筒形件拉伸模具設(shè)計

1、目 錄摘 要3第1章、緒論31.1 沖壓模具的歷史和背景31.2 設(shè)計目的及意義31.3 目前開展狀況31.4 主要設(shè)計內(nèi)容3第2章、根底理論分析32.1 沖壓工藝介紹32.2 拉深件類型32.3 筒形件的拉伸變形分析32.4 拉深成形過程中出現(xiàn)的問題及防止措施32.4.1 起皺3拉裂32.5 拉深系數(shù)的計算3、拉深系數(shù)3影響極限拉深系數(shù)的因素32.6 拉深次數(shù)及工序尺寸計算32.6.1 拉深次數(shù)確實定3各次拉深工序件尺寸確實定32.7 圓筒形件拉深的壓邊力與拉深力32.7.1.壓邊力3拉深力3.3公稱壓力32.8 拉深工藝的輔助工序3第3章、工藝分析33.1 筒形件工藝分析33.2 計算毛坯

2、直徑D33.3 判斷拉伸次數(shù)33.4 壓邊力的計算33.5 拉伸力的計算33.6 公稱壓力的計算3第4章、模具工作局部尺寸的計算34.1 拉伸模的間隙34.2 拉伸模的圓角半徑3凹模的圓角半徑3凸模圓角半徑34.3 凹凸模工作局部的尺寸和公差34.4 模具的總體設(shè)計34.5 卸料裝備的選擇34.6 壓力機的選擇3總結(jié)3致 謝3參考文獻3摘 要本文介紹了筒形件模具設(shè)計，并且介紹了筒形件拉伸模具設(shè)計的全部過程。對拉伸模具設(shè)計進行了全面的介紹和分析，并且在此根底上進行了模具的設(shè)計，設(shè)計的主要內(nèi)容包括工藝性分析擬定零件的工藝方案及模具結(jié)構(gòu)，計算工具壓力選取壓力機及確定壓力中心，確定模具結(jié)構(gòu)及繪制模具總

3、裝配圖，凹凸模公差的計算及半徑確實定，確定各主要零件的尺寸，設(shè)計并繪制總圖，繪制局部非標準零件圖等一系列工作。關(guān)鍵詞：筒形件 拉伸 模具設(shè)計ABSTRACTThis paper describes the cylindrical parts mould design and introduces the whole process of cylindrical parts mould design. On cold stamping mould design a comprehensive introduction and analysis, and on this basis the die

4、 design, the design includes analysis of the technology of technological scheme, drew up parts die structure, arrangement and cutting board, computational tool pressure center and confirming the selected press mould structure and rendering, identify sketch, punching mould assembly blade dimensions a

5、nd tolerances of calculation, punching the blade dimensions and tolerances of computing, confirm the main parts structure size, design and drawing layout, and select the standard parts, and draw the part of non-standard parts graph, and a series of work。Keywords: cylindrical parts drawing mold desig

6、n第1章 緒論 筒形件拉伸模具設(shè)計是為模具設(shè)計與制造專業(yè)學(xué)生在學(xué)完根底理論課、技術(shù)根底和專業(yè)課的根底上，所設(shè)置的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是：具體應(yīng)用和穩(wěn)固本課程及有關(guān)修課的理論知識、生產(chǎn)知識，了解沖壓模模具設(shè)計的一般設(shè)計方法和步驟；培養(yǎng)設(shè)計能力，為以后進行設(shè)計工作打下根底；結(jié)合生產(chǎn)和使用等條件，獨立地完成模具總體結(jié)構(gòu)及其零部件的設(shè)計。熟練掌握徒手測繪的能力和AutoCAD繪圖軟件的應(yīng)用能力，熟悉和運用參考文獻、設(shè)計手冊、了解有關(guān)國家部頒標準、標準等，加強對模具設(shè)計的認識，培養(yǎng)獨立分析問題和解決問題的能力。 由于個人設(shè)計水平有限，本設(shè)計定存在許多錯誤和不妥之處，請各位指導(dǎo)老師批評和雅正，

7、懇請老師不吝賜教，同學(xué)提出珍貴的意見和建議，在此表示衷心的感謝！1.1 沖壓模具的歷史和背景 冷沖壓加工工藝在我國已有悠久的歷史。據(jù)文獻記載:我國勞動人民遠在青 銅時期就發(fā)現(xiàn)了金屬具有錘擊變形的性能,到了戰(zhàn)國時代(公元前 403前 221 年) 已經(jīng)能煉劍淬火。我們的祖先在2300年前已掌握了錘擊金屬制造兵器和各種日 用品技術(shù)。在漫長的封建社會時期,我國勞動人民在金、銀、銅裝飾品和日用品 的制作中,更是顯示出了精巧的工藝技術(shù)和高超的藝術(shù)水平,令人嘆為觀止。 近代,從上個世紀 20 年代開始,金屬制品、玩具和小五金等行業(yè)就開始使用 沖床、壓力機等簡易機械設(shè)備及相應(yīng)的模具加工產(chǎn)品的毛坯或某些零部件

