模具设计基础（中篇共上中下3篇）

模具设计基础3.拉深模设计学习目的：了解拉深模结构，掌握拉深模设计方法。学习内容：3.1拉深变形及拉深模结构分析3.2拉深模设计有关工艺计算3.3拉深模设计实例学习重点：3.1.2拉深模结构分析

3.4.1拉深模的设计步骤学习难点：3.3拉深模设计有关工艺计算3.拉深模设计拉深：又称拉延，是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件，还可加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件。拉深件类型c)不对称拉深件概述a）轴对称旋转体拉深件b）盒形件带压边装置的首次拉深模3.拉深模设计概述拉深不变薄拉深变薄拉深不变薄拉深变薄拉深3.拉深模设计概述1、拉深是利用拉深模使平面坯料（或工序件）变成开口空心件的冲压工序。把毛坯拉成空心体，或者使空心件进一步增加深度，减小直径尺寸的冲模叫拉深模。2、拉深工艺可分为

不变薄拉深

和

变薄拉深

。不变薄拉深是通过减少毛坯或半成品的直径来增加拉深件的高度，拉深过程中材料厚度的变化很小；变薄拉深是以开口空心件为毛坯，通过减少壁厚的方式来增加拉深件高度。拉深过程中筒壁厚度有明显变化。（本章讨论的是“圆筒形拉深件的不变薄拉伸”）思考题4.1拉深模典型结构4.1.1首次拉深模1.无压边装置的首次拉深模1-凸模；2-校模圈；3-定位圈；4-凹模该模具结构简单，常用于板料塑性好，相对厚度（t/D）较大的零件。工作过程是工件以定位圈3定位，拉深结束后的卸件工作由凹模底部的台阶完成（工件口部拉深后弹性恢复张开，在凸模上行时被凹模下底面挂落）。为了保证装模时间隙均匀，模具设有专门的校模圈2，工作时应将它拿开。为了便于卸件，凸模上开设有通气孔。无压边装置的反向拉深模.wmv4.1拉深模典型结构4.1.1首次拉深模2.有压边装置的首次拉深模１－模柄２－上模座３－凸模固定板４－弹簧５－压边圈６－定位板７－凹模８－下模座９－卸料螺钉10－凸模

带压边圈的首次拉深模.wmv弹性压边装置在上模（正装拉深模），凸模要比较长，适宜于拉深深度不大的工件。4.1拉深模典型结构4.1.1首次拉深模2.有压边装置的首次拉深模1-挡销；2-打杆；3-推件块；4-垫块；5-凹模；

6-凸模；7-压边圈；8-卸料螺钉这种结构应用广泛，压边力由弹性元件提供（弹性元件装在下模座下压力机工作台面的孔中，与卸料螺钉8相连）。工作过程是毛坯由压边圈7上的定位槽定位，拉深结束模具开启时，拉深件在压边圈7的作用下留在凹模5内，由打杆2和推件块3组成的刚性推件装置推出。4.1拉深模典型结构4.1.2以后各次拉深模1.无压边装置的以后各次拉深模

已经拉深过的半成品，在模具上再次定位拉深。（仅用于直径缩小量不大的拉深）无压边装置的以后各次拉深模.wmv4.1拉深模典型结构4.1.2以后各次拉深模2.有压边装置的以后各次拉深模1-推件板

2-拉深凹模

3-拉深凸模

4-压边圈

5-顶杆

6-弹簧

拉深前，毛坯套在压边圈4上，所以压边圈的形状必须与上一次拉出的半成品相适应。拉深后，压边圈4将拉深件从拉深凸模3上托出，推件板1将拉深件从凹模2中推出。有压边装置的以后各次拉深摸.avi4.1拉深模典型结构4.1.3落料拉深复合模落料拉深正装复合模上模部分装有凸凹模3（落料凸模、拉深凹模），下模部分装有落料凹模7与拉深凸模8。从图中可以看出，拉深凸模8低于落料凹模7一个料厚，所以在冲压时能保证先落料再拉深，件2为弹性压边圈，压边装置安装在下模座上（没有画）。1-顶杆

2-压边圈

3-凸凹模

4-推杆

5-推件板

6-卸料板

7-落料凹模

8-拉深凸模

正装落料拉深复合模.wmv4.2拉深模设计有关工艺计算弹性压边装置4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.1拉深变形1-凸模；2-压边圈；3-毛坯；4-凹模；5-拉深件；6-平面凸缘部分7-凹模圆角部分8-筒壁部分9-凸模圆角部分10-筒底部分1.拉深变形过程4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.1拉深变形1.拉深变形过程只要去掉图中的三角形阴影部分，再将剩余部分沿直径d的圆周折弯起来，并加以焊接就可以得到一个筒部直径为d，高度为h=(D-d)/2，周边带有焊缝的开口筒形件。但在实际拉深时并没有去除多余材料，多余的材料在模具的作用下产生了流动。

