沖壓模具設(shè)計實例講解

1、第二節(jié) 沖壓工藝與模具設(shè)計實例一、摩托車側(cè)蓋前支承沖壓工藝設(shè)計二、微型汽車水泵葉輪沖壓工藝與模具設(shè)計一、摩托車側(cè)蓋前支承沖壓工藝設(shè)計 圖12-1所示為摩托車側(cè)蓋前支承零件示意圖，材料Q215鋼，厚度1.5mm，年生產(chǎn)量5萬件，要求編制該沖壓工藝方案。 零件及其沖壓工藝性分析摩托車側(cè)蓋前支承零件是以2個mm的凸包定位且焊接組合在車架的電氣元件支架上，腰圓孔用于側(cè)蓋的裝配，故腰圓孔位置是該零件需要保證的重點。另外，該零件屬隱蔽件，被側(cè)蓋完全遮蔽，外觀上要求不高，只需平整。圖12-1 側(cè)蓋前支承零件示意圖該零件端部四角為尖角，若采用落料工藝，則工藝性較差，根據(jù)該零件的裝配使用情況，為了改善落料的工藝

2、性，故將四角修改為圓角，取圓角半徑為2mm。此外零件的“腿”較長，若能有效地利用過彎曲和校正彎曲來控制回彈，則可以得到形狀和尺寸比較準(zhǔn)確的零件。腰圓孔邊至彎曲半徑R中心的距離為2.5mm。大于材料厚度（1.5mm），從而腰圓孔位于變形區(qū)之外，彎曲時不會引起孔變形，故該孔可在彎曲前沖出。 確定工藝方案首先根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類型和選擇工序順序。沖壓該零件需要的基本工序有剪切(或落料)、沖腰圓孔、一次彎曲、二次彎曲和沖凸包。其中彎曲決定了零件的總體形狀和尺寸，因此選擇合理的彎曲方法十分重要。(1) 彎曲變形的方法及比較 該零件彎曲變形的方法可采用如圖12-2所示中的任何一種。第一種方法(圖12

3、-2a)為一次成形，其優(yōu)點是用一副模具成形，可以提高生產(chǎn)率，減少所需設(shè)備和操作人員。缺點是毛坯的整個面積幾乎都參與激烈的變形，零件表面擦傷嚴(yán)重，且擦傷面積大，零件形狀與尺寸都不精確，彎曲處變薄嚴(yán)重，這些缺陷將隨零件“腿”長的增加和“腿”長的減小而愈加明顯。 第二種方法(圖12-2b)是先用一副模具彎曲端部兩角，然后在另一副模具上彎曲中間兩角。這顯然比第一種方法彎曲變形的激烈程度緩和的多，但回彈現(xiàn)象難以控制，且增加了模具、設(shè)備和操作人員。第三種方法(圖12-2c)是先在一副模具上彎曲端部兩角并使中間兩角預(yù)彎45，然后在另一副模具上彎曲成形，這樣由于能夠?qū)崿F(xiàn)過彎曲和校正彎曲來控制回彈，故零件的形狀

4、和尺寸精確度高。此外，由于成形過程中材料受凸、凹模圓角的阻力較小，零件的表面質(zhì)量較好。這種彎曲變形方法對于精度要求高或長“腳”短“腳”彎曲件的成形特別有利。圖12-2 彎曲成形a)一副模具成形 b)、c)兩副模具成形(2) 工序組合方案及比較 根據(jù)沖壓該零件需要的基本工序和彎曲成形的不同方法，可以作出下列各種組合方案。方案一：落料與沖腰圓孔復(fù)合、彎曲四角、沖凸包。其優(yōu)點是工序比較集中，占用設(shè)備和人員少，但回彈難以控制，尺寸和形狀不精確，表面擦傷嚴(yán)重。方案二：落料與沖腰圓孔復(fù)合、彎曲端部兩角、彎曲中間兩角、沖凸包。其優(yōu)點是模具結(jié)構(gòu)簡單，投產(chǎn)快，但回彈難以控制，尺寸和形狀不精確，而且工序分散，占用