8、,其中 的“刀口模子專門用于落料、沖孔,“塢工模子可用于金屬拉伸。由于生產(chǎn) 力較為低下,技術(shù)水平不夠,當時各廠使用的沖壓設(shè)備功率都不大,甚至大多還是 手扳腳踏。模具加工業(yè)以手工為主,故而模具的精度不高,損壞率大。直到 20 世 紀 40 年代初,出現(xiàn)水壓機冷沖模具。50 年代公私合營后,增添了磨床、銑床和鋸 床等設(shè)備,又配上硬度計、外徑內(nèi)徑測定器和塊規(guī)等較為精密的測量設(shè)備,冷沖模 具的精度得以提高。六七十年代,隨著產(chǎn)品生產(chǎn)大量使用沖壓機床,冷沖模具已從 原來單沖落料、單沖孔模具開展為落料、沖孔復(fù)合模。同時由于冷沖模架標準件 的出現(xiàn),使模具設(shè)計結(jié)構(gòu)形式多樣化,精度也由此提高。與此同時,隨著熱處理

9、技 術(shù)的進步和檢測手段的完善,冷沖模具使用壽命提高 57 倍。這一時期,還由于 成型磨削、電脈沖和線切割機等機床相繼使用,又采用硬質(zhì)合金為模具材料,冷沖 模具的制作工藝有了新的開展。設(shè)計人員改良制模工藝,具有自動送料、自動理 片和接料裝置的復(fù)合模具大量問世?？磕ｃ姶惨M后,用石膏、木模或?qū)嵨锛纯?翻制出相同形狀的模芯,使復(fù)合拉深模具的制作方便了許多,確保了精度。70 年代 以后,使用斜度線切割機加工冷沖模具,其凸模(沖頭)和凹?？上却慊鹛幚碓偾懈?裝配,取代了原來冷沖模具制作需要熱處理-裝配-變形修正的繁瑣工藝,模具的精 度可到達 。可以說這段時間我國的模具產(chǎn)業(yè)開展日新月異。 設(shè)計目的及意義由

10、于沖壓加工具有許多突出的優(yōu)點，因此在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。從精細的電子元件、儀表指針到汽車的覆蓋件、高壓容器封頭以及航空航天器的蒙皮、機身等均需沖壓加工。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷開展和生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，已被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。 本課題為筒形件拉伸模具設(shè)計，拉伸是利用拉伸模具將沖裁好的平板毛坯壓制成各種開口的空心件，或?qū)⒁阎瞥傻拈_口空心件毛坯，加工成其他形狀空新建的一種根本沖壓加工方法，拉伸的應(yīng)用非常廣泛，是冷沖壓的根本工序之一。 因為模具制造對制造業(yè)的重大作用，鼓勵我趁此畢業(yè)設(shè)計的良機，選擇此課題，希望能夠掌握各種模具

11、制造方法的根本原理和特點，在設(shè)計、制造模具時，根據(jù)實際情況，學(xué)習(xí)如何充分考慮它們的特點，選用最正確的工藝方案；掌握各種制造方法對模具結(jié)構(gòu)的要求，具有分析模具結(jié)構(gòu)工藝性的能力，能夠設(shè)計出工藝性能良好的模具結(jié)構(gòu)；了解國內(nèi)先進的模具制造技術(shù)，盡量采用新工藝、新技術(shù)。并且穩(wěn)固和加深已經(jīng)學(xué)過的理論知識，提高自己的綜合分析和解決工程實際問題的能力，為工作以后的開展奠定良好的根底。 目前開展狀況 模具是機械制造業(yè)中技術(shù)先進、影響深遠的重要工藝裝備,具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點,被廣泛應(yīng)用于汽車、機械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。2005年中國模具工業(yè)產(chǎn)值到達6

12、10億元,增長率保持在25%的高水平,行業(yè)的生產(chǎn)能力約占世界總量的10%,僅次于日本、美國而位列世界第三。當前，我國模具制造方面與工業(yè)興旺國家相比，差距較大主要表現(xiàn)在： 1標準化程度低;2模具制造精度低、周期長。 提高勞動生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量、降低本錢、擴大沖壓工藝應(yīng)用范圍；提高沖壓零件精度、減少制造周期、提高模具壽命；模具的標準化及專業(yè)化、管理的統(tǒng)一化及等級化；提高專業(yè)人員的技術(shù)水平和素質(zhì)。 沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生別離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。由于沖壓加工具有許多突出的優(yōu)點，因此在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。從精細的電子元件

13、、儀表指針到汽車的覆蓋件、高壓容器封頭以及航空航天器的蒙皮、機身等均需沖壓加工。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷開展和生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，已被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。 我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大開展，但與國民經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型精密、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場競爭劇烈。我國沖壓模具產(chǎn)品質(zhì)量水平低主要表現(xiàn)在精度、外表粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上；生產(chǎn)工藝水平低那么主要表現(xiàn)在加工工藝、加工

