冷沖壓工藝與模具設(shè)計課件

第4章拉深工藝與模具設(shè)計4.1拉深工藝基本知識本章節(jié)主要介紹不變薄拉深。4.1.1拉深變形過程分析1.拉深變形過程根據(jù)毛坯各部分的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)，可將其分為5個區(qū)域：1）平面凸緣部分（主要變形區(qū)見圖4.5中Ⅰ）圖4.1拉深過程圖4.2材料的轉(zhuǎn)移圖4.3拉深件沿高度方向硬度和厚度的變化圖4.4拉深件上網(wǎng)格變化圖4.5拉深過程中毛坯的應(yīng)力與應(yīng)變σ1，ε1—分別表示毛坯的徑向應(yīng)力與應(yīng)變；σ2，ε2—分別表示毛坯厚度方向的應(yīng)力與應(yīng)變；σ3，ε3—分別表示毛坯切向的應(yīng)力與應(yīng)變。2）凸緣圓角部分（過渡區(qū)見圖4.5中Ⅱ）3）筒壁部分（傳力區(qū)見圖4.5中Ⅲ）4）底部圓角部分（第二個過渡區(qū)見圖4.5中Ⅳ）5）圓筒件底部4.1.2拉深工藝中的主要質(zhì)量問題1.起皺2.破裂圖4.6拉深件的起皺破壞圖4.7凸緣部分材料的失穩(wěn)圖4.8拉深件的破裂圖4.9拉深件壁厚的變化4.2拉深件的結(jié)構(gòu)工藝性（1）拉深件的形狀要求1）拉深件應(yīng)明確注明保證外形尺寸還是保證內(nèi)孔尺寸，不能同時標(biāo)注內(nèi)、形尺寸的要求。2）對于半敞開或非對稱空心件，模具設(shè)計時可以將其成對組合，拉深成形后再切開分成兩個或幾個制件。3）拉深制件的料厚應(yīng)考慮拉深工藝的變形規(guī)律。壁厚是上厚下薄，上下壁厚變化約為（1.2~0.6）t。4）拉深件的口部允許稍有回彈，但必須保證整形或者切邊后能達(dá)到端面及高度的尺寸要求。5）拉深件的形狀應(yīng)盡量簡單、對稱。軸對稱零件在圓周方向上的變形是均勻的，模具加工也容易，其工藝性最好。其他形狀的拉深件，應(yīng)盡量避免急劇的輪廓變化。（2）拉深件的圓角半徑（3）拉深件上的孔位布置（4）拉深件的公差圖4.10拉深件圓角半徑圖4.11拉深件上孔位的比較圖4.12拉深件側(cè)壁上的沖孔圖4.13拉深件上孔位的合理設(shè)計4.3拉深工藝設(shè)計4.3.1毛坯尺寸計算1.修邊余量的確定2.形狀簡單的旋轉(zhuǎn)體拉深件的毛坯直徑毛坯直徑按下式確定：毛坯直徑：圖4.14筒形件毛坯尺寸的確定3.復(fù)雜旋轉(zhuǎn)體拉深制件的毛坯尺寸計算（1）古魯金定律根據(jù)變形前后面積相等原則（2）解析法用解析法求毛坯的尺寸的步驟：1）將工件厚度中線的輪廓線（包括切邊余量）分為若干直線和圓?。ɑ蚪浦本€和圓?。?，如圖4.16所示。2）求出各線段展開長度和該線段形心到旋轉(zhuǎn)軸的距離。直線的形心在直線的中點上，圓弧的形心按照表4.4中公式計算。3）將展開長度和重心距相乘并求其總和。4）利用式（4.3）將毛坯直徑求出。圖4.15古魯金定律圖圖4.16解析法求毛坯尺寸圖4.3.2拉深系數(shù)（1）拉深系數(shù)（2）影響拉深系數(shù)的因素1）材料的性能指標(biāo)2）材料的相對厚度t／D3）潤滑4）凸、凹模結(jié)構(gòu)、尺寸及表面粗糙度圖4.17圓筒形件多次拉深4.3.3拉深次數(shù)（1）拉深次數(shù)（2）第一次拉深以后各次拉深的特點4.3.4壓邊力和拉深力的計算1.壓邊裝置的作用與使用2.