5、設(shè)備和人員多。方案三：落料與沖腰圓孔復(fù)合、彎曲端部兩角并使中間兩角預(yù)彎45、彎曲中間兩角、沖凸包。其優(yōu)點是工件回彈容易控制，尺寸和形狀精確，表面質(zhì)量好，對于這種長“腿”短“腳”彎曲件的成形特別有利，缺點是工序分散，占用設(shè)備和人員多。方案四：沖腰圓孔、切斷及彎曲四角連續(xù)沖壓、沖凸包。其優(yōu)點是工序比較集中，占用設(shè)備和人員少，但回彈難以控制，尺寸和形狀不精確，表面擦傷嚴(yán)重。方案五：沖腰圓孔、切斷及彎曲端部沖腰圓孔、切斷連續(xù)沖壓、彎曲中間兩角、沖凸包。這種方案實質(zhì)上與方案二差不多，只是采用了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的連續(xù)模，故工件回彈難以控制，尺寸和形狀不精確。方案六：將方案三全部工序組合，采用帶料連續(xù)沖壓。其優(yōu)點是

6、工序集中，只用一副模具完成全部工序，其實質(zhì)是把方案三的各工序分別布置在連續(xù)模的各工位上，所以還具有方案三的各項優(yōu)點，缺點是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、調(diào)試和維修困難。制造周期長。綜合上述，該零件 雖然對表面外觀要求不高，但由于“腿”特別長，需要有效地利用過彎曲和校正來控制回彈，其方案三和方案六都能滿足這一要求，但考慮到該零件件生產(chǎn)批量不是太大，故選用方案三，其沖壓工序如下：落料沖孔、一次彎形（彎曲端部兩角并使中間兩角預(yù)彎45）、二次彎形(彎曲中間兩角)、沖凸包。 主要工藝參數(shù)計算(1) 毛坯展開尺寸(查工具書) 展開尺寸按圖12-3分段計算。毛坯展開長度式中 =12.5mm; =45.5m; =30m

7、m; 和按計算。其中圓周半徑r分別為2mm和4mm，材料厚度t=1.5mm，中性層位置系數(shù)x按由表3-2查取。當(dāng)r=2mm時取x=0.43，r=4mm時取x=0.46。將以上數(shù)值代入上式得考慮到彎曲時材料略有伸長，故取毛坯展開長度L=168mm。對于精度要求高的彎曲件，還需要通過試彎后進(jìn)行修正，以獲得準(zhǔn)確的展開尺寸。(2) 確定排樣方案和計算材料利用率1) 確定排樣方案，根據(jù)零件形狀選用合理的排樣方案，以提高材料利用率。該零件采用落料與沖孔復(fù)合沖壓，毛坯形狀為矩形，長度方向尺寸較大，為便于送料，采用單排方案（見圖12-4）。圖12-3 毛坯計算圖 圖12-4 排樣方案 搭邊值和由表2-12查得

8、，得=2mm,=1.8mm。？2) 確定板料規(guī)格和裁料方式。根據(jù)條料的寬度尺寸，選擇合適的板料規(guī)格，使剩余的邊料越小越好。該零件寬度用料為172mm，以選擇1.5mm710mm1420mm的板料規(guī)格為宜。裁料方式既要考慮所選板料規(guī)格、沖制零件的數(shù)量，又要考慮裁料操作的方便性，該零件以縱裁下料為宜。對于較為大型的零件，則著重考慮沖制零件的數(shù)量，以降低零件的材料費用。(3) 計算材料消耗工藝定額和材料利用率。根據(jù)排樣計算，一張鋼板可沖制的零件數(shù)量為n=459=236(件)。材料消耗工藝定額 材料利用率=79.7% 零件面積由圖12-5計算得出。圖12-5 落料、沖孔工序略圖 計算各工序沖壓力和選擇

9、沖壓設(shè)備(1) 第一道工序落料沖孔(見圖12-6) 該工序沖壓力包括沖裁力，卸料力和推料力，按圖12-6所示的結(jié)構(gòu)形式，系采用打桿在滑塊快回到最高位置時將工件直接從凹模內(nèi)打出，故不再考慮頂件力。沖裁力式中 L剪切長度; t 材料厚度（1.5mm）;拉深強度，由表8-49查取，取=400Mpa； 抗剪強度。剪切長度L按圖12-5所示尺寸計算式中落料長度(mm)；沖孔長度(mm)。將圖示尺寸代入計算公式可得因此，=376+65=441mm將以上數(shù)值代入沖裁力計算公式可得落料卸料力式中 卸料力系數(shù)，由表2-8查??；落料力(N)。將數(shù)值代入卸料力公式可得_沖孔推件力式中梗塞件數(shù)量(即腰圓形廢料數(shù))，取