14、裝備等方面。 現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)之稱。世界模具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求量維持在600億至650億美元，同時，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的開展機遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率據(jù)不完全統(tǒng)計，2004年國內(nèi)模具進口總值到達600多億，同時，有近200個億的出口。目前，中國17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。 工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。 由于沖壓工藝具有生產(chǎn)率、生產(chǎn)本錢低、材料利用率高、能成形復(fù)雜零件、適合大批量

15、生產(chǎn)等優(yōu)點，在某些領(lǐng)域已取代機械加工，并正逐步擴大其應(yīng)用范圍。據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會預(yù)測，到本世紀中，機械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要由模具來完成。因此，沖壓技術(shù)對開展生產(chǎn)、增加效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。在近半個世紀以來，我國的冷沖壓工藝和其它生產(chǎn)工藝一樣，得到了迅速的開展。在一些工廠中，建立了具有現(xiàn)代規(guī)模和技術(shù)先進的冷沖壓生產(chǎn)車間，并建立了專門研究冷沖壓技術(shù)的科研機構(gòu)及專業(yè)性工廠，培養(yǎng)了大批從事冷沖壓生產(chǎn)的科技人員，廣泛地開展了冷沖壓生產(chǎn)的科技及學(xué)術(shù)活動，編輯出版了各種冷沖壓技術(shù)資料，從而使冷沖壓生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速開展。在冷沖壓生產(chǎn)中，出現(xiàn)了很多可喜的高科技成果。沖壓加工的工

16、藝和設(shè)備正在不斷地開展，例如精密沖裁、冷擠壓、多工位自動沖壓、高速成形、液壓成形、超塑沖壓等，把冷沖壓生產(chǎn)技術(shù)提高到了新的水平。為了適應(yīng)冷沖壓工藝水平的提高，我國對沖模的研制也在不斷加強。近年來，出現(xiàn)了很多制造周期短、使用壽命長的新型沖模結(jié)構(gòu)。并且，模具加工工藝及模具材料也相應(yīng)地在不斷革新，例如采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金或低熔點合金澆注模具、采用電加工技術(shù)及計算機制造沖模等以適用于不同的生產(chǎn)條件。從而使沖壓生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率大大提高，本錢也大幅度下降，有利地推動了我國社會主義經(jīng)濟建設(shè)和開展。 我國的模具工業(yè)的開展，日益受到人們的重視和關(guān)注，在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通

17、信等產(chǎn)品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成形型。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比較的。近幾年，我國模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長速度開展，2003年，我國模具總產(chǎn)值超過400億元人民幣。模具工業(yè)的開展和進步，在很大程度上取決于模具加工設(shè)備、軟件及切削刀具的制造水平。如今，人們對 、電腦、汽車、手表、數(shù)碼電子等商品的要求一點也不低于興旺國家。但另一方面，我國生產(chǎn)這些商品所需模具的工作母機即模具加工設(shè)備的制造水準，從總體上來說還是比較低的。這就出現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象，這些年我國模具生產(chǎn)所需的先進加工設(shè)備、制造軟件及切削刀具進口

18、越來越多。去年，我國機床進口約60億美元，其中用于模具生產(chǎn)的就占十分之一；去年我國模具生產(chǎn)所需超硬質(zhì)合金和陶瓷等超硬刀具銷售額約12億元，其中90%依賴進口。 隨著計算機軟件的開展和進步，CAD/CAE/CAM 技術(shù)也日臻成熟，其現(xiàn)代模具中的應(yīng)用將越來越廣泛?？梢灶A(yù)料不久的將來，模具制造業(yè)將從機械制造業(yè)中別離出來，而獨立成為國民經(jīng)濟中不可缺少的支柱產(chǎn)業(yè)，與此同時，也進一步促進了模具制造技術(shù)向集成化、智能化、益人化、高效化方向開展。因此，大力開展模具工業(yè)可以促進我國更快的走向工化國家。 模具技術(shù)的開展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短、“精度高、“質(zhì)量好、“價格低的要求效勞。到達這一要求急需開展如下幾

19、項： (1) 全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)：模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的開展方向。隨著微機軟件開展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已根本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)效勞的力度；進一步擴大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機和網(wǎng)絡(luò)的開展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術(shù)資源重新整合，使虛擬制造成為可能。 (2) 高速銑削加工：國外近年來開展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的外表光潔度。 (3) 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)：高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ?/p>

20、所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程。  (4) 電火花銑削加工。 (5) 提高模具標準化程度：我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已到達30%左右。國外興旺國家一般為80%左右。 (6) 優(yōu)質(zhì)材料及先進外表處理技術(shù)：選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的外表處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。 (7) 模具研磨拋光將自動化、智能化：模具外表的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，