若不用模具，如何将一块圆形的平板毛坯加工成开口的圆筒形件？结论：多余金属流到工件口部，使高度增加了。4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.1拉深变形1.拉深变形过程通过网格试验可以了解材料流动情况：拉深前在毛坯上画一些由等距离的同心圆和等角度的辐射线组成的网格见图。拉深后筒底部的网格变化不明显，而筒壁上的网格变化很大，拉深前等距离的同心圆拉深后变成了与筒底平行的不等距离的水平圆周线，越到口部，圆周线的间距越大。拉深前等角度的辐射线拉深后变成了等距离的相互平行且垂直于底部的平行线，扇形网格dA1拉深后在工件的侧壁变成了等宽度的矩形dA2，离底部越远，矩形高度越大。拉深单元变形动画.swf4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.1拉深变形1.拉深变形过程拉深件的壁厚和硬度的变化4.2拉深模设计有关工艺计算2.拉深变形特点（1）拉深后的圆筒由筒壁和筒底两个部分组成。位于凸模下面的材料成为筒底，这部分材料几乎不变形，变形主要发生在位于凹模端面上的圆环形部分，这部分是拉深主要变形区。（2）主要变形区变形不均匀，径向受拉伸长，切向受压缩短，越到口部伸长和压缩的越多。（3）拉深后筒壁厚度分布不均，口部增厚，筒壁下部减薄。（4）拉深件平面凸缘部分在切向压应力作用下会产生“起皱”；在凸模圆角部分厚度减薄最为严重，形成“危险断面”，此处则可能出现拉裂。所以拉深中的主要破坏形式是起皱和拉裂。由上述网格试验可知拉深变形的特点如下。4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.1拉深变形3.坯料在拉深过程中分为五个区平面凸缘区、凸缘圆角区、筒壁、底部圆角、筒底区。1）平面凸缘区在拉深时，应力状态为：径向、厚向受拉，切向受压。变形状态为：径向、厚向产生拉伸变形，切向产生压缩变形。2）凸缘圆角区（第一过渡区）是平面凸缘与筒底之间的过渡区，应力状态为：径向、厚向受拉，切向受压。3）筒壁在拉深时，传递拉伸力，因而也称为传力区。应力状态为：近似认为受单向拉应力作用。4）底部圆角（第二过渡区）是筒壁与筒底之间的过渡区，应力状态同平面凸缘区。5）筒底近似认为非变形区。通过分析得出：拉深件的壁厚是不均匀的，上部略有增厚，下部略有变薄。因此底部圆角（与凸模圆角接触部分）最容易出现拉裂，是拉深的危险断面。思考题4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.2

拉深件起皱拉裂及控制措施凸缘区起皱：由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；1.拉深件起皱4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.2

拉深件起皱拉裂及控制措施2.防止起皱的措施防皱措施，常用的方法是采用压边圈并施加合适的压边力。采用或不采用压边圈的条件拉深方法第一次拉深以后各次拉深(t/D)×100m1(t/D)×100mn用压边圈<1.5<0.6<1.0<0.8可用可不用1.5～2.00.61.0～1.50.8不用压边圈>2.0>0.6>1.5>0.84.2拉深模设计有关工艺计算4.2.2

拉深件起皱拉裂及控制措施3．拉深件拉裂筒壁与筒底转角处，由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。筒壁的拉裂4．防止拉裂措施拉深起皱与拉裂.swf一方面要通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度；

另一方面通过正确制定拉深工艺和设计模具，降低筒壁所受拉应力。

4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.3

拉深工艺计算体积不变原则:1.坯料形状和尺寸确定的依据若拉深前后料厚不变，拉深前坯料表面积与拉深后冲件表面积近似相等，得到坯料尺寸。相似原则:切边工序：

拉深前坯料的形状与冲件断面形状相似。形状复杂的拉深件：需多次试压，反复修改，才能最终确定坯料形状。拉深件的模具设计顺序：先设计拉深模，坯料形状尺寸确定后再设计冲裁模。拉深件口部不整齐，需留切边余量。4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.3

拉深工艺计算1.简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定按图得：

故整理后可得坯料直径为:

其他复杂形状零件的毛坯计算具体公式可查阅相关手册。圆筒件拉深的修边余量（表4-2）4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.3

拉深工艺计算拉深系数m是以拉深后的直径d与拉深前的坯料D（工序件dn）直径之比表示。2.拉深系数与极限拉深系数第一次拉深系数：第二次拉深系数：第n次拉深系数：总拉深系数中心线尺寸（中经尺寸）4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.3

拉深工艺计算拉深系数m表示拉深前后坯料（工序件）直径的变化率。m愈小，说明拉深变形程度愈大，相反，变形程度愈小。

2.拉深系数与极限拉深系数如果m取得过小，会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。极限拉深系数［m］从工艺的角度来看，［m］越小越有利于减少工序数。

