冲压模具设计带凸缘圆筒件Word格式文档下载.docx

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1、1制件分析

所选的制件为带凸缘圆筒件,剖视图如下,厚度为2mm,材料为08钢。

图1带凸缘圆筒件

此带凸缘圆筒件为旋转体,壁厚为2mm,整个结构尺寸较小,适合冲压成型。

底部外直径为42mm,筒深大约为60mm,材料为08钢,拉深性能较好,适合于拉伸成型。

1、2坯料直径确定

根据表1以及图1计算得到坯料的直径大约为124mm、

其中,d1=32mm,d2=40mm,d3=52mm,d4=80mm,h=50mm,H=60mm,r1=6mm,r2=4mm。

表1坯料直径计算公式

1、3拉深成型次数计算

根据冷冲模设计手册,确定制件的拉深成型次数。

已知,t=2mm,D=124mm,t/D*100%=1、6%（通过附表4、11,1、6介于1、5到2、0之间,不需要压边圈）,查表2,可知各次的拉深系数介于坯料相对厚度为1、5到2、0之间,又

=,

=

=0、32,不能满足一次拉深的要求。

通过尝试的方法,确定各次的拉深系数,最终确定出

*

依次为0、6、0、77、0、83、0、84,一共需要4次拉深,满足要求。

可知,第一次拉深后,

=0、6*124=74、4mm;

第二次拉深后,

=0、77*74、4=57、29mm;

第三次拉深后,

=0、83*57、29=47、55mm;