10、n=4；推件力系數(shù)，由表2-8查??； 沖孔力(N)。將數(shù)值代入推件力公式可得第一道工序總沖壓力 =+9024+8580 =282（kN）選擇沖壓設(shè)備時著重考慮的主要參數(shù)是公稱壓力、裝模高度、滑塊行程、臺面尺寸等。根據(jù)第一道工序所需的沖壓力，選用公稱壓力為400kN的壓力機就完全能夠滿足使用要求。(2) 第二道工序一次彎形(見圖12-7) 該工序的沖壓力包括預(yù)彎中部兩角和彎曲、校正 端部兩角及壓料力等，這些力并不是同時發(fā)生或達(dá)到最大值的，最初只有壓彎力和預(yù)彎力，滑塊下降到一定位置時開始壓彎端部兩角，最后進(jìn)行校正彎曲，故最大沖壓力只考慮校正彎曲力和壓料力。校正彎曲力 式中 校正部分的投影面積單位面

11、積校正(MPa)，由表3-11查取，=100Mpa。結(jié)合圖12-1、圖12-5所示尺寸計算式如下校正彎曲力壓料力為自由彎曲力的30%80%。自由彎曲力(表3-10) 式中系數(shù) =1.2；彎曲件寬度 =22mm;料厚=1.5mm；抗拉強度=400MPa； 支點間距近似取10mm。將上述數(shù)據(jù)代入表達(dá)式，得：取，得壓料力 =50%2376=1188則第二道工序總沖壓力 根據(jù)第二道工序所需要的沖壓力，選用公稱壓力為400kN的壓力機完全能夠滿足使用要求。（3）第三道工序二次彎形(見圖12-8) 該工序仍需要壓料，故沖壓力包括自由彎曲力和壓料力。自由彎曲力 壓料力 則第三道工序總沖壓力第三道工序所需的沖

12、壓力很小，若單從這一角度考慮，所選的壓力機太小，滑塊行程不能滿足該工序的加工需要。故該工序宜選用滑塊行程較大的400kN的壓力機。（4）第四道工序沖凸包（見圖12-9） 該工序需要壓料和頂料，其沖壓力包括凸包成形力和卸料力及頂件力，從圖12-1所示標(biāo)注的尺寸看，凸包的成形情況與沖裁相似，故凸包成形力可按沖裁力公式計算得凸包成形力 卸料力 頂件力 (系數(shù)、由表2-8查取)則第四道工序總沖壓力從該工序所需的沖壓力考慮，選用公稱壓力為40kN的壓力機就行了，但是該工件高度大，需要滑塊行程也相應(yīng)要大，故該工序選用公稱壓力為250kN的壓力機。 模具結(jié)構(gòu)形式的確定落料沖孔模具、一次彎形模具、二次彎形模具

13、、沖凸包模具結(jié)構(gòu)形式分別見圖12-6、圖12-7、圖12-8、圖12-9。圖12-6 落料沖孔模具結(jié)構(gòu)形式 圖12-7 一次彎形模具結(jié)構(gòu)形式圖12-8 二次彎形模具結(jié)構(gòu)形式 圖12-9 沖凸包模具結(jié)構(gòu)形式 二、微型汽車水泵葉輪沖壓工藝與模具設(shè)計 圖12-10所示葉輪零件，材料08AlZF，大批量生產(chǎn)。要求確定該零件沖壓成形工藝，設(shè)計沖壓成形模具。 零件及其沖壓工藝性分析葉輪用于微型汽車上發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的離心式水泵內(nèi)，工件時以15003000r/min左右的速度旋轉(zhuǎn)，使冷卻水在冷卻系統(tǒng)中不斷地循環(huán)流動。為保證足夠的強度和剛度，葉輪采用厚度為2mm的鋼板。葉輪材料為鋁鎮(zhèn)鋼08Al。該材料按拉深質(zhì)量

