项目四拉深工艺与模具设计)

1、项项目四目四 拉深工拉深工艺与艺与模具模具设计设计 项目四 拉深工艺与模具设计u一、项目引入一、项目引入 拉深工艺广泛应用于汽车、拖拉机、仪表、电子、航空航天等各个工拉深工艺广泛应用于汽车、拖拉机、仪表、电子、航空航天等各个工业部门和日常生活用品的生产中业部门和日常生活用品的生产中, , 是冷冲压的基本工序之一，不仅可以是冷冲压的基本工序之一，不仅可以加工旋转体零件加工旋转体零件, ,还可加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件还可加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件, ,如图如图4-14-1、4-24-2所示。所示。图4-1 拉深件的类型图4-2 拉深件实物 项目四 拉深工艺与模具设计 本项目以

2、如图本项目以如图4-34-3所示的圆筒形零件的拉深模设计为载体。所示的圆筒形零件的拉深模设计为载体。 图4-3 圆筒形零件图u二、相关知识二、相关知识 （一）（一） 圆筒形零件拉深工艺分析圆筒形零件拉深工艺分析 1. 1.拉深变形过程及特点拉深变形过程及特点图4-4 圆筒形零件拉深图4-5 拉深时材料转移 项目四 拉深工艺与模具设计 通过网格试验分析拉深时材料的转移通过网格试验分析拉深时材料的转移, ,可进一步说明拉深时金属的流可进一步说明拉深时金属的流动情况动情况, ,如图如图4-64-6所示。所示。 （a）网格的变化 （b）扇形小单元的变形 图4-6 拉深件的网格试验 项目四 拉深工艺与模

3、具设计 项目一 冲压加工基础 2.2.拉深过程中的应力与应变拉深过程中的应力与应变 图4-8 拉深过程中的应力与应变状态 3.3.拉深过程中的问题拉深过程中的问题 （1 1）起皱）起皱 图4-9 拉深件的起皱破坏 项目四 拉深工艺与模具设计 （2 2）破裂）破裂 随着变形程度的提高变形力也相应地增大，当变形力大于危险断面随着变形程度的提高变形力也相应地增大，当变形力大于危险断面的承载能力时拉深件则被拉破的承载能力时拉深件则被拉破, ,如图如图4-104-10所示所示. . （3 3）硬化）硬化 （4 4）突耳）突耳 图4-10 拉深件的破裂 项目四 拉深工艺与模具设计 ( (二）拉深件的工艺性

4、二）拉深件的工艺性 1. 1.拉深件的公差等级拉深件的公差等级 2. 2.拉深件的尺寸与形状拉深件的尺寸与形状 图4-11 组合成对进行拉深 图4-12 凸缘面上带下凹的拉深件 项目四 拉深工艺与模具设计 3. 3.拉深件的高度拉深件的高度 4. 4.拉深件的圆角半径拉深件的圆角半径 5. 5.拉深件的材料选用拉深件的材料选用 图4-13 拉深件的孔边距 表4-1 一次拉深的极限高度 项目四 拉深工艺与模具设计 ( (三）圆筒形零件拉深工艺计算三）圆筒形零件拉深工艺计算 1. 1.简单旋转体拉深毛坯尺寸的计算简单旋转体拉深毛坯尺寸的计算 （1 1）确定修边余量）确定修边余量 表4-2 无凸缘拉

5、深件的修边余量h 项目四 拉深工艺与模具设计 表4-3 带凸缘拉深件的修边余量h 项目四 拉深工艺与模具设计 （2 2）计算零件表面积）计算零件表面积 项目四 拉深工艺与模具设计图4-14 圆筒形零件毛坯尺寸计算 2.2.复杂旋转体拉深件毛坯尺寸的计算复杂旋转体拉深件毛坯尺寸的计算 形状复杂的旋转体拉深件的坯料尺寸计算可利用久里金法则形状复杂的旋转体拉深件的坯料尺寸计算可利用久里金法则, ,即任何即任何形状的母线绕轴旋转一周所得到的旋转体面积形状的母线绕轴旋转一周所得到的旋转体面积, ,等于该母线的长度与其重等于该母线的长度与其重心绕该轴线旋转所得周长的乘积心绕该轴线旋转所得周长的乘积, ,如

6、图如图4-154-15所示。所示。 项目四 拉深工艺与模具设计图4-15 旋转体母线 3.3.拉深次数的确定拉深次数的确定 （1 1）拉深系数的概念和意义）拉深系数的概念和意义 项目四 拉深工艺与模具设计图4-16 圆筒形零件的多次拉深 极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下用实验方法得出的极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下用实验方法得出的, ,见表见表4-44-4、表、表4-54-5。 项目四 拉深工艺与模具设计表4-4 圆筒形零件带压边圈的极限拉深系数 项目四 拉深工艺与模具设计表4-5 圆筒形零件不带压边圈的极限拉深系数 （2 2）拉深次数的确定）拉深次数的确定 4. 4.工序件尺寸

