基于proe的引出环拉伸模.doc

摘 要随着模具的迅速发展，在现代工业生产中，模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺设备，为了扩展在模具方面的知识面为了适应社会的要求，学校举行了毕业设计，这次课程设计是在学习完冲模、模具制造等课程的基础上进行的，是对我综合能力的考核，是对我所学知识的综合运用，也是对我所学知识的回顾与检查。本次的设计对该零件进行冲压工艺分析和有关工艺计算，确定合理的冲压工艺方案，正确的选用标准模架，使用PRO/E三维绘图软件绘制模具三维图，对拉伸结构进行了工艺分析。明确了设计思路，确定了拉伸成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠，保证了与其他部件的配合，根据三维图绘制模具二维装配图和零件图。通过实例，分析了零件的拉伸工艺方案，阐述了模具结构特点及工作过程，最后提出了模具设计应该注意的问题。关键词：冲模；拉伸工艺；模具设计AbstractWith the die development of molds in modern industrial production, the mold has become the production of various industrial products essential for process equipment, in order to expand knowledge in the die area in order to meet the demand of society, the school held a graduation project, the curriculum design is to learn End dies, die manufacturing, and other courses based on, is to me a comprehensive capacity assessment, I have learned is the integrated use of knowledge, but also my knowledge of the review and inspection.stamping mould design for the parts stamping process analysis and relevant technical calculation, the determination of reasonable design of stamping process program, the correct selection criteria formwork, using PRO/E software rendering 3d graphics for stamping mould three-dimensional graph, the process analysis. Structure, Clear the design ideas, stamping forming process and to each specific parts of the detailed calculation and test. So the structure is designed to ensure reliable mould, working with other components. , Based on 3d drawing die assembly drawing and 2d.parts needing attention in the design of the die are put forward .key words: die； stamping process ； die design目 录Abstract.21.前言.41.1 课题研究的意义和目的.41.2 国外发展概况.41.3 国内发展概况.51.4 课题主要设计的内容.52.拉深过程分析与工艺计算.72.1 拉深变形过程及其特点.72.2 拉深变形过程的力学分析82.3 拉伸成形的障碍及防止措施.122.4反拉深模具的特点.152.5引出环反拉伸模结构设计.162.5.1拉深工艺的设计与计算172.5.2拉伸模具凸凹模尺寸的确定222.5.3拉深力的计算及压力机的选择.243凸模的基本结构形式与选用.253.1模柄和模架的选用.253.2 凸模的基本结构形式与选用.264.