表4-3是圆筒形件在不同条件下各次拉深的极限拉深系数。为了提高工艺稳定性和零件质量，适宜采用稍大于极限拉深系数［m］的值。4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.3

拉深工艺计算3．拉深件次数的确定根据已知条件，由表1-26查得各次拉深系数m，然后依次计算出各次拉深工序件的直径，即，，，直到在生产实际中也可采用查表法（见表4-4），即根据工件的相对高度和坯料的相对厚度直接由表查得拉深次数。时，计算的次数即为拉深次数。（2）查表法（1）推算法4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.3

拉深工艺计算4．圆筒形件各工序件尺寸的计算（１）工序件直径的确定确定拉深次数以后，由表查得各次拉深的极限拉深系数，适当放大，并加以调整，其原则是：最后按调整后的拉深系数计算各次工序件直径：

ｄ1＝ｍ1Ｄ，ｄ2＝ｍ2ｄ1…ｄｎ＝ｍｎｄｎ－１

１）保证ｍ1ｍ2…ｍｎ＝２）使ｍ1＜ｍ2＜…ｍｎ4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.3

拉深工艺计算4．圆筒形件各工序件尺寸的计算根据拉深后工序件表面积与坯料表面积相等的原则，可得到如下工序件高度计算公式。计算前应先定出各工序件的底部圆角半径。（２）工序件高度的计算

4.2拉深模设计有关工艺计算解：（1）由图中尺寸，得板厚中径尺寸为d=20mmr=4mmh=67.5mm（2）确定切边余量根据相对高度h/d=67.5/20=3.4查表1-23得即末次拉深高度为H=67.5+6=73.5mm（3）计算坯料直径坯料直径为代已知条件入上式得Ｄ≈77ｍｍ

例1如图所示筒形件，材料为08F钢，板料厚度ｔ＝1ｍｍ。求拉深各工序件尺寸。4.2拉深模设计有关工艺计算（4）确定拉深次数根据相对厚度（t/D）×100=（1/77）×100≈1.3，查表4-4得各次极限拉深系数ｍ1＝0.50，ｍ2＝0.75，ｍ3＝0.78，ｍ4＝0.80，…。故ｄ1＝ｍ1Ｄ＝0.50×77ｍｍ＝38.5ｍｍ调整为d1

=41ｄ2＝ｍ2ｄ1＝0.75×38.5ｍｍ＝28.9ｍｍd3=31

ｄ3＝ｍ3ｄ2＝0.78×28.9ｍｍ＝22.5ｍｍd4=25

ｄ4＝ｍ4ｄ3＝0.8×22.5ｍｍ＝18ｍｍ调整为d4

=20此时ｄ4＝18ｍｍ＜20ｍｍ，所以应该用4次拉深成形。（5）确定各次拉深后的半成品底部圆角半径取r4=4mm,r5=5mm,r6=6mm,r7=7mm4.2拉深模设计有关工艺计算（6）计算各次拉深后的半成品高度同理可得h2=43mmh3=57mm4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.3

拉深工艺计算5．拉深力的计算采用压料圈拉深时首次拉深

以后各次拉深（ｉ＝2、3、…、ｎ）

不采用压料圈拉深时首次拉深

以后各次拉深（ｉ＝2、3、…、ｎ）

4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.3

拉深工艺计算6．压边力的计算

ＦＹ＝任何形状的拉深件：圆筒形件首次拉深圆筒形件以后各次拉深（ｉ＝2、3、…、ｎ）

7．压力机公称压力的选择

工艺总压力为在实际生产中，可以按下式来确定压力机的公称压力：浅拉深深拉深4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.4

拉深模工作部分结构参数的确定1．凸、凹模圆角半径的确定

（1）凹模圆角半径的确定首次（包括只有一次）拉深凹模圆角半径可按下式计算：或以后各次拉深凹模圆角半径应逐渐减小，一般按下式确定：（ｉ＝2、3、…、ｎ）以上计算所得凹模圆角半径一般应符合rA≥2ｔ的要求。

4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.4

拉深模工作部分结构参数的确定1．凸、凹模圆角半径的确定

（2）凸模圆角半径的确定首次拉深可取：中间各拉深工序凸模圆角半径可按下式确定：（ｉ＝3、4、…、ｎ）最后一次拉深凸模圆角半径rTn即等于零件圆角半径ｒ。但零件圆角半径如果小于拉深工艺性要求时，则凸模圆角半径应按工艺性的要求确定（即rT≥ｔ），然后通过整形工序得到零件要求的圆角半径。

