沖壓模具設(shè)計(jì)支座拉伸模

1、實(shí)例四:支座拉深模設(shè)計(jì) 零件名稱：支座              生產(chǎn)批量：大批量材料：10鋼厚度：0.5mm材料：10 鋼零件圖：如圖1.1支座零件圖所示                          &

2、#160;                   圖1.1支座零件圖  1.1拉深模設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備1.1.1閱讀拉伸件產(chǎn)品圖 閱讀拉伸件產(chǎn)品圖的目的是了解該制件的技術(shù)要求、尺寸規(guī)格、所用的材料、沖壓性能、生產(chǎn)批量等要求。了解產(chǎn)品圖的這些要求，最終是為了確定該工件的加工方法。1.1.2分析拉深件工藝制件為無凸緣圓筒形零件，要求外形尺寸，對(duì)厚度變化沒有要求。制件的形狀滿足拉深工藝要求。底部圓角半徑r=4

3、mm,大于拉深凸模圓角半徑 (t為板料厚度），滿足首次拉深對(duì)圓角半徑的要求，尺寸 按公差表查得為IT13級(jí)，滿足拉深工序?qū)χ萍畹燃?jí)的要求。1.1.3調(diào)研生產(chǎn)狀況在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前,要進(jìn)行充分的調(diào)查、研究工作。從了解單位的實(shí)際加工能力出發(fā)，科學(xué)的制定整個(gè)設(shè)計(jì)加工周期與加工流程在制定設(shè)計(jì)與加工流程時(shí)，要充分的考慮到一些在設(shè)計(jì)與加工時(shí)會(huì)遇到、或產(chǎn)生的一些不確定的不利因素并且，要事先針對(duì)這些不確定的因素作出相應(yīng)的工況與反應(yīng)機(jī)制以及處理方案。以便在以后的工作流程中能夠及時(shí)的解決問題，從而能在規(guī)定的或指定的生產(chǎn)周期內(nèi)順利的完成設(shè)計(jì)與加工任務(wù)。1.1.4拉深模生產(chǎn)狀況 應(yīng)該先對(duì)產(chǎn)品事進(jìn)行

4、合理的全球定位，先針對(duì)市場(chǎng)的需求，客戶的需求、以及需求量來制定生產(chǎn)的批量大小，可以先試生產(chǎn)一小部分，投入市場(chǎng)，等待相應(yīng)的周期后，觀察其在各個(gè)不同定位的市場(chǎng)里的具體運(yùn)作情況。再根據(jù)不同的各種情況進(jìn)行分析、然后制定解決的相應(yīng)方案。再等待一段相應(yīng)的觀察期后，再根據(jù)所產(chǎn)生的情況，再制定相應(yīng)的對(duì)策。以次來使產(chǎn)品逐步適應(yīng)市場(chǎng)。最后，項(xiàng)目成熟后根據(jù)定單來生產(chǎn)大中小的各種類型的批量。（可以對(duì)批量的大小進(jìn)行匯總）制定生產(chǎn)方案。方便管理。下面就進(jìn)行分析。筒形件拉深模的加工方法相對(duì)比較簡(jiǎn)單，特別是此件尺寸公差要求較低，凸、凹模用通用機(jī)械設(shè)備加工即能滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)于模座、固定板等板類零件的加工主要是平面加工和孔系加

5、工。故平面加工后，孔系加工在加工中心加工。 1.2拉深模方案的確定經(jīng)過對(duì)制件工藝性分析，工件適合拉深成形，故采用單工序拉深模在單動(dòng)壓力機(jī)上拉深。 1.3拉深模結(jié)構(gòu)形式的確立采用的結(jié)構(gòu)形式 拉深模結(jié)構(gòu)采用帶壓邊圈的倒裝式結(jié)構(gòu)，采用這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于可采用通用的彈頂裝置（彈性壓邊裝置 ）。拉深模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖的畫法  根據(jù)所確定的拉深模結(jié)構(gòu)形式,把拉深工作結(jié)構(gòu)部分畫出,這時(shí)畫出的結(jié)構(gòu)圖是拉深工作示意圖,不需要按比例畫,其目的是為了分析所確定的結(jié)構(gòu)是否合理,毛培拉深成工件,能否滿足產(chǎn)品圖的技術(shù)要求.  根據(jù)分析結(jié)果對(duì)模具簡(jiǎn)圖進(jìn)行修正為最后確定拉深模結(jié)構(gòu)作準(zhǔn)備，支座拉

