冲压模具课程设计——盖第一次拉深模具设计

湖南农业大学工学院课程设计说明书课程名称：冲压工艺与模具设计题目名称：盖第一次拉深模具设计班级：2010级机械设计及其自动化专业班姓名：学号：指导教师：评定成绩：教师评语：指导老师签名：20年月日1目录一、设计任务书.............................................1二、冲压件工艺性分析...................................1三、拉深工艺方案的确定............................2四、主要设计计算....................................24.1毛坯尺寸计算........................24.2确定拉深次数........................44.3凸、凹模的圆角半径........................44.3.1凸模的圆角半径计算..............44.3.2凹模的圆角半径计算..............54.4排样方式的确定及其计算........................44.5冲压力的计算..............54.5.1冲裁力的计算..............54.5.2卸料力的计算..............54.5.3顶件力的计算..............64.5.4拉深力的计算..............64.5.5压边力的计算..............64.5.6总冲压力的计算..............64.6压力中心的确定..............74.7工作零件刃口尺寸的计算..............74.7.1拉深刃口尺寸计算..............7五、冲压设备的选择及拉深功的计算...................................75.1拉深压力机标称压力的确定..............725.2拉深功的计算..............8六、模具结构选择.............................86.1模具类型的选择..............86.2卸料、出件方式的选择..............86.3导向方式的选择..............86.4弹性材料的选择与计算..............86.4.1弹性卸料板上橡胶高度的计算..............86.4.2顶杆上的橡胶高度的计算..............9七、主要零部件的设计...................................97.1工作零件.............97.1.1拉深凹模尺寸..............97.1.2拉深凸模尺寸..............107.2工作零件力学性能的校核..............117.2.1承压能力的校核..............117.2.2稳定性的校核..............117.3固定零件..............117.4卸料零件的设计..............117.5模架及其它部件..............117.6模具闭合高度校核..............127.7模具安装尺寸校核..............12八、模具总装图.........................12九、模具工作过程......................................13十、总结......................................14参考文献................................141盖第一次拉深模设计学生：曾志平(湖南农业大学工学院机械10-4班级，学号201041739203)一、设计任务书图1-1盖零件名称：盖生产批量：大批量材料：Q235材料厚度：1mm设计要求：第一次拉深模的设计二、冲压件的工艺分析2.1冲压件的结构分析此工件的工序包括：落料和拉深，其中第一次的拉深模的设计的成形工件如图2-1所示，材料为Q235，料厚为2mm，具有良好的冲裁性能。工件结果简单，盖的外沿尺寸为∅69mm，为未注公差，属于自用尺寸，Q235钢材的力学性能：σ=185−235MPa，σb=375−460MPa，τ=300−368MPa。2图2-1盖三、冲压工艺的确定该工件为圆形拉深件，拉深高度不大。工件材料为Q235钢，易于拉深成形。出于本设计任务的要求，采用首次拉深模对工件进行加工。经综合分析论证，采用落料、拉深模，一套模具完成此工件的第一次拉深模的加工。四、主要设计计算4.1毛坯尺寸计算该工件为无凸缘圆筒形件，根据等面积原则，用解析法求毛坯直径。如图4-1所示，3图4-1将工件分为五个简单的几何体，如图中第一、二、三、四、五部分。按工件厚度计算，具体尺寸如上图所示，（1）确定是否加修边余量：根据工件相对高度：h/d=14/69=0.200.5,则不需加修边余量。（2）计算毛坯直径：毛坯直径为：A1=π×69(14−2−3)A2=π[2π×2(69−2×2)+8×22]/4A3=π((69−2−2)24−4324)A4=π(4324−4024)/(1.5√32+1.52)A5=π×40244设毛坯的直径为D，则按坯料表面积与拉深件表面积相等原则有：πD24=A1+A2+A3+A4+A5（4-1）分别把上式代入可计算得：D≈88.688mm，取D=89mm（3）确定是否需要压边圈：根据坯料相对厚度：5.112.1100891100Dt（4-2）式中t—坯料厚度，mmD—毛坯直径，mm所以，需要压边圈。4.2确定拉深次数根据工件的相对高度（h/d）和坯料的相对厚度（100Dt）的大小查表确定拉深次数。根据相对厚度查表确定出圆筒形件（带压边圈）极限拉深系数1m=0.50～0.53，而工件的拉深系数为d/D=69/89=0.781m，则可一次拉成。