21、研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具外表質(zhì)量是重要的開展趨勢。 (8) 模具自動加工系統(tǒng)的開展 。然近年來我國模具行業(yè)職工隊伍開展迅速，估計目前已達近百萬人，但由于模具企業(yè)數(shù)量的急劇膨脹、傳統(tǒng)教育的力不從心以及模具技師的老齡化，模具人才遠遠跟不上行業(yè)的開展需求，主要表現(xiàn)在： 1總量缺乏。對中國的模具企業(yè)來說，如何更好地管理人才，如何留住人才，如何為人才提供足夠的平臺和開展空間是擺在眼前的一個嚴峻的、迫切需要解決的課題，否那么，人才緊缺問題將成為中國模具工業(yè)繼續(xù)高速開展的一個重要障礙。2 因選材和用材不當，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。在整個模具價格構(gòu)成

22、中，材料所占比重不大，一般在20% 30% 。因此，選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用外表處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說，要采用電渣重熔工藝，如采用粉末冶金工藝制造的粉末高速鋼等。3)模具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精細化、制品化，盡量縮短供貨時間亦是重要開展趨勢。 這只是開展模具工業(yè)的三個重要局部，要向使模具工業(yè)在我國經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮更大的作用，需要國家更大的關(guān)注與投入，帶動相關(guān)人員研究和開展。 模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年以前的陶瓷燒制和青銅器鑄造，但其大規(guī)模應(yīng)用確是隨著現(xiàn)代工業(yè)的崛起而開展起來的。從世界范圍看，當時美國的沖壓技術(shù)走在最前列，而瑞士的精沖、德國的冷擠壓技術(shù)、蘇聯(lián)對塑性加工的研

23、究也處于世界先進行列。20世紀50年代以前模具設(shè)計多憑經(jīng)驗，參考已有的圖紙和感性認識，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。從1955年到1965年，人們通過對模具主要零件的機械性能和受力狀況進行數(shù)學(xué)分析，對金屬塑性加工工藝及原理進行深入探討，使得沖壓技術(shù)得到迅猛開展。在這期間歸納出的設(shè)計原那么使得壓力機械、沖壓材料、加工方法、模具結(jié)構(gòu)、模具材料、模具制造方法、自動化裝置等領(lǐng)域面貌一新，并向?qū)嵱没姆较蛲七M。進入20世紀70年代，不斷涌現(xiàn)出各種高效率、高精度、高壽命的多功能的自動模具。從20世紀70年代至今，計算機逐漸進入了模具生產(chǎn)的設(shè)計、制造、管理等

24、各個領(lǐng)域；輔助進行零件圖形輸入、毛胚展開、調(diào)料排樣、確定模具尺寸和標準、繪制裝配圖和零件圖、輸出NC程序等工作，使得模具設(shè)計、加工精度與復(fù)雜性不斷提高，模具制造周期不斷縮短。當前國際上計算機CAD和計算機輔助制造CAM的開展趨勢是：繼續(xù)開展幾何圖形系統(tǒng)以滿足復(fù)雜零件和模具的要求；在CAD和CAM的根底上建立生產(chǎn)集成系統(tǒng)CIMS；開展塑性成形模擬技術(shù)的研究，以提高工藝分析和模具CAD的理論水平和實用性；開發(fā)智能數(shù)據(jù)庫和分布式數(shù)據(jù)庫，開發(fā)專家系統(tǒng)和智能CAD等。 隨著工業(yè)技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的開展和快速適應(yīng)工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求，興旺國家從20世紀50年代就開始了模具CAD/CAM技術(shù)的研究。

25、如美國通用汽車公司早在20世紀50年代就將CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用于汽車覆蓋件的設(shè)計與制造；20世紀70年代日本機械工程實驗室和日本旭光學(xué)工業(yè)公司分別開發(fā)了連續(xù)模設(shè)計系統(tǒng)MEL和沖空彎曲模系統(tǒng)PENTAX；1982年，日立公司研制了沖裁模CAD系統(tǒng)。到20世紀80年代，模具CAD/CAM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于冷沖模具的設(shè)計與制造。 冷沖壓的加工工藝在我國的具有悠久的歷史。半個世紀以來，我國的冷沖壓工藝和其他生產(chǎn)工藝一樣得到了迅速的開展。冷沖壓加工的工藝和設(shè)備正在不斷的開展包括沖壓模具技術(shù)的開展，把冷沖壓技術(shù)提高到了新的水平。為適應(yīng)冷沖壓工藝水平的提高，我國對沖模的研制也在不斷加強。但是總體上說，我國模