模具主要零部件结构尺寸的计算与确定.264.1 凸模尺寸的计算与确定.264.2凹模与相关零件的尺寸确定.274.3凸凹模及相关零件.275.基于Pro/E的模具设计应用.295.1 Pro/E的简介.295.2 基于PDX的拉深模设计方法305.3 基于Pro/E的模具装配.315.4 Pro/E转化为工程图.34总结.38谢辞.39参考文献.40附录411 前言1.1课题研究的意义和目的模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备,具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点,被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业。2005年中国模具工业产值达到610亿元,增长率保持在25%的高水平,行业的生产能力约占世界总量的10%,仅次于日本、美国而位列世界第三。我国冲压模具产品的质量和生产工艺水平,总体上比国际先进水平低许多,而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。 冷冲压是在常温下，利用冲模在压力机上对板料或坯料施加压力，使其产生塑性变形或分离，从而获得零件所需的形状、尺寸的一种压力加工的方法。利用冲压模具生产可以保证产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧制港胞或钢带为配料，且在生产中不需要加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和材料等一系列优点。而模具则是大批量生产同形产品的工具，是生产各种工业产品的重要工艺装备。模具工业是国民经济的基础工业。目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产率和质量。冷冲压技术的发展和模具技术的发展是相互促进，共同发展的。应该说，冷冲模具的研究和创新对于现代工业发展具有积极意义。随着工业的迅速发展，产品对模具的要求越来越高，传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和质量提高的要求。三维CAD/CAM系统的成功应用，使得计算机不再仅仅是设计过程中的绘图工具，也是设计者进行空间思维的辅助工具。三维设计，已成为产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。本课题的研究目的：了解拉深模的一般设计方法与制造工艺,学习Pro/E的操作与设计思想,巩固我们所学的知识,锻炼实际解决问题的能力。1.2国外冲压模具业发展现状及发展趋势近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。 日本的模具产能约占全球的40%，居世界第一位，每年向国外出口大量模具。现在模具市场竞争日趋激烈，因此日本模具业也在努力降低生产成本。模具业是人力成本较高的行业，日本的人力成本是中国的及东南亚地区的十几倍，而人力成本中有70%以上是非核心技术人员。因此，现在日本模具业正逐渐将技术含量不高的模具转向人力成本较低的地区生产，只在本国生产技术含量较高的产品。其次是日本实用模具的主要企业有加快向国外转移的趋势，这使日本本国模具使用量减少。随着模具工业全球化布局的发展，模具行业在美国工业总产值中所占的比重呈现出不断下降的态势，但是美国模具在全球模具的高端产品仍然占据着重要地位。德国是世界上主要的制造大国之一，在模具制造方面具有领先的技术。德国拥有世界领先的汽车、船舶的制造技术，受上游行业需求影响，德国模具在世界上具有较为重要的地位。由于德国将技术含量较高的制造业作为其立国之本，预计未来德国不会放弃模具制造领域，相反会加强技术含量较高的模具的研究和开发1.3国内冲压模具业发展现状及发展趋势目前，我国的模具工业已初具规模，全国已有以千计的模具专业生产厂和模具生产点，还有数以万计的小型模具企业。可以说，中国在模具设计和制造方面已具有了一支较强的队伍。