无凸缘筒形件的拉深模具设计.docx

1、无凸缘筒形拉深件模具设计目 录一、概述31.模具概述32.冷冲模具工业的现状33.冷冲模具的发展方向3二、工艺方案分析及确定41.零件工艺性分析4i.材料分析4ii.结构分析4iii.一次拉深成形条件4iv.拉深件所能达到的偏差4v.变形特点的分析52.工艺方法的确定5三、零件工艺计算51.拉深工艺计算5i.确定零件修边余量5ii.确定坯料尺寸D5iii.判断是否采用压边圈6iv.确定拉深次数6v.确定各次拉深半成品尺寸6vi.拉深件工序尺寸图6vii.排样计算72.拉深压力计算与设备的选择8i.首次拉深8ii.二次拉深:8iii.压力中心的计算8iv.压力设备的选择93.拉深模工作零件设计与

2、计算9i.凸、凹模刃口尺寸计算9ii.落料拉深复合模其它工艺计算11四、模具结构的确定121.模具的形式12i.正装式特点12ii.倒装式特点122.定位装置133.卸料装置13i.条料的卸除13ii.出件装置134.导向零件135.模架13i.标准模架的选用13五、第二次拉深凹模零件图15i.拉深凹模如图5-1所示15六、第二次拉深凸模零件图15ii.拉深凸模如图5-2所示15七、模具的工作原理151.拉深的变形过程152.各种拉深现象16i.起皱：16ii.变形的不均匀:16iii.材料硬化不均匀16八、总结17九、参考文献18一、 概述1. 模具概述模具是高新技术产业的一个组成部分，是工

3、业生产的重要基础装备用模具生产的产品，其价值往往是模具价值的几十倍。模具技术是一门技术综合性强的精密基础工艺装备技术，涉及新技术、新工艺、新材料、新设备的开发与推广应用是冶金、材料、计量、机电一体化、计算机等多门学科以及铸、锻、热处理、机加工、检测等诸多工种共同打造的系统工程。用模具生产制品具有高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度等特点，这是其他任何加工制造方法所不及的。目前，模具制造业已成为与高新技术产业互为依托的产业，模具工业技术水平的高低已成为衡量国家制造业水平的重要标志之一。2. 冷冲模具工业的现状到了21世纪随着计算机软件的发展和进步CADCAECAM技术日臻成熟，其现代模具

4、中的应用越来越广泛。目前我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，仍具有较大的差异，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具。目前仍主要依靠进口。而一些低档次的简单冲模，则已供过于求，市场竞争非常激烈。3. 冷冲模具的发展方向发展模具工业的关键是制造模具的技术、相关人才以及模具材料。模具技术的发展是模具工业发展最关键的个因素，其发展方向应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、质量好”和“价格低”的要求服务。为此，急需发展如下：1 全面推广模具CADCAMCAE技术：随着微机软件发展和

5、进步，普及CADCAMCAE技术的条件已基本成熟，各企业需要加大CADCAM技术培训和技术服务的力度，同时进一步扩大CAE技术的应用范围。2 模具扫描及数字化系统：高速扫描机和模具扫描系统具备从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，这样可以大大缩短模具研制制造周期。3 电火花加工：电火花加工(EDM)虽然已受到高速铣削的严峻挑战，但其固有特性和独特的加工方法是高速铣削所不能完全替代的。4 优质材料及先进表面处理技术：选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。5 模具研磨抛光将自动化、智能化：模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究

6、自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，提高模具表面质量是重要的发展趋势。二、 工艺方案分析及确定1. 零件工艺性分析如图2-1所示拉深零件，材料为08F，厚度为1mm。其工艺性分析内容如下：图2-1 筒形件拉深零件图i. 材料分析此拉深模选用材料为08F08F是极软的低碳钢，强度、硬度很低，而塑性、韧性极高，具有良好的冷变形性和焊接性，正火后切削加工性尚可，退火后导磁率较高，剩磁较少，但淬透性、淬硬性极低。因此，此材料具有良好的拉深成形性能。ii. 结构分析零件为一无凸缘筒形件，结构简单，底部圆角半径为R3，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求，因此，零件具有良好的结构工艺性

7、。iii. 一次拉深成形条件圆筒形拉深件一次成型条件为：H0.50.7d拉深件高度H=29mm ;拉深件中径d=30+1=31mm（0.50.7）d=(0.50.7)*31=1521mmH该筒形件不能一次拉深成形iv. 拉深件所能达到的偏差a) 直径偏差查文献2表4.4得此零件所能达到的直径偏差是0.25，因此 30 0+0.52满足条件。b) 高度偏差查文献2表4.5得此零件所能达到的高度偏差是0.06，因此290.06满足条件。v. 变形特点的分析1）拉深时的变形区在毛坯的凸缘部分，其它部分为传力区，不参与主要变形；2）毛坯变形区在切向压应力和径向拉应力作用下，产生切向压缩和径向拉长变形；

