矩形拉伸件.docx

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矩形拉伸件

1前言……………………………………………………………………………3

2矩形件冲压方案制定………………………………………………………………4

2.1工艺分析………………………………………………………………………4

2.2工艺方案的分析与确定…………………………………………………………4

3矩形件拉深模……………………………………………………………………5

3.1矩形件拉深工艺分析…………………………………………………………5

3.2毛坯尺寸及工序的计算…………………………………………………6

3.3拉深力、压边力的计算及压力机的选用………………………………………13

3.4拉深件的工作部分尺寸计算………………………………………………15

3.5模具结构形式的选择…………………………………………………………18

3.6模具零件的设计与选用………………………………………………………18

3.7拉深模装配图和零件图………………………………………………………20

4切边模…………………………………………………………………24

4.1工艺分析………………………………………………………………24

4.2模具结构及工作过程………………………………………………………24

4.3凹模切割工件时移动量计算…………………………………………………26

4.4导板曲线设计………………………………………………………………26

4.5切边模三维图及装配图……………………………………………………32

4.6切边模设计注意事项…………………………………………………………33

附录………………………………………………………………………35

冷冲模模架零件技术要求………………………………………………36

总结与体会………………………………………………………………………38

致谢……………………………………………………………………………39

参考文献……………………………………………………………………………40

1前言

模具计算机辅助设计、制造与分析（CAD/CAM/CAE）的研究与应用，将极大地提高模具制造效率，提高模具的质量，使模具设计与制造技术实现CAD/CAM/CAE一体化。

使用UG软件能形象的表示出零件的结构，本次设计利用UG绘制三维零件图装配图。

在生产过程中，我们经常会遇到盒形件，对矩形件进行模具设计。

矩形件的成形，通过对工艺规程的制定，需要有落料、拉深、切边等模具。

平时我们做的设计中落料、落料拉深复合模较多，在这里我要介绍的是第二次拉深单工序模和摆动切边模。

矩形件的拉深工艺有两种方法：

第一种是在多台小吨位压力机上采用单工序的简单模；第二种工艺是在较大吨位压力机上采用多工序的连续模。

前者比后者具有投资小、模具结构简单、产品成本低等优点。

在矩形件的拉深过程中，拉深成形工序是矩形件生产的重要工序，因此拉深工艺分析、毛坯形状及尺寸的计算和模具结构设计合理是直接影响矩形件质量的关键技术。

首先分析矩形件拉深的特殊性，其次制件拉深，需要计算出具体拉深次数。

对于切边模，我们采用的是摆动切边模对矩形件进行切边，使其达到要求。

在摆动切边模的设计过程中，确定摆动切边导轨是尤为重要的，也是本次设计的关键处。

综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行几次冷冲压模具（拉深模、切边模）设计工作的实际训练，从而培养和提高我们独立工作的能力。

巩固与扩充所学有关冷冲模具设计课程的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。

掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。

2矩形件冲压方案制定

根据条件：

矩形件长为100mm，宽为60mm，高为60mm，r为10mm，厚度为1.2mm确定其毛坯尺寸，工序尺寸设计，并设计拉深模、摆动切边模。

2.1工艺性分析：

根据制件的材料、厚度、形状及尺寸，在进行冲压工艺和模具设计时，应该特别注意一下几点：

1）该制件为矩形拉深件，因此在设计时，毛坯尺寸计算是个重点。

2）虽然制件不大，但是深度尺寸相对较大，可能需要经过多次拉深。

如果需要多次拉深，则拉深工序的确定以及拉深工序件尺寸的计算时正确进行工艺和模具设计的关键。

3）冲裁间隙、拉深凸、凹模间隙和每道拉深的高度的确定，应该符合制件的要求。

4）切边模设计时应该保证凸、凹模间隙，正确计算导轨。

2.2工艺方案的分析和确定：

工艺方案分析：

根据制件的工艺性分析，其基本工序有落料、拉深、切边三种。

按其先后顺序组合，可得以下两种方案：

方案1，落料—拉深—切边（可能要经过多次拉深，具体拉深次数由工艺计算确定）。

方案2，落料、拉深复合—后续拉深—切边。

方案1属于单工序冲压。

由于此制件生产批量比较大而尺寸不大，因此生产效率比较低。

方案2改为落料、拉深复合，减少了工序数量，提高了效率，同时该制件的高度比较高，也满足落料、拉深复合工序本身的要求，故采用方案2.