26、具工業(yè)起步較晚、根底差，就總量來看，大型、精密、浮渣、長壽名命模具產(chǎn)需矛盾仍然十分突出。雖然在模具的制造方法、手段方面到達了國際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國際水平，但是在制造的質(zhì)量、精度、制造周期和本錢方面和國外還存在一定的差距。我國模具CAD/CAM技術(shù)從20世紀80年代才起步，長期處于低水平重復(fù)開發(fā)階段，許多軟件依賴于進口，對許多引進的CAD/CAM系統(tǒng)缺乏二次開發(fā)。 主要設(shè)計內(nèi)容本文對拉伸模具設(shè)計進行了全面的介紹和分析，并在此根底 上對拉伸模具進行了設(shè)計。設(shè)計的主要內(nèi)容包括工藝性分析擬定零件的工藝方案及模具結(jié)構(gòu)，計算工具壓力選取壓力機及確定壓力中心，確定模具結(jié)構(gòu)及繪制模具總裝配圖，凹

27、凸模公差的計算及半徑確實定，確定各主要零件的尺寸，設(shè)計并繪制總圖，繪制局部非標準零件圖等一系列工作。第2章 根底理論分析2.1 沖壓工藝介紹沖壓主要是按工藝分類，可分為別離工序和成形工序兩大類。別離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上別離，同時保證別離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的外表和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；外表光潔，無斑、無疤、無擦傷、無外表裂紋等；屈服

28、強度均勻，無明顯方向性； 均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。 在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。 模具制造本錢和壽命那么是影響沖壓件本錢和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準備時間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標準化和開展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓技術(shù)合

29、理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。 沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、 數(shù)百件沖壓件的情況下， 在短暫時間內(nèi)完成送料、 沖壓、 出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的平安生產(chǎn)是一個非常重要的問題。拉伸是利用拉伸模具將沖裁好的平板毛坯壓制成各種開口的空心件，或?qū)⒁阎瞥傻拈_口空心件毛坯，加工成其他形狀空新建的一種根本沖壓加工方法，拉伸的應(yīng)用非常廣泛，是冷沖壓的根本工序之一。利用拉伸工藝可以制

30、得筒形、階梯形、球形、錐形、拋物線形等旋轉(zhuǎn)體零件，也可以制得方盒形等非旋轉(zhuǎn)體零件，假設(shè)將拉伸與其他工藝如膨脹、翻邊等復(fù)合，就可以加工出形狀非常復(fù)雜的零件，因此拉伸的應(yīng)用非常廣泛。如圖2-1所示為典型的拉伸件。圖2-1 拉伸件示意圖2.2 拉深件類型拉深可分為不變薄拉深和變薄拉深。前者拉深成形后的零件，其各局部的壁厚與拉深前的坯料相比根本不變；后者拉深成形后的零件，其壁厚與拉深前的坯料相比有明顯的變薄，這種變薄是產(chǎn)品要求的，零件呈現(xiàn)是底厚、壁薄的特點。在實際生產(chǎn)中，應(yīng)用較多的是不變薄拉深。本章介紹不變薄拉深工藝與模具設(shè)計。  拉深所使用的模具叫拉深模。拉深模結(jié)構(gòu)相對較簡單，與

31、沖裁模比較，工作局部有較大的圓角，外表質(zhì)量要求高，凸、凹模間隙略大于板料厚度。圖2-1為有壓邊圈的首次拉深模的結(jié)構(gòu)圖，平板坯料放入定位板6內(nèi)，當上模下行時，首先由壓邊圈5和凹模7將平板坯料壓住，隨后凸模10將坯料逐漸拉入凹模孔內(nèi)形成直壁圓筒。成形后，當上模上升時，彈簧4恢復(fù)，利用壓邊圈5將拉深件從凸模10上卸下，為了便于成形和卸料，在凸模10上開設(shè)有通氣孔。壓邊圈在這副模具中，既起壓邊和卸料的作用。2.3 筒形件變形分析筒形件拉伸的變形綜合起來可以概括如下：平板毛坯在凸模壓力的作用下，凸模底部的材料變形很小，而毛坯的環(huán)形區(qū)的金屬在凸模壓力的作用下，要受到拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的作用，徑向伸長、切向縮短

32、，一次流入凹、凸模的間隙里成為筒壁，最后，使平板毛坯完全變味圓筒形工件為止。圖2-3 拉伸時的材料轉(zhuǎn)移圖2-2拉伸模具示意圖模柄 上模座 凸模固定板 彈簧壓邊圈6定位板 7凹模 8下模座9卸料螺釘10凸模 2.4 拉深成形過程中出現(xiàn)的問題及防止措施起皺起皺主要是由于凸緣處的切向壓應(yīng)力超過了板料的臨界壓應(yīng)力所引起的。1起皺的影響 起皺不利于拉深變形 a、由于起皺，毛坯不能被拉過凸凹模間隙面而拉斷 b、輕微起皺的毛坯即使拉過凸凹模間隙，也會在筒壁上留下起皺痕跡而影響質(zhì)量。2起皺的影響因素：a:凸緣局部材料的相對厚度t/D b:切向壓應(yīng)力的大小 ，拉深時，變形程度越大，就越容易起皺。c:材料的力學(xué)性

