課程設(shè)計(jì)說明書落料拉伸模具設(shè)計(jì)

河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院沖壓模具課程設(shè)計(jì)課程說明書設(shè)計(jì)題目：學(xué)生姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：初始條件：材料為Q235鋼，料厚為1.2mm，大批量生產(chǎn)，尺寸如下圖所示：

摘要本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容為用模具生產(chǎn)無凸緣筒形沖壓件，其中包括落料、拉深二道等工序。由于產(chǎn)品深度僅10mm，相對(duì)較淺，一次拉深成型，采用落料拉深復(fù)合模一次成型，模具效率高，且成本較低。本次設(shè)計(jì)完成了產(chǎn)品的展開尺寸計(jì)算、排樣計(jì)算、模具尺寸設(shè)計(jì)，最后使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具AUTOCAD設(shè)計(jì)繪制模具的裝配工程圖和主要零件工程圖。關(guān)鍵詞：落料拉深單排剪切AUTOCAD模具前言 21世紀(jì)的今天,中國憑借豐富且廉價(jià)的人力資源、龐大的市場(chǎng)及其它許多有利條件，已成為承接工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具業(yè)轉(zhuǎn)移的良好目的地。隨著國際交往的日益增多和外資在中國模具行業(yè)的投入日漸增加，中國模具已經(jīng)與世界模具密不可分，中國模具在世界模具中的地位和影響越業(yè)越重要。據(jù)相關(guān)專業(yè)人士分析，未來十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⒅饕性谝韵聨讉€(gè)方面：(1)模具結(jié)構(gòu)日趨大型、精密、復(fù)雜及壽命日益提高。由于成型零件日趨大型及高效率生產(chǎn)所要求的一模多腔，使模具日趨大型化；隨著零件微型化和模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求，今后模具加工的精度將更小，這必將促進(jìn)超精密加工的發(fā)展。(2)CAD/CAE/CAM技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造中的廣泛應(yīng)用。在模具設(shè)計(jì)與制造中，開發(fā)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的制造系統(tǒng)(CAD/CAE/CAM)，發(fā)展高精度、高壽命模具和簡(jiǎn)易模具(軟模、低熔點(diǎn)合金模具等)制造技術(shù)以及通用組合模具、成組模具、快速換模裝置等，以適應(yīng)沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。模具制造是設(shè)計(jì)的延續(xù)，推行模具設(shè)計(jì)與制造一體化可達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求。實(shí)踐證明，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)是當(dāng)代最合理的模具生產(chǎn)方式，既可用于建模、為數(shù)控加工提供NC程序，也可針對(duì)不同的模具類型，以相應(yīng)的基礎(chǔ)理論，通過數(shù)值模擬方法達(dá)到預(yù)測(cè)產(chǎn)品成型過程的目的，改善模具結(jié)構(gòu)。從CAD/CAE/CAM一體化的角度分析，其發(fā)展趨勢(shì)是集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化，其中心思想是讓用戶在統(tǒng)一的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)CAD/CAE/CAM協(xié)同作業(yè)，以充分發(fā)揮各單元的優(yōu)勢(shì)和功效。因此，應(yīng)大力進(jìn)行高端輔助設(shè)計(jì)制造軟件的培訓(xùn)、推廣和應(yīng)用。(3)快速經(jīng)濟(jì)模具技術(shù)的推廣應(yīng)用?？焖倌＞咧圃旒翱焖俪尚图夹g(shù)是在近兩來迅速發(fā)展起來的，并正向著高精度、更快捷的方向發(fā)展。與傳統(tǒng)的模具技術(shù)相比，該技術(shù)具有制模周期短、成本特點(diǎn)，是綜合經(jīng)濟(jì)效益較顯著的模具制造技術(shù)。近年來快速模具制造商投入了很大的人力和物力，對(duì)各種模具的快速制造工藝進(jìn)行研發(fā)，對(duì)傳統(tǒng)的快速模具制造技術(shù)進(jìn)行改造，嫁接了先進(jìn)的RP及NC技術(shù)，有效滿足一些高精度、高壽命模具的生產(chǎn)需求。(4)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)進(jìn)一步增加規(guī)格、品種、發(fā)展和完善銷售網(wǎng)絡(luò)，保證供貨速度，為客戶提供交貨期短、精度高、生產(chǎn)工藝性好、使用壽命長(zhǎng)、價(jià)格低的優(yōu)質(zhì)模具標(biāo)準(zhǔn)件。(5)開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)。模具材料是模具工業(yè)的基礎(chǔ)，制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強(qiáng)鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復(fù)合材料或高分子材料替代。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，加強(qiáng)研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術(shù)。當(dāng)前，國外模具材料系列日趨完善與細(xì)化，國內(nèi)開發(fā)的高級(jí)優(yōu)質(zhì)模具鋼品種雖然不少，但推廣應(yīng)用不足，每年所需約70萬噸模具鋼還要有相當(dāng)一分進(jìn)口。模具表面處理技術(shù)對(duì)模具的制造精度、模具的強(qiáng)度、模具的壽命、模具的制造成本等有著直接的影響。稀土表面工程技術(shù)和納米技術(shù)表面工程技術(shù)的出現(xiàn)進(jìn)一步推動(dòng)模具制造的表面工程技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)處理技術(shù)由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。(6)沖壓成形技術(shù)將更加科學(xué)化、數(shù)字化，可控化?？茖W(xué)化主要體現(xiàn)深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理念、失穩(wěn)理論與變形程度等對(duì)成形過程、產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效益的預(yù)測(cè)和可控程序。數(shù)字化主要體現(xiàn)在應(yīng)用有限元、邊界元等技術(shù)，對(duì)沖壓過程進(jìn)行數(shù)字模擬分析，以預(yù)測(cè)某一工藝過程中坯料對(duì)沖壓的適應(yīng)性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從而優(yōu)化沖壓方案。(7)成形過程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實(shí)用化方向取得很大的發(fā)展，并與化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術(shù)、智能化控制將從簡(jiǎn)單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復(fù)雜開關(guān)零件成形，從而真正進(jìn)入實(shí)用階段。(8)注重產(chǎn)品制造全過程，最大程度地實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)全局優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié)向產(chǎn)品制造全過程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。(9)對(duì)產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評(píng)估能力將有大的發(fā)展。以便宜從產(chǎn)品初步設(shè)計(jì)甚至構(gòu)思時(shí)起，就能針對(duì)零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評(píng)估。(10)沖壓技術(shù)將具有更大的靈活性或柔性，以適應(yīng)未來小指量多品種混流生產(chǎn)模式及市場(chǎng)多樣化、修改化需求的發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化的快速響應(yīng)能力。推廣應(yīng)用數(shù)控沖壓設(shè)備、沖壓柔性加工系統(tǒng)(FMS)、多工位高速自動(dòng)沖壓機(jī)以及智能機(jī)器人送料取件，進(jìn)行機(jī)械化與自動(dòng)化的流水線沖壓生產(chǎn)。

