内容发布更新时间 : 2024/5/18 6:41:56星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

拉深模设计案例

拉深图所示带凸缘圆筒形零件，材料为08钢，厚度t=1mm，大批量生产。试确定拉深工艺，设计拉深模。

1．零件的工艺性分析

该零件为带凸缘圆筒形件，要求内形尺寸，料厚t=1mm，没有厚度不变的要求；零件的形状简单、对称，底部圆角半径r=2mm＞t，凸缘处的圆角半径R=2mm=2t，满足拉深工艺对

?0.2形状和圆角半径的要求；尺寸φ20.10mm为IT12级，其余

尺寸为自由公差，满足拉深工艺对精度等级的要求；零件所用材料08钢的拉深性能较好，易于拉深成形。

综上所述，该零件的拉深工艺性较好，可用拉深工序加工。 2．确定工艺方案

为了确定零件的成形工艺方案，先应计算拉深次数及有关工序尺寸。

(1) 计算坯料直径D 根据零件尺寸查表5-5得切边余量?R=2.2mm，故实际凸缘直径dt =(55.4+2×2.2)=59.8mm。由表5-6查得带凸缘圆筒形件的坯料直径计算公式为

2D =d12?6.28rd1?8r2?4d2h?6.28Rd2?4.56R2?d4?d32

依图5-23，d1=16.1mm，R=r=2.5mm，d2=21.1mm，h=27mm，d3=26.1mm，d4=59.8mm，

代入上式得

D=3200?2895≈78(mm)

(其中3200×π/4为该拉深件除去凸缘平面部分的表面积)

(2) 判断可否一次拉深成形 根据

t/D =1/78 = 1.28 % dt/d = 59.8/21.1 = 2.83 H/d = 32/21.1 =1. 52 mt=d/D=21.1/78=0.27

查表5-12、表5-13，[m1]=0.35，[H1/d1]=0.21，说明该零件不能一次拉深成形，需要多次拉深。

(3) 确定首次拉深工序件尺寸 初定dt/d1=1.3，查表5-12得[m1]=0.51，取m1= 0.52，则

d1= m1 ×D = 0.52×78 = 40.5(mm)

取r1=R1= 5.5 mm

为了使以后各次拉深时凸缘不再变形，取首次拉入凹模的材料面积比最后一次拉入凹模的材料面积(即零件中除去凸缘平面以外的表面积3200×π/4)增加5%，故坯料直径修正为

D=3200?105%?2895≈79(mm)

按式(5-9)，可得首次拉深高度为 H1 =

0.2520.142(D?dt2)?0.43(r1?R1)?(r1?R12) d1d1=

0.25?(792?59.82)?0.43?(5.5?5.5)=21.2(mm) 40.5验算所取m1是否合理：根据t/D =1.28 %，dt/d1 = 59.8/40.5=1.48，查表5-13可知[H1/d1]=

0.58。因H1/d1 =21.2/40.5= 0.52＜[H1/d1]= 0.58，故所取m1是合理的。

(4) 计算以后各次拉深的工序件尺寸 查表5-14得，[m2]= 0.75，[m3]= 0.78，[m 4]= 0.80，则

d2= [m2] ×d1= 0.75×40.5 = 30.4(mm) d3= [m3] ×d2 = 0.78×30.4 = 23.7(mm) d4= [m4] ×d3 = 0.80×23.7 = 19.0(mm)

因d4= 19.0＜21.1，故共需4次拉深。

调整以后各次拉深系数，取m2 = 0.77，m3 = 0.80，m 4 = 0.844。故以后各次拉深工序件

的直径为

d2= m2 ×d1= 0.77×40.5 = 31.2(mm) d3= m3 ×d2 = 0.80×31.2 = 25.0(mm) d4= m4 ×d3 = 0.844×25.0= 21.1(mm)

以后各次拉深工序件的圆角半径取

r2=R2=4.5mm，r3=R3=3.5mm，r4=R4=2.5mm 设第二次拉深时多拉入3%的材料(其余2%的材料返回到凸缘上)，第三次拉深时多拉入1.5%的材料(其余1.5%的材料返回到凸缘上)，则第二次和第三次拉深的假想坯料直径分别为