近年来，我国模具技术的进步主要表现在： 1）研究开发了几十种模具新钢种及硬质合金、钢结硬质合金等新材料，并采用了一些热处理新工艺，使模具使用寿命得到延长。 2）发展了一些多工位级进模和硬质合金模等新产品，并根据国内生产需要研制了一批精密塑料注射模。 3）研究开发了一些新技术和新工艺，如三维曲面数控仿形加工、模具表面抛光、表面皮纹加工以及皮纹辊制造技术、模具钢的超塑性成形技术和各种快速制模技术等。 4）模具加工设备已得到较大的发展，国内已能生产精密坐标磨床、计算机控制（CNC）仿形铣床，CNC电火花线切割机床以及高精度的电火花成形机床等。 5）模具计算机辅助设计和辅助制造（模具CAD/CAM）已在国内数十个单位得到开发应用。 虽然我国模具技术已得到较大的发展，但仍然不能满足国民经济高速发展的需要，还需花费大量的资金向国外进口一些模具，其原因是： 1）专业化和标准化程度低。 2）模具品种少，效率低，经济效益也差。 3）制造周期长，模具精度不高，制造技术较落后。 4）模具寿命短，新材料使用量不到10%。 5）力量分散，管理落后。 从20世纪70年代至今，计算机逐渐进入了模具生产的设计、制造、管理等各个领域；辅助进行零件图形输入、毛胚展开、调料排样、确定模具尺寸和标准、绘制装配图和零件图、输出NC程序等工作，使得模具设计、加工精度与复杂性不断提高，模具制造周期不断缩短。当前国际上计算机（CAD）和计算机辅助制造（CAM）的发展趋势是：继续发展几何图形系统以满足复杂零件和模具的要求；在CAD和CAM的基础上建立生产集成系统（CIMS）；开展塑性成形模拟技术的研究，以提高工艺分析和模具CAD的理论水平和实用性；开发智能数据库和分布式数据库，开发专家系统和智能CAD等。 随着工业技术和科学技术的发展和快速适应工业产品更新换代和提高质量的要求，发达国家从20世纪50年代就开始了模具CAD/CAM技术的研究。如美国通用汽车公司早在20世纪50年代就将CAD/CAM技术应用于汽车覆盖件的设计与制造；20世纪70年代日本机械工程实验室和日本旭光学工业公司分别开发了连续模设计系统MEL和冲空弯曲模系统PENTAX；1982年，日立公司研制了冲裁模CAD系统。到20世纪80年代，模具CAD/CAM技术已广泛应用于冷冲模具的设计与制造。 冷冲压的加工工艺在我国的具有悠久的历史。半个世纪以来，我国的冷冲压工艺和其他生产工艺一样得到了迅速的发展。冷冲压加工的工艺和设备正在不断的发展（包括冲压模具技术的发展），把冷冲压技术提高到了新的水平。为适应冷冲压工艺水平的提高，我国对冲模的研制也在不断加强。但是总体上说，我国模具工业起步较晚、基础差，就总量来看，大型、精密、浮渣、长寿名命模具产需矛盾仍然十分突出。虽然在模具的制造方法、手段方面达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但是在制造的质量、精度、制造周期和成本方面和国外还存在一定的差距。我国模具CAD/CAM技术从20世纪80年代才起步，长期处于低水平重复开发阶段，许多软件依赖于进口，对许多引进的CAD/CAM系统缺乏二次开发。1.3 课题主要设计内容 本课题设计的主要任务在于利用Pro/E Wildfire3.0(PDX)来设计一种反拉深模具，具体内容如下：1. 设计一个给定的零件的引出环拉深模冲压工艺与模具；2. 对模具结构与材料进行分析与计算；3. 确定冲压工艺与模具材料及结构尺寸;4. 利用Pro/E Wildfire3.0进行三维建模设计，并生成二维的工程图。732. 拉伸过程分析和工艺的计算2.1 拉伸变形过程及其特点拉深是利用拉深模具将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心件, 或将已制成的开口空心件加工成其它形状空心件的一种加工方法。其变形过程是: 随着凸模的下行, 留在凹模端面上的毛坯外径不断缩小, 圆形毛坯逐渐被拉进凸模与凹模间的间隙中形成直壁 , 而处于凸模底面下的材料则成为拉深件的底, 当板料全部拉入凸、凹模间的间隙时，拉深过程结束, 平板毛坯就变成具有一定的直径和高度的开口空心件。与冲裁工序相比, 拉深凸模和凹模的工作部分不应有锋利的刃口, 而应具有一定的圆角, 凸模与凹模之间的单边间隙稍大于料厚。用拉深工艺可以成形圆筒形、阶梯形、球形、锥形、抛物线形等旋转体零件, 也可成形盒形等非旋转体零件, 若将拉深与其他成形工艺(如胀形、翻边等)复合 , 则可加工出形状非常复杂的零件, 如汽车车门等。 