冲压模具设计带凸缘圆筒件

1、精选优质文档-倾情为你奉上冲压模具设计-带凸缘圆筒件专心-专注-专业 作者: 日期：带凸缘圆筒拉深模设计班级:姓名：学号：日期：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

2、,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1.1 制件分析1.2坯料直径确定11.3 拉深成型次数计算1. 凸凹模圆角半径计算11.5 拉深深度计算11.6拉深力的计算11. 凸凹模间隙计算11.8 凸凹模工件尺寸计算1.81 凸凹模计算公式1.2 公差确定119 凸模通气尺寸1二拉深模结构设计1.1 拉深凸凹模结构12.2模具总体结构的设计1三 Dnaform软件仿真分析3.1网格划分13.2毛坯轮廓线计算1

3、3. 制件厚度分析13 主应力分布13.制件成形情况1总结1参考文献附表1一制件工艺分析11 制件分析所选的制件为带凸缘圆筒件，剖视图如下，厚度为2，材料为8钢。图 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4mm，筒深大约为0mm,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4m.其中，d132m,d2=40mm，d32m，d4=8，h=50mm，H=0m,r1=mm,r2=4m。表1坯料直径计算公式13 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,t2,D=，

4、t/D*0%1%(通过附表4.1，.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=，=0.2,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06、0.77、0.8、0.84,一共需要4次拉深，满足要求。可知,第一次拉深后,0.61244.4m;第二次拉深后，=0.77*4457.29mm；第三次拉深后，=.83*5729=4.55mm;最后依次拉深后,=0.84*7.5=40m。表圆筒件不使用压料圈时的极限拉伸系数（适合0钢)4 凸凹模圆角半径计算凹模圆角半径=8,凸模圆角半径=（0.10）。第一

5、次拉深所需的凹凸模半径分别为08*.9mm8mm,08*8=6.4m。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4m和6m。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.)+(）39.3。可知,第一次拉深的最大相对高度=0.5,查附表4.9，0.75.52，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

6、,已知凸缘相对直径为=1.6,由附表.19，可知拉深力为，其中为材料的抗拉强度，08钢的抗拉强度为400Ma,为筒形件第一次拉深时的系数，查附表4.22可知=0.7，则=314*74.4*2*0.7540=.6N。1.7 凸凹模间隙计算拉深模间隙Z/(单面)一般比毛坯厚度略大一点,其值按以下公式2=+c,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42,板料正偏差为0mm,计算得到Z64mm，单面为.2m。1.凸凹模工件尺寸计算181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

7、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.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。1.8.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4.4查得，=0.2，=.08,最后得到=mm，mm。19 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所示，尺寸选取见表,选取=m。图2 拉深凸模通气孔表3 拉深凸模通气孔尺寸二拉深模结构设计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

8、如图3。图3 模具结构形式.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。图4D半透明装配图图5 3半剖装配图图5 装配简图三Dynarm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124m,第一次拉深后的直径为.4m,第二次拉深后的直径为57.88mm，第三次拉深后的直径为47.55mm,最后依次拉深到所需的直

9、径为40mm。3.1网格划分将制件ies格式导入到软件后，划分网格后如图所示。网格质量较好，可以接受。图7 网格划分3. 毛坯轮廓线计算根据理论计算得到毛坯的理论直径为124mm,得到外径周长为124314=39.4mm;通过软件计算的坯料的轮廓线长度为0.7m。软件计算的稍微大一点,考虑到修边，前期的设计基本满足要求。图 轮廓线长度计算3.3制件厚度分析由图可知，最大的厚度大约为2,出现在凸缘部分,最小值大约为1.1mm,且最薄处只出现在底部，总体的厚度在2mm左右。在理论计算时,取得厚度平均值为2m。说明制件在拉深时，第一次拉深可以满足厚度要求。为此，此分析集中分析第一次拉深,第一次拉深满

10、足要求时，之后的拉深也肯定满足，原因是,之后的拉深深度小,冗余度高。图 厚度分布图3.4 主应力分布由图可知,主应力最大值出现在边缘地方,这可能会引起褶皱。在实际中可以采用压边圈(结构设计没有采用，但是模具预留了压边圈）,以较少起皱的情况。图1 主应力分布3.5制件成形情况下图为制件成形的成形极限图由图可知，没有出现较危险的区域，起皱的部分也只发生在凸缘和修边部分,可以利用压边圈来消除影响。图1成形极限图总结通过此次拉伸模设计，对钣金类拉伸件的参数确定、模具结构设计和成型分析有了一定的认识，并初步掌握了薄壁件成形的一般步骤。此设计主要集中在三个方面,一是制件的参数确定，一是模具结构的设计,一是

11、成形分析。难点集中在参数的确定和成形分析。制件的参数确定主要是毛坯的尺寸、拉深系数、拉深次数、拉深深度、凸凹模的尺寸以及其公差等等。在设计过程中,参考了一些设计手册,通过手册中的预选参数，结合制件情况,合理选取,并不断地分析检验参数的合理性。反复选取拉深系数，来满足拉深次数和拉深深度,又反过来让拉深系数满足设计手册中给定材料的设计要求，以求达到一个合理的设计。模具的设计参考现有的拉深模设计手册,并结合制件设计而成,一部分零件采用了标准设计,为了便于模具的加工、节约成本和缩短设计周期。成形分析主要包括网格划分、毛坯轮廓线生成和成形计算分析等等。分析中参数的选取直接影响成形分析的结果好坏，其中网格的划分好坏占很大的影响。由于个人所学的知识有限，在设计过程中，难免会出现错误，希望老师在发现问题时,及时批评指出，我一定会努力改正！参考文献1 周本凯.冲压模具设计实践.化学工业出版社,2008.2汤酞则.冷冲模课程设计