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东莞南博职业技术学院毕业论文 承 诺 书本人郑重声明：我承诺所呈交的毕业论文是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本文没有抄袭个人或集体的劳动成果。如有雷同纯属巧合。 摘要 本文叙述了通过对圆筒形零件拉伸挤边过程的分析，介绍了拉伸挤边的特点及适应范围。分析了模具结构各参数对零件的质量和模具寿命的影响，提出了模具结构各参数的确定原则，为其他圆筒形拉伸挤边复合模的设计提供了借鉴。关键词 拉伸切边 复合模结构设计目 录1 前言12 拉伸挤边工作过程、特点及适应范围22.1 拉伸挤边工作过程22.2 拉伸挤边的特点22.2.1拉伸挤边的优点22.2.2 拉伸挤边的缺点32.3 拉伸挤边的适用范围33 拉伸挤边凸凹模的设计33.1 拉伸挤边凸模的设计43.1.1凸模刃口形式的选择43.1.2 拉伸挤边凸模的特点43.1.3 拉伸挤边凸模的特点53.2 拉伸挤边凹模的设计53.2.1 拉伸挤边凹模结构形式的选择63.2.2 拉伸挤边凹模的设计64间隙对模具寿命的影响64.1 间隙对冲裁工艺力的影响85模具材料的选择86 结束语8致谢9参考文献10东莞南博职业技术学院毕业论文 第11页1前 言圆筒形零件的加工，一般采用板料经过一次或多次拉伸成形，由于材料存在着各向异性，其毛坯口部一般都会出现不平齐的凸耳，因此常常需要进行切边，其切边方式也通常采用车床切边、滚轮式切边、涨切式切边、浮动式切边。这几种切边方式都需要设计切边夹具或切边模，且容易引起断面形状的改变。这样不仅生产效率低，生产成本高，产品质量不稳定，而且不能满足大批量生产的要求。为提高生产效率，降低生产成本，提高产品质量，满足大批量生产的要求，本次采用拉伸与挤边复合工艺。2 拉伸挤边工作过程、特点及适应范围2.1 拉伸挤边工作过程根据资料【1】，本次拉伸凸模进入圆筒形零件毛坯，随着拉伸凸模下行，对工件进行拉伸，拉伸可分解为以下几个阶段：（1）线弹性阶段：该段内应力和应变成正比，即满足胡克定律，当应力超过比例极限后到达弹性极限。（2）屈服阶段：当应力超过弹性极限后，应力基本保持不变，应变确迅速增加，材料暂时失去了抵抗变形的能力。即为材料的屈服，此时材料到达屈服极限。（3）强化阶段：屈服阶段后，材料抵抗变形能力有所恢复，即为材料的强化。强化极限是材料所能承受的最大应力。在拉伸工序结束时，拉伸凸模上的台阶与凹模共同对工件进行挤边。挤边的变形过程不同于冲裁，挤边过程可分解为以下几个阶段：（1）弹性变形阶段：拉伸凸模上的台阶接触毛坯后开始压缩材料，材料弹性压缩，随着凸模的继续压入，材料的内应力达到弹性极限。（2）塑性变形阶段：凸模继续压入，材料的内应力达到屈服极限时，开始进入塑性变形阶段，凸模挤入材料的深度逐渐增大，即弹性变形程度逐渐增大，变形区材料硬化加剧。（3）挤边阶段：凸模继续向下，“无间隙”地通过凹模，材料切断，工件挤压面和切断面表面粗糙度值较低。2.2拉伸挤边的特点根据资料【2】，从拉伸挤边工作过程可以看出，拉伸挤边具有以下特点：（1）挤边过程是凸模利用尖锐的环状台阶从水平方向挤压工件，使侧壁与余边分离。（2）挤边进行与零件拉伸的最后阶段，拉伸和挤边总是相伴而行。（3）拉伸挤边后工件边缘形状如图1所示。其中a、b、c、h、t、 的大小与模具结构有关。2.2.1拉伸挤边的优点（1）由于拉伸和挤边总是相伴而行的，挤边刃口只是拉伸凸缘（或凹模）的一个部分，省去了专用切边模。故拉伸挤边能降低模具费用，提高生产效率，从而获得较高的综合经济效益。（2）能有效的控制拉伸件的高度和侧壁的垂直度，提高产品的质量。