因此拉深的应用非常广泛, 是冷冲压的基本成形工序之一。拉深件的种类很多，按变形力学特点可以分为四种基本类型，如图5-1所示，a为直壁旋转体，b为曲面旋转体，c为盒形体，d为非旋转体曲面。筒形的拉伸如图2-1。 a b c d图2-1 拉深件示意图 图2-2 筒形的拉伸图2.2 拉深变形过程的力学分析 1.凸缘变形区的应力分析 在拉深过程中的某一时刻(图2-3) 毛坯的变形和受力情况。假设、为毛坯的径向应力与应变；、为毛坯的厚向应力与应变；，为毛坯的切向应力与应变。图 2-3 拉深中毛坯的应力应变情况(1) 拉深过程中某时刻凸缘变形区的应力分析将半径为的板料毛坯拉深半径为的圆筒形零件，采用有压边圈拉深时，在凸模拉深力的作用下，变形区材料径向受拉应力的作用，切向受压应力的作用，厚度方向在压边力的作用下产生后向压应力。若忽略不计（与和比较，较小），则只需求和的值，即可知变形区的应力分布。 图2-4首次拉深某瞬间毛坯 图2-5圆筒件拉深时的应力分布和的数值可根据金属单元体塑性变形时的平衡方程和屈服条件来求解。为此从变形区任意半径处截取宽度为、夹角为的微元体，分析其受力情况，如图 2-4和2-5 所示，建立微元体的受力的平衡方程得：因为，取，并略去高阶无穷小，得： （2.1）塑性变形时需满足的塑性方程为：，式中值与应力状态有关，其变化范围为11.155，为了简便取=1.1得： （2.2）联合上述两式，并考虑边界条件(当=时，=0) ，经数学推导就可以求出径向拉应力和切向压应力的大小为： （2.3） （2.4）式中：变形区材料的平均抗力(MPa)；拉深中某时刻的凸缘半径(mm);凸缘区内任意点的半径(mm)。当拉深进行到某瞬时，凸缘变形区的外径为时，把变形区内不同点的半径值代人公式 (2.3) 和公式 (2.4)，就可以算出各点的应力，图2-5是它们的分布规律，从分布曲线可看出，在变形区的内边缘（即=处）径向拉应力最大，其值为： (2.5)而最小，为。在变形区外边缘=Rt处压应力最大，其值为： （2.6）而拉应力最小为零。从凸缘外边向内边由低到高变化，则由高到低变化，在凸缘中间必有一交点存在（图 2-5 ），在此点处有，所以：化简得：即：即交点在处。用所作出的圆将凸缘变形区分成两部分，由此圆向凹模洞口方向的部分拉应力占优势（），拉应变为绝对值最大的主变形，厚度方向的变形是压缩应变。由此圆向外到毛坯边缘的部分，压应力占优势（），压应变为绝对值最大的主应变，厚度方向上的变形是伸长应变（增厚）。交点处就是变形区在厚度方向发生增厚和减薄变形的分界点。（2）拉深过程中和的变化规律 当毛坯半径由变到时，在凹模洞口处有最大拉应力，而在凸缘变形区最外缘处有最大压应力。在不同的拉深时刻，它们的值是不同的。了解拉深过程中和如何变化，何时出现最大值与就可采取措施来防止拉深时的起皱和破裂。的变化规律 由可知与和两者的乘积有关。随着拉深变形程度逐渐增大，材料的硬化加剧变形区材料的流动应力增加，使增大。表示毛坯变形区的大小，随着拉深的进行，变形区逐渐缩小，使减小。将不同的所对应的各个连成曲线，即为拉深过程凸缘变形区的变化规律。从图中可以看出示，拉深开始阶段起主导作用，增很快，并迅速达到，此时(0.70.9)。继续拉深，起主导作用，开始减小。的变化规律 因为，则只与材料有关，随着拉深的进行，变形程度增加，材料变形区硬化加剧，增大，则也增大。的变化规律与材料的硬化曲线相似。增大易引起变形区失稳起皱的趋势，而凸缘变形区厚度的增加却又提高抵抗失稳起皱的能力。所以凸缘变形区材料的起皱取决于这两个因素综合的结果。2. 筒壁传力区的受力分析是拉深时变形区内边缘受的径向拉应力，是只考虑拉深时转移“三角形多余材料”所需的变形力。此力是凸模拉深力 F 通过筒壁传到凹模口处而产生的。假如筒壁传过来的力刚好等于它，是不能实现拉深变形的，因为拉深时除了变形区所需的变形力外，还需要克服其他一些附加阻力(图2-6) 。包括材料在压边圈和凹模上平面间的间隙里流动时产生的摩擦应力引起的摩擦阻力应力。毛坯流过凹模圆角表面遇到的摩擦阻力，毛坯经过凹模圆角时产生弯曲变形，以及离开凹模圆角进入凸凹模间隙后又被拉直而产生反向弯曲都需要力，拉深初期毛坯在凸模圆角处也有弯曲应力。因此，从筒壁传力区传过来的力至少应等于上述各力之和。上述各附加阻力可根据各种假设条件，并考虑拉深中材料的硬化来求出。