《工藝方案確定》精

1、第3章 確定工藝方案3.1分析工藝方案根據(jù)零件圖及廠家技術(shù)協(xié)議合同，整個零件通過落料、拉伸、壓臺、切邊、沖孔、翻邊工序可以成形。主要在拉伸工序中出現(xiàn)廢品率較高的現(xiàn)象，所以本設(shè)計主要研究拉伸工序的成形過程及模具設(shè)計。結(jié)合書本知道拉伸主要質(zhì)量問題有起皺和破裂兩種：3.11起皺1.起皺的概念及原因起皺拉伸時坯料出現(xiàn)的波紋狀皺褶（見圖31）。起皺有兩種形式：壓邊圈下凸緣材料的起皺外皺（最常見）；其他位置的起皺內(nèi)皺。圖31起皺產(chǎn)生的原因：壓桿失穩(wěn)；變形區(qū)的應(yīng)力不均勻；剪應(yīng)力作用。（見圖32）圖32起皺的原因2. 影響起皺的因素 坯料的相對厚度t/D：t/D，起皺傾向； 拉伸系數(shù)m：m ，起皺傾向； 材料

2、的力學(xué)性能： s，起皺傾向 ，起皺傾向 ； 拉伸模工作部分的幾何形狀和參數(shù)：錐形凹模比平端面凹模起皺傾向小（見圖33）。圖33錐形凹模拉伸3. 防止起皺的措施 壓邊 平端面凹模不起皺的條件：t/D0.045(1-m)，或按表31確定。（查【1】p155）表31采用壓邊圈的條件 選擇合適的板料 ：s和 s /b小、t/D較大、較大 。采用拉伸筋（見圖34）。圖34拉伸筋 采用反拉伸方法（見圖35）。圖35反拉伸3.22拉裂1.拉裂的概念及原因 拉裂拉伸時危險斷面處（壁部與底部相切處）發(fā)生破裂的現(xiàn)象（見圖36）。產(chǎn)生的原因：危險斷面處材料所受拉應(yīng)力超過該處材料的抗拉強度（拉伸失穩(wěn)現(xiàn)象）。圖36拉裂

3、現(xiàn)象2. 影響拉裂的因素 板料力學(xué)性能的影響屈強比 s/ b越小，伸長率 越大，硬化指數(shù)n 越大，厚向異性指數(shù)越大，越不容易破裂。 拉伸系數(shù)m 的影響拉伸系數(shù)越小，變形程度越大，壁厚變薄程度增大，更容易破裂。 凹模圓角半徑的影響凹模圓角半徑越小，板料流動阻力越大，越容易拉裂。 凸模圓角半徑的影響 摩擦的影響 壓邊力的影響 3.2工藝方案中的基本計算3.21確定坯料修邊余量 板料的形狀和尺寸必須滿足金屬流動的要求。一般確定的原則是：板料形狀和沖件形狀相似：拉伸件表面積與板料表面積相等；考慮修邊余量，這主要是板料力學(xué)性能、模具工作條件差異等因素，使拉伸后制件的口部或凸緣周邊部平齊，達不到制件的形狀

4、、尺寸要求，必須對邊緣進行再加工。因此，在計算板料尺寸時，要在拉伸件的高度方向或有凸緣制件的凸緣半徑上再加上一修邊余量。（如圖37 ）圖37修邊余量查【1】p160表7-5得:d凸/d=619.4/550.61.125,取=6.03.22確定板料直徑D由于拉伸件是回轉(zhuǎn)體形狀，毛坯采用圓形。查【1】p160式7-9得：D=4F式中 ：D板料直徑，；F包括修邊余量在內(nèi)的拉伸件表面積代數(shù)和，mm2;用UG軟件測得零件的表面積F=333120.5 mm2，帶入上式得D=657.43.23計算毛坯相對厚度 板料的相對厚度t/D越小，穩(wěn)定性越差，越容易起皺。板料相對厚度越大，抵抗起皺能力越強，即可減小壓邊