14、分為三級：ZP（用于拉深最復(fù)雜零件），HF（用于拉深很復(fù)雜零件）和F（用于拉深復(fù)雜零件）。由于形狀比較復(fù)雜，特別是中間的拉深成形難度大，葉輪零件采用ZF級的材料，表面質(zhì)量也為較高的級。表12-1列出08AlZF的力學(xué)性能。圖12-10 葉輪零件示意圖材料：鋼板為減輕震動，減小噪聲，葉輪零件的加工精度有一定的要求。除了7個葉輪形狀和尺寸應(yīng)一致外，葉輪中部與固定軸配合部位的要求也較高。由于靠沖壓加工難以達(dá)到直徑和以及高度尺寸的要求，實際生產(chǎn)中采用了沖壓成形后再切削加工的辦法（需進(jìn)行切削加工的表面標(biāo)有粗糙度，圖12-10）。沖壓成形后要留有足夠的機加余量，因此孔和的沖壓尺寸取為和。直徑為一般要求的自

15、由尺寸，沖壓成形的直徑精度的偏差大于表4-1拉深直徑的極限偏差。但高度尺寸精度高于表4-3中的尺寸偏差，需由整形保證。表12-1 08AlZF的力學(xué)性能(GB/T52131985T和GB/T7101991)/MPa(%)不 小 于260300200440.66初步分析可以知道葉輪零件的沖壓成形需要多道工序。首先，零件中部是有凸緣的圓筒拉深件，有兩個價梯，筒底還要沖的孔；其次，零件外圈為翻邊后形成的7個“豎立”葉片，圍繞中心均勻分布。另外，葉片翻邊前還要修邊、切槽、由于拉深圓角半徑比較小（0.51），加上對葉片底面有跳動度的要求，因此還需要整形。對拉深工序，在葉片展開前，按料厚中心線計算有4.5

16、31.4，并且葉片展開后凸緣將更寬，所以屬于寬凸緣拉深。另外，零件拉深度大（如最小價梯直徑的相對高度h/d=20.5/13.5=1.52，遠(yuǎn)大于一般帶凸緣筒形件第一次拉深許可的最大相對拉深高度），所以拉深成形比較困難，要多次拉深。對于沖裁及翻邊工序，考慮到零件總體尺寸不大，而且葉片“豎直”后各葉片之間的空間狹小，結(jié)構(gòu)緊湊，另外拉深后零件的底部還要沖的孔，所以模具結(jié)構(gòu)設(shè)計與模具制造有一定難度，要特別注意模具的強度和剛度。綜上所述，葉輪由平板毛坯沖壓成形應(yīng)包括的基本工序有：沖裁（落料、沖孔、修邊與切槽）、拉深（多次拉深）、翻邊（將外圈葉片翻成豎直）等。由于是多工序、多套模具成形，還要特別注意各工序

17、間的定位。 確定工藝方案由于葉輪沖壓成形需多道次完成，因此制定合理的成形工藝方案十分重要?？紤]到生產(chǎn)批量大，應(yīng)在生產(chǎn)合格零件的基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)率效率，降低生產(chǎn)成本。要提高生產(chǎn)效率，應(yīng)該盡量復(fù)合能復(fù)合的工序。但復(fù)合程度太高，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、調(diào)試?yán)щy，模具成本提高，同時可能降低模具強度，縮短模具壽命。根據(jù)葉輪零件實際情況，可能復(fù)合的工序有：落料與第一次拉深；最后一次拉深和整形；修邊、切槽；切槽、；沖孔；修邊、沖孔；切槽、沖孔。根據(jù)葉輪零件形狀，可以確定成形順序是先拉深中間的價梯圓筒形，然后成形外圈葉片。這樣能保持已成形部位尺寸的穩(wěn)定，同時模具結(jié)構(gòu)也相對簡單。修邊、切槽、沖孔在中間階梯拉深成形

