模具設計基礎第4、5章

1、模具設計基礎第2版第4章拉深工藝與拉深模具設計第5章其他冷沖壓成形工藝與模具設計第4章拉深工藝與拉深模具設計第4章拉深工藝與拉深模具設計4.1拉深工藝概述4.1.1拉深的概念及分類4.1.2拉深變形過程分析4.1.3拉深工序的主要工藝問題4.2圓筒形拉深件拉深工藝4.2.1拉深件工藝性4.2.2圓筒形拉深件毛坯尺寸的計算4.2.3圓筒形拉深件的拉深系數和拉深工序尺寸計算4.2.4拉深力計算4.2.5帶料級進拉深第4章拉深工藝與拉深模具設計4.3拉深模典型結構4.3.1首次拉深模4.3.2以后各次拉深模4.3.3落料拉深復合模4.4壓邊裝置4.4.1壓邊裝置的類型4.4.2壓邊圈的類型4.5拉深

2、模工作部分設計4.5.1拉深模凸、凹模圓角半徑4.5.2拉深模間隙第4章拉深工藝與拉深模具設計4.5.3拉深凸、凹模工作部分尺寸4.1拉深工藝概述4.1.1拉深的概念及分類4.1.2拉深變形過程分析圖4-1拉深工藝過程4.1.2拉深變形過程分析圖4-2拉深網格實驗4.1.2拉深變形過程分析圖4-3拉深件筒壁厚度和硬度的變化4.1.3拉深工序的主要工藝問題1.平面凸緣部分的起皺2.筒壁危險斷面的拉裂1.平面凸緣部分的起皺表4-1單位壓邊力2.筒壁危險斷面的拉裂圖4-4危險斷面拉裂4.2圓筒形拉深件拉深工藝4.2.1拉深件工藝性1.拉深件材料2.拉深件的結構3.拉深件的精度1.拉深件材料2.拉深件

3、的結構3.拉深件的精度4.2.2圓筒形拉深件毛坯尺寸的計算1.計算準則2.計算方法1.計算準則表4-2無凸緣拉深件的切邊余量(mm)表4-3帶凸緣拉深件的切邊余量(mm)2.計算方法(1) 查表計算法(2) 解析計算法2.計算方法表4-4圓筒形拉深件毛坯尺寸計算公式2.計算方法表4-4圓筒形拉深件毛坯尺寸計算公式2.計算方法表4-4圓筒形拉深件毛坯尺寸計算公式2.計算方法1) 畫出拉深件壁厚的輪廓(包括切邊余量)，如圖4-5所示，并將其分解為由直線段和圓弧段構成的單元母線。表4-4圓筒形拉深件毛坯尺寸計算公式2.計算方法2) 找出每一單元的重心。3) 求出各單元母線的長度l1、l2、ln。4)

4、 求出各單元母線的長度與其重心到旋轉軸的距離的乘積的代數和：5) 求出毛坯的直徑：4.2.3圓筒形拉深件的拉深系數和拉深工序尺寸計算1.拉深系數2.影響極限拉深系數的因素3.極限拉深系數的確定2.表中數值適用于未經中間退火的拉深。3.凹模圓角半徑較大時(rd=815t)，應取表中的較小數值；凹模圓角半徑較小時(rd=48t)，應取表中的較大數值。4.無凸緣圓筒形拉深件的拉深工序尺寸計算5.帶凸緣圓筒形拉深件的工序尺寸4.2.3圓筒形拉深件的拉深系數和拉深工序尺寸計算2.底部及凸緣的圓角半徑大時(由t/D100=21.5時的R=1015t到t/D100=0.30.15時的R=15t20t)，H/