6、深模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 1.2支座拉深模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖所示。圖1.2支座拉深模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1-上模座; 2-凹模固定板; 3-推件板; 4-凹模;5-壓邊圈; 6-凸模; 7-凸模固定板; 8-下模座;   模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作過程  這種拉深模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，制造容易。工作時(shí)，將坯放入壓邊圈5上面的定位銷或定位板內(nèi)上模下降，彈性壓邊圈先將毛坯壓住，然后凸模6對(duì)毛坯進(jìn)行拉深。當(dāng)拉深結(jié)束上模回升時(shí)，包在凸模上的工件被壓邊圈頂出，并由推件板3把工件從凹模4內(nèi)推下。這里彈性壓邊圈不僅起壓邊作用，而且還起定位和卸件作用。凸模上需開設(shè)排氣孔， 以防拉伸件緊吸于凸模上而造成卸件困難。采用倒

7、裝式結(jié)構(gòu)，方便在空間位置較大的下模部分安裝和調(diào)節(jié)壓邊裝置。1.4拉深工藝計(jì)算1.4.1拉深件毛坯尺寸的計(jì)算在計(jì)算拉深毛坯尺寸時(shí)，應(yīng)首先確定修邊余量。并把修邊余量加到拉深件高度上，這時(shí)拉深件的高度（ H ）為原拉深件高度（ h ）與修邊余量（h）之和，即H = h +  (1)             確定修邊余量    h         

8、0; 該件 h = 24.5mm,       d = 64.8mm           所示 =  QUOTE  =   = 0.378           因?yàn)?#160;< 料厚（ 0.5 ）        

9、   故該件在拉深時(shí)不需要修邊余量。 (2)計(jì)算毛坯直徑因?yàn)榘辶虾穸刃∮?mm,故可直接用零件圖所注尺寸,不必用中心線尺寸計(jì)算。D = =  = 100.5 (mm)式中              D 拉深件毛坯尺寸，mm                  

10、R 拉深件底部圓角半徑， mm  實(shí)際生產(chǎn)中針對(duì)無需修邊的拉深件，在毛坯尺寸確定的方法上，一般根據(jù)理論計(jì)算的結(jié)果，備制拉深件的毛坯，待拉深試模合格后，再制作拉深件的毛坯落料模。1.4.2拉深系數(shù)與拉深次數(shù)的確定(1)         拉深系數(shù)的確定  工件總的拉深系數(shù)為           m總=d/D=64.8/100.5=0.645(2)    

11、0;    拉深次數(shù)的確定  毛坯相對(duì)厚度為           t/D = = 0.4989%     (5)   查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)，首次拉深的極限拉深系數(shù)為                   

12、0;     m1     = 0.58                         m總   = 0.645            &

13、#160;            m總> m1 = 0.58故工件可一次拉深成形。1.4.3拉深件直徑的計(jì)算    由于此工件可一次拉深成形,故拉深直徑根據(jù)拉深件的零件圖進(jìn)行計(jì)算即可。若是需要多次拉深成形,那么對(duì)每次拉深都需要重新計(jì)算拉深直徑,以滿足拉深次數(shù)的要求。1.4.4拉深工序尺寸的計(jì)算    此工件需一次拉深成形,工序尺寸計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單,只對(duì)凸凹模工作尺寸即圓角半徑進(jìn)行計(jì)算,但多次拉深成形還需對(duì)每次拉深工序件的高度