7、的计算工序件尺寸的计算 项目四 拉深工艺与模具设计表4-6 无凸缘筒形拉深件深件的最大相对高度h/d （四）拉深力与压边力的计算（四）拉深力与压边力的计算 1. 1.拉深力的计算拉深力的计算 项目四 拉深工艺与模具设计表4-7 修正系数 2.2.压边力的计算压边力的计算 （1 1）压边条件）压边条件 项目四 拉深工艺与模具设计表4-8 采用或不采用压边圈的条件 （2 2）计算压边力）计算压边力 3. 3.压力机公称压力的选择压力机公称压力的选择 项目四 拉深工艺与模具设计表4-9 单位压边力P 4.4.压边装置压边装置 （1 1）弹性压边装置）弹性压边装置 项目四 拉深工艺与模具设计图4-18

8、 弹性压边装置图4-19 三种压力装置压边力的变化曲线 （2 2）刚性压边装置）刚性压边装置 项目四 拉深工艺与模具设计 图4-20 刚性压边1-曲轴；2-凸轮；3-外滑块；4-内滑块；5-凸模；6-压边圈；7-凹模 （五）拉深模工作部分设计（五）拉深模工作部分设计 1. 1.凸、凹模结构设计凸、凹模结构设计 （1 1）无压料的拉深模结构形式）无压料的拉深模结构形式 项目四 拉深工艺与模具设计图4-21 无压料拉深模的凹模结构形式 （2 2）有压料的拉深模结构形式）有压料的拉深模结构形式 项目四 拉深工艺与模具设计图4-22 有压料的拉深模工作部分的结构表4-10 通气孔尺寸 2.2.拉深模具

9、间隙拉深模具间隙 （1 1）无压料装置拉深）无压料装置拉深 （2 2）有压料装置拉深）有压料装置拉深 项目四 拉深工艺与模具设计表4-11 有压料装置拉深时单边间隙值 3.3.凸、凹模工作部分的尺寸和公差凸、凹模工作部分的尺寸和公差 （1 1）凹模圆角半径）凹模圆角半径 （2 2）凸模圆角半径）凸模圆角半径 项目四 拉深工艺与模具设计表4-12 首次拉深凹模的圆角半径rd1 （3 3）凸、凹模工作部分的尺寸和公差）凸、凹模工作部分的尺寸和公差 项目四 拉深工艺与模具设计图4-23 拉深零件尺寸与模具设计 （六）拉深模的典型结构（六）拉深模的典型结构 拉深模具的机构是拉深模具设计中最基本的内容之

10、一。拉深模具的机构是拉深模具设计中最基本的内容之一。 1. 1.首次拉深模首次拉深模 项目四 拉深工艺与模具设计 图4-24 无压边圈的首次拉深模具1-模柄；2-凸模；3-凹模；4-卸件环；5-定位板；6-拉簧；7-下模座 如图如图4-254-25所示为带上压边装置的首次拉深模。所示为带上压边装置的首次拉深模。 项目四 拉深工艺与模具设计 图4-25 带上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 2.2.以后各次拉深模以后各次拉深模 项目四 拉深工艺与模具设计 图4-26 压边圈在上模的反向再次拉深模1下模座;2、7

11、销钉;3、14螺钉;4卸料螺钉;5上模座;6模柄;8弹簧;9凸模固定板;10支承柱;11凸模;12卸料板;13凹模 3.3.落料拉深复合模落料拉深复合模 项目四 拉深工艺与模具设计 图4-27 落料拉深复合模1下模座;2顶杆;3压边圈;4落料凹模;5、13、22销钉;6、12、24螺钉;7凸凹模固定板;8垫板;9上模座;10导套;11导柱;14模柄;15打料杆;16止动销;17凸凹模;18推件块;19拉深凸模;20卸料板;21导料板;23凸模固定板 （七）带凸缘筒形零件的拉深（七）带凸缘筒形零件的拉深 冲压生产中经常加工带凸缘筒形零件冲压生产中经常加工带凸缘筒形零件, ,其拉深过程中各变形区的