目錄摘要……………………前言…………………第一章零件圖及工藝方案的擬訂1.1零件圖及零件工藝性分析…………………51.2工藝方案的確定……………6第二章工藝設(shè)計(jì)2.1計(jì)算毛坯尺寸……………72.2確定排樣方案……………82.3確定裁板方案……………92.4工序的合并與工序順序……………………112.5計(jì)算各工序的壓力…………112.6壓力機(jī)的選取………………12第三章模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇3.1×××模的設(shè)計(jì)…………………15第四章模具工作零件刃口尺寸及公差的計(jì)算4.1×××模刃口的計(jì)算…………………17第五章模具零件的選用，設(shè)計(jì)及必要的計(jì)算5.1×××模…………19第六章壓力機(jī)的校核6.1壓力機(jī)的校核………………26第七章模具的動(dòng)作原理及綜合分析7.1模具的動(dòng)作原理…………27第八章凸凹模加工工藝方案8.1凹模、凸模加工工藝路線…………………298.2模具裝配……………………33第九章設(shè)計(jì)心得…………………35【參考文獻(xiàn)】………………………37第一章零件圖及工藝方案的擬訂1.1零件圖及零件工藝性分析一、零件圖零件材料為Q235鋼，料厚為1.2mm，大批量生產(chǎn)，尺寸如下圖所示：二、零件的工藝性分析1、零件材料：該沖裁件的材料為Q235鋼，為普通碳素鋼，抗拉強(qiáng)度為：375-500MPa，由于含碳適中，綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛。2、零件結(jié)構(gòu)：該制件為無凸緣圓桶形拉深件，零件簡(jiǎn)單。3、單邊間隙、拉深凸凹模及拉深高度的確定應(yīng)符合制件要求。凹凸模的設(shè)計(jì)應(yīng)保證各工序間動(dòng)作穩(wěn)定。尺寸精度：零件圖上所有未注公差的尺寸，屬于自由尺寸，可按IT14級(jí)確定工件尺寸的公差。查公差表可得工件基本尺寸公差為：1.2、工藝方案的確定該工件包括落料、拉深兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案：