4.3凸、凹模的圆角半径4.3.1凹模圆角半径第一次拉深的凹模圆角半径可按以下经验公式计算：rA1=0.8√(D−d)t（4-3）式中：rA1——凹模圆角半径；D——坯料直径；d——凹模内径；t——材料厚度；代入数据可得：rA1=4mm4.3.2凹模圆角半径一般rTrA1，单次拉深或多次拉深的第一次拉深的可取：rT1=(0.4~1.0)rA1≈2mm4.4排样方式的确定及其计算由于首次拉深拉入凹模的材料面积比零件实际需要的面积多5%，即要对坯料的直径进行修正。即πD′24=πD24×105%，则修正后的坯料直径D≈92mm。考虑到要使操作方便，则采用单排排样的方法，如图4-2所示；5图4-2排样图根据材料性能、厚度、形状、和手工送料，查表可确定搭边值：工件与边缘搭边α=1.5两工件件的搭边α1=1.5送料进距：s=D+α1=(89+1.5)mm=90.5mm条料宽度：B=D+2α=(89+2×1.5)mm=92−0.70mm式中D——平行于送料方向的冲件宽度为了获得高的材料利用率，经反复比较选用板料的规格：1mm×1000mm×3500mm的钢板，为了操作方便，采用横裁的方式，则每张钢板条数n1=350092=38.04（条），取整为n1=38条；则每条钢板上的工件数n2=B−α1s=11.03（个），取整为n2=11（个）。所以每块钢板冲压零件的数量为n=38×11=418（个），因此材料的利用率为：η=nπD24LB×100%=418×3.14×8924×3500×1000×100%=74.2%4.5冲压力的计算4.5.1冲裁力F的计算用一般的平刃冲裁是，其冲裁力F可按下式计算：F=KLtτ0（4-4）式中：F——冲裁力，N；K——安全系数，K=1.3；t——板料厚度，mm；τ0——材料的抗剪强度，MPa，Q235钢τ=300−368MPa，取τ=350MPa；L——冲裁周边的总长，mm;代入数据计算得：F=1.3πDτt=1.3×3.1415×89×350×1Ν=127.22ΚΝ4.5.2卸料力FQ1的计算6FQ1的计算按下式公式计算：FQ1=K1F（4-5）式中：K1——卸料力系数，查表可得K1=0.04代入数据计算得：FQ1=K1F=0.04×127.22ΚΝ=5.09ΚΝ4.5.3顶件力FQ3的计算FQ3的计算按下式公式计算：FQ3=K3F（4-6）式中：K1——卸料力系数，查表可得K3=0.06代入数据计算得：FQ3=K3F=0.06×127.22ΚΝ=7.63ΚΝ4.5.4拉深力F拉的计算对于圆筒形件首次拉深的拉深力F拉为：F拉=Kπdtσb（4-7）式中：F拉——拉深力，Nd——拉深工序件直径，mmt——板料的厚度,mmσb——拉深件材料的抗拉刚度，其中σb=375−460MPaMPa，此处取σb=400MPaK——修正系数，与拉深系数有关，此处取0.5代入数据计算得：F拉=0.5×3.1415×69×1×400Ν≈43.3ΚΝ4.5.5压边力F压的计算在模具设计师，压料力可按下列经验公式计算：圆筒形件首次拉深F压=π[D2−(d+2rd)]p/4（4-8）式中：F压——压料力，Np——单位面积压料力，MPa，此处取p=2.5MPaD——坯料直径，mmd——拉深工序件的直径，mmrd——拉深凹模的圆角半径，mm，此处取rd=4mm代入数据计算得：F压=3.14154×[922−(69−2×4)]×2.5ΚΝ≈16.32ΚΝ74.5.6总冲压力的计算故总冲裁力为：F0=F+FQ1+FQ3+F拉+F压=(127.22+5.09+7.63+43.3+16.32)ΚΝ=199.56ΚΝ4.6压力中心的确定由于该零件既关于X轴对称，也关于Y轴对称，所以其压力中心，就在冲压工件的几何中心，即圆心上。4.7工作零件刃口尺寸的计算4.7.1拉深刃口尺寸计算对于拉深部分，工件未注公差，按IT12级计，则拉深件尺寸为ϕ69−0.30mm。凸、凹模的制造公差可采用IT8级精度，查表可得δ凹=δ凸=0.046mm。拉深凸模和凹模的单边间隙查表按Z2=(0.9−0.95)t，则可求得拉深凸模和凹模的刃口尺寸为：D凹模=（D−0.75∆）0+δ凹=(69−0.75×0.3)0+0.046mm=68.7750+0.046mm=68.8−0.025+0.021mmD凸模=（D−0.75∆−Z）−δ凸0=(69−0.75×0.3−2×0.9)−0.0460mm=66.975−0.0460mm=67−0.071−0.025mm五、冲压设备的选择5.1拉深压力机标称压力的确定为使压力机能安全工作，取kNkNFF25.33956.1997.17.10压机，故选型号为JC23-35开式双柱固定台式压力机。其主要技术参数如下表5-1所示：8表5-1规格数值规格数值公称压力350工作台尺寸前后380滑块行程130左右610滑块行程次数50工作台孔尺寸前后200最大封闭高度280左右290直径260封闭高度调节量60垫板尺寸厚度60滑块中心线至床身距离205直径22.5立柱距离428模柄孔尺寸直径50滑块底面尺寸前后210深度70左右2705.2拉深功的计算拉深功按下式计算：W=CFmaxh/1000（5-1）式中：W——拉深功，J；Fmax——最大拉深力，N，此次取Fmax=59.62KN；h——凸模工作行程，此次取h=80mm；C——系数，与拉深力曲线有关，C值可取0.6~0.8，此次取C=0.7；代入数据计算得：W=0.7×59.62×103×80/1000J=3338.72J六、模具结构选择6.1模具类型的选择由冲压工艺和要求分析可知，采用首次拉深模，凸模在模具的上方的正装式拉深模。6.2卸料、出件方式的选择加工工件料厚1mm，相对单薄，冲裁后箍在凸模上的工艺废料用弹压性的卸料板卸料。工件采用下出件方式，即压入凹模内的工件利用凹模下方的顶件块顶出工件。6.3导向方式的选择该模具的位置精度要求比