33、能 板料的屈強比小，那么屈服極限小，變形區(qū)內(nèi)的切向壓應(yīng)力也相對減小，因此板料不容易起皺 3防皺措施：主要采用壓邊圈防皺 a:用于雙動沖床的剛性壓邊圈,主要靠調(diào)整壓邊圈與凹模外表間隙保證防皺； b:用于單動沖床的彈性壓邊圈，常用動源為橡膠、彈簧、氣墊。 拉裂 拉深時筒壁總拉應(yīng)力超過筒壁最薄弱處的材料強度時，拉深件產(chǎn)生破裂。 原因：1由于法蘭起皺，坯料不能通過凸凹模間隙，使筒壁拉應(yīng)力增大；2壓邊力過大，使徑向拉應(yīng)力增大；3變形程度太大。防止拉裂的措施:1采用適當?shù)睦畋群蛪哼吜Γ?增加凸模的外表粗糙度，改善凸緣局部變形材料的潤滑條件；3合理設(shè)計模具工作局部的形狀；4選用拉深性能好的材料。2.5 拉

34、深系數(shù)的計算 拉深系數(shù) 拉深系數(shù)是指拉深后圓筒形件的直徑與拉深前毛坯或半成品的直徑之比 。即：工件的直徑與毛坯直徑之比稱為總拉深系數(shù)，即工件所需要的拉深系數(shù) ： 影響極限拉深系數(shù)的因素1材料的組織與力學(xué)性能2板料的相對厚度相對厚度越大，拉伸系數(shù)越小。3拉深工作條件 1模具的幾何參數(shù) ：凸、凹模圓角半徑。一般凸、凹模圓角半徑越大；拉深系數(shù)越??； 2潤滑條件；3壓料圈的壓料力采用合理的壓料力；4拉深方法、拉深次數(shù)、拉深速度、拉深件的形狀等。 拉深次數(shù)及工序尺寸計算 拉深次數(shù)確實定當 m拉伸極限時，拉深件可一次拉成，否那么需要屢次拉深。其拉深次數(shù)確實定有以下幾種方法：1查表法(?沖模設(shè)計應(yīng)用實例?表

35、4-10和4-112推算方法根據(jù)極限拉深系數(shù)和毛坯直徑，從第一道拉深工序開始逐步向后推算各工序的直徑，一直算到得出的直徑小于或等于工件直徑，即可確定所需的拉深次數(shù)。各次拉深工序件尺寸確實定工序件直徑確實定式中：為第1、2、n-1、n道工序的直徑；為第1、2、n道工序的極限拉深系數(shù)；D為毛坯直徑。 圓筒形件拉深的壓邊力與拉深力 壓邊力 壓料裝置產(chǎn)生的壓邊力大小應(yīng)該適當： 任何形狀的拉深件： 式中壓料圈下坯料的投影面積；單位面積壓料力。圓筒形件首次拉深 2-1圓筒形件以后各次拉深 2、3、拉深力拉深力計算公式為： 2-2：；。采用壓料圈拉深時 首次拉深 2-3 以后各次拉深 2、3、K1、k2值可

36、查?模具設(shè)計應(yīng)用實例?表4-15。不采用壓料圈拉深時 首次拉深以后各次拉深2、3、2.7.3公稱壓力單動壓力機，其公稱壓力應(yīng)大于工藝總壓力。工藝總壓力為： 2-4在實際生產(chǎn)中，可以按下式來確定壓力機的公稱壓力：淺拉深 2-5深拉深 拉深工藝的輔助工序 1.潤滑在凹模圓角、平面、壓邊圈外表及與這些部位相接觸的毛坯外表，應(yīng)每隔一定周期均勻抹涂一層潤滑油，并保持潤滑部位干凈. 2.熱處理在多道拉深時，為了恢復(fù)冷加工后材料的塑性，應(yīng)在工序中間安排退火，以軟化金屬組織。拉深工序后還要安排去應(yīng)力退火。一般拉深工序間常采用低溫退火 。各種材料不需熱處理可以拉深的次數(shù)。 3.酸洗退火后工件外表必然有氧化皮和其

37、他污物，在繼續(xù)加工時會增加模具的磨損，因此必需要酸洗，否那么使拉深不能正常進行。第3章 工藝分析3.1 筒形件工藝分析 工件圖：如圖3-1所示圖3-1 工件圖 工件材料為304不銹鋼，具有較好的可拉伸性，材料厚度為，生產(chǎn)批量為大批量。2.2 工藝方案分析方案1：先落料，在拉伸，然后沖孔，最后切邊。采用單工序模。方案2：落料-拉伸-沖孔-切邊連續(xù)沖壓。采用連續(xù)模生產(chǎn)。方案3：落料-拉伸-沖孔-切邊復(fù)合沖壓。采用復(fù)合生產(chǎn)。工藝方案分析：方案1模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要4道工序，即需要落料模，拉伸模，沖孔模三套模具。生產(chǎn)率低，難以滿足該零件的年產(chǎn)量要求。方案2只需一套模具，生產(chǎn)率很高，但零件的沖壓性能稍差

