拉深件模具设计

筒形工具盒
学校：江西机电学院
专业：模具设计与制造
班级：10大模一班
姓名：林佳佳
学号：2号
指导老师：徐秋如老师
完成时间：2012年7月6日
目录
第一章工件的工艺性分析 (1)
1.1 工艺性分析 0
1.2拉深时的工艺性 (1)
1.3材料的工艺性 (2)
第二章冲压工艺方案的确定 (1)
第三章拉深工序尺寸的确定 (3)
第四章必要的工艺计算 (5)
4.1排样方案的确定及计算 (5)
4.2冲压力的计算 (6)
4.3压力中心的计算 (8)
4.4工作尺寸的计算 (8)
第五章模具的总体设计 (8)
5.1模具类型的选择 (9)
5.2定位方式的选择 (9)
5.3料方式的控制 (10)
5.4 卸料零件的确定 (9)
5.5顶件装置的确定 (9)
5.6导向方式的选择 (10)
第六章主要零部件的结构设计 (10)
6.1凸凹模 (10)
6.2拉深凸模 (11)
6.3落料凹模 (11)
第七章辅助装置的设计 (12)
7.1固定卸料装置 (12)
7.2刚性推件装置 (12)
7.3螺钉与销钉的选择 (12)
7.4弹性压边装置 (12)
第八章模架的选用 (12)
心得小结 (14)
参考文献 (14)
第一章工件的工艺性分析
1.1 工艺性分析
拉深件名称:筒形工具盒
生产批量:中小批量
材料:08钢
料厚:1mm
技术要求:工件要求平整,无拉深痕迹,未注公差IT14.
零件图如下:
零件图
拉深件的工艺性是指拉深件对拉深工艺的适应性。

在一般情况下，对拉深件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。

良好的拉深工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。

此工件为无凸圆筒形工件，要求内形尺寸，没有厚度的要求。

此工件的形状满足拉深工件的要求，可用拉深工序加工。

1.2 拉深时的工艺性分析
拉深零件的结构工艺性是指拉深零件采用拉深成形工艺的难易程度。

良好的工艺性是指坯料消耗少、工序少，模具结构简单、加工容易，产品质量稳定、废料少和操作简单方便等。

在设计拉深零件时，应根据材料拉深时的变形特点和规
律，提出满足工艺性的要求：
①.对拉深材料的要求
拉深件的材料应具有良好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。

②.对拉深零件形状和尺寸的要求
（1）拉深件的高度尽可能小，以便能通过1—2次拉深工序成形。

（2）拉深件的形状尽可能简单、对称，以保证变形均匀。

对于半敞开的非对称件，可成双拉深后在剖成两件。

（3）有凸缘的拉深件，最好满足d
≥d+12t，而求外轮廓与直壁断面最好形
凸
状相似，否则，拉深困难，切边余量大。

（4）为了使拉深件顺利进行，凸缘圆角半径r≥2t。

当r＜0.5mm时，应增加整形工序。

3. 对拉深零件精度的要求
（1）由于拉深件个部位的料厚有较大的变化，所以对零件图上的尺寸应明确标注是外壁还是内壁。

（2）由于拉深件有回弹，所以零件横截面的尺寸公差，一般都在IT12级以下，如零件高于IT12级，应增加整形工序。

1.3 材料的工艺性分析
在本次设计中，我选用的拉深材料为08钢板。

选择拉深材料时，首先应满足拉深件的使用要求。

由于该件不属于易损工件，对材料的耐磨度要求不高，还应满足冲压工艺对材料的要求，保证冲压过程顺利完成，即材料应具有良好的塑性和表面质量，以及板料厚度公差应符合规定，08钢为一种优质结构钢，该结构钢以退火，而退火的目的消除钢的内应力，降低硬度提高塑性细化组织均匀化学成分，而且其抗剪和抗拉强度均不高，所以综合其所有的力学的性能，08钢具有良好的拉深性能，适合拉深。

