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文檔簡介
1、·283·第10章 帶料連續(xù)拉深模設(shè)計10 帶料連續(xù)拉深模設(shè)計本章內(nèi)容:帶料級進拉深設(shè)計計算方法,包括拉深系數(shù)的確定、拉深高度的確定、拉深的工序計算、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、壓料元件和彈料元件的設(shè)計計算及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。本章難點:工藝計算和模具結(jié)構(gòu)。10.1 帶料連續(xù)拉深設(shè)計方法帶料連續(xù)拉深在帶狀毛坯上,先在前邊每一工位上實施一道拉深工序,拉深完后,再進行沖孔、翻邊、彎曲或校形等多種其他工序加工,最后是落料,從而得到所要求的制件沖壓方法。生產(chǎn)率高,不能中間退火,適用于大批量及自動化連續(xù)生產(chǎn)。分為整體帶料連續(xù)拉深和帶料切口連續(xù)拉深。10.1.1 整體帶料連續(xù)拉深 特點:相鄰兩個拉深部位之
2、間的材料流動互相影響,材料變形困難。用這種方法加工的制件應(yīng)滿足以下條件: 材料厚度;制件內(nèi)徑;制件凸緣直徑;制件高度。(a) 整體帶料連續(xù)拉深 (b) 帶料切口連續(xù)拉深圖10.1 帶料連續(xù)拉深10.1.2 帶料切口連續(xù)拉深特點:有工藝切口,接近于單個凸緣件的拉深;但相鄰兩個拉深件間仍有部分材料相連。用這種方法加工的制件應(yīng)滿足以下條件: 應(yīng)用:加工外形尺寸以內(nèi)、材料厚度以內(nèi)的制件。黃銅、低碳鋼、深拉深鋼和軟鋁合金3A21等。10.2 帶料連續(xù)拉深的計算10.2.1 帶料連續(xù)拉深的工藝計算1. 帶料的寬度和步距尺寸表10-1 連續(xù)拉深的帶料寬度和步距計算公式拉深方法圖 示帶料寬度計算公式步距計算公
3、式整體帶料連續(xù)拉深(但不得小于包括修邊余量在內(nèi)的凸緣直徑)帶料切口連續(xù)拉深帶料送進步距;帶料寬度;修邊余量(見表10-2);毛坯的計算直徑(與一般帶凸緣筒形件毛坯計算相同);包括修邊余量的毛坯直徑;側(cè)面搭邊寬度(見表10-3);相鄰切口間搭邊寬度或沖槽最小寬度(見表10-3);工藝切口寬度(見表10-3);切口間跨度(見表10-3);切口圓角半徑(見表10-3)。表10-2 帶料連續(xù)拉深的修邊余量(單位:mm)板料的計算直徑材料厚度t/mm0.20.30.50.60.81.01.21.510>1030>3060>601.01.21.21.01.21.51.21.51.82.0
4、1.51.82.02.21.82.02.22.52.02.22.53.02.52.83.53.03.04.03.54.5表10-3 帶料連續(xù)拉深搭邊及切口參數(shù)推薦數(shù)值(單位:mm)參數(shù)符號材料厚度t/mm0.50.51.51.51.7521.522.51.51.830.811.22. 拉深系數(shù)總拉深系數(shù) 表10-4 帶料拉深的總拉深系數(shù)材 料強度極限相對伸長率總拉深系數(shù)不帶推件裝置帶推件裝置鋼黃銅軟鋁300400300400801102840284022250.40.350.380.320.290.300.160.240.20.18表10-5 帶料切口連續(xù)拉深首次拉深系數(shù)(材料:鋼)板料相對厚
5、度t/D×100凸緣相對直徑0.060.20.20.50.51.01.01.51.51.1>1.11.3>1.31.5>1.51.8>1.82.0>2.02.2>2.22.5>2.52.8>2.83.00.640.600.570.530.470.430.380.350.330.620.590.560.520.460.430.380.350.330.600.580.550.510.450.420.380.350.330.580.560.530.500.440.420.380.350.330.550.530.510.490.430.410.
