1、钣金成型课程设计说明书宽凸缘拉深件模具设计（一）院系 航空航天工程学部（院） 专业 飞行器制造工程 班号 0403102 学号 2010040301056 姓名 韩开丞 指导教师 刘占军 沈阳航空航天大学2013 年 11 月 沈阳航空航天大学课程设计说明书 摘 要随 着 国 防 工 业 的 大 力 发 展 ， 对 机 械 模 具 的 要 求 越 来 越 高 ， 对 工 件 工 序 安排 、 材 料 选 取 与 、 工 艺 设 计 和 设 备 制 备 等 环 节 都 提 出 了 更 高 的 要 求 。本 课 程 设 计 的 题 目 为 宽 凸 缘 拉 伸 件 成 型 ， 在 设 计 中 ， 先
2、 分 析 了 20 号 钢的 工 艺 特 点 ， 接 着 对 成 型 件 进 行 了 工 序 方 案 的 确 定 （ 工 序 有 落 料 和 三 次 拉 深 ）。 然 后 确 定 了 模 具 种 类 ， 并 设 计 出 了 每 道 工 序 的 加 工 尺 寸 。根 据 加 工 工 序 尺 寸 和 相 应 标 准 ， 设 计 出 了 每 道 工 序 的 各 个 模 具 零 件 的 尺寸 。重点对落料和首次拉深的复合模进行了设计，该模具采用先落料再拉深；文中分别对其进行了刃口尺寸计算、冲压力计算、压力机选取、毛坯值计算、压边圈设计和凸凹模等一系列零件设计。还用计算机软件绘制了一些列图纸，用到了 C
3、ATIA、AUTOCAD 绘图软件；最后生成了复合模具的装配图、零件图数张，供参考。关键词 落料拉深 尺寸计算 凸凹模 装配图沈阳航空航天大学课程设计说明书 1目 录第 1 章 冲压工艺性及方案设计11.1 冲压件工艺分析1 1.2 预定工艺方案11.2.1 工艺方案分析1第 2 章 主要工艺计算过程22.1 确定修边余量22.2 计算毛坯直径 D22.3 确定拉深次数22.4 拉深工序圆角半径的确定42.5 毛坯直径修正42.6 计算以后各次拉深高度52.7 落料件工序尺寸62.8 各工序的工件相关尺寸62.9 绘制工序图 7第 3 章 冲压力计算113.1 落料成型时冲裁力计算113.2
4、压边力计算113.3 拉深力计算12第 4 章 压力机选择13第 5 章 模具刃口尺寸145.1 凸、凹模间隙设计145.1.1 落料成型凸、凹模间隙计算145.1.2 拉深成型凸、凹模间隙计算145.2 凸、凹模刃口尺寸和公差的确定145.2.1 落料凸、凹模刃口尺寸计算145.2.2 拉深刃口尺寸计算15 5.3 各工序的模具刃口尺寸汇总如下17第 6 章 板料毛坯值计算18第 7 章 凸、凹模的材料及工艺性能选择197.1 复合模具凸凹模197.2 第一次拉深197.3 第二次拉深197.4 第三次拉深19第 8 章 压边圈设计208.1 首次拉深压边圈设计208.2 第二次拉深压边圈设
5、计208.3 第三次拉深压边圈设计20沈阳航空航天大学课程设计说明书 2第 9 章 上下模座的设计219.1 上模座的设计219.2 下模座的设计21第 10 章 模具其他结构图2310.1 模柄结构图2310.2 凸凹模结构图2310.3 凸模固定板结构图2510.4 导柱、导套结构图2510.5 定位板结构图2710.6 卸料板结构图2810.7 首次拉深凸模机构图2910.8 推件块机构图30第 11 章 模具参数汇总32第 12 章 模具装配图3312.1 落料拉深复合模具装配图3312.2 再次正拉深模具装配图34第 13 章 总结36参考文献37沈阳航空航天大学课程设计说明书 1第
6、 1 章 冲压工艺性及方案设计1.1 冲压件工艺分析（1）材料：该拉深件的材料 20 钢是碳素工具钢，具有较好的韧性、塑性和可拉深性能。（2）零件结构：该制件为宽凸缘圆桶形拉深件，故对毛坯的计算要参照冲压手册确定合理的修边余量。（3）单边间隙、拉深凸凹模及拉深高度的确定应符合制件要求。（4）凹凸模的设计应保证各工序间动作稳定。（5）尺寸精度：根据要求，零件图上所有未注公差的尺寸按 IT14 级确定工件尺寸的公差。查公差表可得工件基本尺寸公差为：， ， ， ，+0.746+0.62+0.6250.34R.2511.2 预定工艺方案1.2.1 工艺方案分析该工件包括 落料、拉深 两个基本工序，经分
7、析可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，首次拉深一，再次拉深。采用单工序模生产。方案二：落料+拉深复合，后拉深二。采用复合模+单工序模生产。方案三：先落料，后二次复合拉深。采用单工序模+复合模生产。方案四：落料+拉深+再次拉深。采用复合模生产。方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。方案二只需二副模具，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。方案三也只需要二副模具，制造难度大，成本也大。方案四只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求，但模具成本造价高。通过对上述四种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案
8、二为佳。沈阳航空航天大学课程设计说明书 2第 2 章 主要设计计算2.1 确定修边余量该件 d 凸 =60mm，d 凸/d=60/39=1.53,查简明冲压工艺与模具设计手册表 7-3可得 3.0Rm则可得拉深最大直径 dtdt=d 凸 +2 式 2-1R=60+2*3.0=66.0mm故实际外径为 66.0mm2.2 计算毛坯直径 D由冲压手册机械工业出版社中，毛坯计算公式表 4-7 序号 20 可计算出毛坯的直径式 2-222 2211112143d6.846.8.56rdhrd233399.6480107mm2.3 确定拉深次数首先判断能否一次拉深成型h/d=50/39=1.28 t/D
9、=1/107 *100%=0.93%dt/d=66.0/39=1.69 m=d/D=39/107=0.36据冲压手册第二版表 4-20 可查出 =0.37-0.44，而1hd沈阳航空航天大学课程设计说明书 3=1.280.44，故一次不能拉出来，需要多次拉深。hd计算拉深次数及各次拉深直径。用逼近法确定第一次拉深直径（以表格形式列出有关数据，便于比较） 。表 2.1 第一次拉深值数据相对凸缘直径假定值 1/Nd凸毛坯相对厚度 0%tD第一次拉深直径 1/dN凸实际拉深系数 1/mdD极限拉深系数 1由表 4-21得拉深系数相差值 1m1.05 0.93 66/1.05=63.9 0.59 0.