第二章冲压工艺方案的确定
项目
单工序模
级进模复合模无导柱有导柱
冲压精度低较低较高，相当于
IT10~IT13
高，相当于
IT8~IT11
制件平整程度不平整一般不平整，有时
要校平
因压料较好，
制件平整
制件最大尺寸和材料厚度不受限制
300mm以下厚
度达6mm
尺寸〈250mm
厚度在0.1~6
之间
尺寸〈300mm
厚度常在
0.05m~3mm
冲模制造的难度程度及价格容易、价格低
导柱、导套的
装配采用先进
工艺后不难
简单形状制件
的级进模比复
合模具制造难
度低，价格亦
较低
形状复杂的制
件用复合模比
级进模制造难
度低，相对价
格低
生产率低较低可用自动送料
出料装置，效
率较高
工序组合后效
率高
只能单冲不能
连冲有自动送料装
置可以连冲，
但速度不能太
高
使用于高速冲
床高达400次
/分以上
由于有弹性缓
冲器，不宜用
高速，不宜连
冲
材料要求可用边角料条料要求不严
格
条料或卷料要
求严格
除用条料外，
小件可用边角
料，但生产率
低
生产安全性不安全手在冲模过程
较不安全
比较安全
手在冲模工作
较不安全，要
有安全装置
冲模安装调整与操作
调整麻烦操作
不便
安装、调整较容易、操作方
便
安装、调整较容易，操作简
单
安装、调整比级进模更容易，操作简单
分析表可得：采用单工序模具结构简单，但需要多副模具才能完成，且生产效率低难以满足该工件生产的要求；复合模需一副模具，生产率较高，尽管模具结构较方案一复杂；级进模也只需一副模具，生产率高，但模具结构复杂，送进料不方便。

故采用复合模最佳，方案为：落料首次拉深复合模 — 最后一次拉深整形复合模 — 切边。

第三章 拉深工序尺寸的确定
根据毛坯尺寸的确定原则可知有两种方法来计算毛坯的计算原则。

1. 面积相等原则：由于拉深前和拉深后材料的体积不变，对于不变薄拉深，假设材料厚度拉深前后不变拉深毛坯的尺寸按“拉深前后的表面积相等”来确定。

2. 形状相似原则：拉深毛坯的形状一般与拉深件横截面的形状相似，即零件的形状是圆形或是椭圆形时，其拉深前毛坯的展开形状也基本上是圆形或椭圆形。

3. 根据本零件的特点：为简单形状的旋转体，可以采用面积相等的原则来确
定。

1）先确定边余量△h ：
根据 0.75/56.43===∆d
h
h
工件高度h
工件的相对高度d h
8.05.0-> 6.18.0-> 5.26.1-> 45.2->
10≤ 1.0 1.2 1.5 2 2010-≤ 1.2 1.6 2 2.5 5020->
2
2.5
3.3
4
10050-> 3 3.8 5 6 150100-> 4 5 6.5 8 200150->
5 6.3 8 10 250200->
6 7.5 9 11 250>
7
8.5
10
12
查表得：切边余量δ=2mm
2)毛坯直径D 的计算：
2256.072.14r rd dH d D --+=
得毛坯的直径为：D=114.4mm
3）确定拉深系数 ： t ∕D ×100=0.87
查表得m 1=0.55 m 2=0.87
4)判断能否一次拉深成形：49.04.41156===mm
mm D
d
m 总﹤m 1
故不能一次拉深成形，必须多次拉深。

5）推算拉深系数： d 1=m 1D=0.55×114.4=62.7mm ＞d
d 2=m 2d 1=0.78×62.7=48.9mm ＜d
故两次拉深成形。

6）拉深工序尺寸的计算： 经调整m 1=0.56 ， m 2=
1
m d ⨯D =0.875
调整后的拉深直径：d 1= m 1D=0.56×114.4≈64mm
d 2= d 1×m 2=64×0.875≈56mm r A1=0.8t d -）（D =0.8156-114.4⨯）（=6.11mm
r 1=r T1+
2
t =6.61mm 取7mm
r 2=2.5mm
h 1=0.25﹙12d D -d 1﹚+ 0.43×1
1d r (d 1+0.32r 1)=37mm h 2=0.25（
2
2d D -d 2）+0.43×
2
2d r （d 2+0.32r 2）=45.5mm
7）画工序图：
第四章 必要的工艺计算
4.1 排样方案的确定及计算
经过分析，排样方案采用横排，剪板方案为横剪 . 查表可得：a 1=0.8 a=1
步距: S=D+a 1=112.63+0.8=113.43mm 条料宽度：B
0-△=
=D max +2a=114.6306.0 mm
工件的面积: A=πR
2
=3.14×57.2≈10274㎜
利用率：η=BXS
A ×100％≈77％
排样图
4.2 冲压力的计算
L=2×π×R=2×3.14×57.2≈359mm 落料力：F 落
=Lt δb =395×1×380／1000=137KN 推件力：F
推
=K ×F 落=0.045×137=6.2KN
拉深力：b dt K F σπ==3.14×64×1×380×1=76.4KN 压边力：()[]
p r d D F Q 2
12
24
+-=π
= 4
π
[114.42-﹙64+2×7﹚2 ]×2.5=13.7KN
F=(1.25︿1.40﹚﹙F
拉
+Q F ﹚
=1.40×﹙76.4+13.7﹚
=126KN
F总= F落+ F推+1.40﹙F拉+
Q
F)
=137+6.2+126
=269KN
所以压力机的公称压力应大于269KN，故选J23-40
公称压力400KN
模柄孔尺寸
直径50mm 滑块行程100mm 深度70mm
最大装模高度265mm
工作台尺寸前后460mm
最大闭合高度330mm 左右700mm
4.3 压力中心的计算
由于该工件对称，故无需计算。

