沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)例

1、第二節(jié)沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)例、摩托車側(cè)蓋前支承沖壓工藝設(shè)計(jì)、微型汽車水泵葉輪沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)、摩托車側(cè)蓋前支承沖壓工藝設(shè)計(jì)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，年生產(chǎn)量5萬件，要求編制該沖 壓工藝方案。1. 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(gè)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(diǎn)。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 料的工藝性，故將

2、 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。大于材料厚度 （），從而腰圓孔位于變形區(qū)之外，彎曲時(shí)不 會(huì)引起孔變形，故該孔可在彎 曲前沖出。2. 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(diǎn)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(diǎn)是毛坯的整個(gè)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

4、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(diǎn) 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

5、中間兩 角、沖 凸包。其優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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

6、 壓、彎 曲中間兩角、沖凸包。這種方 案實(shí) 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(diǎn)是工序集中，只用 一副模具完 成全部工序， 其實(shí)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(xiàng)優(yōu)點(diǎn)， 缺點(diǎn)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

7、如 下 ：落料 沖孔 、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。3. 主要工藝參數(shù)計(jì)算(1)毛坯展開尺寸 （查工具書） 展開尺寸按圖 12-3 分段計(jì)算。毛坯展 開長度式中=45.5m;=30mm;和按計(jì) 算。其中圓周 半徑r分別為2mm和4mm材料 厚度t=，中性 層位置系數(shù)x按由表3-2查取。當(dāng)r=2mm時(shí)取x=， r=4mm 時(shí)取 x=。將以 上數(shù) 值代 入上 式 得考慮 到彎 曲時(shí) 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

8、展開 尺寸 。(2)確定 排樣 方案和 計(jì)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 ）。12-3 毛坯 計(jì)算 圖12-4排樣方案2)搭邊 值和 由表 2-12 查得 ，得 =2mm,=1.8mm。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1.5mm X 71

9、0mmK 1420mm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(fèi) 用。 計(jì)算材料消耗工藝定額和材料利用率。根據(jù)排樣計(jì)算，一張鋼板可沖制的零件數(shù)量為n=4 X59=236（ 件 ） 。材料 消耗 工藝 定額材料 利用 率=%零件 面積 由圖 12-5 計(jì)算 得出 。圖 12-5 落料 、沖 孔工 序略 圖4. 計(jì)算各工序沖壓力和選擇沖壓設(shè)備(1) 第一 道工 序 落料沖 孔( 見圖 12-6)該工序

10、 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(shí)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;材料厚度（1.5mm）:拉深 強(qiáng)度，由表8-49查取，取=400Mpa；T 抗剪強(qiáng)度。剪切長度L按圖12-5所示尺寸計(jì)算式中落料長度（mm）;沖孔長度（mm） 0將圖示尺寸代入計(jì)算公式可得因此 ，=376+65=441mm將以上數(shù)值代入沖裁力計(jì)算公 式可得落料 卸料 力式中卸 料力 系數(shù) ，由 表 2-8 查 取； 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)

11、)，取 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=264600+9024+8580 =282204 282 ( kN)選擇沖壓 設(shè)備時(shí)著重考慮的主要參 數(shù)是公稱壓 力、裝模高度、滑塊行程、臺(tái) 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(jī)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(shí)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(shí) 開始 壓彎 端部 兩角

12、， 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 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(jì)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)彎 曲件 寬度 =22mm;料厚=1.5mm；抗 拉強(qiáng) 度=400MPa；支點(diǎn)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%X 2376=1188則第 二道 工序 總沖 壓 力3）第三道工 序二次彎形（見圖 12-8）根據(jù)第二道工序所需

13、要的沖壓力，選用公稱壓力為400kN的壓力機(jī)完全能夠滿足使用要求。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 壓力 很小，若單 從這 一角 度考 慮，所 選的 壓力 機(jī)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(jī)。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

14、式計(jì)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(jī)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(jī) 。5.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、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次彎 形模 具結(jié)構(gòu)形 式圖 12-9 沖 凸圖 12-8 二次 彎形 模具 結(jié)構(gòu) 形式 包模 具結(jié) 構(gòu)