4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.4

拉深模工作部分结构参数的确定2．拉深模的间隙

1.无压料圈的拉深模其拉深间隙为：2.有压料圈的拉深模其拉深间隙为：3.盒形件拉深模的间隙Ｚ/2＝（0.9～0.95）ｔ

当尺寸精度要求高时：Ｚ/2＝（0.9～1.05）ｔ；当精度要求不高时：Ｚ/2＝（1.1～1.3）ｔ。末道拉深取较小值。最后一道拉深：圆角部分的间隙比直边部分大0.1ｔ。

4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.4

拉深模工作部分结构参数的确定3．凸、凹模工作部分尺寸及其制造公差

对于最后一道工序的拉深模当零件尺寸标注在内形时，以凸模为基准，工作部分尺寸为：

对于多次拉深，中间各工序的凸、凹模尺寸可按下式计算：

当零件尺寸标注在外形时，以凹模为基准，工作部分尺寸为：

（a）工件要求外形尺寸（b）工件要求内形尺寸4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.4

拉深模工作部分结构参数的确定4．凸、凹模的结构

（1）不用压边的一次拉深成形时的凸、凹模结构形式a）圆弧形b)锥形c）渐开线形d）等切面形4.2拉深模设计有关工艺计算4．凸、凹模的结构（1）无压边多次拉深的凸、凹模结构（2）有压边的拉深凸、凹模结构4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.5其他形状拉深件的拉深特点1．带凸缘筒形件的拉深特点带凸缘筒形件的拉深过程和无凸缘的筒形件相比，其区别仅在于前者将毛坯拉深至某一时刻达到零件所要求的时不再拉深，而不是将凸缘变形区的材料全部拉入凹模内。当工件的相对拉深高度h/d>h1/d1时，则该工件就不能用一道工序拉深出来，而需要两次或多次才能拉出。（表4-12）4.2拉深模设计有关工艺计算4.2.5其他形状拉深件的拉深特点2．阶梯形零件的拉深特点旋转体阶梯形零件拉深时，其变形特点与圆筒形件相同，也就是说，每一阶梯相当于相应圆筒形件的拉深。图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ为拉深工序顺序。4.3拉深模设计实例图4-27所示为无凸缘的直壁圆筒形件，材料为08F钢，料厚1mm，抗拉强度

=320MPa，小批量生产，试完成该产品的拉深工艺设计。1．零件的工艺性分析该产品是无凸缘的直壁圆筒形件，零件的形状简单、对称，无特殊要求，易于拉深成形。底部侧角半径为3mm，满足拉深工艺对形状和尺寸的要求，可以直接拉出；零件的所有尺寸均为未注公差，采用普通拉深较易达到；零件所用材料为08F钢，塑性较好，易于拉深成形，因此该零件的冲压工艺性较好。

图4-27直壁圆筒4.3拉深模设计实例为了确定工艺方案，应首先计算毛坯尺寸并确定拉深次数。由于料厚为1mm，以下所有尺寸均以中线尺寸代入。2．工艺方案确定（1）确定修边余量由由公式(4-1)得查表4-2得△h=3.8mm，（2）毛坯直径计算

=

=184.85≈185mm4.3拉深模设计实例

1)判断是否需要压边圈。由毛坯相对厚度2)确定拉深次数。由=0.541查表4-3（1-24）得极限拉深系数为=0.58，=0.79，=0.81，=0.83。则各次拉深件直径为（3）拉深次数确定查表4-1知需要采用压边圈。=(1/185)×100=0.541

=

=0.58×185=107.3mm

==0.79×107.3=84.77mm==0.81×84.77=68.66mm<73mm三次拉深即可完成，但考虑到上述采用的都是极限拉深系数，而实际生产时所采用的拉深系数应比极限值大，因此将拉深次数调整为四次。4.3拉深模设计实例该拉深件需要落料、四次拉深、一次切边才能最终成形，因此成形该零件的方案有以下几种。方案一：单工序生产，即落料—拉深—拉深—拉深—拉深—切边。方案二：首次复合，即落料拉深复合—拉深—拉深—拉深—切边。方案三：级进拉深。考虑到是小批量生产，因此上述方案中优选方案二。但首次拉深时毛坯定位比较困难。（4）方案确定4.3拉深模设计实例（1）各次拉深半成品尺寸的确定

1）半成品直径。将上述极限拉深系数作调整，现分别确定如下：=0.62==0.62×185=114.7mm=0.83==0.83×l14.7=95.2mm3．工艺计算

=0.85==0.85×95.2=80.9mm=0.90==0.90×80.9=73mm2）半成品底部圆角半径。由式(4-12)计算出各次拉深凹模圆角半径的值如下：