有关拉深力的计算可查阅有关设计手册。 图 2-6拉深毛坯内各部分的受力分析2.3拉深成形的障碍及防止措施 由上面的分析可知，拉深时毛坯各邵分的应力应变状态不同，而且随看拉深过程的进行应力应变状态还在变化，这使得在拉深变形过程中产生了一些特有的现象。1.起皱及防皱措施拉深时凸缘变形区的材料在切向均受到压应力的作用。当过大，材料又较薄，超过此时材料所能承受的临界压应力时，材料就会失稳弯曲而拱起。在凸缘变形区沿切向就会形成高低不平的皱褶，这种现象称为起皱，如图2-7 所示，起皱 在拉深薄料时更容易发生，而且首先在凸缘的外缘开始，因为此处的值最大。如图2-8所示，为拉深件的起皱破坏，a为起皱现象，b为轻微起皱，c为严重起皱。 图 2-7 毛坯凸缘的起皱情况 a b c图2-8 拉深件的起皱破坏变形区一旦起皱，对拉深的正常进行是非常不利的。因为毛坯起皱后，拱起的皱褶很难通过凸、凹模间隙被拉人凹模，如果强行拉人，则拉应力迅速增大，容易使毛坯受过大的拉力而导致断裂报废。即使模具间隙较大，或者起皱不严重，拱起的皱褶能勉强被拉进凹模内形成筒壁，皱折也会留在工件的侧壁上，从而影响零件的表面质量。同时，起皱后的材料在通过模具间隙时与凸模、凹模间的压力增加，导致与模具间的摩擦加剧，磨损严重，使得模具的寿命大为降低。因此，起皱应尽量避免。拉深是否失稳，与拉深件受的压力大小和拉深件的凸缘变形区几何尺寸有关。主要决定于下列因素： （1）凸缘部分材料的相对厚度 凸缘部分的相对料厚，即为t()或t() (t 为料厚; 为凸缘外径；为工件直径；为工件半径；为凸缘半径 ) 。凸缘相对料厚越大，即说明 t 较大而()较小，即变形区较小较厚，因此抗失稳能力强，稳定性好，不易起皱。反之，材料抗纵向弯曲能力弱，容易起皱。（2）切向压应力的大小，拉深时的值决定于变形程度，变形程度越大，需要转移的剩余材料越多，加工硬化现象越严重，则越大，就越容易起皱。 （3）材料的力学性能 板料的屈强比小，则屈服极限小，变形区内的切向压应力也相对减小，因此板料不容易起皱。当板厚向异性系数大于1时，说明板料在宽度方向上的变形易于厚度方向，材料易于沿平面流动，因此不容易起皱。 （4）凹模工作部分的几何形状 与普通的平端面凹模相比，锥形凹模允许用相对厚度较小的毛坯而不致起皱。生产中可用下述公式概略估算拉深件是否会起皱。平端面凹模拉深时，毛坯首次拉深不起皱的条件是：用锥形凹模首次拉深时，材料不起皱的条件是：式中：，为毛坯的直径和工件的直径 (mm) ；t 为板料的厚度如果不能满足上述式子的要求，就要起皱。在这种情况下，必须采取措施防止起皱发生。最简单的方法 ( 也是实际生产中最常用的方法 ) 是采用压边圈。加压边圈后，材料被强迫在压边圈和凹模平面间的间隙中流动，稳定性得到增加，起皱也就不容易发生。除此之外，防皱措施还应从零件形状、模具设计、拉深工序的安排、冲压条件以及材料特性等多方面考虑。当然，零件的形状取决于它的使用性能和要求。因此，在满足零件使用要求的前提下，应尽可能降低拉深深度，以减小圆周方向的切向压应力。在模具设计方面，应注意压边圈和拉深筋的位置和形状；模具表面形状不要过于复杂。在考虑拉深工序的安排时，应尽可能使拉深深度均匀，使侧壁斜度较小；对于深度较大的拉深的零件，或者阶梯差较大的零件，可分两道工序或多道工序进行拉深成形，以减小一次拉深的深度和阶梯差。多道工序拉深时，也可用反拉深防止起皱。将前道工序拉深得到直径为的半成品，套在筒状凹模上进行反拉深，使毛坯内表面变成外表面。由于反拉深时毛坯与凹模的包角为180，板材沿凹模流动的摩擦阻力和变形抗力显著增大，从而使径向拉应力增大，切向压应力的作用相应减小，能有效防止起皱。冲压条件方面的措施主要是指均衡的压边力和润滑。凸缘变形区材料的压边力一般都是均衡的，但有的零件在拉深过程中，某个局部非常容易起皱，这就应对凸缘的该局部加大压边力。高的压边力虽不易起皱，但易发生高温粘结，因而在凸缘部分进行润滑仍是必要的。2. 拉裂与防止措施拉深后得到工件的厚度沿底部向口部方向是不同的。在圆筒件侧壁的上部厚度增加最多，约为 30；而在筒壁与底部转角稍上的地方板料厚度最小，厚度减少了将近 10，该处拉深时最容易被拉断。通常称此断面为“危险断面”。当该断面的应力超过材料此时材料的强度极限时，零件就在此处产生破裂。即使拉深件未被拉裂，由于材料变薄过于严重，也可能使产品报废。防止危险断面破裂的根本措施是减小拉深时的变形抗力。