5、力，或者不需要壓邊，這就減小了變形阻力。從另一方面來看，在不改變壓邊條件的情況下，允許增加拉伸變形量。因此，相對厚度增加，極限拉伸系數(shù)隨之減小。t/D=0.6/657.4100=0.0913.24計算拉伸系數(shù)及拉伸次數(shù)m=d/D表示拉伸時的變形程度。拉伸系數(shù)越小，變形程度越大，凸緣部分的板料硬化程度越高，切向壓應(yīng)力3所帶來壓桿失穩(wěn)也越大。同時，拉伸系數(shù)越小，凸緣部分的寬度越大，抗失穩(wěn)起皺能力越差。所以拉伸系數(shù)越小，起皺趨向越大。m1=d/D=550.6/657.40.837板料經(jīng)過第一次拉伸后，產(chǎn)生冷作硬化，使塑性降低，再變形難度增大，危險斷面處變薄，變形阻力增加，拉裂傾向增大。因此，從第二次

6、開始以后的各次拉伸所允許的相對變形量要比首次拉伸小得多，所允許的相應(yīng)的拉伸系數(shù)要比首次拉伸大的多，而且拉伸次數(shù)越多，后一次的極限拉伸系數(shù)都將越變越大。如前所述，拉伸件往往必須經(jīng)過幾次拉伸才能達到最終尺寸形狀。確定拉伸次數(shù)，是為了計算出各次拉伸形成的半成品的直徑和高度，以此作為設(shè)計模具及選擇壓力機的依據(jù)。當(dāng)制件的直徑d與平板板料直徑D的比值m，即m=d/D大于【1】p167表7-10所列的數(shù)m1值時，制件可一次拉伸成形。否則，需要多次拉伸。查【1】p167表7-10的Cr13的首次拉伸系數(shù)為0.560.837，所以只需一次拉伸即可成形。3.25拉伸力的確定為了合理選用沖壓設(shè)備的噸位、功率，校核模

7、具主要受力件的強度和剛度，必須計算拉伸力和拉神功。1.拉伸力的計算生產(chǎn)中常用經(jīng)驗公式計算拉伸力，對于圓筒形件，采用壓邊裝置時拉伸力可按【1】p186式7-22計算。第一次拉伸時，拉伸力的計算為：F1=d1tbk1式中：b為材料的抗拉強度極限； k1修正系數(shù)，與拉伸系數(shù)有關(guān)，m越小，k1越大，其值可查查【1】p187表7-17。 d1拉伸后制件直徑，； t材料厚度，。查【2】p19表1.6得Cr13的抗拉強度b=470Mpa又k1=0.40，t=0.6F1=d1tbk1=3.14550.60.64700.4=195018N195kN2.拉伸功的計算拉伸時，拉伸功可按【1】p187式7-24計算對

8、于第一次拉伸：A1=F1h1/1000式中：A1拉伸功，Nm； F1第一次拉伸的最大拉伸力，N； 平均變形力與最大變形力的比值，其值可查查【1】p187表7-17； h1第一次拉伸高度，。又=0.64，F(xiàn)1=195018N ,h1=49A1=0.64195018491000=6115.8J3.3工藝方案 根據(jù)上述計算結(jié)果和廠里的實際生產(chǎn)情況，本制件在拉伸工序中人工放料、人工取件。坯料首次拉伸高度小，一次拉伸即可完成，采用壓邊裝置。2.25凸、凹模圓角半徑的確定凸、凹模的圓角半徑對拉伸制件影響很大。毛坯經(jīng)凹模圓角進入凹模時，受到彎曲和摩擦作用。凹模半徑rd過小，因徑向拉力較大，易使拉伸件表面劃傷

9、或產(chǎn)生斷裂；rd過大，由于懸空面積增大，使壓邊面積減小，易起內(nèi)皺。因此，合理選擇凹模圓角半徑是極為重要的。一般情況下，只要拉伸變形區(qū)不起皺，凹模圓角半徑應(yīng)盡量取大值，這不但有利于減少拉伸力，而且還可以延長凹模壽命。查【1】p194表7-21得：rd=10t式中t坯料的厚度，所以，rd=100.6=6 凸模圓角半徑rp的大小，對拉伸也有影響。若rp過小，rp處彎曲變形程度大，危險斷面所受拉力大，制件易產(chǎn)生局部變薄，降低變形程度；若過大，凸模與毛坯接觸面小，易產(chǎn)生底部變薄和內(nèi)皺。查【1】p194式7-40得：rp=rd=6最后一次拉伸凸模圓角半徑應(yīng)等于制件的圓角半徑，但不得小于（23）t。如果制件的圓角半徑要求小于（23）t時，則凸模圓角半徑仍取（23）t，最后用一次整形工序