4.4 工作尺寸的计算
①落料刃口尺寸的计算
Z max=0.14 Z min=0.1
A A=(D max-χ△)0+△/4 =﹙114.4-0.5×0.87﹚=113.96502.0
+mm
A T=﹙A A-Z min）-Δ/40=﹙113.965-0.1）=113.8650
02
.0
-
mm
②拉深工作尺寸的计算
查表可得 Z1=1.1t=1.1mm δA=0.05 δT=0.03
对于首次拉深：D A1=d1 +δA0
D65=6505.0
+mm
D 37.5=37.505.00+mm
D T1=( D A1-2Z)0
-δT
D 63= (65-2×1.1)0
03.0- = 62.8003.0-mm D 36.5=（37.5-2×1.1）0
03.0-=35.3003.0-mm
③确定凸模的通气孔 凸模直径mm d 凸 50 >50-100 >100-200 >200 出气孔直径mm d 5 6.5 8 9.5 查得：凸模的通气孔直径为6.5mm 。

第五章 模具的总体设计 5.1 模具的类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用反装式复合模。

5.2 定位方式的选择 为保证条料的正确送进和毛坯在模具中的正确位置，冲裁出外行完整的合格零件，模具设计时必须考虑条料或毛坯的定位。

正确位置是依靠定位零件来保证的。

由于毛坯形式和模具结构不同，所以定位零件的种类很多。

设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。

定位包含控制送料步
距的挡料和垂直方向的导料等。

①挡料销
挡料销的作用是挡住条料搭边或冲压轮廓以限制条料的送进距离。

国家标准中常见的挡料销有三种形式：固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销。

固定挡料销安装在凹模上，用来控制条料的进距，特点是结构简单，制造方便。

由于安装在凹模上，安装孔可能会造成凹模强度的削弱，常用的结构有圆形和钩形挡料销。

活动挡料销常有于倒装复合模中。

始用挡料销用于级进模中开始定位。

②导正销
导正销通常与挡料销配合使用在级进模中，以减少定位误差，保证孔与外形的相对位置尺寸要求。

当零件上有适宜于导正销安装在落料凸模上。

当零件上没有适宜于导正销正用的孔时，对于工步数较多时、零件精度较高的级进模，应在条料两侧的空位处设置工艺孔，以拱导正销导正条料使用，此时，导正销固定在凸模固定板上或弹压卸料板上，
5.3 送料方向的控制
条料的送料方向是条料靠着一侧导料板，沿着设计的送料方向导向送料，为使条料靠紧一侧的导料板，保证送料的精度，可采用侧压装置。

因为该模具使用的条料，所以导料采用导料板（本副模具固定卸料板与导料板），送进步距控制采用挡料销。

5.4 卸料零件的确定
设计卸料零件的目的，是将冲裁后卡在凸模上或凸凹模上，或凸模上的制件或废料卸掉，保证下次冲压时正常进行，刚性卸料，刚性卸料是采用固定卸料板结构，常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料，当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随着材料厚度的增加而增大，单面间隙取()t 5.02.0--。

5.5 顶件装置的确定
推件和顶件的作用是，将制件从凹模中推出来（凹模在上模）或顶出（凹模在下模）。

推件力是通过压力机的横梁作用在一些传力元件上，使推件力传递到推件板上将制品（或废料）推出凹模。

推板的形状和推杆的位置应根据被推材料的尺寸和形状来确定。

设计在下模的弹性顶件装置，通过凸模下压使弹性元件在冲压
时储存能量，模具回程时顶件器的弹性元件释放能量，顶件块将废料从凹模中顶出。

橡胶高度H 0=32mm 0.300.251 ︿△H ，螺钉M12 ， 托板厚8mm 。

5.6 导向方式的选择 常用的模架有：滑动式导柱导套模架、滚动式导柱导套模架，模架有上、下模座和导向零件组成，是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定它的上面，并承受冲压全过程的全部载荷。

