無凸緣圓筒件模具設(shè)計 (張世輝)1

1、小直徑不銹鋼筒形件拉深CAE分析及模具設(shè)計 系 別：機電學(xué)院專 業(yè) 班： 材料成型及控制工程2班姓 名： 張世輝學(xué) 號： 090010228指導(dǎo)教師： 李河宗 2013年6月河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計摘要沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。這次拉深是利用模具使10號鋼平板毛坯材料變成為開口的空心零件的沖壓方法，用拉深工藝可以制成筒形件、階梯形件、球形、錐 形、拋物面形、合形和其他不規(guī)則形狀的薄壁零件。通過對一個階梯形筒形件的拉深工藝計算，說明階梯筒形件的拉深工藝的計算方法。用該方法計算確定的拉深工藝，可以 確保多

2、次拉深過程中的拉深過渡形狀不被拉斷，最終拉出合格的工件。這里介紹了落料 拉伸，整形，切邊等多套模具。用該方法計算確定的拉深工藝，使得模具設(shè)計、 加工精度與復(fù)雜性不斷提高，模具制造工期不斷縮短。關(guān)鍵詞：筒形件 拉深工藝 整形 切邊 IIAbstractSteel parts of the stamping process and die design Abstract The use of stamping is installed in the stamping equipment (mainly the press) on the mold to exert pressure on the

3、materials to produce plastic deformation or separation, to obtain the necessary components of a pressure processing methods. Drawing is used to mold into a plate of 10 steel rough openings for the hollow parts stamping method, using drawing process can be made tube, ladder-shaped pieces, spherical,

4、cone-shaped, parabolic shape, or other irregular shape and thin Wall components. Based on a ladder-shaped cylinder of the drawing process, that ladder tube drawing of the method of calculation. This method is determined by the drawing process, drawing on many occasions to ensure that the process of

5、drawing the shape is not pulled off the transition and eventually pulled out of qualified workpiece. Here on the blanking stretch, repeatedly drawing, shaping, trimming, and other sets of mold. With the method of calculating sure deep drawing technology, make the mold design, processing precision an

6、d complexity continuously improve, mold manufacturing continuously shortening period.Key Words：Cylinder Drawing Process Shaping Trimming 目錄摘要IAbstractII第一章 緒論11.1沖壓模具在制造業(yè)的地位11.2 沖壓模具的歷史發(fā)展11.3 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11.3.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀13.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢31.4 圓筒拉深件模具設(shè)計與制造方面41.4.1深圓筒拉深模具設(shè)計的設(shè)計思路4第二章 工藝方案分析及確定62.1 拉深件工藝性分析62

7、.2 確定工藝方案72.2.1計算毛坯尺寸72.2.2判斷拉伸次數(shù)92.2.3 確定首次拉深工序尺寸92.2.4確定工序加工方案10第三章 確定拉深力和壓邊力123.1拉深力計算123.2壓邊力計算123.3壓力機的公稱壓力計算12第四章 模具工作部分尺寸134.1 模具工作部分尺寸計算134.1.1 拉深模的間隙134.1.2 拉深模的圓角半徑134.1.3 凸、凹模工件部分的尺寸和公差13第五章 模具總體設(shè)計14第六章 設(shè)備的選擇166.1壓力機的選擇原則16第七章 模具其他零件的結(jié)構(gòu)尺寸計算187.1拉伸凹模設(shè)計187.2 模架選擇187.3定位圈設(shè)計197.4 拉深凸模設(shè)計197.5壓

8、邊圈207.6 矩形彈簧217.7凸模固定板217.8 拉桿227.9 托桿長度227.10 閉合高度23第八章 拉深工藝輔助工序248.1潤滑24第九章 用DYNAFORM軟件模擬實驗過程中的拉深試件259.1創(chuàng)建三維模型259.2數(shù)據(jù)259.2.1 創(chuàng)建DYNAFORM數(shù)據(jù)庫259.2.2導(dǎo)入模型259.2.3 參數(shù)設(shè)定269.3網(wǎng)格劃分279.4網(wǎng)格檢查及網(wǎng)格修補289.4.1 網(wǎng)格劃分289.4.2網(wǎng)格修補299.5自動設(shè)置309.5.1 初始設(shè)置309.5.2 定義板料零件“BAN50”309.5.3 定義凹模零件“AOMO”、凸模零件“TUMO”329.5.4 定義壓邊圈零件“YB