14、進(jìn)行計(jì)算,對(duì)工件高度計(jì)算的目的是為了確定各工序壓邊圈的高度.1.4.5拉深力的計(jì)算     拉深所需的壓力為:  P總 = P拉 + P壓P拉 = dtbkP拉=×64.8×0.5×432×0.752 = 33 (kN)P壓 = AP = (100.52-64.82) × 3/4 14 (KN)P總 = 33 + 14 = 47 (KN) 式中 P拉   拉深力   P壓   壓邊力K    修正系數(shù),一般取0.50

15、.8,t/D與m值小時(shí) ,k取大值;b     拉深件材料的抗拉強(qiáng)度,   Mpa;A    有效壓邊面積, mmP    單位壓邊力,Mpa查 «沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)» 取p = 3 MPa1.4.6初選壓力機(jī)壓力機(jī)的公稱壓力   P0 ( 1.61.8 ) P總?cè)?#160;  P0 = 1.8 × 47 = 84.6 (KN)故初選壓力機(jī)的公稱壓力為160 (KN)1.5拉深模零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1.5.1凸凹模間隙的計(jì)算拉深間隙是指單邊間隙,即Z

16、 = ( da - dt ) / 2.間隙過小會(huì)增加摩擦力,使拉深件容易開裂, 造成圓筒件拉裂的主要因素是拉深變形程度、毛坯與模具的摩擦阻力和筒壁的承載能力而影響摩擦阻力的因素有:壓邊力、潤(rùn)滑和凹模圓角半徑等。影響筒壁承載能力的因素有:模具間隙、凸模圓角半徑和圓角部分的潤(rùn)滑等。此外拉深速度也有一定的影響。圖 1.3為拉深件拉裂示意圖 圖1.3拉深件拉裂示意圖壓邊力的影響在般拉深成形中，當(dāng)壓邊力增大時(shí)凸緣處的摩擦阻力也增加，壓邊力過大可能出現(xiàn)拉斷。壓邊力的作用本來足為了防止毛坯凸緣起皺，所以只要在保證凸緣不起皺的前提下，施加最小的壓邊力就可以了  相對(duì)圓角半徑的影響試驗(yàn)表明，當(dāng)凹模相對(duì)

17、圓角半徑 < i、 < 2時(shí)，可能導(dǎo)致坯料在凹模同樣，當(dāng)凸模相對(duì)圓角半徑 < 5時(shí)，對(duì)拉深的極限變形程度影響較大。而當(dāng) = 5-20時(shí)，對(duì)極限變形程度的影響不大?？傊?，凹模相對(duì)圓角半徑和凸模相對(duì)圓角半徑較大時(shí)，拉深時(shí)不易拉斷。 潤(rùn)滑的影響在拉深過程中，潤(rùn)滑的作用很大 C在圓筒形件拉深時(shí)，凹模平面上和凸模上的潤(rùn)滑效果是相反的凹模面潤(rùn)滑可以使毛坯凸緣處材料的流動(dòng)阻力降低 但是，若對(duì)凸模圓角部分進(jìn)行潤(rùn)滑，就會(huì)使筒壁和凸模間的摩擦力傳遞變形力的能力降低，造成凸模圓角處的材料滑動(dòng)而變薄容易導(dǎo)致破裂 凸模和凹模間隙的影響從減小破裂傾向而言采用比毛坯厚度小 10%的模具間隙是比較合理的。這

18、是因?yàn)?間隙小，使包在凸模頭部的材料提前成形。同時(shí)，摩擦約束力增大，減弱了破裂的趨勢(shì);在變薄部分，凸模和材料間有較大的摩擦力，可增大材料向拉深力向流動(dòng)的趨勢(shì)。但是，如果變薄率超過 100/0，則由于材料厚度減薄過多，變形阻力加大，反而使拉深件更容易破裂。表面粗糙度的影響表面粗糙度的影響主要指模具(凹模和壓邊圈端面)和毛坯表面。模只表面粗糙度大，拉深變形阻力大;反之，模具表面的粗糙度且易擦傷制件表面,降低模具壽命。間隙過大則對(duì)坯了料的校直作用小，影響制件的尺寸精度。因此確定間隙的原則是，既要考慮板料厚度的公差，又要考慮筒形件口部的增厚現(xiàn)象，根據(jù)拉深時(shí)是否采用壓邊圈和制件的尺寸精度、表面粗糙度要求