15、形 式、微型汽車水泵葉輪 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)圖12-10所示葉輪零件，材料08AI ZF,大批量生產(chǎn)。要求確定該零件沖壓成形工藝，設(shè)計(jì)沖壓成形模具。1.零件及其沖壓工藝性分析葉輪 用于 微型 汽車 上發(fā)動(dòng) 機(jī)冷 卻系 統(tǒng)的 離心式 水泵 內(nèi)， 工件 時(shí)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(dòng)。為保證足夠的強(qiáng)度和剛度，葉輪采用厚度為2mm的鋼板。葉輪材料為鋁鎮(zhèn)鋼08AI。該材料按拉深質(zhì)量分為三級：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Z

16、F級的材料，表面質(zhì)量也為較高的n級。表12-1列出08AI ZF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(dòng)，減小 噪聲，葉輪 零件 的加 工精度 有一 定的 要求 。除了 7 個(gè)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(shí)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(jī)加余量，因此孔和的沖壓尺寸取為和。直徑為一般要求的自由尺寸，沖壓成形的直徑精度的偏差大于表4-1拉深

17、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 08AI ZF 的力 學(xué)性 能(GB/T5213 1985T 和 GB/T710 1991)/MPa(%)不 小于260-300200441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(gè)價(jià)梯，筒底還要沖的孔；其次，零件外圈為翻邊后形成的7個(gè)“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（-1 ），加上對葉片底面有跳 動(dòng)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(jì)算有-，并且葉片展開后凸緣將更寬，所以

18、 屬于寬凸 緣拉深。另夕卜，零件 拉深度大（如最小價(jià)梯直徑的相對高度h/d=，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(jì)與模具制造有一定難度，要特別注意模具 的強(qiáng)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 間的 定位 。2.確定工藝方案由于葉輪沖

19、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?？?慮到生產(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(shí)可能降低模具強(qiáng) 度，縮 短模具壽命。根據(jù)葉輪零件實(shí) 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(jià)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(shí) 模具 結(jié)構(gòu) 也 相對 簡單

20、 。修邊 、切 槽 、沖 孔在 中間 階梯 拉深 成形 后 以及 葉片 翻邊 前進(jìn) 行 。為 保 證 7 個(gè) 葉片 分 度均 勻，修邊 和切 槽不 要逐 個(gè)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1） 落 料；2） 拉深 （多次） ；3）整形;4)修邊；5)切槽；6)沖孔；7)1）落料與第一次拉復(fù)合;2)后續(xù)拉深;3)4)切槽、修邊、沖孔復(fù)合;5) 1）落料與第一次拉深復(fù)合;2） 后續(xù)拉深;方案四:方案五:4)5)6)切槽、沖孔復(fù)合;修邊；翻邊。1）落料與第一次拉深復(fù)合；2)3)4)5)6)修邊、沖孔復(fù)合;切槽；1）落料與第一次拉深復(fù)合;4） 切槽;5) 修邊 、沖 孔

21、 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?yàn)?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(shí)又 是拉深 凹模 )的 壁厚 太薄， 強(qiáng)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，

22、安裝 、調(diào)試 困難 ，同 時(shí)模 具強(qiáng) 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 ，因此 在模 具結(jié) 構(gòu)上 不容易 安排 ，模 具強(qiáng) 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(dú)進(jìn) 行， 如方 案四 、五。方案 四與 方案 五主 要區(qū)別 在于 一個(gè) 先修 邊、沖 孔后 切槽 ， 一個(gè)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(shí) 際選 擇了 方案四 ，即 先修 邊、 沖 孔后 切槽 ，然 后翻 邊

23、成形 豎立 葉片 。3.主要 工藝 參數(shù) 計(jì) 算(1)圓形 ，需 確定 的落 料 尺寸 為圓 的直 徑。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(jì)算。但 根據(jù)葉輪零件圖，不 能直接得到 凸緣尺寸。在計(jì)算落料尺寸之 間，要將豎立的葉片“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(jì)算可以近似按彎曲變形來確定展開尺寸，如圖 12-1