（3）挤压边缘一侧带有圆弧和斜度，此面若与其他零件装配时，比较便利，可免去加工倒角或圆角。2.2.2拉伸挤边的缺点（1）使用范围局限性较大。（2）与挤边刃口相对的凹模圆角或锥面处，工作环境恶劣，容易磨损或擦伤，寿命较低。（3）所需压力机的吨位大。（4）需及时润滑模具并清除金属碎屑，冲压生产率稍有降低。2.3 拉伸挤边的适用范围（1）适用与软质材料，不适于硬料。（2）适于0.50.3mm厚的板料。材料厚度较小制图困难，挤边质量不易保证，反之则挤边困难畸变明显。（3）适用于形状简单的拉伸件。3 拉伸挤边凸凹模的设计 利用台阶凸模与带圆角得凹模进行挤边时，挤边工件边缘形状与普通冲裁时工件的边缘形状是不相同的，由于所采用的凸模刃口形式不同，挤边工件边缘形状也不相同，如图1所示。 (a) (b) 图1 挤边工件边缘形状 3.1拉伸挤边凸模的设计3.1.1凸模刃口形式的选择凸模刃口形式有两种：切边刃口断面夹角大于90的结构；见图1a，挤边工件边缘形状 如图1a所示 。切边刃口断面夹角等于90的结构（见图2b）挤边工件边缘形状如图1b所示。图2a所示凸模适用于变薄拉伸带挤边工序零件的加工。图2b所示凸模适用于不变薄拉伸带挤边工序零件的加工。 (a) (b)图2 凸模刃口形式3.1.2拉伸挤边凸模的设计(1).凸模斜角的确定。凸模斜角太大，则零件口部毛刺多，太小又不易被挤断。双模拉伸带挤边时，凸模斜角取1525，单模拉伸带挤边时，凸模斜角取3045。(2)凸模拉伸部分直径d的确定。d=D-X 式中d拉伸凸模工作部分直径，mmD拉伸件的直径，mmX系数，一般取0.75拉伸件内径公差，mm（3）凸模挤边部分直径d1的确定。 即： =d+(1.41.6)t 式中 凸模挤边部分直径d1，mm d 拉伸凸模工作部分直径，mm t 拉伸件口部壁厚，mm 凸模挤边部分直径d1,应小于挤边前毛坯内径。（4）凸模拉伸部分长度l的确定。凸模拉伸部分长度l，应根据零件挤边的长度，需要经过初步计算，然后经过试验确定。3.1.3 拉伸挤边凸模的特点（1）切边刃口断面夹角大于90的拉伸挤边凸模。 a .当零件的高度尺寸有较高要求时，凸模拉伸部分长度L难以保证。 b.凸模斜角不易测量，当挤边刃口磨钝或部分崩裂后，不易修复。 c.当挤边刃口磨钝或部分崩裂后，对于倒装式拉伸挤边模，工件容易紧贴在凸模上，难以卸下。 d.形状简单，容易制造。 该凸模适用于变薄拉伸带挤边工序零件的加工。 （2）切边刃口断面夹角等于90的拉伸挤边凸模。 只要合理选择技术参数，并将拉伸部分和切边部分做成两件，然后用螺钉和销钉定位联结，能有效克服以上缺点。结构相对复杂，当挤边刃口磨钝或部分崩裂后，修复方便。 该凸模适用于不变薄拉伸带挤边工序零件的加工。3.2 拉伸挤边凹模的设计3.2.1 拉伸挤边凹模结构形式的选择 拉伸挤边凹模结构形式有两种，见图3所所示。（a） (b)图 3 凹模结构形式图3a所示凹模适用于变薄拉伸带挤边工序零件的加工。图3b所示凹模适用于不变薄拉伸挤边工序零件的加工。3.2.2 拉伸挤边凹模的设计（1）变薄拉伸挤边凹模的设计。 a变薄拉伸挤边凹模内径制造的要求未免过于苛刻。根据生产实验可知，当取r=7mm、Z=1.1t时，对于t=1.5mm的软钢板料，只要单边间隙不超过0.08mm，就能保证工件端部不出现毛刺。因此设计的单边间隙为0.040.06mm。4 间隙对模具寿命的影响模具寿命分为刃磨寿命和模具总寿命。刃磨寿命是用两次刃磨之间的合格制件数表示。总寿命是用模具失效为止的总的合格制件数表示。 模具失效的原因一般有：磨损、变形、崩刃、折断和涨裂。 冲裁过程中作用于凸、凹模上的力为被冲材料的反作用力，其方向与图4所示相反，凸、凹模刃口受着极大的垂直压力与侧压力的作用，高压使刃口与被冲材料接触面之间产生局部附着现象，当接触面相对滑动时，附着部分就产生剪切而引起磨损。