取1=7mm。

依次求出并取：2=3.5mm；3=3mm；4=3mm。

凸模圆角半径可取与凹模圆角半径相同，即：l=7mm；2=3.5mm；3=3mm；4=3mm。

则得到半成品底部圆角半径为：r1=7mm；r2=3.5mm；r3=3mm；r4=3mm。4.3拉深模设计实例3）半成品高度。由式(4-2)计算得

=0.25×（1852÷114.7-114.7）+0.43×7.5÷114.7×（114.7+0.32×7.5）=49.1mm同理得：

=67.8mm；

=87.1mm；=100.5mm（2）冲压工艺力计算及初选设备（以第四次拉深为例，其他类同）。拉深力由式(4-5)计算：

=0.8×3.14×73×320=58.68kN（K取0.5～1.0，这里取0.8；L是第4次拉深所得圆筒的筒部周长）4.3拉深模设计实例压边力由式(4-8)计算，这里=2.5（查表4-7），则：=3.14÷4×2.5×［80.92-(73+2×3)2］>+这里初选100kN的开式曲柄压力机J23-10。=58.68+9.54=68.22kN选用单动压力机，需设备吨位：=9.54kN4.3拉深模设计实例选用倒装拉深模，毛坯利用压边圈的外形进行定位，采用中间滑动导柱导套导向，利用刚性推件装置推件，模具总体结构如图4-28所示。4．模具总体结构设计（以第四次拉深模为例）1-下模座；2-凸模固定板；3-卸料螺钉；4-压边圈；5-凹模；6-空心垫板；7-垫板；8-上模座；9、18-销钉；10-推件板；11-打杆；12-模柄；13-止动销；14、19-螺钉；15-导套；16-导柱；17-凸模4.3拉深模设计实例5．模具主要零件设计由于是最后一次拉深，为保证拉深件质量，根据公式（4-14），这里取凸、凹模单边间隙为1，即（1）模具工作部分尺寸设计1）模具间隙Z的确定mm2）凸、凹模圆角半径的确定由于工件圆角半径大于2（料厚），满足拉深工艺要求，因此最后一次=3mm。凹模圆角半径取=3mm。

拉深用的凸模圆角半径应该与工件圆角半径一致，即4.3拉深模设计实例3）凸、凹模刃口尺寸及公差的确定由于零件对内形有尺寸要求，因此以凸模为基准，间隙取在凹模上，由式(4-17)和式(4-18)计算得：凸模尺寸==

=凹模尺寸式中，分别是凸、凹模的制造公差，查表4-11选取。

mm△是工件的公差，工件为未注公差，可由GB／T15055-m查得为±0.5mm，则工件筒部直径调整为：（必要时可分别提高到IT6、IT7级公差）（注：GB/T15055-m中的m是指未注公差的尺寸的极限偏差。M级公差是常用级别，在非标加工中最常用）。4）凸模通气孔尺寸确定当直径为50~100mm时，通气孔尺寸为6.5mm。

4.3拉深模设计实例（2）模具主要零件设计1）凸模。材料选用Cr12MoV，热处理至56~60HRC，未注表面粗糙度Ra6.3，尺寸及结构如图4-29所示。

4.3拉深模设计实例2）凹模。材料选用Cr12MoV，热处理至58~62HRC，未注表面粗糙度Ra6.3，尺寸及结构如图4-30所示。4.3拉深模设计实例3）压边圈。材料选用45#钢，热处理至43~48HRC，未注表面粗糙度Ra6.3，尺寸及结构如图4-31所示。4.3拉深模设计实例4）垫板。材料选用45#钢，热处理至43~48HRC，未注表面粗糙度Ra6.3，尺寸及结构如图4-32所示。4.3拉深模设计实例5）凸模固定板。材料选用45#钢，未注表面粗糙度Ra6.3，尺寸结构如图4-33所示。模具设计基础5.其他冲压模设计学习目的：了解翻边、缩口、胀形模结构，掌握它们的设计方法。学习内容：5.1翻边变形及模具结构分析5.2缩口变形及模具结构分析5.3胀形变形及模具结构分析学习重点：模具结构分析

学习难点：模具设计有关工艺计算5.其他冲压模设计概述在冲压生产中，通过板料的局部变形来改变毛坯的形状和尺寸的冲压成形工序，统称为其它冲压成形工序。伸长类成形：如胀形和圆内孔翻孔，成形极限主要受变形区过大拉应力而破裂的限制；压缩类成形：如缩口和外缘翻凸边，成形极限主要受变形区过大压应力而失稳起皱的限制。5.1翻边翻边：在模具的作用下，将坯料的孔边缘或外边缘冲制成竖立边的成形方法。5.1翻边1.内孔翻边的变形特点和翻边系数5.1.1内孔翻边由图中可以看出，其变形区在d和D1之间的环形部分。在翻边后，坐标网格由扇形变成了矩形，说明变形区材料沿切向伸长，愈靠近孔口伸长愈大，接近于浅拉深状态，是三向主应变中最大的主应变。同心圆之间的距离变化不明显，即其径向变形很小，径向尺寸略有减小。竖边的壁厚有所减薄，尤其在孔口处，减薄较为严重。

