冲压模具设计带凸缘圆筒件Word文件下载.docx
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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3
1.5拉深深度计算4
1.6拉深力的计算4
1.7凸凹模间隙计算5
1.8凸凹模工件尺寸计算5
1.8.1凸凹模计算公式5
1.8.2公差确定6
1.9凸模通气尺寸6
二拉深模结构设计7
2.1拉深凸凹模结构7
2.2模具总体结构的设计7
三Dynaform软件仿真分析9
3.1网格划分9
3.2毛坯轮廓线计算10
3.3制件厚度分析10
3.4主应力分布11
3.5制件成形情况12
总结13
参考文献15
附表16
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=,
===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=***,
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,=0.6*124=74.4mm;
第二次拉深后,
=0.77*74.4=57.29mm;
第三次拉深后,=0.83*57.29=47.55mm;
最后依次拉深
后,=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=0.8
,凸模圆角半径=(0.6~1.0)。
第一次拉深所需的凹凸模半径分别为=0.8*
=7.9mm≈
8mm,=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
0.750.52,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=1.67,由附表4.19,可知拉深力
为=t,其中为材料的抗拉强度,08钢的抗拉强度为400MPa,为筒形件第一次拉深时的系数,查附表4.22可知=0.75,则
=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=+ct,其中c为间隙系数,由附表4.31查得为0.5,=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。
1.8.2公差确定
由附表4.33可知,凹凸模的外形尺寸分别为
,=,又凸凹模
的制造公差可由附表4.34查得,=0.12,=0.08,最后得到=mm,=mm。
1.9凸模通气尺寸
工件在拉深时,由于空气压力的作用或润滑油的粘性等因素,使工件很容易粘附在凸模上。
为使工件不至于紧贴在凸模上,设计凸模时,应有通气孔,拉深凸模通气孔如图2所示,尺寸选取见表3,选取=8mm。
表3拉深凸模通气孔尺寸
二拉深模结构设计
2.1拉深凸凹模结构
对于两次以上的拉深,选取的凸凹模形式如图3。
图3模具结构形式
2.2模具总体结构的设计
本设计通过计算不需要采用压边圈。
根据制件较小、拉深深度居中,并为了卸料简单可行,特采用倒装带凸缘拉伸附加弹性刚性打料外设可调强力弹压装置。
这类装置的下模课外设压料、卸料的强力弹压装置,通过弹压力的调节,保证有合适的压边力和足够的卸料力。
并且在凸模的中间设有进气孔,保证了气体流动通畅。
部分零件图见附图。
图5装配简图
三Dynaform软件仿真分析
根据所计算得到的毛坯尺寸,所需的毛坯直径为124mm,第一次拉深后的直径为74.4mm,第二次拉深后的直径为57.288mm,第三次拉深后的直径为47.55mm,最后依次拉深到所需的直径为40mm。
3.1网格划分
将制件iges格式导入到软件后,划分网格后如图所示。
网格质量较好,可以接受。
图7网格划分
3.2毛坯轮廓线计算
根据理论计算得到毛坯的理论直径为124mm,得到外径周长为
124*3.14=389.4mm;
通过软件计算的坯料的轮廓线长度为403.7mm。
软件计算的
稍微大一点,考虑到修边,前期的设计基本满足要求。
3.3制件厚度分析
由图可知,最大的厚度大约为2mm,出现在凸缘部分,最小值大约为1.1mm,且最薄处只出现在底部,总体的厚度在2mm左右。
在理论计算时,取得厚度平均值为2mm。
说明制件在拉深时,第一次拉深可以满足厚度要求。
为此,此分析集中分析第一次拉深,第一次拉深满足要求时,之后的拉深也肯定满足,原因是,之后的拉深深度小,冗余度高。
图9厚度分布图
3.4主应力分布
由图可知,主应力最大值出现在边缘地方,这可能会引起褶皱。
在实际中可以采用压边圈(结构设计没有采用,但是模具预留了压边圈),以较少起皱的情况。
图10主应力分布
3.5制件成形情况
下图为制件成形的成形极限图由图可知,没有出现较危险的区域,起皱的部分也只发生在凸缘和修边部分,可以利用压边圈来消除影响。
图11成形极限图
总结
通过此次拉伸模设计,对钣金类拉伸件的参数确定、模具结构设计和成型分析有了一定的认识,并初步掌握了薄壁件成形的一般步骤。
此设计主要集中在三个方面,一是制件的参数确定,一是模具结构的设计,一是成形分析。
难点集中在参数的确定和成形分析。
制件的参数确定主要是毛坯的尺寸、拉深系数、拉深次数、拉深深度、凸凹模的尺寸以及其公差等等。
在设计过程中,参考了一些设计手册,通过手册中的预选参数,结合制件情况,合理选取,并不断地分析检验参数的合理性。
反复选取拉深系数,来满足拉深次数和拉深深度,又反过来让拉深系数满足设计手册中给定材料的设计要求,以求达到一个合理的设计。
模具的设计参考现有的拉深模设计手册,并结合制件设计而成,一部分零件采用了标准设计,为了便于模具的加工、节约成本和缩短设计周期。
成形分析主要包括网格划分、毛坯轮廓线生成和成形计算分析等等。
分析中参数的选取直接影响成形分析的结果好坏,其中网格的划分好坏占很大的影响。
由于个人所学的知识有限,在设计过程中,难免会出现错误,希望老师在发现问题时,及时批评指出,我一定会努力改正!
参考文献
[1]周本凯.冲压模具设计实践.化学工业出版社,2008.
[2]汤酞则.冷冲模课程设计与毕业设计指导.湖南大学出版社,2008.
[3]丁友生吴治明等.冷冲模设计与制造.浙江大学出版社,2011.
[4]杨关全匡余华.冷冲模设计资料与指导.大连理工大学出版社,2012.
[5]美国工程技术联合公司.dynaform5.5中文培训手册.ETA,2006.
[6]佚名.dynaform5.9.X中文版视频教程.不详
附表
(以下表节选自《冷冲模课程设计与毕业设计指导》)
表4.30板料偏差
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