通常是根据板料的成形性能，确定合理的拉深系数，采用适当的压边力和较大的模具圆角半径，改善凸缘部分的润滑条件，增大凸模表面的粗糙度，选用比值小，值和值大的材料等。2.4反拉深模具的特点1.反拉深及其特点反拉深是相对前一正拉深后续反方向的拉伸，它使前一正拉伸的得出的中间胚表面内外更替。所以，反拉伸不可能出现在首次拉深，它只能出现在首次拉伸的多次拉伸中。通常反拉伸具有以下特点：（1）反拉伸时，材料流动方向与上一正拉伸方向相反，因而有利于相互抵消拉伸所形成的残余应力。（2）反拉伸时，坯件侧壁材料弯曲与反弯曲次数较少，因而冷作硬化程度较低，有利于成型。（3）反拉伸时，原有中间坯的外表面内翻，因此，前一拉伸残余表面划痕不会影响外观。（4）反拉伸时，有时可以拉伸出一些形状特殊的零件，或者可以减少某些拉伸件的拉伸难度，从而拓展了拉伸制品的范围。（5）反拉伸力比正拉伸力大约20%。2.反拉伸模的结构特点这种模具有以下特点（1）结构简单，容易制造。（2）凸模中开有气孔，以免对工件产生吸附作用，使工件不易脱落。（3）反拉伸坯料与凹模的接触面积较正拉伸大，因而材料的流动阻力大，一般不会起皱，可不采用压料结构。2.5引出环反拉伸模结构设计综合考虑拉伸和反拉伸的特点以及结构特点，根据设计任务书的要求以及毛坯图和最终的工件图设计如下模具结构产品零件图如图(图2-9)a.毛坯 b.工件所示：a.毛坯b.工件图2-9毛坯和工件设计要求：1.选用级精度模架；2.模架的闭合高度为190；3.装配时要保证配合间隙的要求,不能使用使凸凹模来修正间隙；4.模柄装配后与上模座磨平；5.各种紧固用的螺钉不得松动，并保证螺钉和销钉端面不突出上下模座平面。2.5.1拉深工艺的设计与计算一.拉深的工艺性1. 拉深件的形状与尺寸(1) 拉深件应尽量简单、对称，并能一次拉深成形。(2) 拉深件壁厚公差或变薄量要求一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律。根据统计，不变薄拉深工艺的筒壁最大增厚量约为(0.20.3)t，最大变薄量约为(0.10.18)t（t为板料厚度）。(3) 当零件一次拉深的变形程度过大时，为避免拉裂，需采用多次拉深，这时在保证必要的表面质量前提下，应允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹。(4) 在保证装配要求的前提下，应允许拉深件侧壁有一定的斜度。(5) 拉深件的底部或凸缘上有孔时，孔边到侧壁的距离应满足aR+0.5t(或r+0.5t)，如图2-10a所示。(6) 拉深件的底与壁、凸缘与壁、矩形件的四角等处的圆角半径应满足：，2，3，如图2-10b所示。否则，应增加整形工序。一次整形的，圆角半径可取(0.10.3)，(0.10.3)。图2-10 拉深件的孔边距及圆角半径(7) 拉深件的径向尺寸应只标注外形尺寸或内形尺寸，而不能同时标注内、外形尺寸。2. 拉深件的精度一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。对于精度要求高的拉深件，应在拉深后增加整形工序，以提高其精度。由于材料各向异性的影响，拉深件的口部或凸缘外缘一般是不整齐的，出现“突耳”现象，需要增加切边工序。3. 拉深件的材料用于拉深件的材料，要求具有较好的塑性，屈强比小、板厚方向性系数r大，板平面方向性系数r小。屈强比值越小，一次拉深允许的极限变形程度越大，拉深的性能越好。例如，低碳钢的屈强比0.57，其一次拉深的最小拉深系数为=0.480.50；65Mn钢的0.63，其一次拉深的最小拉深系数为=0.680.70。所以有关材料标准规定，作为拉深用的钢板，其屈强比不大于0.66。板厚方向性系数r和板平面方向性系数r反映了材料的各向异性性能。当r较大或r较小时，材料宽度的变形比厚度方向的变形容易，板平面方向性能差异较小，拉深过程中材料不易变薄或拉裂，因而有利于拉深成形。二. 拉深件毛坯尺寸计算1.拉深件毛坯尺寸计算的原则（1）面积相等原则由于拉深前和拉深后材料的体积不变，对于不变薄拉深，假设材料厚度拉深前后不变，拉深毛坯的尺寸按“拉深前毛坯表面积等于拉深后零件的表面积”的原则来确定(毛坯尺寸确定还可按等体积，等重量原则)。（2）形状相似原则拉深毛坯的形状一般与拉深件的横截面形状相似。即零件的横截面是圆形、椭圆形时，其拉深前毛坯展开形状也基本上是圆形或椭圆形。