6、370.340.33表10-6 帶料切口連續(xù)拉深后次拉深系數(shù)(材料:鋼)毛坯相對厚度t/D×100拉深系數(shù)0.060.20.20.50.51.01.01.5>1.5m2m3m4m50.800.820.850.870.790.810.830.860.780.800.820.850.760.790.810.840.750.780.800.82表10-7 帶料切口連續(xù)拉深各次拉深系數(shù)的極限值材 料拉深系數(shù)123456極限拉深系數(shù)黃銅軟鋼、鋁0.630.670.760.780.780.800.800.820.820.850.850.903. 拉深高度帶料切口連續(xù)拉深的第一次拉深相對高度
7、不應(yīng)超過表7-12所列數(shù)值。10.2.2 帶料連續(xù)拉深的工序計算(1) 計算毛坯直徑???2) 核算總拉深系數(shù)(大于表10-4所列數(shù)值)。(3) 根據(jù)、和確定連續(xù)拉深的種類及切口的型式。(4) 計算帶料寬度和步距及切口尺寸。(5) 確定各工序拉深系數(shù),從而確定所需的拉深次數(shù)。(6) 計算各次拉深凸模和凹模的圓角半徑。第一次拉深:,。最后一次拉深:,但不小于;,但不小于。若工件的圓角半徑,則應(yīng)在保證拉深直徑的前提下,通過整形工序逐漸減小圓角半徑,每次整形工序僅允許減少圓角半徑,最后達到工件圓角半徑的要求。中間工序的圓角半徑應(yīng)均勻地減小。設(shè)計拉深模時,凸,凹模圓角半徑應(yīng)采用小的允許值,以便調(diào)整拉深
8、模時按需要增大凸凹模的圓角半徑。(7) 繪制工序圖。10.3 設(shè)計實例10.3.1 設(shè)計要點(1) 首次拉深和切口工序,最好有單獨的壓邊圈,以防帶料起皺,影響后續(xù)工序。(2) 各凹模最好單獨鑲拼,或?qū)⒎蛛x工序(切口、沖孔、落料)與變形工序(拉延、整形)的凹模分段鑲嵌,便于維修、刃磨和更換。(3) 拉深工序次數(shù)較多時,為了便于調(diào)整模具,宜在首次拉深工序后留一空步,作后備拉深之用。 (4) 在沖孔工序中,模具定位圈(凹模)的高度應(yīng)等于制件的拉深高度。若制件的拉深高度小于凹模的高度,在沖孔時同時對制件產(chǎn)生拉深作用,可能拉裂,也會對制件的高度產(chǎn)生影響。10.3.2 設(shè)計實例沖制如圖10.2所示一空心鉚
9、釘制件,材料08鋼,采用帶料連續(xù)沖制。其工序為沖步距缺口、工位間切口、拉深、沖孔、翻邊、落料,模具類型為具有四導(dǎo)向的步距側(cè)刃連續(xù)模。該冷沖模為拉深、沖孔、翻邊、落料連續(xù)模, (a) 制件圖 (b) 沖孔結(jié)束時的工序圖圖10.2 空心鉚釘制件1. 沖壓工藝設(shè)計1) 計算拉深毛坯直徑和選擇帶料寬度及步距(1) 沖壓類型的選擇計算:因此,選擇帶料切口連續(xù)拉深。(2) 帶料寬度和步距尺寸的計算:按體積相等關(guān)系得拉深毛坯直徑。步距尺寸和帶料寬度的計算按表10-1所列公式確定??紤]到拉深后帶料兩方向收縮的影響,得出排樣尺寸:步距40mm,料原始寬度60mm,步距沖裁后50mm,拉深后料寬42mm,圖10.
