變薄拉深模的設計資料
1、基本概念
变薄拉深：是利用材料的塑性变形，使制件底部材料的厚度不变，直壁部分的材料厚度显著地变薄的一种加工方法。
变薄拉深适用于加工高度较大、壁薄而底厚的空心零件，可显著提高材料的利用率，例如高压锅、高压容器、子弹壳、炮弹壳等。
侧重：变薄拉深与不变薄拉深的区别
相同之处：塑性变形
不同之处：
1）底部材料厚度不变，圆筒壁材料厚度减薄，变形非常厉害；
2）受力不同：变薄拉深时，凸、凹模之间的间隙Z小于坯料的厚度，因此，在的直壁通过间隙时，产生压缩变形，致使拉深后壁部变薄而高度增加，如图示；
4）毛坯尺寸的计算方法不同，一个是面积相同，一个为体积相同；
5）拉深次数有类似也有不同。
2、变薄拉深工艺计算
1）毛坯（pi）尺寸计算
毛坯尺寸按体积相等原则计算，即毛坯体积=工件体积
K——考虑修边余量和退火（每次拉深后都必须退火）损耗而加的系数，一般取K=1.15~1.2，工件相对高度越大时，取上限值，比不变薄拉深的余量大。
5.1拉深模设计实例——保护筒拉深模的设计 5.1.1设计任务 图5-3- 1所示是一金属保护筒，材料为08钢，材料厚度2mm，大批量生产。要求设计该保护筒的冲压模具。 图5-3- 1 保护筒零件图 5.1.2零件工艺性分析 1.材料分析 08钢为优质碳素结构钢，属于深拉深级别钢，具有良好的拉深成形性能。 2. 结构分析 零件为一无凸缘筒形件，结构简单，底部圆角半径为R3，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求，因此，零件具有良好的结构工艺性。 3. 精度分析 零件上尺寸均为未注公差尺寸，普通拉深即可达到零件的精度要求。 5.1.3工艺方案的确定 零件的生产包括落料、拉深（需计算确定拉深次数）、切边等工序，为了提高生产效率，可以考虑工序的复合，本例中采用落料与第一次拉深复合，经多次拉深成形后，由机械加工方法切边保证零件高度的生产工艺。
5.1.4 零件工艺计算 1.拉深工艺计算 零件的材料厚度为2mm ，所以所有计算以中径为准。 （1）确定零件修边余量 零件的相对高度 63.230 180=-=d h ，经查得修边余量mm h 6=?，所以，修正后拉深件的总高应为79+6=85mm 。 （2）确定坯料尺寸D 由无凸缘筒形拉深件坯料尺寸计算公式得 mm 105mm 456.043072.1853043056.072.14222 2≈?-??-??+=---=r dr dh d D （3）判断是否采用压边圈 零件的相对厚度 9.1100105 2100=?=?D t ，经查压边圈为可用可不用的范围，为了保证零件质量，减少拉深次数，决定采用压边圈。 （4）确定拉深次数 查得零件的各次极限拉深系数分别为[ m 1]=0.5，[ m 2]=0.75，[ m 3]=0.78，[ m 4]=0.8。所以，每次拉深后筒形件的直径分别为 m m 5.52m m 1055.0][11=?==D m d m m 38.39m m 5.5275.0][122=?==d m d m m 72.30m m 38.3978.0][233=?==d m d m m 30m m 58.24m m 72.308.0][344<=?==d m d 由上计算可知共需4次拉深。 （5）确定各工序件直径 调整各次拉深系数分别为 53.01=m ，78.02=m ，82.03=m ，则调整后每次拉深所得筒形件的直径为 m m 65.55m m 10553.011=?==D m d m m 41.43m m 65.5578.0122=?==d m d mm 60.35mm 41.4382.0233=?==d m d
拉深（又称拉延）是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它是冲压基本工序之一，广泛应用于汽车、电子、日用品、仪表、航空和航天等各种工业部门的产品生产中，不仅可以加工旋转体零件，还可加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件，如图4.1.1所示。 a)轴对称旋转体拉深件b)盒形件c)不对称拉深件 图4.1.1拉深件类型 拉深可分为不变薄拉深和变薄拉深。前者拉深成形后的零件，其各部分的壁厚与拉深前的坯料相比基本不变；后者拉深成形后的零件，其壁厚与拉深前的坯料相比有明显的变薄，这种变薄是产品要求的，零件呈现是底厚、壁薄的特点。在实际生产中，应用较多的是不变薄拉深。本章重点介绍不变薄拉深工艺与模具设计。 拉深所使用的模具叫拉深模。拉深模结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。图4.1.2为有压边圈的首次拉深模的结构图，平板坯料放入定位板6内，当上模下行时，首先由压边圈5和凹模7将平板坯料压住，随后凸模10将坯料逐渐拉入凹模孔内形成直壁圆筒。成形后，当上模回升时，弹簧4恢复，利用压边圈5将拉深件从凸模10上卸下，为了便于成形和卸料，在凸模10上开设有通气孔。压边圈在这副模具中，既起压边作用，又起卸载作用。