5、d取大值；底部及凸緣的圓角半徑小時(R=4t8t)，H/d取小值。1.拉深系數1.拉深系數圖4-7無凸緣圓筒形件的多次拉深1.拉深系數1.拉深系數2.影響極限拉深系數的因素(1) 材料的力學性能(2) 拉深條件1) 模具幾何參數。2) 壓邊條件。3) 摩擦和潤滑條件。(3) 毛坯的相對厚度(t/D)100(4) 拉深次數(5) 拉深件的幾何形狀3.極限拉深系數的確定表4-5圓筒形拉深件的拉深系數(用壓邊圈時)2.表中數值適用于未經中間退火的拉深。3.凹模圓角半徑較大時(rd=815t)，應取表中的較小數值；凹模圓角半徑較小時(rd=48t)，應取表中的較大數值。表4-6圓筒形拉深件的拉深系數(

6、不用壓邊圈時)表4-7不銹鋼及高溫合金的以后各次拉深系數4.無凸緣圓筒形拉深件的拉深工序尺寸計算(1) 拉深次數4.無凸緣圓筒形拉深件的拉深工序尺寸計算表4-8圓筒形拉深件拉深次數的確定(2) 半成品筒部直徑(3) 各次拉深后半成品的底部圓角半徑4.無凸緣圓筒形拉深件的拉深工序尺寸計算圖4-8無凸緣4.無凸緣圓筒形拉深件的拉深工序尺寸計算解：(1) 由圖中尺寸得(2) 確定切邊余量(3) 計算毛坯直徑4.無凸緣圓筒形拉深件的拉深工序尺寸計算(4) 確定拉深次數(5) 確定各次拉深后的半成品底部圓角半徑4.無凸緣圓筒形拉深件的拉深工序尺寸計算(6) 計算各次拉深后的半成品高度5.帶凸緣圓筒形拉深

7、件的工序尺寸表格5.帶凸緣圓筒形拉深件的工序尺寸圖4-11寬凸緣圓筒形拉深件的拉深方法5.帶凸緣圓筒形拉深件的工序尺寸1) 凸緣直徑應在首次拉深時確定，以后各次拉深只是將首次拉深拉入凹模的材料作重新分配。2) 帶凸緣拉深件首次拉深的變形程度比拉深系數相同的無凸緣件的拉深小，因而允許取更小的拉深系數。3) 首次拉深拉入凹模的材料應比實際需要量多5%10%，多拉入的材料在以后各次拉深中逐次返回到凸緣上。5.帶凸緣圓筒形拉深件的工序尺寸表4-9帶凸緣圓筒形拉深件第一次拉深的最大相對高度/2.底部及凸緣的圓角半徑大時(由t/D100=21.5時的R=1015t到t/D100=0.30.15時的R=15

8、t20t)，H/d取大值；底部及凸緣的圓角半徑小時(R=4t8t)，H/d取小值。表4-10帶凸緣圓筒形拉深件(10鋼)第一次拉深的極限拉深系數解：(1) 計算實際拉深的凸緣直徑2.底部及凸緣的圓角半徑大時(由t/D100=21.5時的R=1015t到t/D100=0.30.15時的R=15t20t)，H/d取大值；底部及凸緣的圓角半徑小時(R=4t8t)，H/d取小值。圖4-12例4.2帶凸緣2.底部及凸緣的圓角半徑大時(由t/D100=21.5時的R=1015t到t/D100=0.30.15時的R=15t20t)，H/d取大值；底部及凸緣的圓角半徑小時(R=4t8t)，H/d取小值。(2)

9、 初算毛坯直徑(3) 判斷能否一次拉深，由(4) 確定首次拉深的毛坯和半成品尺寸2.底部及凸緣的圓角半徑大時(由t/D100=21.5時的R=1015t到t/D100=0.30.15時的R=15t20t)，H/d取大值；底部及凸緣的圓角半徑小時(R=4t8t)，H/d取小值。2.底部及凸緣的圓角半徑大時(由t/D100=21.5時的R=1015t到t/D100=0.30.15時的R=15t20t)，H/d取大值；底部及凸緣的圓角半徑小時(R=4t8t)，H/d取小值。(5) 確定以后各次拉深的工序尺寸2.底部及凸緣的圓角半徑大時(由t/D100=21.5時的R=1015t到t/D100=0.3