10、3 工藝排樣圖2) 計算拉深次數(shù)及各半成品尺寸由于是帶狀毛坯,制件拉深系數(shù),查表10-4得總拉深系數(shù)鋼為0.16,可行。(1) 選取各次相對厚度,查表10-5、10-6得出相應(yīng)的各次及限拉深系數(shù),??偫钕禂?shù)為。由可知,總拉深次數(shù)可暫定為四次。(2) 各次拉深直徑(內(nèi)徑), ,, ,取。(3) 各次拉深凹模圓角半徑,mm,mm,。(4) 各次拉深凸模圓角半徑分別為:mm,mm,mm,mm。(5) 各次拉深高度分別為:, , , 。(6) 首次拉深相對直徑,相對高度 (最小值),符合要求。(7) 繪制工序圖 圖10.4 工序圖3) 計算沖壓力(1) 步距側(cè)刃沖裁力。沖裁長度,材料強度極限,厚度,
11、步距側(cè)刃沖裁力,取。(2) 切口力。周長,切口沖裁力,取。 (3) 沖鉚釘孔力。周長,鉚釘沖裁力,。(4) 翻邊力。翻邊系數(shù)。翻邊高度。,取。(5) 落料力。,取4) 計算拉深力、拉深壓邊力、沖裁卸料力、翻邊卸料力(1) 拉深力。第一次拉深,取第二次拉深,取第三次拉深,取第四次拉深。取(2) 拉深壓邊力,取。,。,。, (3) 沖裁卸料力。上式中,kN為步距側(cè)刃沖裁力,kN為切口沖裁力,kN為鉚釘孔沖裁力。(4) 翻邊卸料力。5) 壓力中心位置表10-8 由合力矩定理求得壓力中心力/kN落料力翻邊力鉚釘孔沖裁力拉深力4拉深力3拉深力2拉深力1切口沖裁力步距側(cè)刃沖裁力2步距側(cè)刃沖裁力116.92
12、.043.317.359.0511.514.324.519.861.17拉深壓邊力4拉深壓邊力3拉深壓邊力2拉深壓邊力10.1280.2250.3251.262力臂/mm04080120160200240300372392力矩/081.626.4889714842365373573507388458.6合力:,合力矩:,壓力中心位置:,如圖10.5所示。圖10.5 計算合力作用點2. 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計及凸、凹刃口尺寸計算凸模結(jié)構(gòu)采用常規(guī)過盈裝配式。凹模結(jié)構(gòu)采用分體式,將側(cè)刃沖裁凹模、切口凹模,拉深凹模,沖孔翻邊凹模、落料凹模分開,以便于制造、裝配、調(diào)整和維修。所有凹模鑲嵌在凹模邊框中。1) 各拉深
13、凸、凹模結(jié)構(gòu)及尺寸凸凹模結(jié)構(gòu)及尺寸如圖10.6、圖10.7所示。2) 沖孔、翻邊、落料凸凹模尺寸計算下面將主要的三對凸凹模刃口尺寸進行計算沖翻邊底孔:,。沖翻邊底孔:,。第四次拉深:,。3) 凸模、凹模固定板尺寸形狀凸模固定板采用過盈配合將凸模逐個地固定在板上。凹模固定板是邊框形式,它將5塊凹模鑲塊鑲拼固定在一起。凸模固定板如圖10.8所示,凹模固定板如圖10.9所示。圖10.6 凸模結(jié)構(gòu)及尺寸圖10.7 凹模結(jié)構(gòu)及尺寸圖10.8 凸模固定板圖10.9 凹模固定板3. 設(shè)計計算壓料元件、彈料元件針對沖裁切口、拉深、沖孔、翻邊和落料等不同功能,將壓料、彈料分成3塊,分別為沖孔落料卸料板、拉深壓邊
14、圈和沖裁切口卸料板。如圖10.10所示。圖10.10 壓邊圈及彈簧裝置1) 拉深壓邊圈壓料彈簧尺寸選取及計算彈簧尺寸包括簧絲直徑、彈簧直徑和彈簧圈數(shù)。這些參數(shù)有的是選取的,有的是計算的。(1) 計算彈簧直徑 取簧絲直徑d=3.5mm,按彈簧材料強度計算,由彈簧強度計算公式得。,取。(2) 計算彈簧圈數(shù)。由彈簧變形量及剛度條件得,取。由、,得 壓邊力,考慮到預(yù)緊,取。2) 沖裁切口卸料板彈簧尺寸選取及計算(1) 選取簧絲直徑和彈簧直徑。選取mm,mm。(2) 計算彈簧圈數(shù)。,考慮到預(yù)緊,取。3) 沖孔落料卸料板彈簧尺寸選取及計算(1) 選取簧絲直徑和彈簧直徑。選取mm,mm。(2) 計算彈簧圈數(shù)。沖孔落料卸料力為,。,考慮到預(yù)緊,取。壓邊圈及彈簧裝置如圖10.10所示。4) 彈料元件彈料元件及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖如圖10.11所示。5) 選擇模架及導(dǎo)向采用4滑動導(dǎo)向模架。6) 畫出模具裝
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