冲压模具设计-带凸缘圆筒件

带凸缘圆筒拉深模设计班级：姓名：学号：日期：I前言冷冲压模具的设计与制造一材料的塑性变形理论为基础，综合了塑性力学、机械力学、机械原理与设计、机械设计制造工艺等多学科的应用，是一门理论性和应用性很强的课程。围绕冷冲模设计，前向有冲压工艺，后有制造工艺，在数字化技术应用高度发展的今天，冷冲模开发的三个层面已经高度集成，紧密融合在一起。通过冷冲压的理论学习，然后再将理论知识用于实际中，不仅有助于理论知识的消化吸收，也可以提高自身的工程能力。为此，进行必要的冷冲模的课程设计很有必要。结合所学到的理论知识和自身掌握的情况，特以带凸缘的圆筒件来设计冷冲压模具。此制件结构简单，容易上手学习，并且涵盖了所学的知识点，是一个很好的设计素材。本设计大致分为三个部分，一是制件及模具的参数确定，一是模具的结构设计，一是制件的成形分析。目录前言..........................................................................................................................I一制件工艺分析......................................................................................................11.1制件分析.........................................................................................................11.2坯料直径确定....................................................................................................11.3拉深成型次数计算...........................................................................................21.4凸凹模圆角半径计算.......................................................................................31.5拉深深度计算...................................................................................................41.6拉深力的计算...................................................................................................41.7凸凹模间隙计算...............................................................................................51.8凸凹模工件尺寸计算.......................................................................................51.8.1凸凹模计算公式............................................................................51.8.2公差确定........................................................................................61.9凸模通气尺寸...................................................................................................6二拉深模结构设计..................................................................................................72.1拉深凸凹模结构...............................................................................................72.2模具总体结构的设计.......................................................................................7三Dynaform软件仿真分析...................................................................................93.1网格划分............................................................................................................93.2毛坯轮廓线计算.............................................................................................103.3制件厚度分析.................................................................................................103.4主应力分布.....................................................................................................113.5制件成形情况.................................................................................................12总结........................................................................................................................13参考文献................................................................................................................15附表........................................................................................................................16拉深模设计1一制件工艺分析1.1制件分析所选的制件为带凸缘圆筒件，剖视图如下，厚度为2mm，材料为08钢。图1带凸缘圆筒件此带凸缘圆筒件为旋转体，壁厚为2mm，整个结构尺寸较小，适合冲压成型。底部外直径为42mm，筒深大约为60mm,材料为08钢，拉深性能较好，适合于拉伸成型。1.2坯料直径确定根据表1以及图1计算得到坯料的直径大约为124mm.其中，d1=32mm，d2=40mm，d3=52mm，d4=80mm，h=50mm，H=60mm，r1=6mm，r2=4mm。拉深模设计2表1坯料直径计算公式1.3拉深成型次数计算根据冷冲模设计手册，确定制件的拉深成型次数。已知，t=2mm，D=124mm，t/D*100%=1.6%（通过附表4.11，1.6介于1.5到2.0之间，不需要压边圈）,查表2，可知各次的拉深系数介于坯料相对厚度为1.5到2.0之间，又=，===0.32，不能满足一次拉深的要求。通过尝试的方法，确定各次的拉深系数，最终确定出=***,依次为0.6、0.77、0.83、0.84，一共需要4次拉深，满足要求。可知，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圆筒件不使用压料圈时的极限拉伸系数（适合08钢）拉深模设计31.4凸凹模圆角半径计算凹模圆角半径=0.8，凸模圆角半径=(0.6～1.0)。第一次拉深所需的凹凸模半径分别为=0.8*=7.9mm≈拉深模设计48mm，=08*8=6.4mm。以后所用的凸凹模半径适当的减少至最后依次拉深所需的4mm和6mm。1.5拉深深度计算各次拉深深度的计算公式为=(-)+0.43(+)+(-)，则第一次的拉深深度为=(-)+0.43*(6.4+8)+(-)=39.3mm。可知，第一次拉深的最大相对高度==0.52，查附表4.9，0.750.52，满足设计的要求，可以继续设计此后的各次拉深深度。根据以上步骤，并且不断调整凸凹模半径，以后的拉深深度分别为10mm、6mm，最后根据剩余量得到最后一次的拉深深度。1.6拉深力的计算总的冲压力是拉深力与压边力之和，此制件没有采用压边圈，没有压边力，即冲压力为拉深力大小，已知凸缘相对直径为=1.67，由附表4.19，可知拉深力为=t，其中为材料的抗拉强度，08钢的抗拉强度为400MPa，为筒形件第一次拉深时的系数，查附表4.22可知=0.75，则=3.14*74.4*2*0.75*400=140169.6N。拉深模设计51.7凸凹模间隙计算拉深模间隙Z/2（单面）一般比毛坯厚度略大一点，其值按以下公式Z/2=+ct，其中c为间隙系数，由附表4.31查得为0.5，=t+，为板料的正偏差，查附表4.32，板料正偏差为0.2mm，计算得到Z=6.4mm，单面为3.2mm。1.8凸凹模工件尺寸计算1.8.1凸凹模计算公式确定凸凹模工作部分尺寸时，应该考虑模具的磨损情况和拉深件的弹复，其尺寸只能在最后一次的工序中加以考虑。对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标注方式的不同，由附表4.33所列的公式来进行计算。为了简洁，便于计算，第一次的凸凹模尺寸也按此公式来计算。拉深模设计61.8.2公差确定由附表4.33可知，凹凸模的外形尺寸分别为=，=，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。1.9凸模通气尺寸工件在拉深时，由于空气压力的作用或润滑油的粘性等因素，使工件很容易粘附在凸模上。为使工件不至于紧贴在凸模上，设计凸模时，应有通气孔，拉深凸模通气孔如图2所示，尺寸选取见表3，选取=8mm。图2拉深凸模通气孔表3拉深凸模通气孔尺寸拉深模设计7二拉深模结构设计2.1拉深凸凹模结构对于两次以上的拉深，选取的凸凹模形式如图3。图3模具结构形式2.2模具总体结构的设计本设计通过计算不需要采用压边圈。根据制件较小、拉深深度居中，并为了卸料简单可行，特采用倒装带凸缘拉伸附加弹性刚性打料外设可调强力弹压装置。这类装置的下模课外设压料、卸料的强力弹压装置，通过弹压力的调节，保证有合适的压边力和足够的卸料力。并且在凸模的中间设有进气孔，保证了气体流动通畅。部分零件图见附图。拉深模设计8图43D半透明装配图图53D半剖装配图拉深模设计9图5装配简图三Dynaform软件仿真分析根据所计算得到的毛坯尺寸，所需的毛坯直径为124mm，第一次拉深后的直径为74.4mm，第二次拉深后的直径为57.288mm，第三次拉