图4.1.2拉深模结构图 １－模柄２－上模座３－凸模固定板４－弹簧５－压边圈 ６－定位板７－凹模８－下模座９－卸料螺钉10－凸模 圆筒形件是最典型的拉深件。平板圆形坯料拉深成为圆筒形件的变形过程如图
图4.2.1拉深变形过程图4.2.2 拉深的网格试验
拉深过程中出现质量问题主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。凸缘区起皱是由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；传力区的拉裂是由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。同时，拉深变形区板料有所增厚，而传力区板料有所变薄。这些现象表明，在拉深过程中，坯料内各区的应力、应变状态是不同的，因而出现的问题也不同。为了更好地解决上述问题，有必要研究拉深过程中坯料内各区的应力与应变状态。 图4.2.3是拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态。根据应力与应变状态不同，可将坯料划分为五个部分。
第32卷第3期Vo l 32 No 3 锻 压 技 术 FORGING &STAMPING TECHNOLOGY 2007年6月 Jun.2007 深杯形件冷挤压工艺分析及变薄拉深模具设计 * 任国成1**,王广春2,徐淑波2,蔡元兴1 (1 山东建筑大学材料学院,山东济南 250014;2 山东大学材料学院,山东济南 250061) 摘要:以典型冷挤压深杯形件为例,通过对零件的形状及材料的性能分析计算后确定出最佳的工艺方案,给出了各成形工序图及润滑与软化处理规范,并对其中的变薄拉深工序进行了模具设计。在设计中,首先通过工艺力计算,选用了合适的成形设备,并根据工艺特点和成形设备特性,选择和设计了变薄拉深模具的主要零件,最后给出了变薄拉深模具的总装图。实践证明,所给出的成形工艺及设计的模具能够实现深杯形件的冷挤压成形,所成形的工件尺寸精度高、强度性能好。 关键词:深杯形件;冷挤压;变薄拉深;模具设计 中图分类号:TG376 3 文献标识码:A 文章编号:1000-3940(2007)03-0068-03 Cold extrusion process analysis and ironing die design for deep cup -shaped workpiece REN Guo -cheng 1,WANG Guang -chun 2,Xu Shu -bo 2,C ai Yuan -xing 1 (1 Schoo l of M at erial Science and Engineer ing ,Shando ng Jianzhu U niversit y,Jinan 250014,China 2 School of M ater ial Science and Engineering ,Shando ng U niver sity,Jinan 250061,China) Abstract:T aking a deep cup -shaped par t as an ex ample,the best co ld ex tr usio n pr ocess plan w as deter mined thr ough t he component shape and the mater ial pr operty analy sis.For ev ery for ming step,the lubricat ing and softening tr eat -ment criter io n w ere g iven.T he die f or ironing pr ocess w as designed.In the die design,the appr opriate equipment was chosen firstly thr ough calculat ing the form ing force.T he impor tant components of the ironing die w ere desig ned ac -cor ding to the pro cess and equipment character istics.Finally ,the