D??3200?103%?2895=78.7(mm)

D???3200?101.5%?2895=78.4(mm)

以后各次拉深工序件的高度为

H2 =

0.250.142(D?2?dt2)?0.43(r2?R2)?(r2?R22) d2d2=H3 =

0.25?(78.72?59.82)?0.43?(4.5?4.5)=24.8(mm) 31.20.250.142(D??2?dt2)?0.43(r3?R3)?(r3?R32) d3d3=

0.25?(78.42?59.82)?0.43?(3.5?3.5)=28.7(mm) 25其计算结果列于表1。

表1 拉深次数与各次拉深工序件尺寸 （mm）

拉深次数n 1 2 3 4 凸缘直径dt φ59.8 φ59.8 φ59.8 φ59.8 筒体直径d (内形尺寸) φ39.5 φ30.2 φ24 φ20.1 圆角半径 高度H R(外形尺寸) 21.2 24.8 28.7 32 5 4 3 2 r(内形尺寸) 5 4 3 2 根据上述计算结果，本零件需要落料(制成φ79mm的坯料)、四次拉深和切边(达到零件要求的凸缘直径φ55.4mm)共六道冲压工序。考虑该零件的首次拉深高度较小，且坯料直径(φ79)与首次拉深后的筒体直径(φ39.5)的差值较大，为了提高生产效率，可将坯料的落料

与首次拉深复合。因此，该零件的冲压工艺方案为：落料与首次拉深复合—→第二次拉深—→第三次拉深—→第四次拉深—→切边。

本例以下仅以第四次拉深为例介绍拉深模设计过程。 3．拉深力与压料力计算

(1) 拉深力 拉深力根据式(5-11)计算，由表2-3查得08钢的强度极限σb=400MPa，由m4=0.844查表5-15得K2=0.70，则

F =K2πd4tσb =0.70×3.14×20.1×1×400 = 17672(N)

(2) 压料力 压料力根据式(5-14)计算，查表5-16取p=2.5MPa，则

FY =π(d32?d42)p/4 =3.14×(242- 20.12)×2.5/4= 338(N)

(3) 压力机标称压力 根据式(5-16)和FΣ= F+ FY，取Fg≥1.8FΣ，则

Fg≥1.8×(17672+338)= 32418(N)=32.4kN

4．模具工作部分尺寸的计算 (1) 凸、凹模间隙 由表5-27查得凸、凹模的单边间隙为Z =(1~1.05)t，取Z=1.05 t=1.05×1=1.05mm。

(2) 凸、凹模圆角半径 因是最后一次拉深，故凸、凹模圆角半径应与拉深件相应圆角半径一致，故凸模圆角半径rT = 2 mm，凹模圆角半径rA = 2mm。

(3) 凸、凹模工作尺寸及公差 由于工件要求内形尺寸，故凸、凹模工作尺寸及公差分别按式(5-45)、式(5-46)计算。查表5-28，取δT=0.02，δA=0.04，则

dT?(dmin?0.4?)0??T

0?(20.1?0.4?0.2)0?0.02?20.18?0.02 (mm)

??AdA?(dmin?0.4??2Z)0?0.04?0.04?(20.1?0.4?0.2?2?1.05)0?22.280(mm)

(4) 凸模通气孔 根据凸模直径大小，取通气孔直径为φ5 mm。

5．模具的总体设计

模具的总装图如图1所示。因为压料力不大(FY=338N)，故在单动压力机上拉深。本模具采用倒装式结构，凹模11固定在模柄7上，凸模13通过固定板15固定在下模座3上。由上道工序拉深的工序件套在压料圈14上定位，拉深结束后，由推件块12将卡在凹模内的工件推出。

6．压力机选择

根据标称压力Fg≥32.4kN，滑块行程S≥2h工件=2×32=64mm及模具闭合高度H=188mm，查表2-3，确定选择型号为J23-40型开式双柱可倾式压力机。

7．模具主要零件设计

根据模具总装图结构、拉深工作要求及前述模具工作部分的计算，设计出的拉深凸模、拉深凹模及压料圈分别见图2、图3和图4。