18、后以及葉片翻邊前進(jìn)行。為保證7個葉片分度均勻，修邊和切槽不要逐個葉片地沖裁。因此葉輪的沖壓成形主要有以下幾種工藝方案：方案一： 1) 落料； 2) 拉深 (多次)； 3) 整形； 4) 修邊； 5) 切槽； 6) 沖孔； 7) 翻邊。方案二： 1) 落料與第一次拉復(fù)合； 2) 后續(xù)拉深； 3) 整形； 4) 切槽、修邊、沖孔復(fù)合； 5) 翻邊。方案三： 1) 落料與第一次拉深復(fù)合； 2) 后續(xù)拉深； 3) 整形； 4) 切槽、沖孔復(fù)合； 5) 修邊； 6) 翻邊。方案四： 1) 落料與第一次拉深復(fù)合； 2) 后續(xù)拉深； 3) 整形； 4) 修邊、沖孔復(fù)合； 5) 切槽； 6) 翻邊。方案五：

19、1) 落料與第一次拉深復(fù)合； 2) 后續(xù)拉深； 3) 整形； 4) 切槽； 5) 修邊、沖孔復(fù)合 6) 翻邊。方案一復(fù)合程度低，模具結(jié)構(gòu)簡單，安裝、調(diào)試容易，但生產(chǎn)道次多，效率低，不適合大批量生產(chǎn)。方案二至五將落料、拉深復(fù)合，主要區(qū)別在于修邊、切槽、沖孔的組合方式以及順序不同。需要注意的是，只有當(dāng)拉深件高度較高，才有可能采用落料、拉深復(fù)合模結(jié)構(gòu)形式，因為淺拉深件若采用落料、拉深復(fù)合模具結(jié)構(gòu)，落料凸模（同時又是拉深凹模）的壁厚太薄，強度不夠。方案二將修邊、切槽、沖孔復(fù)合，工序少，生產(chǎn)率最高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、調(diào)試?yán)щy，同時模具強度也較低。方案三將切槽和沖孔組合，由于所切槽與中間孔的距離較近，

20、因此在模具結(jié)構(gòu)上不容易安排，模具強度差。所以較好的組合方式應(yīng)該是修邊和沖孔組合，而切槽單獨進(jìn)行，如方案四、五。方案四與方案五主要區(qū)別在于一個先修邊、沖孔后切槽， 一個先切槽后修邊、沖孔。由于切槽與修邊有相對位置關(guān)系，而所切槽尺寸比較小，如果先切槽則修邊模具上不好安排定位，所以實際選擇了方案四，即先修邊、沖孔后切槽，然后翻邊成形豎立葉片。 主要工藝參數(shù)計算(1) 落料尺寸 落料尺寸即零件平面展開尺寸，葉輪零件基本形狀為圓形，因此落料形狀也應(yīng)該為圓形，需確定的落料尺寸為圓的直徑。帶有凸緣的筒形拉深成形件，展開尺寸可按第四章有關(guān)公式計算。但根據(jù)葉輪零件圖，不能直接得到凸緣尺寸。在計算落料尺寸之間，要

21、將豎立的葉片“落料尺寸。圖12-11 葉輪葉片的展開嚴(yán)格來說，葉輪成形“豎直”葉片的工序?qū)儆谄矫嫱馔骨€翻邊（參考第五章第三節(jié)）。但根據(jù)零件圖，由于翻轉(zhuǎn)曲線的曲率半徑比較大，為簡化計算可以近似按彎曲變形來確定展開尺寸，如圖12-11所示。因為彎曲半徑r=0.510.5t=1，所以可以按表3-5彎曲坯料展開的計算公式計算。經(jīng)計算，葉片展開后，凸緣尺寸為（單位mm，下同）。 ，查表4-5，可取修邊余量為2.2。因此凸緣直徑為76+2.2=80.4取凸緣尺寸，于是得到葉輪拉深成形尺寸，如圖12-12所示。 圖12-12 葉輪拉深成形尺寸(按料厚中心線標(biāo)注)根據(jù)葉輪拉深成形尺寸，要以算出零件總體表面積