12、应力其拉深过程中各变形区的应力状态和变形特点与无凸缘筒形零件相同。状态和变形特点与无凸缘筒形零件相同。 项目四 拉深工艺与模具设计 图4-28 两种带凸缘筒形零件 1.1.窄凸缘筒形零件的拉深窄凸缘筒形零件的拉深 （1 1）窄凸缘筒形零件的拉深方法）窄凸缘筒形零件的拉深方法 （2 2）窄凸缘筒形零件拉深的工艺计算）窄凸缘筒形零件拉深的工艺计算 项目四 拉深工艺与模具设计 图4-29 窄凸缘件拉深 2. 2.宽凸缘筒形零件的拉深宽凸缘筒形零件的拉深 （1 1）宽凸缘圆筒件的拉深方法。）宽凸缘圆筒件的拉深方法。 项目四 拉深工艺与模具设计 图4-30 宽凸缘件的拉深方法 （2 2）宽凸缘筒形零件的

13、工艺计算）宽凸缘筒形零件的工艺计算 项目四 拉深工艺与模具设计 表4-13 带凸缘筒形体的首次极限拉深系数m1 项目四 拉深工艺与模具设计 表4-14 带凸缘筒形体的首次极限拉深高度h1/d1 项目四 拉深工艺与模具设计 表4-15 带凸模筒形件的以后各次拉深系数 （八）阶梯形状零件的拉深（八）阶梯形状零件的拉深 如图如图4-314-31所示，阶梯形件从形状来说相当于若干个直壁圆筒形零所示，阶梯形件从形状来说相当于若干个直壁圆筒形零件的组合，因此其拉深变形特点同直壁圆筒形零件的拉深基本相同，件的组合，因此其拉深变形特点同直壁圆筒形零件的拉深基本相同，每一个阶梯的拉深即相当于相应的圆筒形零件的拉

14、深。每一个阶梯的拉深即相当于相应的圆筒形零件的拉深。 项目四 拉深工艺与模具设计 图4-31 阶梯形件 1.1.拉深次数的确定拉深次数的确定 2. 2.拉深方法的确定拉深方法的确定 项目四 拉深工艺与模具设计 图4-32 两种阶梯形件的拉深方法 图4-33 浅阶梯形件的拉深方法 项目四 拉深工艺与模具设计u三、项目实施三、项目实施 （一）设计的前期准备（一）设计的前期准备 1. 1.阅读拉深件产品图阅读拉深件产品图 2. 2.分析拉深件工艺分析拉深件工艺 3. 3.拉深模生产状况拉深模生产状况 （二）工艺方案的确定（二）工艺方案的确定 1. 1.确定修边余量确定修边余量 2. 2.毛坯直径计算

15、毛坯直径计算 3. 3.拉深次数确定拉深次数确定 （1 1）判断是否需要压边圈）判断是否需要压边圈 （2 2）确定拉深次数）确定拉深次数 4. 4.方案确定方案确定 项目四 拉深工艺与模具设计 （三）拉伸工艺计算（三）拉伸工艺计算 1. 1.各次拉深半成品尺寸的确定各次拉深半成品尺寸的确定 （1 1）半成品直径）半成品直径 （2 2）半成品底部圆角半径）半成品底部圆角半径 （3 3）半成品高度）半成品高度h h0 0 2.2.冲压工艺力计算及初选设备冲压工艺力计算及初选设备 （四）模具工作部分尺寸的设计（四）模具工作部分尺寸的设计 1. 1.模具间隙模具间隙C C的确定的确定 2. 2.凸、凹

16、模圆角半径的确定凸、凹模圆角半径的确定 项目四 拉深工艺与模具设计 （五）拉深模装配图的设计绘制（五）拉深模装配图的设计绘制 1. 1.拉深装配图视图的画法拉深装配图视图的画法 图4-34 第四次拉深模总装图1下模座;2凸模固定板;3卸料螺钉;4压边;5凹模;6空心垫板;7垫板;8上模座;9、17销钉;10推件板;11横销;12推杆;13模柄;14止动销;15、18螺钉;16拉深凸模 项目四 拉深工艺与模具设计 （六）拉深模零件图的设计绘制（六）拉深模零件图的设计绘制 1. 1.拉深模零件图的布局拉深模零件图的布局 2. 2.拉深模具图的画法拉深模具图的画法 3. 3.拉深模零件的尺寸标注拉深模零件的尺寸标注 4. 4.拉深模零件图技术要求拉深模零件图技术要求 图4-35 拉深模零件图的布局 项目四 拉深工艺与模具设计 图4-36 凸模 图4-37 拉深凹模 项目四 拉深工艺与模具设计 图4-38 压边圈 图4-39 凸模固定板 项目四 拉深工艺与模具设计 （七）编写、整理技术文件（七）编写、整理技术文件 1. 1.拉深模设计说明书的内容、格式拉深模设计说明书的内容、格式 2. 2.拉深模说明书拉深模说明书 图4-40 垫板 项目四 拉深工艺与模具设计u四、项目拓展四、项目拓展 （一）（一） 拉深工艺的辅助工序拉深工艺的