沖壓模具設(shè)計(jì)-帶凸緣圓筒件

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全帶凸緣圓筒拉深模設(shè)計(jì)班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：日期：實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全前言冷沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造一材料的塑性變形理論為基礎(chǔ)，綜合了塑性力學(xué)、機(jī)械力學(xué)、機(jī)械原理與設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝等多學(xué)科的應(yīng)用，是一門理論性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。圍繞冷沖模設(shè)計(jì)，前向有沖壓工藝，后有制造工藝，在數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用高度發(fā)展的今天，冷沖模開發(fā)的三個(gè)層面已經(jīng)高度集成，緊密融合在一起。通過(guò)冷沖壓的理論學(xué)習(xí)，然后再將理論知識(shí)用于實(shí)際中，不僅有助于理論知識(shí)的消化吸收，也可以提高自身的工程能力。為此，進(jìn)行必要的冷沖模的課程設(shè)計(jì)很有必要。結(jié)合所學(xué)到的理論知識(shí)和自身掌握的情況，特以帶凸緣的圓筒件來(lái)設(shè)計(jì)冷沖壓模具。此制件

2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易上手學(xué)習(xí)，并且涵蓋了所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，是一個(gè)很好的設(shè)計(jì)素材。本設(shè)計(jì)大致分為三個(gè)部分，一是制件及模具的參數(shù)確定，一是模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一是制件的成形分析。實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全目錄前言 . i 一制件工藝分析 . 1 1.1 制件分析 . 1 1.2 坯料直徑確定 . 1 1.3 拉深成型次數(shù)計(jì)算 . 2 1.4 凸凹模圓角半徑計(jì)算 . 3 1.5 拉深深度計(jì)算 . 4 1.6 拉深力的計(jì)算 . 4 1.7 凸凹模間隙計(jì)算 . 5 1.8 凸凹模工件尺寸計(jì)算 . 5 1.8.1 凸凹模計(jì)算公式 . 5 1.8.2 公差確定 . 6 1.9 凸模通氣尺寸 . 6 二拉深模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 7 2

3、.1 拉深凸凹模結(jié)構(gòu) . 7 2.2 模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 7 三 dynaform 軟件仿真分析 . 9 3.1 網(wǎng)格劃分 . 9 3.2 毛坯輪廓線計(jì)算 . 10 3.3 制件厚度分析 . 10 3.4 主應(yīng)力分布 . 11 3.5 制件成形情況 . 12 總結(jié) . 13 參考文獻(xiàn) . 15 附表 . 16 實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全一制件工藝分析1.1 制件分析所選的制件為帶凸緣圓筒件，剖視圖如下，厚度為2mm，材料為 08 鋼。圖 1 帶凸緣圓筒件此帶凸緣圓筒件為旋轉(zhuǎn)體， 壁厚為 2mm，整個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸較小， 適合沖壓成型。底部外直徑為 42mm，筒深大約為 60mm,材料為 08 鋼，拉深

4、性能較好，適合于拉伸成型。1.2 坯料直徑確定根據(jù)表 1 以及圖 1 計(jì)算得到坯料的直徑大約為124mm. 其中， d1=32mm， d2=40mm， d3=52mm， d4=80mm， h=50mm， h=60mm， r1=6mm，r2=4mm。實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全表 1 坯料直徑計(jì)算公式1.3 拉深成型次數(shù)計(jì)算根據(jù)冷沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)，確定制件的拉深成型次數(shù)。已知，t=2mm，d=124mm，t/d*100%=1.6% （通過(guò)附表 4.11，1.6 介于 1.5 到 2.0 之間，不需要壓邊圈） ,查表 2，可 知 各 次 的 拉 深 系 數(shù) 介 于 坯 料 相 對(duì) 厚 度 為1.5 到2.0

5、之 間 ， 又=，=0.32，不能滿足一次拉深的要求。通過(guò)嘗試的方法， 確定各次的拉深系數(shù)， 最終確定出=*,依次為 0.6、0.77、0.83、0.84，一共需要 4 次拉深，滿足要求?？?知 ， 第 一 次 拉 深 后 ，=0.6*124=74.4mm ； 第 二 次 拉 深 后 ，=0.77*74.4=57.29mm；第三次拉深后，=0.83*57.29=47.55mm；最后依次拉深后，=d=0.84*47.55=40mm。表 2 圓筒件不使用壓料圈時(shí)的極限拉伸系數(shù)（適合08 鋼）實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全1.4 凸凹模圓角半徑計(jì)算凹模圓角半徑=0.8，凸模圓角半徑=(0.6 1.0)。第一次