22、A約為5890。按照一般拉深過程表面積不變的假設(shè)，可得到落料直徑 因圓角半徑較小，近似由第四章表4-7公式5計算落料直徑代入=16，=4.5 ，得。最后取落料直徑。 落料尺寸確定后，需要排樣方案。圓形件排樣比較簡單，根據(jù)本例中零件尺寸大小，可采用簡單的單排排樣形式。沖裁搭邊值可以按表2-12選取，取沿邊搭邊值，工件間搭邊值。（2）拉深道次及各道次尺寸 葉輪拉深成形后為帶階梯的寬凸緣件，成形較為困難，需多次拉深。根據(jù)圖12-12所示葉輪拉深件形狀，成形過程可分為兩個步驟：首先按寬凸緣件拉深成形方法，拉成所要求凸緣直徑的筒形件（內(nèi)徑、凸緣直徑），然后，若將由內(nèi)徑的筒形部分逐次拉成內(nèi)徑的階梯，視為拉

23、深成內(nèi)徑為直筒件的中間過程，則可以近似用筒形件拉深計算方法計算階梯部分（內(nèi)徑）的成形，但應(yīng)保證首次拉深成形后的凸緣尺寸在后續(xù)拉深過程中保持不變。以下尺寸按料厚中心線計算。1) 由毛坯拉成內(nèi)徑、凸緣直徑的圓形件：判斷能否一次拉成。帶凸緣筒形件第一拉深的許可變形程度可用對應(yīng)于和不同比值的最大相對拉深高度來表示。根據(jù)圖12-12，對葉輪零件，,由表4-20查得。在本例中，內(nèi)徑的圓筒件高度未定?？梢韵却_定拉深圓角半徑，然后求出直徑的毛坯拉成內(nèi)徑為的圓筒件高度，最后利用判斷能否一次拉出。取圓角半徑。按公式4-11可求出拉深高度因，所以一次拉深了出來。在凸緣件的多次拉深中，為了保證以后拉深時凸緣不參加變形

24、，首先拉深時，拉入凹模的材料應(yīng)比零件最后拉深部分所需要材料多一些（按面積計算），但葉輪相對厚度較大，可不考慮多拉材料。如果忽略材料壁厚變化，凸緣內(nèi)部形狀在拉深過程應(yīng)滿足表面積不變條件。用逼近法確定第一次拉深直徑 計算見表12-2表 12-2相對凸緣直徑假定值毛坯相對厚度第一次拉深直徑實際拉深系數(shù)極限拉深系數(shù)由表4-21查得拉深系數(shù)差值1.22.290.770.49+0.281.42.290.660.47+0.191.62.290.570.45+0.122.02.290.460.42+0.042.22.290.410.40+0.012.42.290.380.37+0.012.82.290.330

25、.330.0實際拉深系數(shù)應(yīng)該適當(dāng)大于極限拉深系數(shù)，因此可以初步取第一次拉深直徑為36mm（按料厚中心計算）。計算第二次拉深直徑 查表4-15得第二次拉深的極限拉深系數(shù)?？紤]到葉輪材料為08AlZF，塑性好，同時材料厚度較大，極限拉深系數(shù)可適當(dāng)降低。取，。為了便于后續(xù)拉深成形，第二拉深直徑可取為25.5mm，此時的拉深系數(shù)為：按表4-43查一、二次拉深的圓角半徑，可取與凹模圓角半徑相等或略小的值所以可以取，?？紤]到葉輪最終成形后圓角半徑較小，實際取。計算第一、二次拉深高度 根據(jù)公式4-8，第一次拉深高度： 第二次拉深高度： 校核第一次拉深相對高度，,查表4-20，考慮到材料塑性好，故可以拉成。2

26、) 由內(nèi)徑拉出內(nèi)徑的 階梯：階梯形件拉深與圓筒形件拉深基本相同，每一階梯相當(dāng)于相應(yīng)的圓筒形件拉深。下面用筒形件拉深計算方法近似計算階梯部分（內(nèi)徑）的成形。由內(nèi)徑拉出內(nèi)徑的階梯，總拉深系數(shù)。查表4-15，筒形件第三次拉深的極限拉深系數(shù)，所以該階梯部分不能一次拉成，需多次拉深成形。由表4-15，筒形件拉深的極限拉深系數(shù)，。實際拉深系數(shù)在各次拉深中應(yīng)均勻分配?？紤]到最后一次拉深時材料已多次變形，拉深系數(shù)應(yīng)適當(dāng)取大一些。于是階梯部分采用三次拉深，拉深系數(shù)分別為、。各次拉深直徑分別為第三次拉深(第一次階梯拉深)：(內(nèi)徑)第四次拉深(第二次階梯拉深)：(內(nèi)徑)第五次拉深(第三次階梯拉深)：(內(nèi)徑)忽略材料

