拉深模具設(shè)計(jì)

1、8拉深模具設(shè)計(jì)本章內(nèi)容：各種拉深模具結(jié)構(gòu)與工作原理，單動(dòng)壓力 機(jī)拉深模、雙動(dòng)壓力機(jī)拉深模；首次拉 深模、以后各次拉深用拉深模(后次拉深 模)；單工序拉深模、落料拉深模、落料 拉深沖孔模、落料正反拉深沖孔翻邊模 等。本章難點(diǎn)：?jiǎn)蝿?dòng)壓力機(jī)拉深復(fù)合模的工作原理、結(jié)構(gòu)。.1單動(dòng)壓力機(jī)首次拉深模單動(dòng)壓力機(jī)首次拉深模所用的毛坯一般為平面 形狀，模具結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。根據(jù)拉深工作情況的不同， 可以分為幾種不同的類型。8.1.1 無(wú)壓邊圈的拉深模適用于底部平整、拉深變形程度不大、相對(duì)厚度 (t/d)較大和拉深高度較小的零件。第8章拉伸模具設(shè)計(jì)- 203 圖8.1無(wú)壓邊圈有頂出裝置的拉深模- 231 圖8.2無(wú)壓邊

2、圈工件拉深模8.1.2 帶壓邊圈的拉深模,上橫座凸模同定出邊圈定位板、凹模固定板凹模固定吊邊圈破口下模座圖8.3帶固定壓邊圈的拉深模模柄卸料黃凸模?凸模壓邊懂凹模下模山圖8.4有彈性壓邊裝置的正裝式拉深模圖8.5有彈性壓邊裝置的倒裝式拉深模打料塊定位板壓邊圈定距柒塊下模座頂料桿凸模圖8.6凸緣件拉深模（定距墊塊）圖8.7凸緣件拉深模（打料塊定距）.2單動(dòng)壓力機(jī)后次拉深模由于首次拉深的拉深系數(shù)有限，許多零件經(jīng)首次 拉深后，其尺寸和高度不能達(dá)到要求， 還需要經(jīng)第二 次、第三次甚至更多次拉深，這里統(tǒng)稱為后次拉深。： 后次拉深模的定位方式、壓邊方式、 拉深方法以及所 用毛坯與首次拉深模有所不同。墊板凸

3、模固定板四模定位板ulj凹模凹模固定板圖8.8無(wú)壓邊圈的后次拉深模上模座沖壓件下模座卸料螺訂彈簧樂(lè)邊圈圖8.9無(wú)壓邊圈的反向后次拉深模模柄上模座凸模導(dǎo)套導(dǎo)柱沖壓件 凹模 下模用圖8.10有壓邊圈的反向后次拉深模.3圖8.11雙動(dòng)正反向拉深原理圖8.12有壓邊圈的后次拉深模單動(dòng)壓力機(jī)落料拉深模拉深工序可以與一種或多種其他沖壓工序（如落料、沖孔、成形、翻邊、切邊等）復(fù)合，構(gòu)成拉深復(fù) 合模。在單動(dòng)壓力機(jī)的一個(gè)工作行程內(nèi)， 落料拉深模 可完成落料、拉深兩道（甚至更多道）工序，工作效率 高，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意模具中所復(fù)合 的各沖壓工序的工作次序。8.3.1 凸緣制件的落料拉深模打料桿定距犁塊

4、打料塊固定卸料質(zhì)拉深凸模壓邊圈頂料桿圖8.13帶凸緣制件落料拉深復(fù)合模8.3.2 球形制件落料拉深模圖8.14球形制件落料拉深復(fù)合模8.3.3 矩形制件落料拉深模圖8.15油箱落料拉深復(fù)合模模柄上模座導(dǎo)套導(dǎo)柱下模座打料桿虛邊圈落料拉伸凸凹模a-a打料盤(pán)固定卸料板 （兼定位用）落料凹模凹模墊板拉仲凸模頂料桿圖8.16矩形制件落料拉深復(fù)合模8.3.4 落料拉深壓形模落料拉伸凸凹模圖8.17落料拉深壓形復(fù)合模8.3.5 落料拉深沖孔模上模板墊板下模座凸模固定板 凸凹模固定板固定卸料板 導(dǎo)套 導(dǎo)柱沖壓件 落料凹模 拉伸沖孔凸凹模打料桿 模柄 打料塊打料銷打料盤(pán)沖孔凸模落料拉伸凸壓邊卸料國(guó)凹模固定板 頂