38、。欲保證沖壓零件的形位精度，需在模具上射到正銷導(dǎo)正，模具制造本錢高，安裝也比較復(fù)雜。方案3既能保證生產(chǎn)率，又能保證形位精度、尺寸精度，盡管結(jié)構(gòu)方案比起方案1比較復(fù)雜，但由于兩件的幾何形狀單間對稱，模具制造并不困難。 計算毛坯直徑D計算原那么：1形狀相似原那么：拉深毛坯的形狀一般與拉深件橫；截面形狀相似。旋轉(zhuǎn)體零件的拉深毛坯可采用圓形毛坯； 2面積相等原那么：拉深前后材料的體積不變，對于不變薄拉深，可按拉深前毛坯外表積等于拉深后工件外表積進行計算；3在計算毛坯尺寸時，必須計入修邊余量。在不變薄拉伸中，一般都按“毛坯的面積等于工作的面積的等面積法原那么來確定各類拉伸工件的毛坯尺寸。筒形件毛坯直徑的

39、計算公式為： 3-1式中：-坯料直徑;-為拉伸件的直徑、高度、圓角半徑。如圖2-1所示(22-0.4)21.6(46-0.125-0.8)工件的相對高度=/根據(jù)相對高度從?沖模設(shè)計應(yīng)用實例?表4-3中查得修邊余量h=2。該工件為無凸緣圓筒形件，根據(jù)等面積原那么采用解析發(fā)求毛坯直徑。由式3-1得： 判斷拉伸次數(shù)當 m拉伸極限時，拉深件可一次拉成，否那么需要屢次拉深。工件的總拉伸系數(shù)為毛坯的相對厚度根據(jù)?沖模設(shè)計應(yīng)用實例?式4-33判斷拉伸時是否需要壓邊圈。因1-而1-，所以需要壓邊圈。由?沖模設(shè)計應(yīng)用實例?表4-2中查的首次拉伸的極限拉伸因數(shù)。因，所以工件只需要一次拉伸。 壓邊力的計算壓邊力要選

40、擇適當，如果壓邊力過大，工件會被拉斷；壓邊力過小，工件凸緣會起皺。由式2-1可知壓邊力的計算公式為：式中：=，D=，=由?沖模設(shè)計應(yīng)用實例?表4-16查得。把各已經(jīng)數(shù)據(jù)帶入上式，得壓邊力為 拉伸力的計算單動力機進行拉伸時，其壓邊力靠彈性元件產(chǎn)生，常用的有氣墊、彈簧、橡膠墊等。由式2-3計算拉伸力：，由?沖模設(shè)計應(yīng)用實例?表4-18中查得，304不銹鋼的強度極限。將，帶入拉伸力計算公式，即：3.6 公稱壓力的計算工件的拉伸為淺拉伸，由式2-5得公稱壓力：所以壓力機的公稱壓力要大于134。第4章 模具工作局部尺寸的計算4.1 拉伸模的間隙 拉伸膜的間隙之凹凸模橫向尺寸的差值，如圖4-1所示, 雙邊

41、間隙用z表示。圖4-1拉伸模間隙圖 間隙過小，工件質(zhì)量好，但拉伸力大，工件容易拉裂，模具磨損嚴重，壽命低。間隙過大，拉伸力小，模具壽命雖然提高了，但工件容易起皺、變厚，側(cè)壁不直，口部邊線不齊，工件質(zhì)量差。 因此確定間隙的原那么是：既要考慮版聊公差的影響，又要考慮毛坯口部增厚的現(xiàn)象，故毛坯值一般比毛坯厚度要略大一些。由?模具設(shè)計與制造?表3-3查得拉伸模的單邊間隙為： 4-1，故 拉伸模的圓角半徑凹模的圓角半徑凹模圓角半徑對拉伸工作影響很大。過小時，毛坯被拉入凸模的阻力就大，拉伸力也增加，容易使工件產(chǎn)生劃痕、變薄甚至拉裂，還使具壽命降低。過大，會使壓邊圈下的毛坯懸空，使有效壓邊積減小，容易起皺。

42、在不起皺的前提下，凹模圓角半徑越大越好。首次拉深時，凹模圓角半徑可由下式確定：以后各次拉深的凹模圓角半徑可逐漸縮小，一般可?。?4-2凸模圓角半徑 凸模圓角半徑對拉伸工 拉伸膜的間隙之凹凸模橫向尺寸的差值，如圖4-1所示, 雙邊間隙用z表示。 間隙過小，工件質(zhì)量好，但拉伸力大，工件容易拉裂，模具磨損嚴重，壽命低。間隙過大，拉伸力小，模具壽命雖然提高了，但工件容易起皺、變厚，側(cè)壁不直，口部邊線不齊，工件質(zhì)量差。 因此確定間隙的原那么是：既要考慮版聊公差的影響，又要考慮毛坯口部增厚的現(xiàn)象，故毛坯值一般比毛坯厚度要略大一些。凹模圓角半徑對拉伸工作影響很大。過小時，毛坯被拉入凸模的阻力就大，拉伸力也增