10、0.15時的R=15t20t)，H/d取大值；底部及凸緣的圓角半徑小時(R=4t8t)，H/d取小值。4.2.4拉深力計算表4-11修正系數、4.2.4拉深力計算圖4-13帶料級進拉深4.2.5帶料級進拉深表4-12帶料級進拉深的總極限拉深系數4.3拉深模典型結構4.3.1首次拉深模表4-12帶料級進拉深的總極限拉深系數4.3.2以后各次拉深模4.3.3落料拉深復合模表格4.4壓邊裝置4.4.1壓邊裝置的類型圖4-18彈性壓邊裝置4.4.2壓邊圈的類型圖4-19壓邊圈的結構4.5拉深模工作部分設計4.5.1拉深模凸、凹模圓角半徑1.凹模圓角半徑rd2.對于有色金屬取較小值，對于黑色金屬取較大值

11、。2.凸模圓角半徑1.凹模圓角半徑rd表4-13首次拉深凹模圓角半徑rd1(mm)2.對于有色金屬取較小值，對于黑色金屬取較大值。2.凸模圓角半徑4.5.2拉深模間隙表4-14使用壓邊圈進行拉深時的凸、凹模單邊間隙4.5.3拉深凸、凹模工作部分尺寸1.拉深變形有哪些特點？用拉深方法可以制成哪些零件？舉例說明。2.拉深件的主要危險斷面在何處？在什么情況下會產生拉裂現象？3.什么是圓筒形拉深件的拉深系數？影響拉深系數的因素有哪些？4.拉深件的毛坯尺寸計算應遵循哪些原則？5.如圖4-21所示的罩體，材料08F，料厚1mm，試計算拉深模工作部分尺寸。4.5.3拉深凸、凹模工作部分尺寸6.如圖4-22所

12、示的零件，材料08F，料厚1mm，試計算拉深次數和各工序件尺寸。4.5.3拉深凸、凹模工作部分尺寸4.5.3拉深凸、凹模工作部分尺寸圖4-20拉深凸、凹模工作尺寸計算4.5.3拉深凸、凹模工作部分尺寸表4-15拉深凸模和凹模的制造公差(mm)1.拉深變形有哪些特點？用拉深方法可以制成哪些零件？舉例說明。2.拉深件的主要危險斷面在何處？在什么情況下會產生拉裂現象？3.什么是圓筒形拉深件的拉深系數？影響拉深系數的因素有哪些？4.拉深件的毛坯尺寸計算應遵循哪些原則？5.如圖4-21所示的罩體，材料08F，料厚1mm，試計算拉深模工作部分尺寸。6.如圖4-22所示的零件，材料08F，料厚1mm，試計算

13、拉深次數和各工序件尺寸。表格第5章其他冷沖壓成形工藝與模具設計第5章其他冷沖壓成形工藝與模具設計5.1成形工藝與模具設計5.1.1起伏成形工藝與模具設計5.1.2圓柱形空心毛坯的脹形5.1.3翻孔和翻邊5.1.4縮口5.1.5校平與整形5.1.6壓印5.2冷擠壓5.2.1冷擠壓方法5.2.2采用冷擠壓必須解決的主要問題第5章其他冷沖壓成形工藝與模具設計5.2.3冷擠壓設計實例5.1成形工藝與模具設計5.1.1起伏成形工藝與模具設計1. 加強肋(beading)2. 加強窩(swaging)3. 起伏成形的壓力計算4. 百頁窗口的沖壓5.1.1起伏成形工藝與模具設計圖5-1起伏成形的零件示意圖1