9、Q”329.5.5 工模具初始定位設(shè)置339.5.6工模具拉伸行程參數(shù)設(shè)置349.5.7 工模具運動規(guī)律的動畫模擬演示349.5.8 提交LS-DYNA進行求解計算349.6后置處理369.7模擬結(jié)果分析379.7.1最終零件的FLD圖379.7.2最終零件的壁厚變化分布圖379.7.3最終零件平均應(yīng)力分布圖379.7.4模擬實驗結(jié)果表38結(jié)論39致謝40參考文獻41第一章 緒論1.1沖壓模具在制造業(yè)的地位 沖壓模具在制造業(yè)的地位沖壓是使板料經(jīng)分離或成形而得到制件的加工方法。 沖壓利用沖壓模具對板 料進行加工。常溫下進行的板料沖壓加工稱為冷沖壓。在沖壓零件的生產(chǎn)中，合理的沖壓成形工藝、先進的模

10、具、高效的沖壓設(shè)備是必不可少的三要素。模具是大批生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)。模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且在加工中不破壞產(chǎn)品表面。 用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價的軋鋼鋼板或鋼帶為壞料，且在生產(chǎn)中不需加熱，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、重量輕、成本低且節(jié)約 能源和原材料等一系列優(yōu)點，是其他加工方法所不能比擬的。使用模具已成為當 代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展。 沖壓加工的特點：由于冷沖壓加工具有上述突出的優(yōu)點，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代

11、工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國防工業(yè)及民用工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的加工方法。 1.2 沖壓模具的歷史發(fā)展模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶瓷燒制和青銅器鑄造， 但其大規(guī)模應(yīng)用 卻是隨著現(xiàn)代工業(yè)的崛起而發(fā)展起來的。19 世紀，隨著軍火工業(yè)、鐘表工業(yè)、 無線電工業(yè)的發(fā)展，模具開始得到廣泛的使用 20 世紀 50 年代中期以前，模具設(shè)計多憑經(jīng)驗，根據(jù)用戶的要求，制作能滿 足產(chǎn)品要求的模具，但對所設(shè)計模具零件的機械性能缺乏了解。20 世紀 70 年代 至今計算機逐漸進入模具生產(chǎn)的設(shè)計、制造、管理等各個領(lǐng)域，使得模具設(shè)計、 加工精度與復(fù)雜性不斷提高，模具制造工期不斷縮短。 1.3 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

12、1.3.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標準化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面 與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、 生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003 年我國模具生產(chǎn)廠點約有 2 萬多家，從業(yè)人員約 50 多萬人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè) 總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。 進口模具 18.13億 美元， 出口模具 4.91 億美元， 分別比 2003 年增長

13、18%、 32.4%和 45.9%。進出口之比 2004 年為 3.69:1，進出口相抵后的進凈口達 13.2 億美元，為凈進口量較大的國家。 在2萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過 億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命 中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能 力提高較快；三資及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。 雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠遠不能適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足: 第一，體制不順，基

14、礎(chǔ)薄弱。“三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟，再模具加上國內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此， 行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年 創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是 1520 萬美元，有的高達 2530 萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理， 真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三，工藝裝備水平低，且

15、配套性不好，利用率低雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用 了先進的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù) 控化率和 CAD/CAM 應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得 不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。 第四，專業(yè)化、標準化、商品化的程度低、協(xié)作差 由于長期以來受“大 而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低， 專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45% 左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較

16、大規(guī)模的模具成套 任務(wù)，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也 對模具質(zhì)量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影 響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種 規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。 3.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技 術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距， 尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的 主

17、要發(fā)展方向包括以下幾方面: （1）模具日趨大型化；（2） 在模具設(shè)計制造中廣泛應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)；（3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；（4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；（5）提高模具標準化水平和模具標準件的使用率；（6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)； （7）模具的精度將越來越高； （8）模具研磨拋光將自動化、智能化； （9）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程； （10）開發(fā)新的成形工藝和模具。 模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表

18、現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是 其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場年交 易總額為 600650 億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約 占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到 50%以上；國外 模具企業(yè)的組織形式是大而專、大而精。2004 年中國模協(xié)在德國訪問時，從 德國工、模具行業(yè)組織-德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解

19、到，德 國有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國模具產(chǎn)值達 48 億歐元。其中（VDMA）會員 模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的 90%，可見其 規(guī)模效益。 隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模 具結(jié)構(gòu)設(shè)計、 模具工藝設(shè)計、 高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高。故人均產(chǎn)值也較高我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右，而國 外模具工業(yè)發(fā)達國家大多 1520 萬美元，有的達到 2530 萬美元。 國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70%以上，而我國才達到 45。隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生

20、產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量，復(fù)雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快的變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場變化，隨著計算機技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)正由手工設(shè)計、依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術(shù)向以計算機輔助設(shè)計（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。1.4 圓筒拉深件模具設(shè)計與制造方面1.4.1深圓筒拉深模具設(shè)計的設(shè)計思路 目前，隨著汽車及輕工業(yè)的迅速發(fā)展，模具設(shè)計制造日益受到人們的廣泛關(guān)注，已成為一個行業(yè)。隨著模具制品在機械、電子、交通、國防、建筑、農(nóng)業(yè)等各行業(yè)廣泛應(yīng)用，對模具的需求日益增加，拉伸模