方案一：先落料，再拉深。分別采用單工序模生產(chǎn)。優(yōu)點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模具使用壽命相對(duì)較高。缺點(diǎn)：需二道工序二副模具，精度相對(duì)較低。成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二：落料+拉深復(fù)合，采用復(fù)合模生產(chǎn)。優(yōu)點(diǎn)：只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，工件精度也能滿足要求，操作方便，成本較低。缺點(diǎn)：模具相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn)。通過對(duì)上述二種方案的分析比較，方案二的優(yōu)勢(shì)非常明顯，故選用方案二為佳。

第二章工藝設(shè)計(jì)2.1計(jì)算毛坯尺寸(1)確定修邊余量該H=10-0.6＝9.4mm,d=24－1.2＝22.8mm,則H/d=9.4/22.8=0.41查表可知0.43<0.5，且零件精度為自由精度，可不用修邊。(2)計(jì)算毛坯直徑D由于板厚小于1mm，故可直接用工件圖所示尺寸計(jì)算，不必用中線尺寸計(jì)算。D==(3)確定拉深次數(shù)按毛坯相對(duì)厚度t/D=1.2/24＝5%和工件相對(duì)高度H/d=9.6/22.8=0.41查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表4-15可得n=1，初步確定只需要一次拉伸成型。(4)選取凸凹模的圓角半徑直接選用零件圓角半徑，即凹模圓角半徑r=3.2mm凸模圓角半徑r=2mm2.2、確定排樣方案制件的毛坯為簡(jiǎn)單的圓形件，而且尺寸比較小，考慮到操作方便，宜采用單排。排樣設(shè)計(jì)查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-10，確定搭邊值兩工件間的縱搭邊a=1.5mm；工件與料邊單邊搭邊值b=2.0；步距S=D+a=37.1+1.5=38.6mm；條料寬度B=（D+2b）＝37.1+4＝41mm故一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為：=A/BS100=/BS100=69%如圖所示排樣方式2.3、確定裁板方案裁板方案采用板料1.25001000的沖軋板料，為方便操作，采用1.250041的裁板方式。2.4、工序的合并與工序順序模具為落料拉深復(fù)合模具，僅一道加工工序。2.5計(jì)算各工序的壓力中心1、落料力的計(jì)算F=1.3Lt式中L—沖裁輪廓的總長(zhǎng)度；t—板料厚度；--板料的抗拉強(qiáng)度查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》附表1可知：=400MPa。故：F=1.3237.11.2400=145.46KN卸料力和頂件力的計(jì)算=KF=KF式中K為卸料力系數(shù)，K為頂件力系數(shù)查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表1-7知：K=0.045；K=0.06故：=KF=0.45145.46=65.46KN=KF=0.06145.46=8.72KN3、拉深力的計(jì)算首次拉深時(shí)拉深力=式中：為工件的直徑；為材料抗拉強(qiáng)度（MPa）；為修正系數(shù)。拉深系數(shù)=0.65《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表4-1可知：=0.56拉深力：===20.27KN4、壓邊力的計(jì)算采用壓邊的目的是為力防止變形區(qū)板料在拉深過程中的起皺，拉深時(shí)壓扁力必須適當(dāng)，壓邊力過大會(huì)引起拉伸力的增加，甚至造成制件拉裂，壓邊力過小則會(huì)造成制件直壁或凸緣部分起皺，所以是否采用壓邊裝置主要取決于毛坯或拉深系數(shù)m和相對(duì)厚度t/D100由于t/D100=1.2/37.1100=3.2拉深系數(shù)=0.65故：查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表4-3知，拉深均需要采用壓邊裝置。壓邊力:=式中A為初始有效面積；為單位壓邊力（MPa）查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表4-4可知：=2.5MPa====0.887KN綜上所述：=++=145.46KN+20.27KN+0.887KN＝166.617KN5壓力中心的計(jì)算圖4由于是圓形工件，如圖4所示，所以工件的壓力中心應(yīng)為圓心。2.6壓力機(jī)的選擇由于該制件為小型制作，且精度要求不高，因此選用開式機(jī)械壓力機(jī)，它具有工作臺(tái)面三面敞開，操作方便，成本低廉的有點(diǎn)。根據(jù)總壓力選擇壓力機(jī)，前面已經(jīng)算得壓力機(jī)的公稱壓力為166.67KN，查《沖壓工藝與模具模具設(shè)計(jì)》表7.3提供的壓力機(jī)公稱壓力中可選取壓力機(jī)的型號(hào)為：J23-25

