案例3拉深模
零件名称：180柴油机通风口座子
生产批量：大批量
材料：08酸洗钢板
零件简图：如图17所示
图17通风口座子
设计步骤按如下程序进行
(一)分析零件的工艺性
这是一个不带底的阶梯形零件，其尺寸精度、各处的圆角半径均符合拉深工艺要求。
该零件形状比较简单，可以采用：落料一拉深成二阶形阶梯件和底部冲孔一翻边的方案加
工。
但是能否一次翻边达到零件所要求的高度，需要进行计算。
1. 翻边工序计算
一次翻边所能达到的高度：
按相关表取极限翻边系数K最小=0.68
由相应公式计算得：
H最大=D/2(1-K最小)+0.43r+0.72δ
=56/2(1-0.68)+0.43*8+0.72*1.5
=13.48(mm)
而零件的第三阶高度H=21.5>H最大=13.48。
由此可知一次翻边不能达到零件高度要求，需要采用拉深成三阶形阶梯件并冲底孔，然后再翻边。
第三阶高度应该为多少，需要几次拉深，还需继续分析计算。
计算冲底孔后的翻边高度h（见图18）：
取极限翻边系数K最小=0.68
拉深凸模圆角半径取r凸=2σ=3mm
由相关公式得翻边所能达到的最大高度：
图
18拉深后翻边
h最大=D/2(1-K最小)+0.57r凸
=56/2（1-0.68）+0.57*3
=10.67（mm）
取翻边高度 h=10(mm)
计算冲底孔直径d:
d=D+1.14r凸-2h
=56+1.14×3-2×10
=39.42(mm)
实际采用Ф39mm。
计算需用拉深拉出的第三阶高度h´
h´=H-h+r凸+δ
=21.5-10+3+1.5
=16（mm）
根据上述分析计算可以画出翻边前需拉深成的半成品图，如图19所示。
2.拉深工序计算
图19所示的阶梯形半成品需要几次拉深，各次拉深后的半成品尺寸如何，需进行如下拉深工艺计算。
计算毛坯直径及相对厚度：
先作出计算毛坯分析图，如图20所示。
为了计算方便，先按分析图中所示尺寸，根据弯曲毛坯展开长度计算方法求出中性层母线的各段长度并将计算数据列于表6中。
图
19
翻
边
前
半
成
品
形
状
图20 计算毛坯分析图
表6毛料计算附表（mm ）
序
号 l
r
lr
序 号 l
r
lr
1
17
79.25
1374.25
6
13.75
31.17
428.59
2 6.67 77.7
1 518.3
3
7 2 28 56
3 10.4
28 70.1
84
731.8
8
8 5.89 26.6
4
156.
67
4 28.3
7 55.1
04
1563.
3
9 24.2
5
12.1
3
293.
43
5 5.25 39.3
75 206.7
2
∑lr=5302.17
根据公式计算得毛坯直径：
计算相对厚度：δ/D*100=1.5/206*100=0.72
确定拉深次数：
根据h/d n=54.5/57.5=0.95
δ/D*100=0.72
查相关表得拉深次数为2，故一次不能拉成。
计算第一次拉深工序尺寸：
为了计算第一次拉深工序尺寸，需利用等面积法，即第二次拉深后的面积和拉深前参与变形的面积相等，求出第一次拉深工序的直径和深度。
由于参与第二次拉深变形的区域是从图2-30中的L5开始，因此以L5开始计算面积，并求出相应的直径。
δ/D*100=0.72
查相应表和第二次拉深系数m2=0.76
因此，第一次应拉成的第二阶直径
ｄ＝５６／０.７６＝７３.６（ｍｍ）
为了确保第二次拉深质量，充分发挥板料在第一次拉深变形中的塑性潜力，实际定为：d=72mm
按照公式（4-7c）求得：
h=0.25/72(96.62-842)+0.86*4.75
=11(mm)
这样就可以画出第一次拉深工序图，如图21所示。