21、的設(shè)計在國民經(jīng)濟中的重要性也日益突出。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一。利用模具將平板變成開口空心零件的加工方法稱為拉伸，它是主要的沖壓工序之一，應(yīng)用廣泛。拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機作用下，將平板坯料或 空心工序件制成開口空心零件的加工方法。它不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件，還可以 加工盒形零件及其他形狀復(fù)雜的薄壁零件，但是，加工出來的制件的精度都很底。一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在 IT13 級以下，不宜高于 IT11 級。只有加強拉深變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準確、實用、方便的計算方法，才能正確地確定拉深工藝

22、參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決拉深變形中出現(xiàn)的各種實際問題，從而，進一步提高制件質(zhì)量。 圓筒件是最典型的拉深件，其工作過程很簡單就一個拉深，根據(jù)計算確定可以一次拉深成功.因此，不需要多次拉深。再根據(jù)計算的結(jié)果和選用的標準模架，判斷此次拉深不能采用標準的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)拉深凸模與拉深凹模工 作配合長度決定設(shè)計時可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當邊試沖邊修改高度。40第二章 工藝方案分析及確定2.1 拉深件工藝性分析根據(jù)設(shè)計的要求如下：生產(chǎn)批量：小批量實驗用；材料：304不銹鋼；材料厚度：

23、0.05mm 、0.1mm;零件簡圖： 圖2-1 無凸緣圓筒工件 根據(jù)拉伸件的結(jié)構(gòu)要點：拉伸件的形狀應(yīng)盡量簡單、對稱；拉深件各部分民族尺寸比例要恰當，盡量避免凸緣和深度大的拉深件，因為這類零件須較多次的拉深；拉伸件圓角半徑要合適，圓角半徑盡量取大些，以利于成型的減少拉深次數(shù)。拉伸件的圓角半徑如表2-1；表2-1 拉伸件的圓角半徑再分析設(shè)計的零件，該零件外形簡單，尺寸精度及沖裁斷面質(zhì)量要求均不高，拉深件中未注尺寸的極限偏差按未注公差成形件線性尺寸的極限偏差選取，具體公差等級的選擇級別一般由企業(yè)標準確定。參考圖2-1所示零件為無凸緣圓筒形件。（1）要求內(nèi)形尺寸，料厚t=0.05mm，沒有厚度不變的

24、要求；零件的形狀簡單、對稱，底部圓角半徑r=0.2mmt，滿足拉深工藝對形狀和圓角半徑的要求。 （2）尺寸mm為約為IT13，其余尺寸為自由公差，滿足拉深工藝對精度等級的要求。采用普通的沖裁加工工藝修邊便能滿足要求。 （3）筒休拉深深度H（含修邊余量）不宜大于2d（d為筒體直徑），當一次可拉成時，其高度H最好為： H（0.50.7）d 本套筒修邊余量H為2mm，H=2.82d=10mm，故拉深高度不大，工藝性良好。（4）零件采用的304不銹鋼鋼的拉深性能較好，易于拉深成形。 綜上所述，該零件的拉深工藝性較好，可用拉深工序加工。 2.2 確定工藝方案為了確定零件的成形工藝方案，先應(yīng)計算拉深次數(shù)及

25、有關(guān)工序尺寸。板料厚度t=1mm,故按中線尺寸計算。2.2.1計算毛坯尺寸在計算毛坯尺寸時，先把零件分割成簡單的幾何形狀，然后分別計算各個形狀的面積最后把形狀的面積相加，就得到制件的總面積，再利用圓的面積公式反推直徑，即得到毛坯尺寸。圖2-2 拉深件毛坯尺寸計算由于拉深件非常薄尺寸計算不考慮厚度，將毛坯圖轉(zhuǎn)化為拉深零件圖，據(jù)P128.表4.14得所以毛坯總面積計算為：底面積:=圓角部分面積：=（2r8）圓筒部分面積：=(h) 由疊算法計算公式可知 毛坯總直徑： D=沖壓件高度h=2.2.2判斷拉伸次數(shù) 在 設(shè)計拉深工藝時，必須知道工件能否能一次拉出，還是需要幾道工序才能拉成。正確解決這個問題直