模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點(diǎn)，精度要求，預(yù)選設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，模具的制造條件及安全生產(chǎn)等，選定模具類型及結(jié)構(gòu)形式。依采用倒裝模具結(jié)構(gòu)形式，倒裝模具的優(yōu)勢(shì)在于，可以采用打桿機(jī)構(gòu)將制件從凹模中脫出。模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下。

第四章模具工作零件刃口尺寸及公差的計(jì)算落料刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配作，用配作法，因此凸?；境叽缗c凹模尺寸相同，保證單邊間隙(mm)圖5查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表1-3可知：落料模的單邊間隙為：Z==0.042mm式中x為補(bǔ)償刃口磨損量系數(shù)。查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-21可知：x=0.2取落料的尺寸公差I(lǐng)T10，則公差為=0.1mm所以落料凹模的尺寸為：=（37.1-0.20.1）=37.08mm=37mm

第五章：模具零件的選用，設(shè)計(jì)及必要的計(jì)算1、整體落料凹模板的厚度H的確定：H=式中為凹模材料的修正系數(shù)，碳素工具鋼取=1.3；為凹模厚度按刃口長(zhǎng)度修正系數(shù)，查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-18可知：=1H==1.31=31.7mm2、凹模板長(zhǎng)度L的計(jì)算L=D+2C查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-17可知：C取22—18mm，根據(jù)要求C值可取24mm故：L=D+2C=31.7+224=79.7mm故確定凹模板外形尺寸為：808032（mm）。凸模板尺寸按配作法計(jì)算。(1)拉深=1\*GB3①拉深凸模拉深模,由于其毛坯尺寸與公差沒有必要予以嚴(yán)格的限制,這時(shí)凸模和凹模尺寸只要取等于毛坯的過渡尺寸即可,以凸模為基準(zhǔn).取公差等級(jí)為IT10=0.08mm.拉深單邊間隙：Z＝tmax+kt查表可知K＝0.2Z＝1.2+0.2×1.2＝1.44d凸=d-0δ凸=21.60-0.08mmd凹=(d凸+2Z)0+δ凹=(21.6+2×1.44)0+0.12=24.480+0.12mm＝24mm拉深凸模采用臺(tái)階式，也是采用車床加工,與凸模固定板的配合按H7/m6的配合,拉深凸模結(jié)構(gòu)如下圖6所示。圖6=2\*GB3②凸凹模結(jié)合工件外形并考慮加工，將凸凹模設(shè)計(jì)成帶肩臺(tái)階式圓凸凹模，一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與更換，采用車床加工，與凸凹模固定板的配合按H7/m6，凸凹模長(zhǎng)度L=50mm,具體結(jié)構(gòu)可如下圖7所示。圖7=3\*GB3③落料凹模凹模采用整體凹模，各沖裁的凹模孔均采用線切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。凹模的輪廓尺寸應(yīng)要保證凹模有足夠的強(qiáng)度與剛度，凹模板的厚度還應(yīng)考慮修磨量，根據(jù)沖裁件的厚度和沖裁件的最大外形尺寸在標(biāo)準(zhǔn)中選取凹模板的各尺寸為：長(zhǎng)230mm，寬200mm，因考慮到整套模具的整體布置要求，選其厚度為52mm，結(jié)構(gòu)如下圖8所示。

第六章壓力機(jī)的校核壓力機(jī)J23-25的主要參數(shù)：公稱壓力：250KN滑塊行程：55mm最大閉合高度：270mm最小閉合高度：215mm模柄孔直徑：40mm模柄孔深度：60mm模具高度H＝178mm比壓力機(jī)最小閉合高度215mm小，需在定模下部墊50mm厚的墊板，其它尺寸均基本符合要求。壓力機(jī)選用合格。

第七章凸凹模加工工藝方案7．1凸凹模加工工藝路線凸凹模的加工工藝過程材料：Cr12WMoV，硬度：58～62HRC工序名工序內(nèi)容備料毛坯鍛成φ82mm×42mm的圓棒料熱處理退火銑端面銑上、下平面，保證高度尺寸40.