无凸缘一次拉深

无凸缘圆筒形工件的拉深模设计案例

任务：无凸缘圆筒形工件的拉深模设计（一次拉深成形）

工件图 : 如图 1所示 生产批量 : 大批量 材料 :10 钢板 料厚 :1mm

图 1 工件图

设计步骤： 1．工艺分析

此工件为无凸缘圆筒形工件 , 要求内形尺寸 , 没有厚度不变的要求。此工件的形状满足拉深的工艺要求 , 可用拉深工序加工。

工件底部圆角半径 r = 8mm, 大于拉深凸模圆角半径 r凸 =4～6mm(查表首次拉深凹模的圆角半径 r凹 = 6t = 6mm, 而 r凸 = (0.6～1)r凹 = 4～6mm，r> r凸), 满足首次拉深对圆角半径的

?0.7要求。尺寸 ?72.70mm, 查公差表为 IT14级 , 满足拉深工序对工件公差等级的要求。

判断拉深次数。

(1)计算毛坯直径 D

如图 1所示 ，料厚为1mm，按中径计算。

h = (29.5 -0.5)mm = 29 mm

d =(72.7 + 0.35（△/2） + 1)mm = 74 mm

工件的相对高度 h/d = 29mm/74mm=0.4 ，根据相对高度查得修边余量 △h =2mm 查无凸缘圆筒形拉深工件的毛坯尺寸计算公式为 :

D?d2?4dH?1.72rd?0.56r2

将 d = 74mm，H = h + △h = (29 +2)mm = 31mm，r = ( 8 + 0.5 ) = 8.5mm，

代入上式得毛坯的直径为116mm。

(2) 判断拉深次数

工件总的拉深因数 m总 = d/D = 74mm/116mm = 0.64 。毛坯的相对厚度 t/D = 1mm/116mm =

0.0086。

用式t/D≥0.045(1-m)判断拉深时是否需要压边

(1?m)?0.045(1?0.64）?0.0162 因0.045

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而 t/D?0.0086?0.045(1?m)?0.0162, 故需加压边圈。

由相对厚度查表（无凸缘圆筒件用压边圈拉伸时的拉伸系数）得首次拉深的极限拉深因数

m1=0.54 。因 m总 > m1, 故工件只需一次拉深。 2. 确定工艺方案

本工件首先需要落料 , 制成直径 D=116mm 的圆片 ( 由冲裁工艺完成 ), 然后以 D =116mm

?0.7的圆板料为毛坯进行拉深 , 拉深成为内径为?72.70mm、内圆角r为 8mm 的无凸缘圆筒 , 最后按

h =29.5mm 进行修边。 3. 参数计算

(1) 计算压边力、拉深力 1) 查压边力的计算公式为 FQ???D422?(d1?2r凹）p

?式中 ,r凹 = r凸 = 8mm,D = 116mm,d1 = 74mm,查表得 p = 2.7Mpa。 把各已知数据代人上式 , 得压边力为 FQ=11350N 2) 拉深力

根据公式 F=Kπdtσb

已知 m =0.64, 由表查得 K=0.75,10钢的强度极限σb=440Mpa。将 K=0.75,d =74mm,t =1mm, σ

b=440Mpa 代入上式 , 得 F=76700N。

3) 压力机的公称压力

按式F压≥1.4(F+FQ)=1.4(76700+12600)=125020N，故压力机的公称压力要大于 125kN 。 (2) 模具工作部分尺寸的计算

1) 拉深模的间隙。由表查得拉深模的单边间隙为 Z/2=1.1t=1.1mm 则拉深模的间隙 Z =2 × 1.1mm=2.2mm。

2) 拉深模的圆角半径。凹模的圆角半径选取r凹 = 8t = 8mm,凸模的圆角半径r凸等于工件的内圆角半径 , 即r凸 = r = 8mm。

3) 凸、凹模工作部分的尺寸和公差。由于工件要求内形尺寸 ,则以凸模为设计基准。凸模尺寸的计算式公式dp?(dmin?0.4?)0将模具公差按 IT10 级选取 , 则δp=0.12mm。把 dmin = 72.7mm ,??p。Δ=0.7mm ,δp=0.12mm代入上式 , 则凸模尺寸为dp?72.98?0.12

间隙取在凹模上 , 则凹模的尺寸按式dd?(dmin?0.4??Z)0??D0计算 ,

把dmin = 72.7mm ,Δ=0.7mm ,δd=0.12mm Z=2.2mm, 代入上式 , 则凹模的尺寸为

?0.12mm。 dd?75.180(3) 确定凸模的通气孔，查表得凸模的通气孔直径为 6.5mm。 4. 模具的总体设计 总装图如图 2所示。

说明：拉深模具在单动压力机上拉深，压边圈采用平面式的，坯料用压边圈的凹槽定位，凹槽深度小于 1mm, 以便压料 , 压边力用弹性元件控制 , 模具采用倒装结构，出件时用卸料螺钉顶出。

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由于此拉深模为非标准形式，需计算模具闭合高度。其中各模板的尺寸需取国标。模具的闭合高度为 :

H模 =H上模 +H压 +H固 +H下模座 +25mm

式中 25mm 是模具闭合时，压边圈与固定板之间的距离。 取H上模=(30+8+14+30)mm =82mm, H压=2Omm, H固=20mm, H下模座= 4Omm, 则模具的闭合高度为 :

H模=(82+20+20+40+25)mm=187mm

5. 设备的选择设备

工作行程需要考虑工件成形和方便取件，因此工作行程 S≥2.5h工件 = 2.5×31.5mm=78mm。

查设备规格确定选择 JA21-35 压力机。

除上述外，对于一项完整的模具设计，还必须要有各个标准件的选用和非标准件的设计，在此不再作介绍。

图 2 模具的总装图

1 一打杆 2 一挡环 3 一模柄 4 、 15 一螺钉 5 一上模板← -垫板

7 一中垫板 8 一凹模 9 一打板 10 、 21 一销钉 11 一压边圈

12 一凸模 13 一凸模固定板 14 一下模板 16 、 19 一托板 17 一橡胶板

18 一螺柱 20 一螺母 22 一卸料螺钉

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