5、料桿圖 8.18空心螺桿落料拉深沖孔復(fù)合模i模柄上模板墊板沖孔凸模卸料板切邊凸模打料塊打料銷凸模固定板打料盤(pán)拉伸切邊凹?；顒?dòng)擋料銷彈簧片i 下模座拉伸凸模 導(dǎo)套 導(dǎo)柱打料桿一沖孔凹模 卸料彈簧 卸料螺釘圖8.19拉深切邊沖孔復(fù)合模.4 單動(dòng)壓力機(jī)落料、正反拉深、沖孔和翻邊復(fù)合模打料塊固定卸料板落料凹模壓邊頂料圈圖8.20落料、正反拉深、沖孔翻邊復(fù)合模.5雙動(dòng)壓力機(jī)拉深模圖8.21雙動(dòng)壓力機(jī)大型零件拉深模（凸模與向）圖8.22雙動(dòng)壓力機(jī)大型零件拉深模（壓邊圈與向）.6拉深模設(shè)計(jì)實(shí)例如圖8.23所示零件，材料為08鋼，厚度t=1mm, 大批量生產(chǎn)。試確定拉深工藝，設(shè)計(jì)拉深模。8.6.1 零件的工藝

6、性分析該零件為帶凸緣筒形件，要求內(nèi)形尺寸，料厚 t=1mm ,沒(méi)有厚度不變的要求；零件的形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱, 底部圓角半徑r=2mm>t,凸緣處的圓角半徑r = 2mm=2t , 滿足拉深工藝對(duì)形狀和圓角半徑的要求； 尺寸*20.10°mm 為it12級(jí)，其余尺寸為未注公差，滿足拉深工藝對(duì) 精度等級(jí)的要求；零件所用材08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。經(jīng)4圖8.23帶凸緣筒形件8.6.2 工藝方案確定為了確定零件的成形工藝方案，先應(yīng)計(jì)算拉深次 數(shù)及有關(guān)工序尺寸。板料厚度 t=1mm,按中線尺寸 計(jì)算。1 .計(jì)算坯料直徑根據(jù)零件

7、尺寸查表4- 2 (p111)得切邊余量爾=2.2mm,故實(shí)際凸緣直徑dt =(55.4+2 m2.2)mm =59.8mm。由表7- 6查得帶凸緣圓筒件的坯料直徑計(jì)算公式為d = . d2 6.28& 8r2 4d2h 6.28rd2 4.56r2 d42 -df確定各參數(shù)為 d1 =16.1mm , r =r =2.5mm , d2 =21.1mm , h =27mm , d3 =26.1mmd4 = 59.8mm代入上式得：d = j3200 十 2895mm % 78mm o式中：3200mm2為筒形部位的表面積，2895 mm2 為凸緣部位的表面積。2 .判斷可否一次拉深成形

8、根據(jù) t/d =1/78 =1.28%, dt/d =59.8/ 21.1 =2.83 , h /d =32/21=1.52 ,mt =d /d =21.1/78 =0.27查表4-6 (p120)可知m=0.35,說(shuō)明該零件不能 一次拉深成形，需要多次拉深。3 .確定首次拉深工序件尺寸初定 dt/d1=1.3,查表 7- 8 得皿=0.51,取 m1=0.52,則：d1 = m1 d = 0.52 78mm = 40.5mm取 r1 =r =5.5mm為了使以后各次拉深時(shí)凸緣不再變形，取首次拉入凹模的材料面積比最后一次拉入凹模的材料面積 (即筒形部位的表面積)增加5% ,故坯料直徑修正為d

9、), 3200 105% 2895mm 79mm可得首次拉深高度為0.25220.14 22hl =(d dt) 0.43(riri)(ri ri )didi0.25,八2 八c2、，、=(792 -59.82) 0.43 (5.5 5.5) mm =2i.2mm40.5驗(yàn)算所取mi是否合理：根據(jù)t/d=i/78 =i.28%o因?yàn)閐tq =59.8/ 40.5 =i.48查表 4- 7 (p120) 可知f/d虜0.58hi/di =2i.2/ 40.5 =0.52hi/dj ,因此所取用是合理的。4 .計(jì)算以后各次拉深的工序件尺寸查表7- 8,得到 m2 =0.75 , 皿=0.78 ,m