壓邊力的計算壓邊力的大小可采用下列的公式計算：3.圓筒形件拉深力的計算（1）采用壓邊圈時首次拉深以后各次拉深（2）不采用壓邊圈時首次拉深以后各次拉深4.4拉深模具設(shè)計4.4.1壓邊裝置設(shè)計（1）彈性壓邊裝置（2）剛性壓邊裝置4.4.2凸、凹模工作部分尺寸設(shè)計1.凸、凹模的圓角半徑首次拉深凹模圓角半徑可按下式計算。圖4.18彈性壓邊裝置1—彈簧2—橡膠3—凹模4—壓邊圈5—下模座6—凸模7—壓力機8—氣缸圖4.19有限位裝置的壓邊（a）第一次拉深（b）后續(xù)拉深圖4.20剛性壓邊裝置1—凸模2—上模座3—壓邊圈4—凹模5—下模座6—頂件塊首次拉深凸模圓角半徑按下式確定：以后各次拉深凸模圓角半徑為：2.凸、凹模間隙1）不使用壓邊圈的模具間隙為2）使用壓邊圈的模具間隙，按照表4.13確定。3.凸、凹模工作部分的尺寸及公差凸、凹模尺寸的計算公式是：圖4.21尺寸標(biāo)注在外、內(nèi)形時凸凹模的計算凸、凹模尺寸如下：4.凸、凹模工作部分形狀（1）不帶壓邊圈的拉深圖4.22不帶壓邊圈的凹模形狀1）淺拉深（即一次拉深完成）2）深拉深（兩次以上的拉深）（2）帶壓邊圈的拉深4.4.3典型的拉深模具結(jié)構(gòu)拉深模具的結(jié)構(gòu)是拉深模具設(shè)計中最基本的內(nèi)容之一，下面介紹一些典型的拉深模結(jié)構(gòu)。1.無壓邊裝置的首次拉深模2.帶壓邊裝置的首次拉深模圖4.23不帶壓邊圈的多次拉深模及兩次拉深尺寸配合圖4.24帶壓邊圈的多次拉深模及其尺寸配合圖4.25無壓邊裝置首次拉深模1—凸模2—校模圈3—定位圈4—凹模圖4.26帶壓邊裝置首次拉深模1—擋銷2—打料桿3—推件塊4—墊片5—凹模6—凸模7—壓邊圈8—卸料螺釘3.落料拉深復(fù)合模4.以后各次工序拉深模（1）無壓邊裝置的以后各工序拉深模（2）帶壓邊裝置的以后各工序拉深模4.4.4無凸緣筒形件拉深工藝計算實例（1）工藝分析（2）方案的確定（3）修邊余量的確定（4）毛坯直徑計算圖4.27落料拉深復(fù)合模1—導(dǎo)料板2—卸料板桿3—打料板4—凸凹模5—上模座6—下模座7—頂桿8—壓邊圈9—拉深凸模10—落料凹模圖4.28無壓邊以后工序拉深模1—上模座2—墊板3—凸模固定板4—凸模5—定位板6—凹模7—凹模固定板8—下模座圖4.29帶壓邊裝置以后工序拉深模1—壓邊圈2—凸模圖4.30拉深件圖（5）初步確定是否用壓邊圈（6）確定拉深系數(shù)與拉深次數(shù)（7）各次拉深工件內(nèi)徑的計算（8）凹模圓角半徑的確定（9）凸模圓角半徑rp的確定（10）確定各工序是否使用壓邊圈（11）各次拉深模間隙值Z的確定（12）凸、凹模工作部分直徑計算1）落料模2）末次拉深模3）中間各次拉深（13）沖壓力計算1）落料力2）第一次拉深3）第二次拉深4）第三次拉深5）第四次拉深4.5其他零件形狀的拉深4.5.1帶凸緣筒形件的拉深（1）窄凸緣件的拉深（2）寬凸緣件的拉深圖4.31兩種帶凸緣筒形件（a）小凸緣件（b）寬凸緣件圖4.32窄凸緣件的拉深工藝過程圖4.33窄凸緣件的拉深（a）rp

，rd不變（b）rp

，rd減小4.5.2階梯圓筒件的拉深（1）拉深次數(shù)（2）多次拉深工序的安排4.5.3球形件拉深4.5.4錐形零件的拉深1）淺錐形件（t/d2≤0.25~0.30）2）中錐形件（t/d2≤0.30~0.70）3）深錐形件（t/d2＞0.70~0.80）圖4.34由大直徑至小直徑依次拉深圖