24、1 所 示。因?yàn)閺澢霃絩=1 =1,所以可以按表3-5彎曲坯料 展開的計(jì)算 公式計(jì)算。經(jīng)計(jì)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。因此凸緣直徑 為76+ X =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(jì)算 落料 直徑代 入 =16 ， ， 得。 最后 取落 料直 徑 。落料 尺寸 確定 后，需 要排

25、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(gè)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(jì)算方法計(jì) 算階梯

26、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(jì)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 ?？?以先確 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

27、 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(shí)凸 緣不 參加 變 形，首 先 拉深 時(shí)，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(jì)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(jì) 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(shí)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+實(shí)際拉深系

28、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(jì)算）。 計(jì)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)。考慮 到葉輪材料為08AI ZF,塑性好，同時(shí)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，此時(shí)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， 。考 慮到葉 輪最 終成 形后 圓角半 徑較 小， 實(shí)際 取。計(jì) 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

29、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)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(jì) 算方 法近 似計(jì) 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(shí)際 拉深 系數(shù)在 各次 拉深 中應(yīng) 均勻分 配。 考慮 到

30、最 后一次拉深 時(shí)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 壁厚 的變 化，按 表面 積不 變的 條件可以計(jì) 算出 各次 深的高 度：由毛 坯拉 成內(nèi) 徑 、 凸緣 直徑 的圓最后 得到 的拉 深成 形各 工序 尺寸 如圖 12-13 所示 。工 序筒件。第一道工序?yàn)槁淞稀⒗?，落?直徑，然后拉深成凸緣直徑為80mm的筒形件，該凸緣直徑

31、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(tái)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(shí)減 小圓角半徑 ，以 達(dá)到 零件圖 要求 。經(jīng)實(shí) 際生 產(chǎn)驗(yàn) 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(jì)算 按下 式一般 可取 或查 表 8-49 。拉深 力計(jì) 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

32、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(jì) 算出 最大 沖壓 力 為參考 第二 章公 式，經(jīng)計(jì) 算，。所 以可 以選擇 噸位 為 250kN 以上的 壓力 機(jī)?？紤] 到拉深 成形 的行 程比較大 ，選 定壓 力機(jī) 還應(yīng)參 考說 明書 中所 給出的 允許 工作 負(fù)荷 曲線。4.模具設(shè)計(jì)如前所述 ，模具設(shè)計(jì)包 括模具結(jié) 構(gòu)形式的選擇與設(shè)計(jì) 、模具結(jié)構(gòu) 參數(shù)計(jì)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

33、 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(diǎn)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。考慮到葉 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(shí)，由帶 導(dǎo)尺 寸的固 定卸料板 11導(dǎo)向，沖首 件時(shí)以目 測定位，待沖第 二個(gè)工件時(shí)，則用擋料銷 6定位。模 具工 作時(shí)，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

34、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 。阻，情況圖 12-15 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(diǎn)是操 作方便，出 件暢 通無 生產(chǎn)率高 。缺點(diǎn)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 ，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(jì)算以落料、 拉深復(fù)合 為例進(jìn) 行計(jì)算。落料凸模和凹模為圓形，所 以可以采用單獨(dú)加工取落料件的尺寸及公差為：按表2-31公式式中x=,查表 2-30 ,查表2-28式中，查表2-2 ,同時(shí)有，,查表2-28 0所以上述計(jì)算是恰當(dāng)?shù)摹D12-14 剛性卸料、落料、拉深復(fù)合模O落料毛坯直徑可取未注公差尺寸的極限偏差，故圖 12-16 后續(xù) 拉深模結(jié)構(gòu)示 意圖圖 12-15 彈性 卸料 、拉 深復(fù) 合模 結(jié)構(gòu) 示 意圖模具 閉合 高度 ： 根據(jù) 圖 12-14 模具 結(jié) 構(gòu)， 模具 閉合 高度 為查所選設(shè)備的參數(shù)，最大閉合高