8、3）极限变形参数主要受到毛坯传力区承载能力的限制。2. 工艺方法的确定由上面分析可知，为了保证工件的性能，该工件不能一次拉深到位，至少需经过两次拉深。而完成该工件需经过落料、拉深工序。综合实际情况，可有以下3种方案（如表格2-1所示）供选择：表2-1序号工艺方案结构特点1单工序模生产：先落料，再进行第一次拉深、第二次拉深，最后切边模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率低。2复合模生产：先落料、第一次拉深复合、继而进行后续拉深，最后切边同一副模具完成两道不同的工序，大大减小了模具规模，降低了模具成本，提高生产效率，也难以提高压力机等设备的使用效率；操作简单、方便，适合

9、中小批量生产。3连续模生产：落料后正、反拉深，最后切边正、反拉深模具结构比较复杂，要求工步精确，并需要采用双动力压力机，生产效率高，适合于大量而且具备双动力机的情况。根据本零件的设计要求以及各方案的特点，决定采用第2种方案比较合理。三、 零件工艺计算1. 拉深工艺计算零件的材料厚度为1mm，以下所有的计算以中线为准。i. 确定零件修边余量零件的相对高度，由文献1表6-2查得修边余量，故修正后拉深件的总高应为。ii. 确定坯料尺寸D由公式D=d2+4dh-1.72rd-0.56r2计算出D其中:d=31mm，h=28.5mm，r=3.5mm 则：D=68mmiii. 判断是否采用压边圈零件的相对

10、厚度，由文献2表4-11知：该拉深工艺须可用可不用压边圈，为保险起见，第一次拉深采用压边圈。iv. 确定拉深次数 先判断能否一次拉出由文献1表6-8， ，由此可知：,故判断不能一次拉深成形。故可根据公式求得 取较大整数：v. 确定各次拉深半成品尺寸1） 调整各次拉深系数，使各次拉深后系数均大于文献1表6-6、6-7查得的相应极限拉深系数。调整后，实际选取，。所以各次拉深的直径确定为：2） 各次半成品的高度计算：取各次的r凹分别为：由公式r凹1=0.8D-d1t,r凸=(0.71)r凹,计算得：r凹1=4.4mm,r凸1=3.084.4mm，取r1=4mm，r2=3.5mm则由公式可计算出各次h

11、：h1=0.25D2d1-d1+0.43r1d1d1+0.32r1h2=0.25(D2d2-d2)+0.43r2d2(d2+0.32r2) 将所有已知数据带入可求得:h1=23.2mm, h2=31.1mm.vi. 拉深件工序尺寸图根据前面分析计算，可知本零件须两次拉深，各工序尺寸如图31所示图31各工序尺寸图vii. 排样计算零件采用单直排排样方式，查文献1表3-10得零件间的搭边值a=0.8mm，零件与条料侧边之间的搭边值a1=1.0mm，若模具采用无侧压装置的导料板结构，则条料上零件的步距S=D+a=68+0.8=68.8mm，由文献1式3-26可知条料的宽度应为B=D+2a1+2+b0

12、- 0=68+21+20.5+0.5-0.5 0=71.5-0.05 0mm其中，b0=0.5由文献1表3-12查得。故一个步距内的材料利用率为： =A/BS100=p(D/2)2/BS100 =(68/2)2 /(71.568.8)100%=73.8%零件的排样图如图3-2所示：图3-2 排样图2. 拉深压力计算与设备的选择i. 首次拉深模具为落料拉深复合模，动作顺序是先落料后拉深，现分别计算落料力拉深力和压边力。F落=KLt,t=295mPa,则F落=1.3*3.14*68*1*295=81884.92N=81.88kNP卸=K卸F落 式中K卸卸料系数，查参考文献1表3-8知k卸=0.02

13、50.06，取K卸=0.04， 所以P卸=0.04*81,88=3.28kNF拉=d1tbk1,sb=295mPa，d1=38mm, 由文献1表6-11查取K1=0.965则：F拉=3812950.965=33967.42N=33.97kNF压=4D2-d1+2r12P,其中r1=4mm,由文献1表6-13查P=2.75mPa则：F压=4682-38+2422.75=5416.89N=5.42kNF拉+F压=33.97+5.42=39.39kN1.61.8P=131147kN, 故F公称压力至少要131147kN为方便取件，工作行程s2.5h工件=2.523=57.5mm 。初选设备J23-2

14、5。 ii. 二次拉深:F拉=d2tbk2,sb=295mPa，d2=31mm, 由文献1表6-11查取K2=0.78则：F拉=3112950.78=22397.93N=22.40kNF公称压力1.61.8P=35.8440.32kN, 故F公称压力至少要131147kN为方便取件，工作行程s2.5h工件=2.531=77.5mm 。初选设备JA21-35。iii. 压力中心的计算图3-3 压力中心图由于是圆形工件，如图3-3所示，所以工件的压力中心应为圆心即O(34,34)iv. 压力设备的选择1) 落料拉深复合模设备的选用根据以上计算，同时考虑拉深件的高度选取开式可倾压力机J23-25，其主要技术参数为：公称压力：250KN 滑块行程：65mm 滑块行程次数：105次/min最大装模高度：220mm 最大闭合高度：270mm连杆调节长度：55mm 工作台尺寸：370560mm模柄孔尺寸：f40