26、接關(guān)系到拉深工作的經(jīng)濟性的拉深件的質(zhì)量，拉深次數(shù)決定于每次拉深時允許的極限變形程度。圓筒件的拉深變形程度一般用拉深系數(shù)表示和衡量。 拉深系數(shù)m是指拉深前后拉深件筒部直徑（或半成品筒部直徑）與拉深前坯料（或半成品）直徑的比值。部分拉深件只需一次拉深就能成形，拉深系數(shù)就是拉深件筒部直徑d與毛坯直徑D的比值。由 = 100=100=0.56該拉伸件實際總拉伸系數(shù)為 m總=判斷拉深時是否需要壓邊：查沖壓模具簡明設(shè)計手冊P143頁表4.28得，因t/D1001.5，故拉伸時采用壓邊圈。 首次拉伸的極限拉深系數(shù)為 0.62 ,故可以一次拉出。2.2.3 確定首次拉深工序尺寸 工序直徑：調(diào)整拉伸系數(shù)，選定拉

27、深系數(shù)為m=0.56。 則工序直徑為 =0.569=5mm 工序底部圓角半徑取值 =0.2mm 工序件高度為零件的高度加上余量的高度即 H1=1.8+1=2.8mm將上述按中線尺寸計算的工序件尺寸換算成零件圖相同的標注形式后，所得各工序件的尺寸如圖2-3所示。圖2-3a 坯料圖2-3b 拉深后圖2-3 無凸緣圓筒件各次工序尺寸2.2.4確定工序加工方案在對沖壓件進行工藝分析的基礎(chǔ)上，擬定出幾套可能的工藝方案。通過對各種方案綜合分析和相對比較，確定出經(jīng)濟上合理、技術(shù)上節(jié)實可行的最佳工藝方案。確定沖壓件的工藝方案時需要考慮沖壓工序的性質(zhì)、數(shù)量、順序、組合方式以及其他輔助工序的安排。根據(jù)上述計算結(jié)果

28、，此零件需要落料（制成9mm的坯料）、沖切展開、一次拉伸和切邊共四道工序。沒有沖孔，翻邊彎曲等工序，且該零件首次拉伸高度較小，坯料直徑（9）和拉深后的圓筒直徑（5）差值較小，保證沖壓件質(zhì)量的前提下，工序數(shù)應(yīng)盡量減少，可將坯料的落料和展開復(fù)合。因此，考慮該零件的沖壓工藝工序為：落料沖切展開，一次拉深，切邊模，四道工序。根據(jù)沖壓模具設(shè)計師速查手冊P160頁的沖壓工序順序原則知一般先拉深大尺寸外形，后拉深小尺寸內(nèi)形。整形工序、校平工序、切邊工序，應(yīng)放在基本成形以后。再根據(jù)沖壓模具設(shè)計師速查手冊P161頁沖壓工序半成品形狀與尺寸的確定，應(yīng)保證已成形的部分在以后各道工序中不再產(chǎn)生任何變動，而待成形部分必

29、須留有恰當?shù)牟牧嫌嗔浚郧羞厬?yīng)在拉深之后綜上所述：該零件的沖壓工藝方案為：落料沖切展開一次拉深切邊模。第三章 確定拉深力和壓邊力3.1拉深力計算根據(jù)計算公式F=計算，查沖壓模具設(shè)計師速查手冊P9表2-1得304不銹鋼的強度極限= 200MP，查實用沖壓模具設(shè)計手冊P148頁表4-36。已知m=0.65，取=0.65，=0.60，取K=0.60。將K=0.60，d=5mm，t=0.05mm，=200MP代入上式，即 P=0.603.1450.05200=94.2（N）3.2壓邊力計算壓邊力的計算公式為： Q=-q已知=0.25mm,D=9mm,d1=5mm，查沖壓模具簡明設(shè)計手冊P151頁表4

30、-13得，取單位面積壓邊力q=5.0MPa。把已知數(shù)據(jù)代入上式，得壓邊力為 Q=92-（5+20.25)25.0=199.19（N）3.3壓力機的公稱壓力計算根據(jù)深拉深時：和，取，則壓力機的公稱壓力為 1.4(F+Q)=1.4（94.2+199.19）=410.75（N）故壓力機的公稱壓力要大于0.411kN。第四章 模具工作部分尺寸4.1 模具工作部分尺寸計算4.1.1 拉深模的間隙查沖壓模具簡明設(shè)計手冊P154頁表4-53得拉深模的單邊間隙為：Z=（11.1）t，取Z=0.07（mm）,則拉深模的間隙2Z=20.07=0.14（mm）。4.1.2 拉深模的圓角半徑凹模的圓角半徑，查沖壓模具

31、簡明設(shè)計手冊P156頁表4-58得選取=10t=0.5（mm）；凸模的圓角半徑等 于工件的內(nèi)圓角半徑，即=r=0.2(mm)。4.1.3 凸、凹模工件部分的尺寸和公差由于工件要求內(nèi)形尺寸，則以凸模為設(shè)計基準。查沖壓模具簡明設(shè)計手冊P154頁表4-54.由公式 計算。將模具公差按IT10級選取，查沖壓模具簡明設(shè)計手冊P154頁表4-54，取，將d=5mm，=0.7代入上式，則凸模的尺寸為 =5.525間隙取在凹模上，將d=5m，=0.7，Z=0.14mm代入上式，則凹模的尺寸為 =5.665第五章 模具總體設(shè)計 模具總體裝配圖如圖5-1所示，因為壓邊力不大，故在雙動壓力機上拉深。 圖5-1 拉深

