冲压模具设计带凸缘圆筒件Word下载.docx

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为此，进展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局部，一是制件与模具的参数确定，一是模具的结构设计，一是制件的成形分析。

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。

坯料直径确定

根据表1以与图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。

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。

，t=2mm，D=124mm，t/D*100%=1.6%〔通过附表，介于到之间，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到之间，又=，==，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、、、，一共需要4次拉深，满足要求。

可知，第一次拉深后，；

第二次拉深后，；

第三次拉深后，；

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〕

1.4凸凹模圆角半径计算

凹模圆角半径，凸模圆角半径～1.0）。

第一次拉深所需的凹凸模半径分别为=0.8*≈

8mm，。

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（+）+（-），如此第一次的拉深深度为=（-）+0.43*（6.4+8）+（-。

可知，第一次拉深的最大相对高度=，查附表，，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，凸缘相对直径为，由附表，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，查附表可知，如此。

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，由附表查得为，=t+，为板料的正偏差，查附表，板料正偏差为，计算得到，单面为。

1.8凸凹模工件尺寸计算

凸凹模计算公式

确定凸凹模工作局部尺寸时，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，其凸凹模的尺寸与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展计算。

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。

公差确定

由附表可知，凹凸模的外形尺寸分别为=，=，又凸凹模的制造公差可由附表查得，，，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

二拉深模结构设计

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，保证有适宜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。

局部零件图见附图。

图43D半透明装配图

图53D半剖装配图

图5装配简图

三Dynaform软件仿真分析

根据所计算得到的毛坯尺寸，所需的毛坯直径为124mm，第一次拉深后的直径为，第二次拉深后的直径为，第三次拉深后的直径为，最后依次拉深到所需的直径为40mm。

网格划分

将制件iges格式导入到软件后，划分网格后如下列图。

网格质量较好，可以承受。

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的理论直径为124mm，得到外径周长为；

通过软件计算的坯料的轮廓线长度为。

软件计算的稍微大一点，考虑到修边，前期的设计根本满足要求。

图8轮廓线长度计算

3.3制件厚度分析

由图可知，最大的厚度大约为2mm，出现在凸缘局部，最小值大约为，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，之后的拉深也肯定满足，原因是，之后的拉深深度小，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，但是模具预留了压边圈〕，以较少起皱的情况。

图10主应力分布

3.5制件成形情况

如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，起皱的局部也只发生在凸缘和修边局部，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，一是成形分析。

难点集中在参数确实定和成形分析。

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、凸凹模的尺寸以与其公差等等。

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，一局部零件采用了标准设计，为了便于模具的加工、节约本钱和缩短设计周期。

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，希望教师在发现问题时，与时批评指出，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，2008.

[2]汤酞如此.冷冲模课程设计与毕业设计指导.大学，2008.

[3]丁友生吴治明等.冷冲模设计与制造.大学，2011.

[4]关全匡余华.冷冲模设计资料与指导.理工大学，2012.

[5]美国工程技术联合公司中文培训手册.ETA，2006.

[6]佚名中文版视频教程.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