14、. 加強肋(beading)2. 加強窩(swaging)圖5-2加強肋的形式2. 加強窩(swaging)5M3.TIF2. 加強窩(swaging)表5-1加強肋的尺寸2. 加強窩(swaging)表5-2加強窩的尺寸和間距(mm)3. 起伏成形的壓力計算4. 百頁窗口的沖壓表格5.1.2圓柱形空心毛坯的脹形1. 剛性凸模脹形2. 軟模脹形3. 波紋管零件脹形4. 罩蓋脹形模設計示例5.1.2圓柱形空心毛坯的脹形圖5-7鋼模脹形1. 剛性凸模脹形2. 軟模脹形圖5-8軟體凸模脹形3. 波紋管零件脹形4. 罩蓋脹形模設計示例表格(1) 工件的工藝性分析(2) 工藝計算1) 底部起伏成形計算。

15、4. 罩蓋脹形模設計示例2) 側壁脹形計算。表格4. 罩蓋脹形模設計示例表5-3極限脹形系數和切向許用伸長率3) 脹形毛坯的計算。4. 罩蓋脹形模設計示例4) 側壁脹形力計算。(3) 模具結構設計4. 罩蓋脹形模設計示例圖5-13罩蓋脹形模裝配圖4. 罩蓋脹形模設計示例圖5-14翻邊形式5.1.3翻孔和翻邊1. 內孔翻邊(hole-flanging)2. 螺紋底孔的變薄翻邊3. 外緣翻邊(flaring)4. 固定套翻邊模設計實例1. 內孔翻邊(hole-flanging)(1) 內孔翻邊的變形特點及變形系數1. 內孔翻邊(hole-flanging)表5-4各種材料的翻邊系數1) 材料的塑性

16、。2) 孔的邊緣狀況。1. 內孔翻邊(hole-flanging)3) 材料的相對厚度。4) 凸模的形狀。(2) 非圓孔翻邊2. 螺紋底孔的變薄翻邊圖5-15小孔翻邊模2. 螺紋底孔的變薄翻邊3. 外緣翻邊(flaring)3. 外緣翻邊(flaring)圖5-16外緣翻邊3. 外緣翻邊(flaring)表5-5外緣翻邊允許的極限變形程度3. 外緣翻邊(flaring)表5-5外緣翻邊允許的極限變形程度4. 固定套翻邊模設計實例(1) 工件工藝性分析表格(2) 固定套翻邊件工藝計算1) 平板毛坯內孔翻邊時預孔直徑及翻邊高度在內孔翻邊工藝計算中有兩方面內容，一是根據翻邊零件的尺寸，計算毛坯預孔的

17、尺寸d0；二是根據允許的極限翻邊系數，校核一次翻邊可能達到的翻邊高度H(如圖5-19所示)。4. 固定套翻邊模設計實例圖5-19內孔翻邊尺寸計算4. 固定套翻邊模設計實例2) 計算翻邊系數3) 計算翻邊力由附錄1查得s=200MPa(3) 翻邊模(planging die)結構設計4. 固定套翻邊模設計實例圖5-20翻邊凸模結構形式4. 固定套翻邊模設計實例5M21.TIF5.1.4縮口1.縮口變形程度2.縮口工藝計算3.氣瓶縮口模設計示例1.縮口變形程度表5-6各種材料的縮口系數m2.縮口工藝計算1)縮口坯料尺寸。表5-7縮口坯料計算公式2.縮口工藝計算2)縮口所需的壓力。圖5-22縮口模結

18、構2.縮口工藝計算圖5-23氣瓶零件圖3.氣瓶縮口模設計示例(1) 工件工藝分析(2)工藝計算1)計算縮口系數。2)計算縮口前毛坯高度。3)計算縮口力。3.氣瓶縮口模設計示例(3)縮口模結構設計3.氣瓶縮口模設計示例圖5-24氣瓶縮口模裝配圖5.1.5校平與整形1.校平與整形的工藝特點2.校平3.整形4.校平、整形力的計算1.校平與整形的工藝特點2.校平圖5-25光面校平模2.校平圖5-26校平模齒形3.整形表格4.校平、整形力的計算表5-8校平整形時單位壓力(MPa)5.1.6壓印圖5-29閉式壓印模5.1.6壓印A2.TIF5.1.6壓印圖5-30開式壓印模5.2冷擠壓5.2.1冷擠壓方法