32、?？傃b圖說明：拉深模具在雙動壓力機壓邊圈采用平面式的，坯料用定位圈4的凹槽定位，凹槽深度等于1mm,以便壓料，壓邊力用矩形彈簧25控制，凹模3固定在凹模的固定板5上，凸模17通過凸模固定板16固定在上模座上，工序的拉伸在壓邊圈7上定位，拉深結(jié)束后，用壓邊圈7將卡在凸模內(nèi)的工件推出。由于此拉深模為非標準形式，需計算模具閉合高度。其中各模板的尺寸需取國標。圖5-2拉深模三維圖第六章 設(shè)備的選擇6.1壓力機的選擇原則沖壓設(shè)備的選擇直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用，安全，產(chǎn)品質(zhì)量，模具壽命，生產(chǎn)效率和成本等一系列問題。對于中小型沖裁件，彎曲件或淺拉深件多用具有C形床身的開式曲柄壓力機。在大中型和精度要求較高的

33、沖壓件生產(chǎn)中，多采用閉式壓力機。對于大型，較復(fù)雜的拉深件多采用閉式雙動拉深壓力機。對于形狀復(fù)雜零件的大量生產(chǎn)，應(yīng)優(yōu)先考慮選用多工位自動壓力機。而對落料，沖孔件的大量生產(chǎn)，則應(yīng)選用效率高，精度高的自動高速壓力機。在小批生產(chǎn)中尤其式大型厚板的生產(chǎn)，多采用液壓機。校正彎曲，校平整形工序要求壓力機有較大的剛度，以便或得較高的蟲牙件尺寸精度。 對曲柄壓力機所要考慮到的重要參數(shù)是： 1.壓力機的許用負荷； 2.完成各工序所需要的壓力； 3.行程和行程次數(shù)； 4.最大裝模高度；5.壓力機的臺面尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸，并留有固定模具的余地，臺面上的漏孔應(yīng)與所要進行的工藝相適合； 6.壓力機精度當拉深行程過大

34、，特別是采用落料拉深復(fù)合沖壓時，不能簡單得將落料力與拉深力疊加取選擇壓力機，因為壓力機的公稱壓力是直滑塊在接近下死點時的壓力，所以應(yīng)該注意曲柄壓力機的允許壓力曲線。如果不注意壓力機的壓力曲線，很可能由于過早出現(xiàn)最大沖壓力而使壓力機超載破壞。同時，由于拉深的工作行程大，消耗的功就多，因此還要審核壓力機的功率，且壓力機滑塊的行程必須為拉深行程的兩倍以上。對于拉深工作，由于施力行程較大，不能按壓力機的額定壓力選用，為了選用方便，可以近似得取為：在深拉深時，最大拉深力壓力機公稱壓力；在淺拉深時，最大拉深力壓力機公稱壓力。式中 F拉深力，在用復(fù)合模沖壓時，還包括其他變形力。取落料力和拉深力中較大的一個力

35、，根據(jù)以上原則，初選開式雙柱可頃壓力機JH23-25，根據(jù)公稱壓力大于125kN，滑塊行程s2=231.5=63mm及閉合模具高度H=187mm，查沖壓模具設(shè)計師速查手冊P373表9-3開式壓力機主要參數(shù)表，采用JH23-25開式雙柱可傾壓力機。公稱壓力（KN）250滑塊行程（mm）75行程次數(shù)（次/分鐘）80最大閉合高度（mm）260連桿調(diào)節(jié)長度（mm）55工作臺尺寸（mmmm）370560模柄尺寸（mmmm）直徑40深度60電動機功率（KW）2.2其主要參數(shù)如下表5-1： 表6-1 JH23開式雙柱壓力機參數(shù)第七章 模具其他零件的結(jié)構(gòu)尺寸計算7.1拉伸凹模設(shè)計 由于工件形狀簡單，料厚為0.