5.1翻边1.内孔翻边的变形特点和翻边系数5.1.1内孔翻边变形程度极限翻边系数

圆孔翻边见表5-1翻边后竖边边缘的厚度，可按下式估算：

5.1翻边5.1.1内孔翻边（2）非圆孔翻边变形区分类非圆孔翻边系数

非圆孔的极限翻边系数，可根据各圆弧段的圆心角ａ大小，查表5-2小于圆孔翻边系数Ｋ5.1翻边2.内孔翻边的工艺计算5.1.1内孔翻边（1）平板坯料翻边的工艺计算预冲孔直径d竖边高度H或极限高度5.1翻边2.内孔翻边的工艺计算5.1.1内孔翻边（2）先拉深后冲底孔再翻边的工艺计算

先拉深后翻边的高度h预制孔直径或翻边的极限高度拉深高度5.1翻边3.翻边力的计算5.1.1内孔翻边用圆柱形平底凸模翻边时，可按下式计算：用锥形或球形凸模翻边的力略小于上式计算值。5.1.1内孔翻边4.翻边模工作部分的设计翻边凹模圆角半径可取该值等于零件的圆角半径；凸、凹模单边间隙Ｚ/2＝（0.75～0.85）ｔ

圆孔翻边凸模的形状和主要尺寸图a~c凸模端部没有定位部分，从利于变形来看，抛物线形c最好，平底a最差。图d~f有定位。5.1翻边5.1.2外缘翻边伸长类翻边1.伸长类翻边变形程度应在坯料的两端对坯料的轮廓线做必要的修正

按变形的性质分压缩类翻边ａ）伸长类平面翻边ｂ）伸长类曲面翻边

5.1翻边5.1.2外缘翻边2.压缩类翻边变形程度①也要采用防皱的压料装置

②也需修正坯料的展开形状压缩类平面翻边：ａ）压缩类平面翻边ｂ）压缩类曲面翻边5.1翻边5.1.3翻边模结构1.内孔翻边模12345671-打杆；2-模柄；3-凹模；4-推件板；5-凸模；6-下模座；7-螺杆。0001.优酷网-冲压模具翻边.flv

坯料靠凸模5端面锥形定位，模柄下行时，推件板4将坯料弹性压紧在凹模端面上。模柄继续下行，实现内孔翻边。翻边完成后，（弹性）推件板4将工件从凸模中推出；打杆1将工件从凹模中推出。5.1.3翻边模结构l-外圆翻边凸模；2-凸模固定板；3-外缘翻边凹模；4-内缘翻边凸模；5-压料板；6-顶件块；7-内缘翻边凹模；8-推件块毛坯套在内缘翻边凹模7上，并由它定位2.内外缘翻边复合模压料板5既起压料作用，又起整形作用，最后还起顶件作用。内缘翻边后，在弹簧作用下，顶件块6将工件从内缘翻边凹模7中顶起。推件块8由于弹簧的作用，冲压时始终保持与毛坯接触。到下极点时，与凸模固定板2刚性接触，因此推件块8也起整形作用。为了防止弹簧力的不足，上模的出件，最终采用刚性推件装置将工件推出。5.2缩口概述缩口是将先拉深好的圆筒形件或管件坯料通过缩口模具使其口部直径缩小的一种成形工序。坯料变形区受两向压应力的作用。防失稳是缩口工艺的主要问题。缩口的极限变形程度主要受失稳条件的限制。5.2缩口5.2.1缩口系数缩口的变形程度用缩口系数ｍ表示式中：d—缩口后的直径；

D—缩口前的直径。极限缩口系数的大小主要与材料种类、厚度、模具形式和坯料表面质量有关。见表。5.2缩口5.2.2缩口模具的支承形式图a是无支承，这种模具结构简单，但坯料的稳定性差。适用于坯料相对厚度较大，变形程度较小，变形区不易失稳起皱的缩口成形。图b是外部支承，这种模具结构较复杂，但缩口过程中坯料的稳定性较好，缩口系数也可取小些。图c是内外支承，这种模具结构在三种形式中最为复杂，但缩口过程中坯料的稳定性最好，缩口系数也是三种中最小的。5.2缩口5.2.3缩口时坯料尺寸计算缩口后，制件高度有变化。缩口坯料高度H分别按下式计算，式中的符号参看图。缩口凹模的半径锥角a对缩口成形过程有重要作用，一般a<45，最好使a在30以下5.2缩口5.2.3缩口时坯料尺寸计算5.2缩口5.2.4缩口力的计算对于如图5-12a所示的锥形缩口件，在无芯棒缩口时的缩口力可用下式计算：F—缩口力N；