10、4 =0.80 , 貝:d2 =m2 di =0.75 40.5mm = 30.4mmd3=m3d2=0.7830.4mm= 23.7mmd4=m4d3=0.8023.7mm=i9.0mm因?yàn)?d3 =23.7_>2i.i , d4 =i9.0 <2i.i ,故共需四次拉深。調(diào)整以后各次拉深系數(shù)，取m2 =0.77 , m3=0.80 ,mj =0.844 (必須保證d4=2i.i )。所以以后各次拉深工序件 m直徑為d2 =m2 di =0.77 40.5mm =3i.2mmd3 =m3 d2 =0.80 3i.2mm = 25.0mmd4 =m4 d3 =0.844 25.0m

11、m =2i.imm以后各次拉深工序件的圓角半徑?。簉,=旦=4.5mmr3 =r =3.5mmr4 =r4 =2.5mm設(shè)第二次套深時(shí)多拉入5 3%的材料（其余2%的材 料返回到凸緣上），第三次拉深時(shí)多拉入1.5%的材料 （其余1.5%的材料返回到凸緣上），則第二次和第三次 拉深的假想坯料直徑分別為d = .3200 i03% 2895mm = 78.7mmd = 3200101.5%2895mm = 78.4mm以后各次拉深工序件的高度為0.2522h2 =(d -dt ) 0.43(r2 r) d20.14/22、(r2 - r2) d2h30.25d20.252 cc2、=(78.42

12、-59.82) 0.43 (3.5 3.5) mm = 28.7mm 31.2最后一次拉深后達(dá)到零件的高度，上一道工序多拉入的1.5%的材料全部返回到凸緣，拉深工序至此 結(jié)束。將上述中線尺寸計(jì)算的工序件尺寸換算成與零 件圖相同的標(biāo)注形式后，所得各工序件的尺寸如圖 8.24所示。坯料丁 l8況上x(chóng)如g.s鈣田第一次拉伸第:次拉伸tu.jn=°-2| (78.72 -59.82) 0.43 (4.5 4.5) mm = 24.8mm24陽(yáng)文8第四次拉伸第三次拉伸圖8.24各次拉深工序尺寸5 .工藝方案根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，本零件需要落料（制成軸9mm 的坯料）、四次拉深和切邊（達(dá)到零件要求的

13、凸緣直徑 媯5.4mm ）共六道沖壓工序?？紤]該零件的首次拉深高度 較小，且坯料直徑（鮑9mm）與首次拉深后的筒體直徑 （曬9.5mm）的差值較大，為了提高生產(chǎn)效率，可將坯料 的落料與首次拉深復(fù)合。因此，該零件的沖壓工藝方 案為落料與首次拉深復(fù)合 一第二拉深一第三次拉深 一第四次拉深一切邊。以下僅以落料與首次拉深復(fù)合為例介紹拉深模 設(shè)計(jì)過(guò)程。8.6.3落料與首次拉深復(fù)合工序力的計(jì)算1 .落料力取08鋼的強(qiáng)度極限為萬(wàn)b = 400mpa , 因止匕：落料力 f =lt5 =79 兀m1m400 =99274n % 100kn。 板厚 t =1mm , 可 以采用剛性卸料板卸料。2 .拉深力與壓料

14、力拉深力 fl =k2dit，=0.70 3.14 40.5 1 400n =35608n ： 36kn壓料力 fy =4d；）p/4=3.14m（792 40.52）父 2.5/4n =9029n * 9kn第8章 拉伸模具設(shè)計(jì) 239 3 .初選壓力機(jī)標(biāo)稱壓力確定機(jī)械式拉深壓力機(jī)標(biāo)稱壓力時(shí)必須注意，當(dāng) 拉深工作行程較大，特別是落料拉深復(fù)合時(shí)，由于滑 塊的受力行程大于壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力行程(即曲柄開(kāi)始受力時(shí)的工作轉(zhuǎn)角 a大于標(biāo)稱壓力角)，必須使落 料拉深力曲線位于壓力機(jī)滑塊的許用負(fù)荷曲線之下 (見(jiàn)圖8.25),而不能簡(jiǎn)單地按壓力機(jī)標(biāo)稱壓力大于拉 深力(或拉深力與壓料力之和)的原則去確定規(guī)格。p