36、05mm，所以采用刃壁無斜度的凹模結(jié)構(gòu)，其特點是刃壁磨后刃口尺寸不變，但由于刃壁后端擴大，所以凹模工作部分強度較差，適用于復(fù)合模和薄料沖裁模。其結(jié)構(gòu)如圖7-1所示。凹模外形尺寸：凹模厚度根據(jù)經(jīng)驗公式 H=KB。式中K為系數(shù)，B為凹?？鬃畲蟮膶挾?，即B=5.查沖壓模具設(shè)計與制造實訓(xùn)教程P50頁表2-25知，料厚為0.01mm，對應(yīng)系數(shù)K為0.6，所以凹模厚度H=0.65=3，根據(jù)經(jīng)驗和計算數(shù)值，最終取凹模厚度為3mm。凹模壁厚 c=(12)H 這里取c=1.5H=1.53=4.5mm，考慮倒拉深高度3mm和卸料板的布置及安全距離，修模長度等，實際取凹模長度H=17mm?？紤]到固定尺寸，再向外擴展

37、凹模周界尺寸，則推出凹模周界尺寸如下圖7-1零件圖。圖6-1 凹模零件圖7.2 模架選擇由凹模外形尺寸，保證其強度精度要求，選擇鋼板式模板，滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套，據(jù)機械中國模具設(shè)計大典P669表4.1，選擇具體的結(jié)構(gòu)尺寸：上模板： 16016015下模板： 16016025導(dǎo)柱： ISO9182-2 16125導(dǎo)套： ISO9448-3B 1630模具閉合高度： 最大130mm，最小95mm 7.3定位圈設(shè)計 定位圈的作用是定位坯料，坯料形狀圓形，平面尺寸除保證定位準確外，還應(yīng)該考慮緊強度要求，厚度一般取凹模厚度的0.50.8，根據(jù)以上原則擬選用GB2858.5-81圓形固定板，規(guī)格為16018。7

38、.4 拉深凸模設(shè)計 采用等截面凸模，以?？诙ㄎ唬枚ㄎ话骞淘谏夏Ｗ希溟L度考慮凸模進入凹模深度，定位模高度，安全距離及凸模的修模量，通過查沖壓模具簡明設(shè)計手冊P44表2.53得零件圖如圖7-2.圖7-2 凸模零件圖7.5壓邊圈為滿足零件成型精度，和壓邊圈的強度要求，其具體結(jié)構(gòu)見圖7-3。圖7-3 壓邊圈零件圖7.6 矩形彈簧條料由帶導(dǎo)板的卸料板導(dǎo)入，沖首件以目測定位，沖第二個工件時，則用擋料銷定位。由于擋料銷離中心距離： A=進距+82/2=82.8+41=123.8mm落料凹模的直徑81.92mm所以不能把擋料銷直接按再凹模上，得另外設(shè)計一個支架來固定擋料銷，其結(jié)構(gòu)見設(shè)計裝配圖。7.7凸模

39、固定板 與凸模配合，保證其精度強度技術(shù)要求，其結(jié)構(gòu)如圖7-4。圖7-4 壓邊圈零件圖7.8 拉桿打桿長度L=模柄孔深+上模扳厚+上模板下平面以后高度+C =70+32+10+15=127mm其中：C為考慮各種誤差而加的常數(shù)，通常取1015mm故根據(jù)GB2867.2-81選用打桿7.9 托桿長度打桿到達下死點時：托桿長度L=下模座厚+托桿高于模座長度+模座下平面到氣墊距離+誤差 =55+10+20+10+5=100mm故根據(jù)GB2867.3-81選用的托桿7.10 閉合高度模具的閉合高度為 式中，為上模高度；為壓迫圈厚度；為固定板厚度；為下模座高度；35mm是模具閉合時，壓邊圈與固定板之間的距離

40、。取=（30+10+3+45+25）mm=113mm，取=16mm，=30mm，=55mm，則模具的閉合高度為 H=123+16+30+35+55=244mm 400kN壓力機最大閉合高度為255mm，最小為210mm因244-5230210+10 故所選設(shè)備是合適的第八章 拉深工藝輔助工序8.1潤滑拉伸過程中，毛坯與模具表面之間會產(chǎn)生很大的摩擦，它不僅使拉深系數(shù)和拉深力增加，而且會損傷模具和工件的表面。拉深時使用潤滑劑可以減少材料與模具之間的摩擦，降低變形阻力，冷卻工作表面，并可以保護工作表面不被損傷以及提高工件的表面質(zhì)量。潤滑劑的配方很多，生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)拉深件的材料、工件的復(fù)雜程度，溫度及

41、工藝特點等合理地選用。查實用沖壓模具設(shè)計手冊P212頁表4-41至表4-43，考慮到拉深力較大，故選用L-AN10號潤滑劑，主要參數(shù)如下表8-1。簡稱號潤滑劑成分質(zhì)量分數(shù)（%）L-AN10錠子油33硫化蓖麻油1.6魚肝油1.2白堊油45苛性鈉0.1水13油酸5.5表8-1L-AN10潤滑劑成分參數(shù)第九章 用DYNAFORM軟件模擬實驗過程中的拉深試件9.1創(chuàng)建三維模型利用CATIA軟件創(chuàng)成式外形設(shè)計模塊建立毛坯板（BAN）、凹模(AOMO,實為凹模和壓邊圈YBQ的集合體)、凸模（TUMO）的實體模型，如圖9-1、9-2、9-3所示。將所建立的實體模型的文件以“*.igs”的格式保存。由于所建立