最后依次拉深后,

=d=0、84*47、55=40mm。

表2圆筒件不使用压料圈时的极限拉伸系数（适合08钢）

1、4凸凹模圆角半径计算

凹模圆角半径

=0、8

凸模圆角半径

=（0、6～1、0）

。

第一次拉深所需的凹凸模半径分别为

=0、8*

=7、9mm≈

8mm,

=08*8=6、4mm。

以后所用的凸凹模半径适当的减少至最后依次拉深所需的4mm与6mm。

1、5拉深深度计算

各次拉深深度的计算公式为

（-）+0、43（

+

）+

（

-

）,则第一次的拉深深度为

）+0、43*（6、4+8）+

）=39、3mm。

可知,第一次拉深的最大相对高度

=0、52,查附表4、9,0、75

0、52,满足设计的要求,可以继续设计此后的各次拉深深度。

根据以上步骤,并且不断调整凸凹模半径,以后的拉深深度分别为10mm、6mm,最后根据剩余量得到最后一次的拉深深度。

1、6拉深力的计算

总的冲压力就是拉深力与压边力之与,此制件没有采用压边圈,没有压边力,即冲压力为拉深力大小,已知凸缘相对直径为

=1、67,由附表4、19,可知拉深力为

t

其中

为材料的抗拉强度,08钢的抗拉强度为400MPa,

为筒形件第一次拉深时的系数,查附表4、22可知

=0、75,则

=3、14*74、4*2*0、75*400=140169、6N。

1、7凸凹模间隙计算

拉深模间隙Z/2（单面）一般比毛坯厚度略大一点,其值按以下公式Z/2=

+ct,其中c为间隙系数,由附表4、31查得为0、5,

=t+

为板料的正偏差,查附表4、32,板料正偏差为0、2mm,计算得到Z=6、4mm,单面为3、2mm。

1、8凸凹模工件尺寸计算

1、8、1凸凹模计算公式

确定凸凹模工作部分尺寸时,应该考虑模具的磨损情况与拉深件的弹复,其尺寸只能在最后一次的工序中加以考虑。

对最后一道工序的拉深模,其凸凹模的尺寸及其公差按工件尺寸标注方式的不同,由附表4、33所列的公式来进行计算。

为了简洁,便于计算,第一次的凸凹模尺寸也按此公式来计算。

1、8、2公差确定

由附表4、33可知,凹凸模的外形尺寸分别为

又凸凹模的制造公差可由附表4、34查得,

=0、12,

=0、08,最后得到

=mm,

=mm。

1、9凸模通气尺寸

工件在拉深时,由于空气压力的作用或润滑油的粘性等因素,使工件很容易粘附在凸模上。

为使工件不至于紧贴在凸模上,设计凸模时,应有通气孔,拉深凸模通气孔如图2所示,尺寸选取见表3,选取

=8mm。

图2拉深凸模通气孔

表3拉深凸模通气孔尺寸

二拉深模结构设计

2、1拉深凸凹模结构

对于两次以上的拉深,选取的凸凹模形式如图3。

图3模具结构形式

2、2模具总体结构的设计

本设计通过计算不需要采用压边圈。

根据制件较小、拉深深度居中,并为了卸料简单可行,特采用倒装带凸缘拉伸附加弹性刚性打料外设可调强力弹压装置。

这类装置的下模课外设压料、卸料的强力弹压装置,通过弹压力的调节,保证有合适的压边力与足够的卸料力。

并且在凸模的中间设有进气孔,保证了气体流动通畅。

部分零件图见附图。

图43D半透明装配图

图53D半剖装配图

图5装配简图

三Dynaform软件仿真分析

根据所计算得到的毛坯尺寸,所需的毛坯直径为124mm,第一次拉深后的直径为74、4mm,第二次拉深后的直径为57、288mm,第三次拉深后的直径为47、55mm,最后依次拉深到所需的直径为40mm。

3、1网格划分

将制件iges格式导入到软件后,划分网格后如图所示。

网格质量较好,可以接受。

图7网格划分

3、2毛坯轮廓线计算

根据理论计算得到毛坯的理论直径为124mm,得到外径周长为124*3、14=389、4mm;

通过软件计算的坯料的轮廓线长度为403、7mm。

软件计算的稍微大一点,考虑到修边,前期的设计基本满足要求。

图8轮廓线长度计算

3、3制件厚度分析

由图可知,最大的厚度大约为2mm,出现在凸缘部分,最小值大约为1、1mm,且最薄处只出现在底部,总体的厚度在2mm左右。

在理论计算时,取得厚度平均值为2mm。

说明制件在拉深时,第一次拉深可以满足厚度要求。

为此,此分析集中分析第一次拉深,第一次拉深满足要求时,之后的拉深也肯定满足,原因就是,之后的拉深深度小,冗余度高。

图9厚度分布图

3、4主应力分布

由图可知,主应力最大值出现在边缘地方,这可能会引起褶皱。

在实际中可以采用压边圈（结构设计没有采用,但就是模具预留了压边圈）,以较少起皱的情况。

图10主应力分布

3、5制件成形情况

下图为制件成形的成形极限图

由图可知,没有出现较危险的区域,起皱的部分也只发生在凸缘与修边部分,可以利用压边圈来消除影响。

图11成形极限图

总结

通过此次拉伸模设计,对钣金类拉伸件的参数确定、模具结构设计与成型分析有了一定的认识,并初步掌握了薄壁件成形的一般步骤。

此设计主要集中在三个方面,一就是制件的参数确定,一就是模具结构的设计,一就是成形分析。

难点集中在参数的确定与成形分析。

制件的参数确定主要就是毛坯的尺寸、拉深系数、拉深次数、拉深深度、凸凹模的尺寸以及其公差等等。

在设计过程中,参考了一些设计手册,通过手册中的预选参数,结合制件情况,合理选取,并不断地分析检验参数的合理性。

反复选取拉深系数,来满足拉深次数与拉深深度,又反过来让拉深系数满足设计手册中给定材料的设计要求,以求达到一个合理的设计。

模具的设计参考现有的拉深模设计手册,并结合制件设计而成,一部分零件采用了标准设计,为了便于模具的加工、节约成本与缩短设计周期。

成形分析主要包括网格划分、毛坯轮廓线生成与成形计算分析等等。

分析中参数的选取直接影响成形分析的结果好坏,其中网格的划分好坏占很大的影响。

由于个人所学的知识有限,在设计过程中,难免会出现错误,希望老师在发现问题时,及时批评指出,我一定会努力改正！

参考文献

[1]周本凯、冲压模具设计实践、化学工业出版社,2008、

[2]汤酞则、冷冲模课程设计与毕业设计指导、湖南大学出版社,2008、

[3]丁友生吴治明等、冷冲模设计与制造、浙江大学出版社,2011、

[4]杨关全匡余华、冷冲模设计资料与指导、大连理工大学出版社,2012、

[5]美国工程技术联合公司、dynaform5、5中文培训手册、ETA,2006、

[6]佚名、dynaform5、9、X中文版视频教程、不详

附表

（以下表节选自《冷冲模课程设计与毕业设计指导》）

表4、30板料偏差