t—缩口前料厚，mm；

D—缩口前直径（中径），mm；

d—工件缩口部分直径，mm；

—工件与凹模接触面摩擦系数；

a—凹模半径锥角；k—速度系数，在曲轴压力机上工作时，k=1.15。—材料的屈服强度，MPa；5.2缩口5.2.5缩口模结构1-上模座；2-垫板；3-凸模；4-紧固套；5-导正圈；6-凹模；7-凹模套；8-下模座此模具的通用性好，更换不同尺寸的凹模、导正圈和凸模，就可进行不同孔径的缩口。导正圈主要起导向和定位作用，同时起一定的外支承筒壁的作用。凸模加工成台阶形式，下部小直径部分恰好深入坯料内孔，起定位导向及内支承作用。5.3胀形概述冲压生产中，将坯料以局部材料变薄、表面积增大而扩张的冲压成形，称为胀形。胀形有平板毛坯的局部胀形（起伏成形）和空心毛坯的胀形。胀形的变形特点主要是变形区的材料承受双向拉伸，属于伸长类成形。胀形过程中不会产生失稳起皱现象，而且在胀形充分时工件表面比较光滑。胀形的破坏形式是胀裂。5.3胀形5.3.1起伏成形（a）压筋（b）压包（c）压字起伏成形的应用5.3胀形5.3.1起伏成形简单的起伏成形零件，其极限变形程度可按下式近似确定：压制加强筋所需的冲压力，可用下式近似计算：5.3胀形5.3.2空心坯料的胀形空心坯料的胀形:1.胀形方法刚性模具胀形软模胀形

轴向压缩和高压液体联合作用的胀形俗称凸肚，它是使材料沿径向拉伸，将空心工序件或管状坯料向外扩张，胀出所需的凸起曲面，如壶嘴、皮带轮、波纹管等。

5.3胀形5.3.2空心坯料的胀形1-凹模；２-分瓣凸模；3-拉簧；4-锥形芯块

刚性模具胀形软模胀形1-凸模2-分块凹模3-橡胶5.3胀形5.3.2空心坯料的胀形2.胀形系数常用胀形系数Ｋ表示Ｋ和坯料伸长率的关系为5.3胀形5.3.2空心坯料的胀形3.胀形力的计算胀形时，所需的胀形力Ｆ可按下式计算：胀形单位面积压力ｐ可用下式计算：式中≈（材料的抗拉强度）

―胀形变形区实际应力，近似估算时取A—成形面积5.3胀形5.3.3胀形模设计举例如图5-19所示罩盖，材料10钢，料厚0.5mm。中批量生产，试完成该产品的工艺及模具设计。图5-19罩盖工件图和坯料图5.3胀形5.3.3胀形模设计举例该工件侧壁属空心毛坯胀形，底部属起伏成形，具有胀形工艺的典型特点，筒形半成品毛坯由拉深获得。1．工艺分析及计算(1)底部压凹坑计算极限胀形深度对于软钢为h≤（0.15~2）d=0.15×15=2.25mm，此值大于工件底部凹坑的实际高度，可以一次成形。压凹坑所需成形力由式（式中：A为成形面积，K为系数，钢取200~300，铜、铝取150~200，t为材料厚度。）计算：=5.3胀形5.3.3胀形模设计举例(2)侧壁胀形计算胀形系数K由式(5-14)计算：=46.8/39=1.2查表5-6得极限胀形系数为1.24。该工序的胀形系数小于极限胀形系数，侧壁可以一次胀形成形。侧壁成形力近似按两端不固定形式计算，可查得=430MPa，由式（5-17）得：5.3胀形5.3.3胀形模设计举例(2)侧壁胀形计算由式（5-15）计算，，可以计算工件母线长取修边余量=3mm，则胀形前毛坯的原始长度由式（5-18）：=40.8mm，=40.8（1+0.35×0.2）+3=46.66mm取整为47mm。胀形前坯料取为外径39mm、高47mm的杯形件，如图5-19所示。（3）总成形力的计算5.3胀形5.3.3胀形模设计举例2.模具结构设计胀形模如图5-20所示。侧壁靠聚氨酯橡胶7的胀压成形，底部靠压包凸模3和压包凹模4成形，将模具型腔侧壁设计成胀形下模5和胀形上模6便于取件。1-下模板；2-螺栓；3-压包凸模；4-压包凹模；5-胀形下模；6-胀形上模；7-聚氨酯橡胶；8-拉杆；9-上固定板；10-上模板；11-螺栓；12-模柄；13-弹簧；14-螺母；15-拉杆螺栓；16-导柱；17导套模具设计基础6.塑料成型基本知识学习目的：了解塑料性能，掌握塑件设计方法；了解注射成型设备及工艺，掌握注射模具的结构组成。学习内容：6.1塑料性能及塑件设计