assembly diag ram o f the iro ning die was designed.T he pr act ice pr oves that the process pro po sed in t his paper and t he desig n die can be used to achieve the cold ex trusion o f the deep cup -shaped part.T he size pr ecision of the part fo rmed by this set o f crafts is hig h,and the intensity per -fo rmance is also impr oved. Keywords:deep cup shaped par t;cold ex tr usio n;ir oning;die desig n *国家自然科学基金资助课题(50475130)及教育部新世纪优秀人才支持计划资助课题(教技司[2005]290号)**男,30岁,硕士研究生 收稿日期:2006-12-26;修订日期:2007-01-25 1 引言 随着能源危机的日趋严重,人们对环境质量更加关注,加之市场竞争日益加剧,促使锻件生产向高质、高效、节材、节能的方向发展。因此,用冷挤压成形生产精化锻件的工艺手段,在市场竞争中 将得到较大的发展。冷挤压技术是一种高精、高效、优质、低耗的先进生产工艺技术,较多应用于中小型锻件规模化生产中。与常规模锻工艺相比,可以节材30%~50%,节能40%~80%,而且,具有材料利用率高、产品质量好、生产效率高等诸多优越性。深杯形件在汽车及军工弹体等产品中有广泛的应用,采用冷挤压成形工艺,可同时达到成形与改 性的目的,而且可提高材料利用率和生产效率。 2 典型深杯形件的工艺分析 某深杯形零件如图1所示,该零件所用材料为20钢,其抗拉强度为 b =360~510M Pa,挤压性能良好。此零件孔深为10倍直径,直壁厚为0 25mm,几何形状简单。因零件壁厚较小,对模具精度和凸凹模的同轴度要求较高,模具的精度IT 7级。 2 1 坯料尺寸及形状确定 考虑坯料制造误差和压力机行程下止点控制的误差,在长度上加修整量4 5mm 。按零件图求得坯料体积V 0=401 43mm 3,坯料外径取d 0=9 5m m,以利于坯料在凹模模腔内定位。则毛坯高度为:h 0=V 0/A 0=401 43/[ 9 52/4]=5 67mm (1) 式中 A 0 坯料横截面积。坯料可采取带锯床下 料,要求两端锯切平齐。
化工原理课程设计-填料吸收塔的设计
课程设计 题目：填料吸收塔的设计 教学院：化学与材料工程学院 专业：化学工程与工艺（精细化工方向） 学号： 学生姓名： 指导教师： 2012 年 5 月31 日
《化工原理课程设计》任务书 2011～2012 学年第2学期 学生姓名：专业班级：化学工程与工艺(2009) 指导教师：工作部门：化工教研室 一、课程设计题目：填料吸收塔的设计 二、课程设计内容（含技术指标） 1. 工艺条件与数据 煤气中含苯2%（摩尔分数），煤气分子量为19；吸收塔底溶液含苯≥0.15%（质量分数）；吸收塔气-液平衡y*=0.125x；解吸塔气-液平衡为y*=3.16x；吸 收回收率≥95%；吸收剂为洗油，分子量260，相对密度0.8；生产能力为每小时 处理含苯煤气2000m3；冷却水进口温度＜25℃，出口温度≤50℃。 2. 操作条件 吸收操作条件为：1atm、27℃，解吸操作条件为：1atm、120℃；连续操作；解吸气流为过热水蒸气；经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充 新鲜吸收剂；过程中热效应忽略不计。 3. 设计内容 ①吸收塔、解吸塔填料层的高度计算和设计； ②塔径的计算； ③其他工艺尺寸的计算。 三、进度安排 1．5月14日：分配任务； 2．5月14日-5月20日：查询资料、初步设计； 3．5月21日-5月27日：设计计算，完成报告。 四、基本要求 1. 设计计算书1份：设计说明书是将本设计进行综合介绍和说明。设计说明 书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据，对有关工艺流程 和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计 算结果，对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历。 设计说明书应附有带控制点的工艺流程图。 设计说明书具体包括以下内容：封面；目录；绪论；工艺流程、设备及操作 条件；塔工艺和设备设计计算；塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算； 设计结果概览；附录；参考文献等。 2. 图纸1套：包括工艺流程图(3号图纸)。 教研室主任签名： 年月日
