmd第四次拉深时的实际拉深系数84.060.353034ddm，其大于第三次实际拉深系数3m和第四次极限拉深系数][4m，所以调整合理。第四次拉深后筒形件的直径为mm30。（6）确定各工序件高度根据拉深件圆角半径计算公式，取各次拉深筒形件圆角半径分别为mm81r，mm5.62r，mm53r，mm44r，所以每次拉深后筒形件的高度为mm22.39mm)832.065.55(65.55843.0mm)65.5565.55105(25.0)32.0(43.0)(25.0211111121rddrddDhmm57.55mm)5.632.041.43(41.435.643.0mm)41.4341.43105(25.0)32.0(43.0)(25.0222222222rddrddDhmm77.70mm)532.060.35(60.35543.0mm)60.3560.35105(25.0)32.0(43.0)(25.0233333323rddrddDh第四次拉深后筒形件高度应等于零件要求尺寸，即mm854h。拉深工序件图如图5-3-2所示。图5-3-2拉深工序图2.落料拉深复合模工艺计算（1）落料凸、凹模刃口尺寸计算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。落料尺寸为φ087.0105，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mm246.0minZ，最大间隙mm360.0maxZ，凸模制造公差mm025.0T，凹模制造公差mm035.0A。将以上各值代入AT≤minmaxZZ校验是否成立。经校验，不等式成立，所以可按下式计算工作零件刃口尺寸。mm565.104mm87.05.0105)(035.00035.000maxAA）（XΔDDmm319.104mm)246.0565.104()(0025.00025.00minTTZDDA（2）首次拉深凸、凹模尺寸计算第一次拉深件后零件直径为55.65mm，由公式KttZmax确定拉深凸、凹模间隙值Z，查得5.0K，所以间隙mm3mm25.0mm2Z，则首次拉深凹模mm65.57mm)265.55()(08.0008.0001AAtdD。首次拉深凸模mm65.51mm)665.57()2(005.0005.00TTZDDA（3）排样计算零件采用单直排排样方式，查得零件间的搭边值为1.5mm，零件与条料侧边之间的搭边值为1.8mm，若模具采用无侧压装置的导料板结构，则条料上零件的步距为106.5mm，条料的宽度应为mm6.109mm)18.12105()2(07.007.00maxcaDB选用规格为2mm×1000mm×1500mm的板料，计算裁料方式如下。裁成宽109.6mm，长1000mm的条料，则每张板料所出零件数为1179135.10610006.1091500裁成宽109.6mm，长1500mm的条料，则每张板料所出零件数为1261495.10615006.1091000经比较，应采用第二种裁法，零件的排样图如图5-3-3所示。图5-3-3零件排样图（4）力的计算模具为落料拉深复合模，动作顺序是先落料后拉深，现分别计算落料力落F、拉深力拉F和压边力压F。kN3.274N4.274310N320210514.33.1KLtF落kN8.111N24.111834N8.0400265.5514.311KtdFb拉kN7.9N37.9672N2.2])82265.55(105[4])2[422212PrtdDFA（压因为拉深力与压边力的和小于落料力，即落压拉FFFKN5.1217.98.111，所以，应按照落料力的大小选用设备。初选设备为J23—35。3.第二次拉深模工艺计算（1）拉深凸、凹模尺寸计算第二次拉深件后零件直径为43.41mm，拉深凸、凹模间隙值仍为3mm，则拉深凸、凹模尺寸分别为mm41.45mm)241.43()(08.0008.0002AAtdDmm41.39mm)641.45()2(005.0005.00TTZDDA（2）拉深力计算kN4.65N55.65427N6.0400241.4322KtdFb拉根据以上力的计算，初选设备位J23—10。4.第三次拉深模工艺计算计算方法与第二次拉深模工艺计算相同，此处从略。5.第四次拉深模工艺计算（1）拉深凸、凹模尺寸计算因为零件标注外形尺寸（04.032）mm，所以要先计算凹模，即mm98.31mm)08.075.004.32()75.0(08.0008.000maxAAdD拉深凸模mm58.27mm)4.498.31()2(005.0005.00TTZDDA（2）拉深力计算kN2.45N45216N6.04002304KdtFb拉5.1.5冲压设备的选用1.落料拉深复合模设备的选用根据以上计算，同时考虑拉深件的高度选取开式双柱可倾压力机JH23—40，其主要技术参数如下：公称压力：4000kN滑块行程：80mm最大闭合高度：330mm闭合高度调节量：65mm滑块中心线到床身距离：250mm工作台尺寸：460mm×700mm工作台孔尺寸：250mm×360mm模柄孔尺寸：φ50mm×70mm垫板厚度：65mm2.第二次拉深模设备的选用考虑零件的高度，选取开式双柱可倾压力机JH23—80，以保证拉深的顺利操作，其主要技术参数如下：公称压力：800kN滑块行程：130mm最大闭合高度：380mm闭合高度调节量：90mm滑块中心线到床身距离：290mm工作台尺寸：540mm×800mm模柄孔尺寸：φ60mm×80mm垫板厚度：100mm5.1.6模具零部件结构的确定1.落料拉深复合模零部件设计（1）标准模架的选用标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。根据凹模高度和壁厚的计算公式得凹模高度mm21mm1052.0KbH。凹模壁厚mm38mm218.1)2~5.1(HC。所以，凹模的外径为mm181382105D。以上计算仅为参考值，由于本套模具为落料拉深复合模，所以凹模高度受拉深件高度的影响必然会有所增加，其具体高度将在绘制装配图时确定。另外，为了保证凹模有足够的强度，将其外径增大到200mm。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200mm×200mm×45mm，下模座200mm×200mm×50mm，导柱32mm×190mm，导套32mm×105mm×43mm。（2）其它零部件结构拉深凸模将直接由连接件固定在下模座上，凸凹模由凸凹模固定板固定，两者采用过渡配合关系。模柄采用凸缘式模柄，根据设备上模柄孔尺寸，选用规格为A50×100的模柄。2.第二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35mm×230mm，35mm×115mm×43mm。模柄采用凸缘式模柄，规格为A60×90。5.1.7落料拉深复合模装配图落料拉深复合模装配图如图5-3-4所示。图5-3-4落料拉深复合模装配图1-下模座2、3、10、12、23-螺钉4-凹模5-导柱6-挡料销7-导套8-凸凹模固定板9-上模座11-模柄13-横销14-打杆15-推件块16、22、24-销钉17-凸凹模18-卸料版19-拉深凸模20-压边圈21-顶杆5.1.8第二次拉深模装配图第二次拉深模装配图如图5-3-5所示。图5-3-5第二次拉深装配图1-下模座2-导柱3-螺钉4-凸模固定板5-顶杆6-压边圈7-拉深凹模8-推件块9-上模座10-导套11、12-螺钉13-横销14-打杆15-模柄16-销钉17-凸模