6.2注射成型设备与注射模具

3.3注射成型工艺

学习重点：1.塑件结构设计2.注射模的结构与组成学习难点：1.注射模与注射机的关系6.1塑料性能及塑件设计6.1.1塑料简介塑料制品的生产过程原料树脂塑料的制造助剂塑料塑料制品单体的制造树脂的制造成型加工树脂的生产塑料的生产塑件的生产塑料是以合成树脂为主要原料加入一定的添加剂制成的。1.塑料的组成

6.1塑料性能及塑件设计6.1.1塑料简介塑料生产的企业北京燕山石化6.1塑料性能及塑件设计6.1.1塑料简介2.塑料的分类热塑性塑料1）按树脂的分子结构和热性能分：热固性塑料热塑性塑料、热固性塑料解读6.1塑料性能及塑件设计6.1.1塑料简介聚合物的分子结构体型聚合物线型聚合物带有支链的线型聚合物6.1塑料性能及塑件设计6.1.1塑料简介热塑性塑料、热固性塑料解读6.1塑料性能及塑件设计6.1.1塑料简介2.塑料的分类通用塑料2）按塑料性能及用途分：特殊塑料增强塑料工程塑料6.1塑料性能及塑件设计6.1.1塑料简介1）热塑性塑料的成型注射机注射模制品6.1塑料性能及塑件设计6.1.1塑料简介2）热固性塑料的成型压力机压缩模制品6.1塑料性能及塑件设计6.1.1塑料简介2）热固性塑料的成型压注机压注模制品6.1塑料性能及塑件设计6.1.1塑料简介3.塑料的工艺性能1）收缩性成型收缩的形式：⑴塑件的尺寸收缩⑵收缩方向性

⑶后收缩⑷后处理收缩塑件从模具中取出冷却到室温后，塑件的各部分尺寸都比原来在模具中的尺寸有所缩小，这种性能称为收缩性。尺寸解读6.1塑料性能及塑件设计6.1.1塑料简介3.塑料的工艺性能2）流动性流动性好：如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性。

流动性中等：如改性聚苯乙烯、ABS、AS、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、氯化聚醚等。流动性差：酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料等。6.1塑料性能及塑件设计6.1.1塑料简介3.塑料的工艺性能3）相容性指两种或两种以上不同品种的塑料，在熔融状态下不产生相分离现象的能力。分子结构相似则较易相容，如PE、PP分子结构不同时较难相容，如PE、PS6.1塑料性能及塑件设计6.1.1塑料简介3.塑料的工艺性能4）吸湿性吸湿、粘附水分聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚砜不吸水也不易粘附水分：聚乙烯、聚丙烯、PS、PTFE成型前应进行干燥塑料对水分的亲疏程度6.1塑料性能及塑件设计6.1.1塑料简介3.塑料的工艺性能5）热敏性对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小而致剪切作用增大使料温增高，易出现变色、降解、分解的倾向。这种性能称为热敏性。如PVC、POM等成型时应加热稳定剂6.1塑料性能及塑件设计6.1.2塑件设计1.塑件尺寸精度塑件公差代号为MT（表1-3）MT1级精度最高（一般不采用），MT7级精度最低。尺寸精度的确定：根据教材表1-4（常用塑料)选择塑件公差等级根据选用的公差等级，查表1-3确定公差值。6.1塑料性能及塑件设计6.1.2塑件设计1.塑件尺寸及其精度尺寸精度的确定：查表1-3A项：不受模具合模精度影响的尺寸公差值B项：受模具合模精度影响的尺寸公差值6.1塑料性能及塑件设计6.1.2塑件设计对于塑件上孔的公差可采用基准孔，可取表中数值冠以（＋）号。对于塑件上轴的公差可采用基准轴，可取表中数值冠以（－）号。对中心距可取表中数值一半冠以（±

）号。尺寸精度的确定：标注标注解读、练习例如图所示塑件，材料为聚丙烯，精度等级为MT3，标注该塑件尺寸及公差。6.1塑料性能及塑件设计2.塑件的结构设计1）

塑件形状模具结构解读6.1塑料性能及塑件设计2.塑件的结构设计2）脱模斜度外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得。内形以小端为基准，斜度由扩大方向取得为了便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，必须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度α，在模具上称为脱模斜度。脱模斜度一般取30′～1°30′。(见表)6.1塑料性能及塑件设计2.塑件的结构设计3）塑件壁厚壁厚过小：强度及刚度不足，塑料流动困难壁厚过大：原料浪费，冷却时间长，易产生缺陷

厚薄适中壁厚均匀（壁厚比不超过3:1）表1-86.1塑料性能及塑件设计2.塑件的结构设计4）塑件的加强筋筋与壁厚筋的斜角筋与壁厚的圆弧6.1塑料性能及塑件设计2.塑件的结构设计5）支承面与凸台以边框凸起和脚底作为支承面，这样设计较合理。6.1塑料性能及塑件设计2.塑件的结构设计6）塑件的圆角（1