拉深模设计案例 拉深图所示带凸缘圆筒形零件，材料为08钢，厚度t =1mm ，大批量生产。试确定拉深工艺，设计拉深模。 1．零件的工艺性分析 该零件为带凸缘圆筒形件，要求内形尺寸，料厚t =1mm ，没有厚度不变的要求；零件的形状简单、对称，底部圆角半径r =2mm ＞t ，凸缘处的圆角半径R =2mm=2t ，满足拉深工艺对形状和圆角半径的要求；尺寸φ2 .00 1.20+mm 为IT12级，其余 尺寸为自由公差，满足拉深工艺对精度等级的要求；零件所用材料08钢的拉深性能较好，易于拉深成形。 综上所述，该零件的拉深工艺性较好，可用拉深工序加工。 2．确定工艺方案 为了确定零件的成形工艺方案，先应计算拉深次数及有关工序尺寸。 (1) 计算坯料直径D 根据零件尺寸查表5-5得切边余量?R =2.2mm ，故实际凸缘直径d t =(55.4+2×2.2)=59.8mm 。由表5-6查得带凸缘圆筒形件的坯料直径计算公式为 D =232 4222212156.428.64828.6d d R Rd h d r rd d -++++++ 依图5-23，d 1=16.1mm ，R =r =2.5mm ，d 2=21.1mm ，h =27mm ，d 3=26.1mm ，d 4=59.8mm ， 代入上式得 D =28953200+≈78(mm) (其中3200×π/4为该拉深件除去凸缘平面部分的表面积) (2) 判断可否一次拉深成形 根据 t /D =1/78 = 1.28 % d t /d = 59.8/21.1 = 2.83 H /d = 32/21.1 =1. 52 m t =d /D =21.1/78=0.27 查表5-12、表5-13，[m 1]=0.35，[H 1/d 1]=0.21，说明该零件不能一次拉深成形，需要多次拉深。 (3) 确定首次拉深工序件尺寸 初定d t /d 1=1.3，查表5-12得[m 1]=0.51，取m 1= 0.52，则 d 1= m 1 ×D = 0.52×78 = 40.5(mm) 取r 1=R 1= 5.5 mm 为了使以后各次拉深时凸缘不再变形，取首次拉入凹模的材料面积比最后一次拉入凹模的材料面积(即零件中除去凸缘平面以外的表面积3200×π/4)增加5%，故坯料直径修正为 D =2895%1053200+?≈79(mm) 按式(5-9)，可得首次拉深高度为 H 1 = )(14.0)(43.0)(25.0212 11 11221R r d R r d D d t -+++- = )5.55.5(43.0)8.5979(5 .4025 .022+?+-?=21.2(mm) 验算所取m 1是否合理：根据t /D =1.28 %，d t /d 1 = 59.8/40.5=1.48，查表5-13可知[H 1/d 1]=
1
2 3
1.
2 3 1 2 3
5-1
5-1
5.1
5.1.1 5-2 D t d h
5-2
1 D-d
2
""
3 d D
m=d/D
5-1
m m m
5.1.2
1(A )
(
0)( )
5-3
2(B )
3(C )
1
4(D )
""
5(E ) 1 5.1.3 1 (1) t/Dt D 5-4a 5-4b 5-4c
5-4
(2) t/D m m=d/D m 5-5 ( 5-5b)
5-5
(3) 5-6
5-6
2 (1) ( 5-4) 5-7 ( 5-4c)
5-7
(2)
5.2
5.2.1 1. (1) (2) (0.20.3)t(0.10.18)tt (3) (4) (5) aR+0.5t( r+0.5t) 5-8a
(6) rtR2trg3t 5-8 r(0.10.3)tR(0.1 0.3)t
5-8
(7) 5-9a ( 5-9b)
5-9
2. IT13 IT11 "" 5.2.2 s/b r r s/b s/b0.57 m=0.48~0.5065Mn s/b0.63 m=0.68~0.70 0.66 r r r r