对于异形件拉深，其毛坯的周边轮廓必须采用光滑曲线连接，应无急剧的转折和尖角。拉深件毛坯形状的确定和尺寸计算是否正确，不仅直接影响生产过程，而且对冲压件生产有很大的经济意义，因为在冲压零件的总成本中，材料费用一般占到60 %以上。由于拉深材料厚度有公差，板料具有各向异性；模具间隙和摩擦阻力的不一致以及毛坯的定位不准确等原因，拉深后零件的口部将出现凸耳(口部不平)。为了得到口部平齐，高度一致的拉深件，需要拉深后增加切边工序，将不平齐的部分切去。所以在计算毛坯之前，应先在拉深件上增加切边余量。2.坯料展开尺寸的计算 零件的展开计算式：= 展开直径 圆筒直径 筒底两圆角之间的距离 凸缘直径 圆筒高度 圆角直径 =53mm =23-t=22.5mm =23-4=19mm =2mm，=7.4-1-2=4.4mm所以=60mm凸缘的相对直径 =2.3 查设计手册表（2-1）确定修边余量为1.8mm表2-1有凸缘零件切边余量R（mm)凸缘直径dt或Bt 相对凸缘直径dt/d或Bt/B1.51.52 22.52.53 2550 50100 100150 150200 200250 2501.82.53.54.35.05.56.01.62.03.03.64.24.65.01.41.82.53.03.53.84.01.21.62.22.52.72.83.0总坯料的直径：=+2=63.6mm3. 拉深系数和拉深次数的确定1. 利用拉深系数来确定拉深次数带凸缘筒件的拉深系数为：= 式中 带凸缘圆筒形件拉深系数； 拉深件筒形部分的直径； 坯料直径。判断拉深件能否一次拉深成形，仅需比较所需总的拉深系数总与第一次允许的极限拉深的大小即可。当总时，则该零件可一次拉深成形，否则需要多次拉深。第次拉深后的直径为： 式中为第次拉深系数,；为前次拉深的筒部直径（mm）。当计算到(工件直径)时，总的拉深次数就确定了。 坯料的相对厚度：查表2-3得：=0.41，则，所以只需要一次拉伸。表2-3 带凸缘筒形件第一次拉深的极限拉深系数m(适用于08、10铜)凸缘相对直径dt/d毛坯相对厚度t/D10021.51.51.01.00.60.60.31.11.31.31.51.51.81.82.02.02.22.22.52.52.82.83.00.510.490.470.450.420.400.370.340.320.530.510.490.460.430.400.380.350.330.550.530.500.470.440.420.380.350.330.570.540.510.480.450.420.380.350.330.590.550.520.480.450.420.380.350.332.利用相对拉伸高度确定拉伸次数 首先就是出拉伸相对高度，即，若计算出，就需要一次拉伸。若计算出，就需要多次拉伸。=6.5-1.75=2.75mm =14-0.5=13.5mm则，=0.2，查表2-3可知，第一次最大拉伸高度为；=0.24，所以，可以一次拉伸。表2-3圆筒形件不用压边圈的极限拉深系数毛坯相对厚度t/D100 各次拉伸系数m1 m2m3 m4 m5 m6 0.8 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 30.800.750.650.600.550.530.500.880.850.800.750.750.750.700.900.840.800.800.800.840.840.840.840.900.870.870.870.900.900.90 3.各次拉深后高度可按下式计算：式中： 考虑每次多拉入筒部的材料量后求得的假想毛坯直径；零件凸缘直径 (包括修边量)； 第次拉深后的工件直径；第次拉深后圆筒侧壁与底部间的圆角半径； 次拉深后凸缘与圆筒侧壁间的圆角半径。则，2.5.2拉伸模具凸凹模尺寸的确定1凸、凹模的圆角半径1) 凹模圆角半径凹模圆角半径越大，材料越易进入凹模，但过大，材料易起皱。因此，在材料不起皱的前提下，宜取大一些。第一次 (包括只有一次) 拉深的凹模圆角半径可按以下经验公式计算：= 0.8=1.70mm 式中 凹模圆角半径；坯料直径；凹模内径(当工件料厚t1时，也可取首次拉深时工件的中线尺寸)；材料厚度。2) 凸模圆角半径凸模圆角半径过小，会使坯料在此受到过大的弯曲变形，导致危险断面材料严重变薄甚至拉裂；过大，会使坯料悬空部分增大，容易产生“内起皱” 现象。