43、加，容易使工件產(chǎn)生劃痕、變薄甚至拉裂，還使具壽命降低。過大，會使壓邊圈下的毛坯懸空，使有效壓邊積減小，容易起皺。在不起皺的前提下，凹模圓角半徑越大越好。首次拉深時，凹模圓角半徑可由下式確定：以后各次拉深的凹模圓角半徑可逐漸縮小。 4.2.3凸模圓角半徑凸模圓角半徑對拉伸工作也有影響。 4-2 作也有影響。當過小時，那么腳步彎曲變形大，危險斷面容易拉伸。當過大時，那么毛坯底部的承壓面積減小，懸空面積增大，容易產(chǎn)生底部的變薄和起皺。 除了最后一次拉伸，凸模的圓角半徑應(yīng)比凹模圓角半徑略小，即：根據(jù)以上原那么，凹模的圓角半徑等于工件的外圓角半徑，即：凸模的圓角半徑。 凹凸模工作局部的尺寸和公差當工件的

44、內(nèi)形尺寸及公差有要求時，以凹模為基準時。凹模尺寸為 4-3凸模尺寸為： 4-4當工件的內(nèi)形尺寸及公差有要求時，以凸模為基準，先定凸模尺寸?？紤]到凸模根本不磨損，以及工件的回彈情況，凸模的開始尺寸不要取得過大。 凸模尺寸為： 4-5 凹模尺寸為： 4-6 由于工件需要外形尺寸，那么以凹模尺寸為基準進行計算，如圖4-2所示。圖4-2 拉伸刃口計算圖根據(jù)?模具設(shè)計與制造?中的表3-5可以查得：根據(jù)式4-5可得凹模計算式為：凹模的結(jié)構(gòu)如下列圖4-3圖4-3 凹模結(jié)構(gòu)示意圖將代入上式得： 根據(jù)式4-6可得凸模的計算式為：凸模的結(jié)構(gòu)如下列圖4-4所示： 圖4-4 凸模結(jié)構(gòu)示意圖將代入上式得： 模具的總體設(shè)

45、計 模具的總裝圖如圖4-5所示圖4-5 模具裝配圖1-打桿 2-擋環(huán) 3-模柄 4、21-銷釘5、14-螺釘 6-上模板 7-墊板8-中墊板9-凹模10-打板 11-壓邊圈 12-凸模13-凸模固定板15-下模板 16-托板18-橡膠板 19-螺母20-下模座 說明：拉伸模具在單動拉力機上拉伸，壓邊圈采用平面式的，坯料用壓邊圈的凹模定位，凹槽深度小于0.8，以便壓料，壓邊力用彈性元件控制，模具采用倒裝結(jié)構(gòu)，卸料使用卸料螺釘頂出。模具的閉合的高度為取那么模具的閉合高度為： 卸料裝備的選擇卸料裝置一般分為固定卸料裝置和彈壓卸料裝置兩種形式。在固定卸料裝置中，卸料板和導(dǎo)料板是做成一體或者分開兩種。分

46、開的主要方式是從凸模上卸下條料。適用于沖壓材料較厚、沖裁力較大的模具。懸臂式固定卸料裝置哦，適用于成型后制件的沖孔模。鉤形固定卸料裝置，適用于簡單的彎曲和拉伸件的沖孔模。固定卸料裝置，用螺釘和小丁固定在下模板上。固定卸料裝置能承受較大的卸料力，卸料平安可靠。篤定卸料版與凸模的雙面間隙一般去2毫米之間。剛性卸料版的厚度取決于卸料力的大小及模具的尺寸的大小，一般取525毫米。 彈簧和橡膠是模具中廣發(fā)使用的彈性原件，主要用于卸料。壓縮彈簧在模具設(shè)計時，彈簧按標準選用收線壓力要足夠大即彈簧的與壓力要大于卸料力初一彈簧的個數(shù)。壓縮量要足夠用害的復(fù)合模具結(jié)構(gòu)空間的要求。而橡膠語序承受的負荷比彈簧要大，而且安裝調(diào)整方便，本錢低，是模具中使用最廣泛的原件。橡膠在受壓力方向所產(chǎn)生的變形語氣收到的壓力不成正比的線性關(guān)系。在此次設(shè)計中我們使用橡膠為卸料裝置。 為了保證橡膠的正常使用，不至于過早損壞，應(yīng)該控制其語序的最大壓縮量，一般取自由度的20%4