42、的上模在成型過程中與制件的內(nèi)表面相接觸，所以其幾何尺寸與制件的內(nèi)表面尺寸相一致。 圖9-1 BAN 圖9-2 AOMO 圖9-3 TUMO9.2數(shù)據(jù) 9.2.1 創(chuàng)建DYNAFORM數(shù)據(jù)庫啟動DYNAFORM軟件，選擇文件/另存為菜單選項，修改文件名為“雙動板50”，將所建立的數(shù)據(jù)庫保存在自己設(shè)定的目錄下。9.2.2導(dǎo)入模型選擇文件/導(dǎo)入菜單項，將上面所建立的“*.igs”模型文件依次導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中，如圖9-4所示，選擇零件層/編輯菜單項，彈出如圖9-5所示對話框。編輯刪除不必要零件層，修改各零件層的名稱、編號、和顏色，將毛坯層命名為BAN50，將上模層命名為AOMO,將下模命名為TUMO,單

43、擊確定按鈕確定。 圖9-4 導(dǎo)入模型文件 圖9-5 編輯零件層對話框(編輯前后)9.2.3 參數(shù)設(shè)定選擇工具/分析設(shè)置菜單項，彈出如圖9-6的對話框，按圖示設(shè)置各參數(shù)，注意是雙動拉深實驗：圖9-6 分析參數(shù)設(shè)置對話框9.3網(wǎng)格劃分 選擇前處理/單元項，彈出如圖9-7單元對話框，單擊圖中曲面網(wǎng)格劃分圖標，彈出如圖9-8所示窗口，將最大尺寸改為1mm，其余尺寸按默認尺寸設(shè)置，單擊選擇曲面按鈕，彈出如圖9-9選擇曲面對話框，單擊零件層按鈕，彈出如圖9-10選擇零件層對話框，由于窗口顯示當前零件層為BAN50，故單擊BAN50，彈出如圖9-9選擇曲面對話框，單擊確認回到如圖9-8曲面網(wǎng)格劃分對話框，單

44、擊應(yīng)用后點擊是即可得到BAN50網(wǎng)格，如圖11所示。圖11 BAN50網(wǎng)格圖 圖9-7 圖9-8 圖9-9 圖9-10 更換零件層，用相同的方式對TUMO、AOMO進行網(wǎng)格劃分，如圖12所示。 圖9-129.4網(wǎng)格檢查及網(wǎng)格修補9.4.1 網(wǎng)格劃分 圖9-16 檢測法向選擇前處理/模型檢查，彈出如圖9-13模型檢查/修補對話框，單擊彈出圖9-14控制鍵對話框，單擊“鼠標選擇零件”，選擇凹模凸緣面如圖9-16，彈出圖9-17對話框，單機“是”后單擊“退出”按鈕，其目的在于保證凹模的法線方向指向與板坯接觸面的方向。用相同方式對凸模進行網(wǎng)格檢查。 圖9-13 模型檢測/修補界面 圖9-14 圖9-1

45、79.4.2網(wǎng)格修補在圖9-13中單擊圖標進行邊界檢查，發(fā)現(xiàn)只有外輪廓邊界呈白色高亮如圖9-18所示，其余部位均保持不變，說明單元網(wǎng)格無缺陷。單擊“清楚高亮”圖標將白色高亮部分清除，再單擊“確定”退出模型檢查/修補對話框。 圖9-18 檢測缺陷9.5自動設(shè)置9.5.1 初始設(shè)置選擇設(shè)置/自動設(shè)置，彈出新建模擬對話框如圖9-19所示。根據(jù)圖9-19進行初始設(shè)置，完成后點擊“確認”按鈕，彈出如圖9-20所示板料成型對話框。 圖9-19 新建模擬界面 圖9-20板料成型界面9.5.2 定義板料零件“BAN50”在圖9-20對話框中，單擊“板料”選項卡，彈出如圖9-21對話框，單擊“定義幾何模型”，彈

46、出如圖9-22對話框，單擊“添加零件層”，彈出如圖9-23對話框，再單擊“BAN50”后單擊“確認”即回到圖9-22對話框，單擊“退出”按鈕返回到圖9-24板材成型對話框。單擊“BLANKMAT”按鈕，彈出如圖9-25所示對話框，單擊“材料庫”按鈕，彈出如圖9-26所示對話框，選擇材料st14(china)，單擊“確認”按鈕，進入圖9-27對話框，單擊“確認”按鈕，完成板料零件“BAN50”的定義。 圖9-21 圖9-22 圖9-23 圖9-24 板料成型界面 圖9-25材料界面 圖9-26 材料庫 圖9-27材料屬性9.5.3 定義凹模零件“AOMO”、凸模零件“TUMO”在圖9-24“板料