上述计算是否正确，即第一次能否由Ф206的平板毛坯拉深成图21所示的半成品，需进行核算。
阶梯形零件，能否一次拉成，可以用下述近似方法判断，即求出零件的高度与最小直径之比h/dn，再按圆筒形零件拉深许可相对高度表（相应表）查得其拉深次数，如拉深次数为1，则可一次拉成。
根据图2-31所示：h=51, dn=72, h/dn=0.70, δ/D×100=72，查相关表提拉深次数为1，说明图2-31所示半成品可以由平板毛坯一次拉成。
(二)确定工艺方案
通过上述分析计算可以得出该零件的正确工艺方案是：落料；第一次拉深，压成如图2-31所示的形状；第二次拉深、冲孔，压成如图2-29所示的形状；第四道工序为翻边，达到零件形状和尺寸要求，如图2-27所示。
共计四道工序。
现在以第一次拉深模为例继续介绍设计过程。
(三)进行必要的计算
1.计算总拉深力
根据相对厚度δ/D×100=0.27，按照公式判断要使用压边圈
按照公式计算得到拉深力为：
P=πd1δσbK1=3.14×158.5×1.5×450×0.91
=300000(N)
压边力为：Q=π/4[D2-(d1-2r凹)2]q
=π/4[2052-(160+2*8)2]2.5
=22000(N)
式中 q的值按相应表选取为2.5N/mm²
总拉深力P总=P+Q=300000+22000
=322000(N)
图21 第一次拉深工序图图22模具结构草图
2.工作部分尺寸计算
该工件要求外形尺寸，因此以凹模为基准间隙取在凸模
单边间隙Z=1.1δ=2.55（mm）
凹模尺寸按公式（4-33a）得：
D凹=（D-0.75△）+δ凹=（160-0.75×0.5）
+0.10
=159.6+0.10（mm）
式中δ凹见表
凸模尺寸按公式得：
D凹=（D-0.75△–2Z）_δ凸
=（160-0。
75×0.5－2×2.55）_0.07
=156.3 _0.07（mm）
式中δ凸见表
圆角处的尺寸，经分析，若该处是以凸模成形，则以凸模为基准，间隙取在凹模上；若是以凹模成形，则以凹模为基准，间隙取在凸模上。
(四) 模具总体设计
勾画的模具草图，如图22所示。
初算模具闭合高度：
H模=272.5（mm）
外轮廓尺寸估算为Ф420（mm）
(五)模具主要零部件设计
该模具的零件比较简单，可以在绘制总图时，边绘边设
(六)选定设备
本工件的拉深力较小，仅有322000N，但要求压力机行程应满足：S≥2.5h工件=145（mm）,同时考虑到压边要使用气垫，所以实际生产中选用有气垫的3150000N闭式单点压力机。
其主要技术规格为：
公称压力 3150000N
滑块行程 400mm
连杆调节量 250mm
最大装模高度 500mm
工作台尺寸 1120×1120 mm
(七) 绘制模具总图
模具总图，如图23所示
图23 座子拉深模（第一次）
1-上模座 2-内六角螺钉3-内六角螺钉4-顶杆5-模柄6-圆柱销7-凹模与推件板
8-凹模9-凸模10-卸料板11-顶杆12-下模座
表7 零件明细表
序号名称数
量
材料热处理
1 上模座 1 HT200
2 内六角螺钉M12
×70
10 45 HRC40~45
3 内六角螺钉M12
×25
6 45 HRC40~45
4 顶杆 1 4
5 HRC40~45
5 模柄 1 Q235(A5)
6 圆柱销12n6×
100
2 45 HRC40~45
7 凹模与推件板 1 T8A HRC56~60
8 凹模 1 T8A HRC56~60
9 凸模 1 T8A HRC56~60
10 卸料板 1 Q235(A3)
江西应用工程职业学院
11 顶杆 4 45 HRC40~45
12 下模座 1 HT200
07级机械工程系，模具设计与制造（2）班指导老师：邓肖荣。