6、拉深所需的凹凸模半徑分別為=0.8*=7.9mm實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全8mm，=08*8=6.4mm。以后所用的凸凹模半徑適當(dāng)?shù)臏p少至最后依次拉深所需的 4mm 和 6mm。1.5 拉深深度計(jì)算各次拉深深度的計(jì)算公式為=(-)+0.43(+)+(-) ，則第一次的拉深深度為=(-)+0.43*(6.4+8)+(-)=39.3mm?？芍?，第一次拉深的最大相對(duì)高度=0.52，查附表 4.9，0.750.52，滿足設(shè)計(jì)的要求，可以繼續(xù)設(shè)計(jì)此后的各次拉深深度。根據(jù)以上步驟，并且不斷調(diào)整凸凹模半徑，以后的拉深深度分別為10mm、6mm，最后根據(jù)剩余量得到最后一次的拉深深度。1.6 拉深力的計(jì)算總的沖壓力是

7、拉深力與壓邊力之和，此制件沒有采用壓邊圈，沒有壓邊力，即沖壓力為拉深力大小，已知凸緣相對(duì)直徑為=1.67，由附表 4.19，可知拉深力為=t，其中為材料的抗拉強(qiáng)度， 08 鋼的抗拉強(qiáng)度為 400mpa，為筒形 件 第 一 次 拉 深 時(shí) 的 系 數(shù) ， 查 附 表4.22可 知=0.75 ， 則=3.14*74.4*2*0.75*400=140169.6n。實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全1.7 凸凹模間隙計(jì)算拉 深 模 間 隙 z/2（ 單 面 ）一 般比 毛坯 厚度 略大一 點(diǎn)， 其 值 按 以 下公 式z/2=+ct，其中 c 為間隙系數(shù)，由附表4.31 查得為 0.5，=t+ ， 為板料的正偏差，

8、查附表 4.32， 板料正偏差為 0.2mm， 計(jì)算得到 z=6.4mm， 單面為 3.2mm。1.8 凸凹模工件尺寸計(jì)算1.8.1 凸凹模計(jì)算公式確定凸凹模工作部分尺寸時(shí)，應(yīng)該考慮模具的磨損情況和拉深件的彈復(fù)，其尺寸只能在最后一次的工序中加以考慮。對(duì)最后一道工序的拉深模，其凸凹模的尺寸及其公差按工件尺寸標(biāo)注方式的不同，由附表4.33 所列的公式來(lái)進(jìn)行計(jì)算。為了簡(jiǎn)潔，便于計(jì)算，第一次的凸凹模尺寸也按此公式來(lái)計(jì)算。實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全1.8.2 公差確定由附表4.33可知，凹凸模的外形尺寸分別為=，=，又凸凹模的制造公差可由附表4.34 查得，=0.12，=0.08，最后得到=mm ，=mm 。

9、1.9 凸模通氣尺寸工件在拉深時(shí)，由于空氣壓力的作用或潤(rùn)滑油的粘性等因素，使工件很容易粘附在凸模上。為使工件不至于緊貼在凸模上，設(shè)計(jì)凸模時(shí)，應(yīng)有通氣孔，拉深凸模通氣孔如圖 2 所示，尺寸選取見表3，選取=8mm。圖 2 拉深凸模通氣孔表 3 拉深凸模通氣孔尺寸實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全二拉深模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 拉深凸凹模結(jié)構(gòu)對(duì)于兩次以上的拉深，選取的凸凹模形式如圖3。圖 3 模具結(jié)構(gòu)形式2.2 模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)通過(guò)計(jì)算不需要采用壓邊圈。根據(jù)制件較小、拉深深度居中，并為了卸料簡(jiǎn)單可行，特采用倒裝帶凸緣拉伸附加彈性剛性打料外設(shè)可調(diào)強(qiáng)力彈壓裝置。這類裝置的下模課外設(shè)壓料、卸料的強(qiáng)力彈壓裝置，通過(guò)彈壓