47、成型”對話框中，選擇“工具/die/定義幾何形狀”命令，彈出如上圖9-22對話框，單擊“添加零件層”，彈出如圖9-23對話框，再單擊“AOMO”后單擊“確認”即回到圖9-22對話框，單擊“退出”按鈕返回到圖9-24“板料成型”對話框。用相同的方式完成凸模零件的定義,并將凸凹模的工作方向改為反方向。9.5.4 定義壓邊圈零件“YBQ” 在上圖9-24“板料成型”對話框中，選擇“工具/binder/定義幾何形狀”命令，彈出如上圖9-22對話框，單擊“復(fù)制單元”按鈕，彈出如圖9-28所示對話框，單擊“選擇”按鈕，彈出如圖9-29所示對話框，單擊按鈕“伸展”，通過滑塊將角度值調(diào)為“1”單擊選擇零件“A

48、OMO”的凸緣面，零件凸緣面呈高亮顯示，如圖9-30所示，選擇“確認/應(yīng)用/退出/退出/退出”命令，退出“板料成型”對話框。利用上面所講的方法將“binder”層名字改為“YBQ”，同時也應(yīng)將工作方向改為反方向。圖9-28 復(fù)制單元 圖9-29選擇單元 圖9-30壓邊圈9.5.5 工模具初始定位設(shè)置 選擇“設(shè)置/自動設(shè)置/工具/定位”命令，彈出如圖9-31所示定位對話框，選擇工具欄中的“左視圖”按鈕來調(diào)整視角，將所有參數(shù)設(shè)置成如圖9-31所示，單擊“確認”按鈕，模型位置如圖9-32所示，在“顯示控制選項欄”中將“曲面”的去掉，即完成了工模具初始定位設(shè)置。 圖9-31工模具參數(shù)界面 圖9-32工

49、模具位置關(guān)系9.5.6工模具拉伸行程參數(shù)設(shè)置 在“板料成型”對話框中，選擇“工序/closing”命令，參數(shù)設(shè)置與圖9-33一致。單擊“drawing”將參數(shù)設(shè)置為與圖9-34一致，即完成了拉伸行程參數(shù)等工藝參數(shù)的設(shè)置。 圖9-33 closing參數(shù)界面 圖9-34 drawing參數(shù)界面9.5.7 工模具運動規(guī)律的動畫模擬演示在圖9-34對話框中單擊菜單欄“預(yù)覽/動畫演示”命令，彈出如圖9-35所示對話框，將“幀數(shù)/秒”值調(diào)為 10，點擊“演示”按鈕，進行動畫模擬演示。通過觀察動畫，可以判斷工模具設(shè)置是否正確合理。點擊“停止”按鈕結(jié)束動畫，返回“板料成型”對話框。圖9-35動畫界面9.5.

50、8 提交LS-DYNA進行求解計算在“板料成型”對話框中選擇“提交（J）/寫LS-Dyna文件(F)”命令，彈出如圖9-36所示對話框，選擇“保存/是/確認/退出”退出“板料成型”對話框。啟動“Jobs Submitter”，彈出如圖9-37所示“eta/LS-DYNA Jobs Submitter”對話窗口，單擊“Add Dyn Job”圖標，選擇之前保存的dyn格式文件后，單擊“Submit Jobs to server”圖標，即進入如圖9-38所示“模擬分析計算窗口”進行分析計算，等待運算結(jié)束后，可在后處理模塊中觀察整過模擬結(jié)果。圖9-36保存界面圖9-37eta/LS-DYNA Job

51、s Submitter 3.0界面圖9-38模擬分析計算窗口 9.6后置處理1、單擊菜單欄中的后處理進入DYNAFORM后處理程序。選擇文件/打開菜單項，瀏覽保存結(jié)果文件的目錄，選擇d3plot文件，單擊打開按鈕讀入結(jié)果文件。2、單擊如圖9-39所示的兩個工具按鈕 ，可繪制成型過程中的零件的成形極限圖和毛坯厚度的變化過程。圖9-39 變形過程的繪制9.7模擬結(jié)果分析9.7.1最終零件的FLD圖A1 A2 A3A4 A5 A69.7.2最終零件的壁厚變化分布圖A1 A2 A3A4 A5 A69.7.3最終零件平均應(yīng)力分布圖A1 A2 A3A4 A5 A69.7.4模擬實驗結(jié)果表序號凸圓直徑dr(mm)毛坯直徑D(mm)毛坯厚度t(mm)拉深系數(shù)設(shè)計高度h(mm)壓邊力F（t）是否起皺是否拉裂1590.051.8h1=315