19、1.正擠壓(forward-extrusion)2.反擠壓(backward-extrusion)3.復合擠壓4.徑向擠壓1.正擠壓(forward-extrusion)A2.TIF1.正擠壓(forward-extrusion)5m31.TIF1.正擠壓(forward-extrusion)圖5-31正擠壓實心件1.正擠壓(forward-extrusion)圖5-32正擠壓空心件2.反擠壓(backward-extrusion)3.復合擠壓表格4.徑向擠壓表格5.2.2采用冷擠壓必須解決的主要問題選用適合于冷擠壓加工的材料。采用正確、合理的冷擠壓工藝方案。選用合理的毛坯軟化熱處理方案。采用

20、合理的毛坯表面處理方法及選用最理想的潤滑劑。設計并制造適合冷擠壓特點的模具結構，保證成品達到所要求的質量，同時還應保證模具有較長的工作壽命、較高的生產率和安全可靠。選擇合適的冷擠壓模具材料及加熱方法。選擇適合于冷擠壓工藝特點的機器與設備。選用適合于冷擠壓加工的材料。采用正確、合理的冷擠壓工藝方案。選用合理的毛坯軟化熱處理方案。采用合理的毛坯表面處理方法及選用最理想的潤滑劑。設計并制造適合冷擠壓特點的模具結構，保證成品達到所要求的質量，同時還應保證模具有較長的工作壽命、較高的生產率和安全可靠。選擇合適的冷擠壓模具材料及加熱方法。選擇適合于冷擠壓工藝特點的機器與設備。5.2.3冷擠壓設計實例1.冷

21、擠壓工藝性分析2.冷擠壓工藝方案的確定3.毛坯尺寸的確定4.擠壓變形程度的計算5.冷擠壓力的計算6.模具設計1.什么是成形?按塑性變形特點可分為哪幾類？2.名詞解釋：起伏成形、脹形、翻邊、縮口、校平與整形、壓印。3.什么是冷擠壓？冷擠壓的種類有哪些？1.冷擠壓工藝性分析圖5-37大功率電容器外殼1.冷擠壓工藝性分析圖5-38擠壓成形形狀2.冷擠壓工藝方案的確定采用圓柱毛坯，徑向擠壓成形凸緣部分，反擠壓成筒部。采用圓柱毛坯，預成形為杯形，正擠壓達到工件要求。采用圓柱毛坯，復合擠壓一次成形。圖5-39凸緣部分毛坯尺寸計算圖3.毛坯尺寸的確定1)毛坯直徑。2)毛坯體積。工件筒部體積筒部凸緣部分體積(

22、如圖5-39所示)毛坯高度尺寸H4.擠壓變形程度的計算1)斷面縮減率。2)擠壓比。3)對數擠壓比。表5-9各種擠壓方法變形程度的計算方法4.擠壓變形程度的計算表5-10有色金屬一次擠壓的許用變形程度5.冷擠壓力的計算(1)有色金屬單位擠壓力p的確定根據不同的擠壓方式和計算的斷面縮減率F，在圖5-40或圖5-41的對應圖上確定F的位置。由F點向上作垂線與被擠壓材料曲線相交一點。由該點向右圖作水平線與右圖代表F的斜線相交一點，在該點向下作垂線與橫軸交點即為單位擠壓力p。圖5-40有色金屬正擠壓時單位擠壓力計算圖5.冷擠壓力的計算圖5-41有色金屬反擠壓時單位擠壓力計算圖(2)黑色金屬擠壓力p的確定5.冷擠