15、/許用負(fù)荷曲線公稱壓力必必/1超出許可范闈的落料拉仲力曲線曲軸轉(zhuǎn)用口圖8.25許用負(fù)荷與實(shí)際負(fù)荷(宏全區(qū))&允許的落料拉伸力曲線實(shí)際生產(chǎn)中可以按下式初步確定拉深工序所需 的壓力機(jī)標(biāo)稱壓力：fg > (1.82.0)(fl +fy)本例拉深的高度不大 (hi=21.2mm ),因此有：fg > 1.8(fl +fy)n =81(kn)由于此復(fù)合模工作時(shí)落料工序和拉深工序是先后進(jìn)行的，并未產(chǎn)生落料力和拉深力的疊加。按落料力初選的壓力機(jī)標(biāo)稱壓力為7fg> 1,25f =125kn綜合以上兩方面，初步確定所需壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力:fg> 125kn。待確定壓力機(jī)型號(hào)后再校核

16、。8.6.4 模具工作部分尺寸的計(jì)算落料凸模、凹模的刃口尺寸計(jì)算參見(jiàn)沖裁模設(shè)計(jì) 計(jì)算過(guò)程。拉深凸模、凹模工作部分尺寸計(jì)算如下：1 .凸、凹模間隙由(表7.9.2)查得凸、凹的單邊間隙為z=(ii.05)t, 取 z =1.05t =1.05mm。2 .凸、凹模圓角半徑由前述計(jì)算，凸模圓角半徑 徑幾=5mm o%=5mm,凹模圓角半- 223 3 .凸、凹模工作尺寸及公差由凸、凹模工作尺寸。=0.02,凹模制造公由于此次拉深為中間工序， 及公差計(jì)算式，取凸模制造公差 差 =0.04 ,有：00dp - dmin f =39.5q02dd =(dmin 2z)0 d =(39.5 2 1.05)0

17、0.04 =41.6。0.044 .凸模通氣孔根據(jù)凸模直徑大小，取通氣孔直徑為 巾5mm。8.6.5 模具的總體設(shè)計(jì)模柄圖8.26落料首次拉深復(fù)合模ru螺釘銷釘-上模座卸料板廢料拉伸凸模制件壓料圈 下模座打料桿 打料塊 凸凹模 導(dǎo)套 導(dǎo)柱 落料凹模頂料桿螺桿 托板i橡膠螺母8.6.6 壓力機(jī)選擇根據(jù)標(biāo)稱壓力fg > 125kn ,滑塊行程s > 2h工件=2父21.2mm = 42.4mm ,及模具閉合高度 185mm,確 定選擇型號(hào)為jc23 35型開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)。校核過(guò)程如下：確定所選型號(hào)壓力機(jī)的滑塊許用 負(fù)荷圖，根據(jù)工藝安排、設(shè)備參數(shù)和模具結(jié)構(gòu)確定模 具工作過(guò)程中對(duì)應(yīng)的落

18、料拉深力曲線，若落料拉深力曲線處于許用負(fù)荷曲線之下，則所選設(shè)備符合工作要 求；若落料拉深力曲線超出許可范圍（見(jiàn)圖8.25）,則 需選擇標(biāo)稱壓力更大型號(hào)的壓力機(jī)，繼續(xù)以上校核過(guò) 程。本例中，落料拉深力曲線處于jc23 35壓力機(jī)滑 塊許用負(fù)荷曲線以下，符合設(shè)備安全工作要求。8.6.7 模具零件設(shè)計(jì)根據(jù)模具總裝圖結(jié)構(gòu)、拉深工序要求及前述模具 工作部分的計(jì)算，設(shè)計(jì)出模具各零件。習(xí) 題1 .什么是拉深模？拉深模有哪幾種類型？2 .拉深模的工作過(guò)程及工作原理是什么？3 .無(wú)凸緣拉深制件和有凸緣拉深制件在拉深中 有何不同之處？4 .比較和說(shuō)明旋轉(zhuǎn)體直壁零件和半球形制品零 件拉深模結(jié)構(gòu)特征。5 .首次拉深模和后次拉深模各有什么特點(diǎn)？為 什么單動(dòng)壓力機(jī)上使用的后次拉深模常常采用倒裝 結(jié)構(gòu)形式？6 .反拉深有什么特點(diǎn)？什么情況下可采用？7 .什么情況下彈性壓邊裝置中要設(shè)置限位柱？8 .落料