19、合理確定。次件拉深模采用壓邊裝置，經(jīng)工藝計(jì)算一次就能拉深成形，故間隙為：Z =1.05t=1.05×0.5=0.525 (mm)1.5.2凸、凹模的圓角半徑的計(jì)算（1）凹模的圓角半徑ra 一般來說，大的ra可以降低拉深系數(shù)，還可以提高拉深件的質(zhì)量，所以ra應(yīng)盡可能取大些。但ra過大拉深時(shí)板料過早地失去壓邊，有可能出現(xiàn)拉深后期起皺。故凹模圓角半徑ra的合理值應(yīng)當(dāng)不小于4t(t為板料厚度）。拉深凹模圓角半徑取ra = 3mm （2）凸模圓角半徑rt,rt對(duì)拉深變形的影響，不像ra那樣影響拉深的全過程，但rt過大或過小同樣對(duì)防止起皺和拉裂及降低極限拉深系數(shù)不利。故rt的合理取值應(yīng)

20、不小于 (23)t.只有變形程度變小時(shí)，才允許取rt = 2t。起皺:在拉深過程中，毛坯凸緣在切向壓應(yīng)力作用下，可能產(chǎn)生塑性失穩(wěn)而拱起的現(xiàn)象稱為起皺，如圖1.4毛坯凸緣起皺原因圖嚴(yán)重，甚至不能通過凸模和凹模間隙而被拉斷。輕微起皺的毛坯凸緣雖可通過間隙，但會(huì)在筒壁上留下皺痕，影響零件的表面質(zhì)量.起皺原因足毛坯凸緣的切向壓應(yīng)力 3過大，最大切向壓應(yīng)力 3max產(chǎn)生在毛坯凸緣外緣處，所以起皺首先在外緣處開始 。凸緣起皺與壓桿失穩(wěn)類似，它不僅與內(nèi)有關(guān)，而日與毛坯凸緣的不斷增加，使失穩(wěn)的趨勢(shì)上升，但是，隨著凸緣外徑 R t的不斷減小，以及凸緣厚度 t的增大了毛坯的抗失穩(wěn)能力.這兩個(gè)因素相互作用的結(jié)果，使

21、凸緣失穩(wěn)起皺最嚴(yán)重的瞬間為凸緣由度縮小到原來的半左右.圖1.4毛坯凸緣起皺原因圖根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)制件可一次拉成的拉深?；蚨啻卫畹哪├钅?，rt應(yīng)取與制件底部圓角相等的數(shù)值，如果拉深件零件圖上所標(biāo)注的圓角半徑小于rt的合理值，拉深模的rt仍需取合理值。待拉深后再用整形方法使圓角半徑達(dá)到圖樣要求。此件需一次拉深成形，所以rt值取與制件底部圓角相同的R值。即     注： ( 在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，拉深凸模圓角半徑和凹模圓角半徑應(yīng)選取比計(jì)算值略小的數(shù)值，這樣便于在試模調(diào)整時(shí)逐漸加大，知道拉出合格的制件為止。) 1.5.3凸模、凹模工作部分尺寸

22、的設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)于制件一次拉成的拉深模及末次拉深模，其凸模和凹模的尺寸及公差應(yīng)按制件的要求確定。此工件要求的是外形尺寸設(shè)計(jì)凸、凹模時(shí)，應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，即  凹模尺寸:                              Da   = ( D - 0.75 ) 0+/4

23、0;                      =(64.8-0.75×0.5)0+0.12=64.4250+0.12式中D    拉深件的基本尺寸，mm;                  拉深件的尺寸公差。