第四章拉深工艺及拉深模具设计复习题答案 一、填空题 1.拉深是是利用拉深模将平板毛坯压制成开口空心件或将开口空心件进一步变 形的冲压工艺。 2.拉深凸模和凹模与冲裁模不同之处在于，拉深凸、凹模都有一定的圆角而不 是锋利的刃口，其间隙一般稍大于板料的厚度。 3.拉深系数m是拉深后的工件直径和拉深前的毛坯直径的比值，m越小，则变 形程度越大。 4.拉深过程中，变形区是坯料的凸缘部分。坯料变形区在切向压应力和径向拉 应力的作用下，产生切向压缩和径向伸长的变形。 5.对于直壁类轴对称的拉深件，其主要变形特点有：（１）变形区为凸缘部分； （２）坯料变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下，产生切向压缩与径向的伸长，即一向受压、一向收拉的变形；（３）极限变形程度主要受传力区承载能力的限制。 6.拉深时，凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂是拉深工艺能否顺利进行的 主要障碍。 7.拉深中，产生起皱的现象是因为该区域内受较大的压应力的作用，导致材料 失稳_而引起。 8.拉深件的毛坯尺寸确定依据是面积相等的原则。 9.拉深件的壁厚不均匀。下部壁厚略有减薄，上部却有所增厚。 10.在拉深过程中，坯料各区的应力与应变是不均匀的。即使在凸缘变形区也是 这样，愈靠近外缘，变形程度愈大，板料增厚也愈大。 11.板料的相对厚度t/D越小，则抵抗失稳能力越愈弱，越容易起皱。
12.因材料性能和模具几何形状等因素的影响，会造成拉深件口部不齐，尤其是 经过多次拉深的拉深件，起口部质量更差。因此在多数情况下采用加大加大工序件高度或凸缘直径的方法，拉深后再经过切边工序以保证零件质量。13.拉深工艺顺利进行的必要条件是筒壁传力区最大拉应力小于危险断面的抗拉 强度。 14.正方形盒形件的坯料形状是圆形；矩形盒形件的坯料形状为长圆形或椭圆形。 15.用理论计算方法确定坯料尺寸不是绝对准确，因此对于形状复杂的拉深件， 通常是先做好拉深模，以理论分析方法初步确定的坯料进行试模，经反复试模，直到得到符合要求的冲件时，在将符合要求的坯料形状和尺寸作为制造落料模的依据。 16.影响极限拉深系数的因素有：材料的力学性能、板料的相对厚度、拉深条件 等。 17.一般地说，材料组织均匀、屈强比小、塑性好、板平面方向性小、板厚方向 系数大、硬化指数大的板料，极限拉深系数较小。 18.拉深凸模圆角半径太小，会增大拉应力，降低危险断面的抗拉强度，因而会 引起拉深件拉裂，降低极限变形。 19.拉深凹模圆角半径大，允许的极限拉深系数可减小，但过大的圆角半径会使 板料悬空面积增大，容易产生失稳起皱。 20.拉深凸模、凹模的间隙应适当，太小会不利于坯料在拉深时的塑性流动，增 大拉深力，而间隙太大，则会影响拉深件的精度，回弹也大。 21.确定拉深次数的方法通常是：根据工件的相对高度查表而得，或者采用推算 法，根据表格查出各次极限拉深系数，然后依次推算出各次拉深直径。 22.有凸缘圆筒件的总拉深系数m大于极限拉深系数时，或零件的相对高度h/d 小于极限相对高度时，则凸缘圆筒件可以一次拉深成形。 23.多次拉深宽凸缘件必须遵循一个原则，即第一次拉深成有凸缘的工序件时， 其凸缘的外径应等于工件的凸缘直径，在以后的拉深工序中仅仅使已拉深成
（工艺技术）第章拉深工艺与拉深模设计及培训教材
拉深（又称拉延）是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它是冲压基本工序之一，广泛应用于汽车、电子、日用品、仪表、航空和航天等各种工业部门的产品生产中，不仅可以加工旋转体零件，还可加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件，如图4.1.1所示。 a) 轴对称旋转体拉深件b)盒形件c) 不对称拉深件 图4.1.1 拉深件类型 拉深可分为不变薄拉深和变薄拉深。前者拉深成形后的零件，其各部分的壁厚与拉深前的坯料相比基本不变；后者拉深成形后的零件，其壁厚与拉深前的坯料相比有明显的变薄，这种变薄是产品要求的，零件呈现是底厚、壁薄的特点。在实际生产中，应用较多的是不变薄拉深。本章重点介绍不变薄拉深工艺与模具设计。 拉深所使用的模具叫拉深模。拉深模结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。图4.1.2为有压边圈的首次拉深模的结构图，平板坯料放入定位板6内，当上模下行时，首先由压边圈5和凹模7将平板坯料
压住，随后凸模10将坯料逐渐拉入凹模孔内形成直壁圆筒。成形后，当上模回升时，弹簧4恢复，利用压边圈5将拉深件从凸模10上卸下，为了便于成形和卸料，在凸模10上开设有通气孔。压边圈在这副模具中，既起压边作用，又起卸载作用。 图4.1.2 拉深模结构图 １－模柄２－上模座３－凸模固定板４－弹簧５－压边圈 ６－定位板７－凹模８－下模座９－卸料螺钉10－凸模
圆筒形件是最典型的拉深件。平板圆形坯料拉深成为圆筒形件的变形过程如图 图4.2.1 拉深变形过程图4.2.2 拉深的网格试验
《冲压工艺及冲压模设计》课程设计 设计说明书 起止日期：2011 年 1 月3 日至2011 年1月16 日 学生姓名 班级 学号 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院（部） 2010年01 月16 日