3矩形件拉深模

3.1矩形件拉深工艺分析

矩形件的拉深工艺有两种方法：

第一种是在多台小吨位压力机上采用单工序的简单模；第二种工艺是在较大吨位压力机上采用多工序的连续模。

前者比后者具有投资小、模具结构简单、产品成本低等优点。

在矩形件的拉深过程中，拉深成形工序是矩形件生产的重要工序，因此拉深工艺分析、毛坯形状及尺寸的计算和模具结构设计合理是直接影响矩形件质量的关键技术。

图1矩形件的拉深

矩形件可以看成是由直边部分和圆角部分组成的，矩形件拉深变形时，圆角部分近似于圆筒形件的拉深，直边部分近似于板料的弯曲。

因此矩形件的拉深成形是圆角部分的拉深和直边部分的弯曲两种变形方式复合的。

但是矩形件的圆角和直边是联系在一起的整体，因此变形时必然有相互作用和影响，以致圆角不是简单的圆筒拉深，直边不是单纯的平板弯曲。

从实验分析表明，矩形拉深时，直边部分并不是单纯的弯曲变形。

由于圆角部分的材料要向直边流动，因而直边部分产生了横向压缩、纵向伸长的变形，而圆角部分，由于直边的存在，金属的流动，使得圆角部分的变形程度大为减小。

因此矩形变形的特点可以归结为以下5点：

1）矩形件拉深时，角部变形基本上与圆筒形件拉深变形相似，只是由于向直边流动，使得径向应力及切向应力在角部的分布是不均匀的，圆角中部最大，逐渐向两边减小，如图2所示。

图2矩形件拉深时的应力分布

2）拉深时直边部分除弯曲变形外，在与圆角的链接部分，还有横向压缩和纵向伸长。

因而其应力也包括纵向拉应力和横向压应力两部分。

3）矩形件拉深时，圆角部分的径向拉应力是分布不均匀的，而其平均拉应力比其相同半径的圆筒形径向拉应力要小得多。

因而矩形件的极限变形程度可相应加大，拉深系数可相应减小。

4）矩形件的最大应力出现在角部，因而破裂、起皱等现象也多在角部产生。

在远离角部的直边部分一般部分不会产生起皱。

5）矩形变形时，圆角部分和直边部分必然存在着相互的影响，影响程度随矩形件的形状不同而不同。

当相对圆角半径/B（为矩形件的圆角半径，B为矩形件短边边长）小时，直边部分对圆角部分的影响大，而相对高度H/B（H为矩形件的高度）大时，圆角部分对直边部分的影响大。

图1可见，从拉深的工艺性来看，由于=10mm，=10mm，高度=60mm，长度A=100mm，高度B=60mm，长宽相差较大，板料厚度t=1.2mm.矩形件的尺寸要求较高，表面要求平整美观。

3.2毛坯尺寸及工序的计算

矩形件拉深过程的应力和变化比较复杂，沿周边也是不均匀分布的，其不均匀程度随相对高度及角部的相对圆角半径的大小而变化，这两个比值决定了圆角部分材料向零件侧壁转移的程度及侧壁高度的增补量，所以矩形件的毛坯尺寸及其工序尺寸的计算是比普通拉深件复杂得多，其计算步骤如下：