这种附着磨损，是冲模磨损的主要形式。当接触压力愈大，相对滑动距离愈大，模具材料愈软，则磨损量愈大。而冲裁中的接触压力，即垂直力、侧压力、摩擦力均随间隙的减小而增大，且间隙小时，光亮带变宽，摩擦距离增长，摩擦发热严重，所以小间隙将使磨损增加，甚至使模具与材料之间产生粘结现象。而接触压力的增大，还会引起刃口的压缩疲劳破坏，使之崩刃。小间隙还会产生凹模胀裂，小凸模折断，凸凹模相互啃刃等异常损坏。当然，影响模具寿命的因素很多，有润滑条件，模具制造材料和精度、表面粗糙度、被加工材料特性、冲裁件轮廓形状等，但间隙却是其中一个主要因素。所以为了减少凸、凹模的磨损，延长模具使用寿命，在保证冲裁件质量的前提下适当采用较大的间隙值是十分必要的。若采用小间隙，就必须提高模具硬度、精度、减小模具粗糙度、良好润滑，以减小磨损。 图4 冲裁时作用于板料上的力 1-凸模 2-板材 3-凹模4.1 间隙对冲裁工艺力的影响随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的5%20%左右时，冲裁力的降低不超过5%10%。间隙对卸料力、推件力的影响比较显著。间隙增大后，从凸模上卸料和从凹模里推出零件都省力，当单边间隙达到材料厚度的1525%左右时卸料力几乎为零。但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。5 模具材料的选择 拉伸挤边摸的易磨损部位主要在挤边凸模和拉伸凹模，材料选择Cr12MoV钢，这种钢具有淬火变形小，淬透性好，耐磨性高等特点，但它的最大缺点是碳化物分布很不均匀，这不紧使钢的强度大为降低，而且往往造成模具在使用过程中出现崩刃损坏。由于Cr12MoV钢属于莱氏体钢，碳化物偏析严重，为此，必须通过锻造来改变Cr12MoV钢的碳化物分布状况，以保证模具的使用寿命。锻造时应掌握住一定的锻造比，进行4墩4拔，以保证击碎碳化物，严格锻造工艺，控制好始锻和终锻温度。碳化物不均匀性3级为宜。热处理方式采用一次硬化法，淬火硬度为6062HRC。6结束语 本人采用以上设计原则，设计了两幅拉伸挤边复合模，模具结构简单，设计合理，试模一次成功。加工出的零件，完全满足产品图要求。以上设计原则可为一般筒形件拉伸挤边复合模的设计提供借鉴。参考文献1 张永军.拉伸切边模设计J.模具工业,1995,(12)2 幸育忠.冲压成形件的挤压切边J.机械工人(热),1991,(12)3 袁弓宝,陆剑杰.连续引伸模设计J.模具工业,1986,(4)4 枪弹弹壳制造编写组.枪弹弹壳制造M.北京:国防工业出版社,1976.5 钱景衡.盖体冲压复合模J.模具工业,1992,(1)6 聂兰启,刘生荣等.硬质合金组合凹模设计J.模具制造,2008,(2)7 湖南省机械工程学会锻压分会.冲压工艺M.长沙:湖南科学技术出版社,1984.致 谢我深深的感谢我的公司，给我提供了一个认识自我与自我提炼的平台。在这次的实习带给我的不仅仅是经验，它还培养了我吃苦耐劳的精神和严谨认真的作风。这为我以后自己的发展奠下了基础。这次实习也让我深刻的了解到，对于刚出校门的我更应该学会察言观色，多工作，少闲话。这样才能讨得上司的好评和看重，任何一个公司都是热衷于那些肯干活认真做事的骨干。身在社会，会与形形色色的人打交道，与不同人的接触。社会与校园是不同角色，扮演着不同主角。在实习日子里，学会了与同事相处和沟通。人品好，自然会有好人缘。社会有着许多不同利益因素，时时刻刻都在变化，对于刚踏出社会的我，要时间去适应与体会。有时会有人对我冷漠误会，但是我不怕，也不气愤，我会以诚待人，以最好的面貌迎接新一天的工作。工作责任的追究，踏入社会的大门，也就是要求对自己所做的每一件