24、    間隙取在凸模上，則凹模尺寸可標(biāo)注凹?；境叽纾粯?biāo)住公差但在技術(shù)要求中要注明按單面拉深間隙配作。 注：( 拉深凸、凹模采用分開加工時(shí)，要嚴(yán)格控制凸、凹模的制造公差應(yīng)保證拉深間隙在允許的范圍內(nèi)。)1.5.4拉深模其他零件的設(shè)計(jì)和選用壓邊圈的設(shè)計(jì) 壓邊圈外形尺寸與凹模外形尺寸相同，壓邊圈材料與凸、凹模一致，熱處理硬度略低于凸、凹模的硬度。壓邊裝置的設(shè)計(jì)該拉深模選在單動(dòng)壓力機(jī)上進(jìn)行拉深加工，所以必須借助彈性元件在受壓時(shí)所產(chǎn)生的壓力提供壓邊力。故選用具有通用性的彈性壓邊裝置作為彈性元件，這樣可避免每副模具都設(shè)計(jì)一套專用的彈性壓邊裝置。模具只需配備壓邊圈和

25、頂桿，并采用倒裝式結(jié)構(gòu).壓邊裝置如圖1.5壓邊裝置圖所示                        圖1.5 壓邊裝置圖 1.5.5拉深模閉合高度的計(jì)算拉深模的閉合高度(H)是指滑塊在下止點(diǎn)位置時(shí),上模座上平面與下模座下平面的距離,即H = Hs + Hag + Ha + Hy + Htg + Hx + s + t=40 +25 +65.5+30+30+

26、45+(2025)+0.5=257261 (mm)取257mm。式中                Hs 上模座厚度,  mm；                    Hx 下模座厚度,  mm；   

27、0;                Hag 凹模固定板厚度,  mm；                    Ha   凹模厚度,  mm；       

28、60;            Hy   壓邊圈厚度,  mm；                    Htg   凸模固定板厚度,  mm；      s   安全距離,   &#

29、160;mm；      一般取 2025  mm；      T  拉深件厚度,  mm；      一般取 0.5     mm。1.5.6壓力機(jī)的選擇根據(jù)已初選壓力機(jī)公稱壓力值160kN其最大閉合高度為220mm,不符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)選壓力機(jī)型號(hào)為J23-25最大閉合高度為270mm,滿足模具設(shè)計(jì)要求。1.6拉深模裝配圖的設(shè)計(jì)繪制1.6.1拉深模裝配圖視圖的畫法 

30、   模具視圖主要用來表達(dá)模具的主要結(jié)構(gòu)形狀，工作原理及裝配關(guān)系。視圖的數(shù)量一般為主視圖和俯視圖兩個(gè)，必要時(shí)可以加繪輔助視圖，視圖的表達(dá)方式以剖視圖為主，以表達(dá)清楚模具內(nèi)部各組織及其裝配關(guān)系。主視圖應(yīng)畫模具閉合時(shí)的工作狀態(tài)，而不能將上模與下模分開來畫。主視圖的布置一般情況下應(yīng)與模具工作狀態(tài)一致。主視圖放在圖紙正中偏左。俯視圖一般是將模具的上模部分拿掉，視圖只反映模具的下模俯視可見部分。通常俯視圖借以了解模具零件的平面布置以及凸模和凹?？椎姆植嘉恢谩Ｖё钅Ｑb配圖如圖1.6裝配圖所示。 圖1.6支座拉深模裝配圖1.6.2拉深模裝配圖的校核拉深模裝配圖校核的主要內(nèi)容

31、包括：1.       模具總體結(jié)構(gòu)是否合理,能否拉出合格零件,裝配的特殊要求在技術(shù)要求中是否寫明;2.       拉深力是否進(jìn)行了計(jì)算,選用的壓力機(jī)是否合適;3.       視圖是否表達(dá)清楚、正確。4.       件號(hào)是否有遺漏；5.       毛坯圖、制件圖及制件材料等有關(guān)說明是否齊全；6.       模具閉合高度、模具標(biāo)記、相關(guān)工具等有關(guān)事項(xiàng)是否已寫上；7.       核算模