10、力的調(diào)節(jié)，保證有合適的壓邊力和足夠的卸料力。并且在凸模的中間設(shè)有進(jìn)氣孔，保證了氣體流動(dòng)通暢。部分零件圖見附圖。實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全圖 4 3d 半透明裝配圖圖 5 3d 半剖裝配圖圖 5 裝配簡(jiǎn)圖實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全三 dynaform 軟件仿真分析根據(jù)所計(jì)算得到的毛坯尺寸，所需的毛坯直徑為124mm，第一次拉深后的直徑為74.4mm，第二次拉深后的直徑為57.288mm，第三次拉深后的直徑為47.55mm，最后依次拉深到所需的直徑為40mm。3.1 網(wǎng)格劃分將制件 iges 格式導(dǎo)入到軟件后，劃分網(wǎng)格后如圖所示。網(wǎng)格質(zhì)量較好，可以接受。圖 7 網(wǎng)格劃分實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全3.2 毛坯輪廓線計(jì)

11、算根 據(jù) 理 論 計(jì) 算 得 到 毛 坯 的 理 論 直 徑 為124mm ， 得 到 外 徑 周 長(zhǎng) 為124*3.14=389.4mm；通過(guò)軟件計(jì)算的坯料的輪廓線長(zhǎng)度為403.7mm。軟件計(jì)算的稍微大一點(diǎn)，考慮到修邊，前期的設(shè)計(jì)基本滿足要求。圖 8 輪廓線長(zhǎng)度計(jì)算3.3 制件厚度分析由圖可知，最大的厚度大約為2mm ，出現(xiàn)在凸緣部分，最小值大約為1.1mm ，且最薄處只出現(xiàn)在底部，總體的厚度在2mm 左右。在理論計(jì)算時(shí)，取得厚度平均值為 2mm 。說(shuō)明制件在拉深時(shí)，第一次拉深可以滿足厚度要求。為此，此分析集中分析第一次拉深，第一次拉深滿足要求時(shí)，之后的拉深也肯定滿足，原因是，之后的拉深深度

12、小，冗余度高。實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全圖 9 厚度分布圖3.4 主應(yīng)力分布由圖可知，主應(yīng)力最大值出現(xiàn)在邊緣地方，這可能會(huì)引起褶皺。在實(shí)際中可以采用壓邊圈 （結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒有采用， 但是模具預(yù)留了壓邊圈） ，以較少起皺的情況。圖 10 主應(yīng)力分布實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全3.5 制件成形情況下圖為制件成形的成形極限圖由圖可知，沒有出現(xiàn)較危險(xiǎn)的區(qū)域，起皺的部分也只發(fā)生在凸緣和修邊部分，可以利用壓邊圈來(lái)消除影響。圖 11 成形極限圖實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全總結(jié)通過(guò)此次拉伸模設(shè)計(jì)，對(duì)鈑金類拉伸件的參數(shù)確定、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和成型分析有了一定的認(rèn)識(shí)，并初步掌握了薄壁件成形的一般步驟。此設(shè)計(jì)主要集中在三個(gè)方面，一是制件的參數(shù)確

13、定，一是模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，一是成形分析。難點(diǎn)集中在參數(shù)的確定和成形分析。制件的參數(shù)確定主要是毛坯的尺寸、拉深系數(shù)、拉深次數(shù)、拉深深度、凸凹模的尺寸以及其公差等等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，參考了一些設(shè)計(jì)手冊(cè)，通過(guò)手冊(cè)中的預(yù)選參數(shù)，結(jié)合制件情況，合理選取，并不斷地分析檢驗(yàn)參數(shù)的合理性。反復(fù)選取拉深系數(shù)，來(lái)滿足拉深次數(shù)和拉深深度，又反過(guò)來(lái)讓拉深系數(shù)滿足設(shè)計(jì)手冊(cè)中給定材料的設(shè)計(jì)要求，以求達(dá)到一個(gè)合理的設(shè)計(jì)。模具的設(shè)計(jì)參考現(xiàn)有的拉深模設(shè)計(jì)手冊(cè)，并結(jié)合制件設(shè)計(jì)而成，一部分零件采用了標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，為了便于模具的加工、節(jié)約成本和縮短設(shè)計(jì)周期。成形分析主要包括網(wǎng)格劃分、毛坯輪廓線生成和成形計(jì)算分析等等。分析中參數(shù)的選取直接影響成形分析的結(jié)果好壞，其中網(wǎng)格的劃分好壞占很大的影響。由于個(gè)人所學(xué)的知識(shí)有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，希望老師在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，及時(shí)批評(píng)指出，我一定會(huì)努力改正！實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔文案大全參考文獻(xiàn)1 周本凱 . 沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)踐. 化學(xué)工業(yè)出版社，2008. 2 湯酞?jiǎng)t . 冷沖模課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo). 湖南大學(xué)出版社，2008. 3 丁友生吳治明等 . 冷沖模設(shè)計(jì)與