由相对半径/B=10/60=0.2及相对高度/B=60/60=1，从资料查得该矩形件位于区属于高矩形件多次拉深计算工序。

图3矩形盒状件在不同条件（H/B和r/B）下的按性质划分的区域

1）检查相对厚度

×100=×100=2

2）核算角部的拉深系数

当r=时，拉深可用比值来表示，因为：

m==

盒形件第一次拉深系数列于表1.若m≥，则可以一次拉成若m＜则不能一次拉成。

表1盒形件角部的第一次拉深系数

m==0.29＜0.33所以不能一次拉成。

3）初步估算拉深次数

表2矩形盒状零件毛坯与工序次数的近似估算

因为=B，所以拉深次数选n=2

对于高盒形件，一般需要多次拉深，即先拉成较大的圆角，而后逐次减小圆角半径，直至达到工件要求。

矩形件的拉深系数为前后工序半成品角部圆角半径之比：

=

故，各次拉深圆角半径为:

=

=

=

………

根据盒形件的相对高度可由表3查出所需的拉深次数。

但以后的各次拉深系数必须大于表4所列的数值。

此外拉深系数亦可通过盒形件多次拉深的总拉深系数来估算。

表3盒形件多次拉深所能达到的最大相等高度

表4盒形件以后各次许可拉深系数

根据总拉深系数可由表5查出矩形盒件的拉深次数：

表5根据总拉深系数定矩形盒件的拉深次数

4）矩形件毛坯高度

当

取

表6矩形盒切边余量ΔH（mm）

拉深次数

1

2

3

4

切边余量

0.03~0.05H

0.04~0.06H

0.05~0.08H

0.08~0.1H

5）拉深高矩形盒状零件时的计算

拉深高矩形盒状零件时，可以有两种不同的方法：

对于不同的毛坯相对厚度，各道工序的工艺计算及其过渡工序也不同。

如图4所示的是高矩形盒状零件在不同的相对厚度的情况下所用多次拉深的几种方法。

b）

图4高矩形盒状零件多次拉深的各道工序程序

第一种拉深方法的毛坯和中间工序是椭圆形，由两个不同半径和的四个圆弧相接而成（如图4a）.其最后一次拉深较为困难。

它使用于材料的相对厚度比较大（×100≥2）并且壁间距较小（≤10t）的情况。

第二种拉深方法的中间工序是长圆形。

它的实用范围和第一种方法一样。

但这种方法的模具制造比较简单，因毛坯和中间工序的形状均为长圆形，它们由两个半圆和平行的直边相构成。

在这种情况下，最后一次的拉深也比较容易，因为的值比在第一种方法时要小一些（见图4b）。

上述两种方法的工艺计算都是从确定n-1次拉深的尺寸和形状开始的。

高矩形盒状零件多工序拉深的计算程序和公式见表7.这些计算用在双动压力机或者带有缓冲器的普通压力机上的多工序拉深中。

当在多轴的自动压力机上拉深高矩形盒状零件时，应采用第二种和第三种方法。

这时，建议增加补充工序，减小、、、等数值，降低变形程度。

H=h;B=b;

1）假想的毛坯直径：

时

2）毛坯长度：

3）毛坯宽度：

4）毛坯半径：

5）工序比例系数：

6）当角部计算尺寸：

7）工序间距离：

8）（n-1）道工序半径：

9）角部间隙（包含t在内）：

10）（n-1）道工序尺寸：

11）盒的高度：

12）工序高度：

判断n-1道工序拉深尺寸是否能直接由毛坯拉深而成，如果可以，则表明计算和设计方案是可行的，如果不能由毛坯直接拉深而成，那么还要增加一道拉深工序。

判断的方法是计算第n-1道工序的拉深系数，如果拉深系数大于首次拉深的许用拉深系数，则可行；如果小于首次拉深的许用拉深系数，则还需增加一次拉深工序。

由于×100=2的条件下m==0.29＜0.33所以不能一次拉成。

所以与设想的拉深二次完成相同。

13）对于需要进行多次拉深的零件来说，如果凸模的圆角半径取得太小，这时使得侧壁部分材料在经多次转辗曲折时，经受反复多次的变形，既增加了材料的冷作硬化，又使得变薄现象和折痕显著地