拉伸模设计

带凸缘圆筒拉深模设计

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前言

冷冲压模具的设计与制造一材料的塑性变形理论为基础，综合了塑性力学、机械力学、机械原理与设计、机械设计制造工艺等多学科的应用，是一门理论性和应用性很强的课程。围绕冷冲模设计，前向有冲压工艺，后有制造工艺，在数字化技术应用高度发展的今天，冷冲模开发的三个层面已经高度集成，紧密融合在一起。通过冷冲压的理论学习，然后再将理论知识用于实际中，不仅有助于理论知识的消化吸收，也可以提高自身的工程能力。为此，进行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部分，一是制件及模具的参数确定，一是模具的结构设计，一是制件的成形分析。

目录

前言.......................................................................................................................... I 一制件工艺分析 . (1)

1.1 制件分析 (1)

1.2坯料直径确定 (1)

1.3 拉深成型次数计算 (2)

1.4 凸凹模圆角半径计算 (2)

1.5 拉深深度计算 (3)

1.6 拉深力的计算 (3)

1.7 凸凹模间隙计算 (3)

1.8 凸凹模工件尺寸计算 (3)

1.8.1 凸凹模计算公式 (3)

1.8.2 公差确定 (4)

1.9 凸模通气尺寸 (4)

二拉深模结构设计 (5)

2.1 拉深凸凹模结构 (5)

2.2 模具总体结构的设计 (5)

三Dynaform软件仿真分析 (7)

3.1网格划分 (7)

3.2 毛坯轮廓线计算 (8)

3.3 制件厚度分析 (8)

3.4 主应力分布 (9)

3.5 制件成形情况 (10)

总结 (11)

参考文献 (12)

附表 (13)

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。

1.2坯料直径确定

根据表1以及图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。已知，t=2mm，D=124mm，t/D*100%=1.6%（通过附表4.11，1.6介于1.5到2.0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 1.5到 2.0之间，又m i=d i

d i−1

，

m

总=d n

D

=40

124

=0.32，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m

总

=m1*m2*m3*m4, m i依

次为0.6、0.77、0.83、0.84，一共需要4次拉深，满足要求。

可知，第一次拉深后，d1=0.6*124=74.4mm；第二次拉深后，d2=0.77*74.4=57.29mm；第三次拉深后，d3=0.83*57.29=47.55mm；最后依次拉深后，d4=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R d

i =0.8√(d i−1−d i)t，凸模圆角半径R p

i

=(0.6～1.0)R d

i

。

第一次拉深所需的凹凸模半径分别为R d

i

=0.8*√(124−74.4)∗2=7.9mm≈

8mm ，R p i =08*8=6.4mm 。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ℎp =0.25d n (D n 2-d n 2)+0.43(R d i +R p i )+0.14

d n (R d i 2-R p i 2)，则第一次的拉深深度为ℎ1=0.2574.4(1242-74.42)+0.43*(6.4+8)+0.1474.4(82-6.42)=39.3mm 。

可知，第一次拉深的最大相对高度ℎ1d 1=39.374.4=0.52，查附表4.9，0.75>0.52，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，已知凸缘相对直径为d

t d 1=1.67，由附表4.19，可知拉深力为F L =πd 1t σb k 3，其中σb 为材料的抗拉强度，08钢的抗拉强度为400MPa ，k 3为筒形件第一次拉深时的系数，查附表 4.22可知k 3=0.75，则F L =3.14*74.4*2*0.75*400=140169.6N 。

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=t max +ct ，其中c 为间隙系数，由附表4.31查得为0.5，t max =t+∆，∆为板料的正偏差，查附表4.32，板料正偏差为0.2mm ，计算得到Z=6.4mm ，单面为3.2mm 。

1.8 凸凹模工件尺寸计算

1.8.1 凸凹模计算公式

确定凸凹模工作部分尺寸时，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，其凸凹模的尺寸及其公差按工件尺寸标注方式的不同，由附表4.33所列的公式来进行计算。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。