10、55 +0.041.10 0.93 66/1.10=60 0.56 0.55 +0.011.15 0.93 66/1.15=57.4 0.54 0.53 +0.011.16 0.93 66/1.16=56.8 0.532 0.53 +0.0021.20 0.93 66/1.2=55 0.51 0.53 -0.021.30 0.93 66/1.3=50 0.47 0.53 -0.051.40 0.93 66/1.4=47 0.43 0.50 -0.071.50 0.93 66/1.5=44 0.41 0.50 -0.091.60 0.93 66/1.6=41.25 0.39 0.47 -0.12
11、有以上数据和实际情况综合考虑，应选取实际拉深系数稍大于极限拉深系数者，故暂定第一次拉深直径 =57mm。再确定以后各次拉深直径。1d由冲压手册第二版表 4-15 查得：， mm2=0.7m212d570.43.89m， mm3.932.67沈阳航空航天大学课程设计说明书 4， mm4=0.81m4234d.670812.m从上述数据看出，各次拉深变形程度分配不合理，现调整如下：表 2.2 拉深数据调整极限拉深系数 nm实际拉深系数 n各次拉深直径 nd拉深系数差值 1m=0.531=0.53271 =5711dD+0.0027=0.772=0.80702 =4622+0.0370=0.793=
12、0.84783 =3933+0.0578=0.814m=4 =44dm各次的 颇接近，故知变形程度分配合理。故采用三次拉深的方法来进行成型。2.4 拉深工序圆角半径的确定加工模具以此为：拉深落料复合模，拉深模具，拉深模具，以下为刚性模具的圆角半径。,因 ， 式 2-313=6m4r凹凹 2凹 (0.61)nR:凹凸 n=工件圆角半径， =工件圆角半径凸 nn凹则 =5.4mm， =4mm， =4mm1凸 凸 2R凸 32.5 毛坯直径修正参看冲压手册关于宽凸缘工序尺寸修正的第二个原则，为保证以后拉深是凸缘不参加变形，宽凸缘拉深件首次拉入凹模的材料应比零件最后拉深部分实沈阳航空航天大学课程设计说
13、明书 5际所需材料多百分之三至百分之五，取修正余量为百分之五。这样，毛坯直径应修正为：式 2-49321.0510Dm则第一次拉深高度：取 参看冲压手册4,6rR式 2-52 211110.5.4()+.()hdrRd凸 （ r）2 2. 0.60.3(56)567739.m校核第一次拉深相对高度查冲压手册表 4-20，当 ， 时，许可最大16.57d凸 10.9%tD相对高度 ，不满足要求，必须修正。110.560.hhd:初取 =20，验算1，满足要求。110.560.35hhdd:2.6 计算以后各次拉深高度设第二次拉深时多拉入百分之三的材料（其余百分之二的材料返回到凸缘上） 。为了方便
14、计算，先求出假想的毛坯直径。取 参看冲压手册24rRm式 2-69321.0519D故 式 2-72 22 21.50.()+.43()hdrd凸 （ r）2 20. .4196.()46.5m设第三次拉深多拉入百分之二的材料，另外百分之一的材料返回到凸缘上。则假想毛坯直径为：取 (由图纸要求而来)3rR沈阳航空航天大学课程设计说明书 6式 2-89321.052108Dm故 式 2-923 3310.5.4()+4()hdrRd凸 （ r） +2 2. 0.1860.()995.74m由 可知，满足要求。35.7h2.7 落料件工序尺寸有以上分析可知取毛料直径 ，加工工序为：落料加第一次拉深，第二16m次拉深，第三次拉深图 2.1 落料件俯视图 D=110mm查公差表可得工件基本尺寸公差为：（取 IT14）+0.871