模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。

上、下模间的精度由导柱、导套的导向来实现。

对角模架：由于导柱安装在模具的中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳，常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。

后侧导住模架：由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便，因导住安装在后侧，工作时偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能用浮动模柄结构。

中间导柱模架：导柱安装在模具的对称线上，导向平稳，准确，但只能在一个方向送料。

四导柱模架：具有平稳、导向准确可靠、刚性好等优点，常用于冲压尺寸较大或精度较高的冲压件。

滚动式导柱导套模架的导向精度高，使用寿命长，主要用于高精度、高寿命的精密模具及薄材料的冲裁模具。

根据标准模架的选择，为了提高模具寿命和工件质量，方便安调整，该复合模采用中间导柱的导向方式。

第六章 主要零部件的结构设计 6.1 凸凹模 ①.结构形式的确定 可采用台阶式和直通式，但由于台阶式加工较复杂，所以采用直
通式加凸模固定板，其厚度取15mm。

②.凸凹模长度的计算
L=r A+h1+h推件块+h定距垫块
h推件块> r A+h1=7+37=44 取47mm
h定距垫块=4mm
即凸凹模长度L=7+37+47+4=95mm
6.2 拉深凸模
①.结构形式的确定
可使凸模直接与下模座相连,但连接不可靠,所以采用凸模固定板加凸模。

②.凸模长度的计算
L T=h压边圈+r A+h1+h固定板-(2︿5)
h固定板=15mm
h压边圈=10mm
即凸模长度L T=15+7+37+10-2=67mm
6.3 落料凹模
①.结构形式的确定
有圆外形和方外形两种，本模具采用方外形。

模具的外围尺寸C取40mm。

②.凹模厚度的计算
h A= L T+(2︿5)mm=67+3=70mm
第七章辅助装置的设计
7.1 固定卸料装置
采用固定卸料版，卸料力大，卸料可靠，卸料板厚度取10mm。

7.2 刚性推件装置
由打杆.推件块组成。

推件力大，工作可靠，打杆直径φ8mm。

H推件块> r A+h1=7+37=44mm 取47mm
7.3 螺钉与销钉的选择
为了不影响模具在压力机上的安装,应采用内六角螺钉.销钉大小应根据凹模厚度选用,查表得螺钉螺钉直径为M12,销钉直径φ10mm.
7.4 弹性压边装置
压边圈应比凹模高1mm,行程比拉深行程大2︿3mm.压边圈高度为15mm.
第八章模架的选用
模具选用中间导柱标准模架，可承受较大的冲压力。

上模座厚度取45mm，即h1=45mm
下模座厚度取50mm，即h2=50mm
S=260mm R1=85mm B2=280mm
B=200mm L=200mm
模具闭合高度：H闭=h1+h2+L+h A-44
=45+50+95+70-44
=216mm
模具闭合高度的校核：
公称压力400KN
模柄孔尺寸
直径50mm
滑块行程100mm 深度70mm
最大装模高度265mm
工作台尺寸前后460mm
最大闭合高度330mm 左右700mm 可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-40的最大装模高度（265mm），可以使用。

模具工作过程：条形板料通过固定卸料板的定位槽由前向后送入并定位，上模下行，落料拉深凸凹模与落料凹模首先完成落料工序。

上模继续下行，拉深凸模开始接触落料毛坯并将其拉入落料拉深凸凹模孔内，完成拉深工序。

上模回程时，固定卸料板从落料拉深凸凹模上卸下废料，压边圈将制品从拉深凸模上顶出；若制件卡在落料拉深凸凹模孔内，可通过打料杆推出。

心得小结
在老师的精心指导下，此次设计顺利地完成了，通过这次设计我们再次把所学的专业知识用于实践中。

可以说这次设计是对我们所学知识的一次大检阅，也是一个查漏补缺的过程；同时让我们初步地掌握了冷冲模设计的基本流程，懂得了如何查阅和运用技术资料。

当然我们遇到的困难和挫折也是不少的，主要源于我们的专业知识还不够，实践经验不足等。

但是我们可以把此次设计作为我们新的起点，加强专业的学习，加强实践，不断去丰富经验。

尽管这次设计不算是成功之作，但是它给我们带来的收获是很大的，影响是深远的。

所以我们在今后的学习生活中要敢于实践吸取经验，要敢于向难点挑战，发扬一丝不苟的工作作风，为我们模具事业的发展做出不懈的努力。

参考文献
1.魏春雷,徐慧民主编。

冲压工艺与模具设计《北京理工大学出版社》
2.魏春雷，朱三武主编。

模具专业毕业设计手册《天津大学出版社》。