冲压模具设计-带凸缘圆筒件.doc

带凸缘圆筒拉深模设计
班级:
姓名：
学号:
日期:
前言
冷冲压模具得设计与制造一材料得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得应用,就是一门理论性与应用性很强得课程。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得今天,冷冲模开发得三个层面已经高度集成，紧密融合在一起。通过冷冲压得理论学习，然后再将理论知识用于实际中，不仅有助于理论知识得消化吸收,也可以提高自身得工程能力。为此,进行必要得冷冲模得课程设计很有必要。
结合所学到得理论知识与自身掌握得情况,特以带凸缘得圆筒件来设计冷冲压模具。此制件结构简单,容易上手学习,并且涵盖了所学得知识点,就是一个很好得设计素材。
本设计大致分为三个部分，一就是制件及模具得参数确定,一就是模具得结构设计,一就是制件得成形分析。
目录
前言 I
一制件工艺分析ﻩ1
1、1　 制件分析 1
1、2坯料直径确定 １
1、3 拉深成型次数计算 1
１、４　凸凹模圆角半径计算 1
１、5 拉深深度计算ﻩ1
１、6 拉深力得计算ﻩ1
1、７　凸凹模间隙计算 1
1、8 凸凹模工件尺寸计算ﻩ1
1、8、1 凸凹模计算公式ﻩ１
1、8、2 公差确定ﻩ１
１、9　凸模通气尺寸 1
二拉深模结构设计 １
2、1 拉深凸凹模结构 1
2、２ 模具总体结构得设计 １
三 Ｄynaform软件仿真分析ﻩ１
３、1网格划分 1
3、2　毛坯轮廓线计算 1
3、３ 制件厚度分析ﻩ1
3、4　主应力分布 1
3、5 制件成形情况 1
总结ﻩ1
参考文献 １
附表ﻩ1
一制件工艺分析
1、1 制件分析
所选得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计算得到坯料得直径大约为１２4mm、
其中,ｄ１＝32mｍ，d2＝40mm,d３＝５2mｍ，d4＝80mm,h＝5０mｍ,H=60mm,r1＝6mｍ，r2=４ｍm。
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,确定制件得拉深成型次数。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,可知各次得拉深系数介于坯料相对厚度为1、５到2、0之间，又＝,===0、32,不能满足一次拉深得要求。
通过尝试得方法,确定各次得拉深系数,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得极限拉伸系数(适合08钢）

1、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)。
第一次拉深所需得凹凸模半径分别为＝0、8＊=7、9mｍ≈
８mｍ,=08*8=6、４mm。以后所用得凸凹模半径适当得减少至最后依次拉深所需得4mm与６mm。
1、5 拉深深度计算
各次拉深深度得计算公式为=（-)+0、43(+）+(-),则第一次得拉深深度为＝（-)+0、4３*（6、4+8)＋(-)=39、3mm。
可知，第一次拉深得最大相对高度＝=０、52,查附表４、9,0、750、52,满足设计得要求,可以继续设计此后得各次拉深深度。
根据以上步骤,并且不断调整凸凹模半径,以后得拉深深度分别为10mm、6mm，最后根据剩余量得到最后一次得拉深深度。
1、６　拉深力得计算
总得冲压力就是拉深力与压边力之与,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,其中为材料得抗拉强度,0８钢得抗拉强度为４00ＭPa,为筒形件第一次拉深时得系数,查附表4、2２可知＝0、75,则=3、14*74、４*2＊0、75*4００=1４01６９、6N。
1、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+，为板料得正偏差,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,应该考虑模具得磨损情况与拉深件得弹复,其尺寸只能在最后一次得工序中加以考虑。对最后一道工序得拉深模,其凸凹模得尺寸及其公差按工件尺寸标注方式得不同,由附表4、３3所列得公式来进行计算。为了简洁,便于计算，第一次得凸凹模尺寸也按此公式来计算。
1、8、２公差确定
由附表4、３3可知，凹凸模得外形尺寸分别为=,=,又凸凹模得制造公差可由附表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,由于空气压力得作用或润滑油得粘性等因素,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

二拉深模结构设计
2、1拉深凸凹模结构
对于两次以上得拉深,选取得凸凹模形式如图3。

图3 模具结构形式
2、2 模具总体结构得设计
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。这类装置得下模课外设压料、卸料得强力弹压装置,通过弹压力得调节，保证有合适得压边力与足够得卸料力。并且在凸模得中间设有进气孔,保证了气体流动通畅。部分零件图见附图。

图4 3D半透明装配图

图5 3D半剖装配图

图５ 装配简图
三Dｙｎafoｒm软件仿真分析
根据所计算得到得毛坯尺寸，所需得毛坯直径为12４ｍm,第一次拉深后得直径为74、4ｍｍ,第二次拉深后得直径为57、288mm，第三次拉深后得直径为4７、5５ｍｍ，最后依次拉深到所需得直径为40mｍ。
3、1网格划分
将制件iges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、２ 毛坯轮廓线计算
根据理论计算得到毛坯得理论直径为１2４mｍ，得到外径周长为１２4*３、14=3８9、4mm;通过软件计算得坯料得轮廓线长度为403、7mm。软件计算得稍微大一点,考虑到修边,前期得设计基本满足要求。

图8 轮廓线长度计算
3、3 制件厚度分析
由图可知,最大得厚度大约为２mｍ，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,总体得厚度在2mm左右。在理论计算时,取得厚度平均值为２mｍ。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,第一次拉深满足要求时，之后得拉深也肯定满足，原因就是，之后得拉深深度小,冗余度高。

图９ 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，但就是模具预留了压边圈)，以较少起皱得情况。

图10　主应力分布
３、5 制件成形情况
下图为制件成形得成形极限图
由图可知,没有出现较危险得区域,起皱得部分也只发生在凸缘与修边部分，可以利用压边圈来消除影响。

图１１　成形极限图
总结
通过此次拉伸模设计,对钣金类拉伸件得参数确定、模具结构设计与成型分析有了一定得认识，并初步掌握了薄壁件成形得一般步骤。
此设计主要集中在三个方面,一就是制件得参数确定,一就是模具结构得设计,一就是成形分析。难点集中在参数得确定与成形分析。
制件得参数确定主要就是毛坯得尺寸、拉深系数、拉深次数、拉深深度、凸凹模得尺寸以及其公差等等。在设计过程中,参考了一些设计手册,通过手册中得预选参数，结合制件情况,合理选取，并不断地分析检验参数得合理性。反复选取拉深系数,来满足拉深次数与拉深深度,又反过来让拉深系数满足设计手册中给定材料得设计要求,以求达到一个合理得设计。
模具得设计参考现有得拉深模设计手册,并结合制件设计而成,一部分零件采用了标准设计,为了便于模具得加工、节约成本与缩短设计周期。
成形分析主要包括网格划分、毛坯轮廓线生成与成形计算分析等等。分析中参数得选取直接影响成形分析得结果好坏,其中网格得划分好坏占很大得影响。
由于个人所学得知识有限,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、冷冲模课程设计与毕业设计指导、湖南大学出版社,2008、
[3］ 丁友生 吴治明等、冷冲模设计与制造、浙江大学出版社,2０1１、
[4] 杨关全 匡余华、冷冲模设计资料与指导、大连理工大学出版社,2012、
［5] 美国工程技术联合公司、ｄyｎaｆoｒm5、５中文培训手册、ETA，2006、
［６] 佚名、dynａform5、９、X中文版视频教程、不详
附表
(以下表节选自《冷冲模课程设计与毕业设计指导》)

表4、３0 板料偏差