27、壁厚的變化，按表面積不變的條件可以計算出各次深的高度： 最后得到的拉深成形各工序尺寸如圖12-13所示。工序一、二由毛坯拉成內(nèi)徑、 凸緣直徑的圓筒件。第一道工序為落料、拉深，落料直徑，然后拉深成凸緣直徑為80mm的筒形件，該凸緣直徑在后續(xù)成形過程中保持不變。落料、拉深由一套模具完成。工序二為寬凸緣筒形件的二次拉深。工序三、四、五為由內(nèi)徑的筒形拉出內(nèi)徑小臺階的階梯拉深過程。工序五在拉深成形結(jié)束后還帶有整形，主要目的是將凸緣整平，同時減小圓角半徑，以達(dá)到零件圖要求。經(jīng)實際生產(chǎn)驗證，上述工藝方案是完全可行的。圖12-13 葉輪拉深工序圖（3）落料、拉深沖壓力 落料力的計算按下式一般可取或查表8-49

28、。拉深力計算由表4-54公式代入數(shù)據(jù)，最后得拉深力出現(xiàn)在落料力之后。因此最大沖壓力出現(xiàn)在沖裁階段。選用剛性卸料的落料、拉深復(fù)合結(jié)構(gòu)(見圖12-4)，可計算出最大沖壓力為參考第二章公式，經(jīng)計算，。所以可以選擇噸位為250kN以上的壓力機。考慮到拉深成形的行程比較大，選定壓力機還應(yīng)參考說明書中所給出的允許工作負(fù)荷曲線。 模具設(shè)計如前所述，模具設(shè)計包括模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)參數(shù)計算、模具圖繪制等內(nèi)容。下面主要就落料、拉深復(fù)合模進(jìn)行說明。然后簡單介紹修邊沖孔模、切槽模、翻邊模的結(jié)構(gòu)。（1）模具結(jié)構(gòu) 圖12-14所示的為剛性卸料裝置的落料、拉深復(fù)合模典型結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)落料采用正裝式，拉深采用倒

29、裝式。模座下的緩沖器兼作壓邊與頂件裝置。推件一般采用打桿的剛性推件裝置。該結(jié)構(gòu)上模部分簡單，其缺點是拉深件留在剛性卸料板內(nèi)，不易出件，帶來操作上的不便，并影響生產(chǎn)率。適用于拉深深度較大、材料較厚的情況?？紤]到葉輪零件相對厚度較厚，因此采用這種模具結(jié)構(gòu)。條料送進(jìn)時，由帶導(dǎo)尺寸的固定卸料板11導(dǎo)向，沖首件時以目測定位，待沖第二個工件時，則用擋料銷6定位。模具工作時，用模具下面的彈性裝置提供壓邊力，模具結(jié)構(gòu)簡單。壓邊力是通過托桿4傳到壓邊圈9上進(jìn)行壓邊的。拉深行程最后，件21和22靠攏對工件施壓，使工件底部平整。工件制出后，上模上行，打桿19和推件塊21起作用，把工件從凸凹模16中推出。圖12-15

30、所示落料、拉深復(fù)合模為彈性卸料裝置形式。該結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點是操作方便，出件暢通無阻，生產(chǎn)率高。缺點是彈性卸料裝置使模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜與龐大，特別是拉深深度大，料厚，卸料力大的情況，需要較多、較長的彈簧，使模具結(jié)構(gòu)過分地龐大。所以它適用于拉深深度不太大，材料較薄的情況。二次以上的后續(xù)拉深模具結(jié)構(gòu)見圖12-16所示。(3) 模具工件部分尺寸及公差計算以落料、拉深復(fù)合為例進(jìn)行計算。落料凸模和凹模為圓形，所以可以采用單獨加工。落料毛坯直徑可取未注公差尺寸的極限偏差，故取落料件的尺寸及公差為：按表2-31公式式中x=0.5，查表2-30，查表2-28式中 ，查表2-2，同時有， ，查表2-28。所以上述計算是恰當(dāng)?shù)?。圖12-14 剛性卸料、落料、拉深復(fù)合模圖12-15 彈性卸