一般，单次拉深或多次拉深的第一次拉深可取：=(0.71.0)=1.02mm凹模圆角半径2.拉伸凸凹模工作部分尺寸的计算凸、凹模单边间隙可按下式确定：Z = (11.1 ) t=0.55 Z凸、凹模单边间隙；t材料厚度的最大极限尺寸。当拉深件标注外形尺寸则：=当拉深件标注内形尺寸则：= = 、凹模工作尺寸；、凸模工作尺寸； 、拉深件的最大外形尺寸和最小内形尺寸；Z凸、凹模单边间隙；拉深件的公差；、凸、凹模的制造公差，可按IT6IT9级确定。拉深凸模出气孔按2.5.3拉深力的计算及压力机的选择首次拉伸 = 以后各次拉深 = (=2、3、) 式中 拉深力、各次拉深工序件直径（mm）；板料厚度（mm）；拉深件材料的抗拉强度（MPa）；、修正系数，与拉深系数有关=7740.88N 压力机公称压力： 查表取压力机的型号：开式压力机 J23-6.33. 模具及相关零部件结构类型的选择3.1模柄和模架的选用 1.常用的结构形式有：整体式，压入式和旋转式。如图： 整体式 压入式 旋转式图3-1由这次的模具的特点和设计要求采用的压入式结构形式。2模架的选用 1.考虑到设计的拉伸模具有相对比较简单的单一工序的模具，故采用I级精度的后导柱模架。图3-2 3.2 凸模的基本结构形式与选用 A型圆形凸模（多用于d=115mm的场合） 图3-3.B型圆形凸模（多用于d=830mm的场合） 图3-44. 模具主要零部件结构尺寸的计算与确定4.1 凸模尺寸的计算与确定1凸模尺寸和材料=+其中， -凸模长度 -固定板厚度 -模套厚度-自由尺寸（1020mm）=+=25+0.530+17=57mm 加工精度及表面粗造度：凸模和凸模固定板采用的配合形式。材料的选择及热处理要求：T8A T10A 淬火，5862HRC 2 凸模固定板固定板的尺寸的确定：固定板的厚度当凸模直径为时，固定板的厚度可以取直径的11.5倍。表面质量要求：上下安装表面，其余，上下面应与安装孔中心线垂直。材料：45 Q235 3 凸模垫板凸模垫板的尺寸基本与固定板相似，只是在厚度方面要小些。外形尺寸：外形尺寸基本与凸模固定板尺寸相同，厚度材料的选择及热处理要求：45 淬硬 4852HRC表面质量要求：上表面 其余4.2凹模与相关零件的尺寸确定1.凹模的尺寸及材料凹模厚度： k修正系数 b凹模刃口最大长度=0.3515=8.05mm15mm，所以，取21mm凹模的外形尺寸： =30mm =17321=80mm =22+321=85mm由于C一般大于或等于30mm，取30mm。故外形尺寸为858021mm表面粗造度：上下凹模表面 刃口 其余材料的选择及热处理要求：T8A T10A 淬火 6064HRC2. 凹模模套尺寸确定 外形尺寸与凸模固定板基本相同，但其结构与凹模相适应，尺寸确定与凹模相关。材料的选择及热处理要求：Q235 淬硬 4852HRC 4.3凸凹模及相关零件1. 凸凹模 凸凹模的主要尺寸的确定主要考虑其固定板和与凹模尺寸相配对的部分尺寸。材料的选择及热处理要求：T8A T10A 淬火 6064HRC2.凸凹模固定板外形尺寸与凸凹模和其垫板配合。表面质量要求：上下安装表面，其余，上下面应与安装孔中心线垂直。材料：45 Q2353.垫板凸凹模垫板考虑与上模板的尺寸以及与固定板的尺寸配合。外形尺寸：外形尺寸基本与凸凹模固定板尺寸相同，厚度材料的选择及热处理要求：45 淬硬 4852HRC表面质量要求：上表面 其余4.4模架的尺寸与材料的选择 图4-1 B=130mm 材料的选择及热处理要求：其中主要的上下模板的材料均为HT200或者HT25导柱材料为：20钢或者T10 热处理：渗碳淬 导套材料为：20钢或者T10 热处理：渗碳淬 第五章 基于Pro/E 冲压模具设计的应用5.1，Pro/E的简介：1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。经过10余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了Pro/ENGINEER proewildfire6.0。PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/ENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。