目录 第一章拉深件工艺分析 (4) 1.1 制件介绍 (4) 1.2 产品结构及形状分析 (4) 1.3 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析 (4) 1.3.1尺寸精度 (4) 1.3.2冲裁件断面质量 (4) 1.3.3 产品材料分析 (4) 1.3.4 生产批量 (5) 第二章零件冲压工艺计算 (5) 2.1 翻孔工序的计算 (5) 2.2 零件毛坯尺寸计算 (6) 2.2.1确定修边余量a (6) 2.2.2 确定坯料直径 (6) 2.2.3 确定工艺方案 (6) 2.2.4排样、计算条料宽度及确定步距 (6) 2.3 冲裁力的计算 (7) 2.4 确定拉深工序件尺寸 (7) 2.4.1 判断能否一次拉深成形 (7) 2.4.2 确定首次拉深件尺寸 (8) 2.4.3 计算第二次拉深工序件的尺寸 (8) 2.5 计算拉深工序的力 (9) 2.6 工作部分尺寸计算 (9) 2.6.1 拉深间隙的计算 (9) 2.6.2 拉深凸、凹模尺寸的计算 (9) 第三章设计选用模具零件、部件 (10) 3.1 拉深凹模的设计 (10)
3.2 拉深凸模的设计 (10) 3.3 压边、卸料及出件装置设计 (11) 3.3.1 压边圈 (11) 3.3.2 推出与顶出装置 (12) 第四章模架的选择 (13) 4.1 模架的选用 (13) 4.2导柱与导套 (14) 4.3 模柄的选用 (14) 第五章模具材料和热处理 (15) 第六章模具的总装配图 (16) 第七章填写冲压工艺卡 (17) 设计总结 (19) 参考文献 (20)
上海交通大学学报 第31卷第4期 JOU R NA L O F SHA N GHA I JIA OT ON G U NI VER SIT Y V ol.31№41997 多道次变薄拉深工艺参数的优化设计 * 贾建军 王俊彪 (上海交通大学塑性成形工程系) (西北工业大学飞行器制造工程系) 摘 要 根据承载裕度均衡原则优化了多道次变薄拉深变薄量分配关系,并在此基础上优化了各凹模半锥角,给出了多道次变薄拉深工艺参数优化设计方法.关键词 多道次变薄拉深;承载裕度;变薄量分配;优化中图法分类号 T G 38 收稿日期:1996-05-22 *航空科学基金资助项目. 第一作者:男,1972年生,博士生.上海,200030. 在金属塑性加工过程中,变形程度较大的零件,由于受到材料成型极限的限制,大多不能一次成型,这就涉及到采用几个工序以及分配变形量的问题.在多工序成形中[1,2] ,各工序之间形式上是独立的,而本质上却是以工序件和塑性变形联系在一起,其变形能力相互影响,并不都接近极限值.若以各工序的塑性变形构成一个参考系,则工件上质点变形过程对应了一条空间曲线,即“变形路径”.研究表明,变形路径会影响成形功与工件质量,不均匀变形引起残余应力已是普遍现象.因此对多工序加工过程进行模拟分析,确定合理的变形次数、变形量分配关系及相关工艺参数,将具有重要意义.本文提出了承载裕度的概念,建立了多道次变薄拉深变薄量分配关系优化设计的目标函数与约束条件,并优化了凹模半锥角,其研究方法对其他多道次成形也有一定参考价值. 1 多道次变薄拉深过程分析 1.1 分析方法 图1 多模变薄拉深工作状态图 多道次变薄拉深时,工件顺次通过各个凹模[3],当所有凹模同时工作时(见图1),变薄次数最多,工件变形量最大,也最易断裂.多道次变薄拉深的变形区可分解为几个相对独立的变薄区域,它们有相似的变形状态,几何形状及边界条件,因而可用一个典型的变薄区分析模型进行描述,本文在变薄区分析时先后采用了上限法与刚塑性有限元法.以有限元法为例,先对第一变薄区划分网格及单元编号,计算节点坐标及初始速度场,迭代收敛后算出该变薄区的出口截面载荷及应变等有关信息.将第一变薄区的影响以后拉力形式作用于第二变薄区,并离散为相应的节点载荷,用同样的方法对该变薄区进行分析,记录有关结果,依次类推.综合起来便描述了整个变薄拉深过程.1.2 承载裕度设N 次变薄拉深时某一变薄区出口处筒壁拉应力为 i ,该处的变形抗力为 -s i ,定义该处筒壁的承 载裕度为 i =( -s i - i )/ -s i (i =1,2,…,N ) (1) 式中 i 反映了该处材料的剩余承载能力, i 越小,说明筒壁承受的载荷越大,剩余承载能力就越小.如要拉深过程顺利进行,必须使 i ≥0,当 i =0时,变形过程达到临界状态,其总变形程度最大.
拉深模具的设计 收藏此信息打印该信息添加：用户投稿来源：未知 拉深模按其工序顺序可分为首次拉深模和后续各工序拉深模，它们之间的本质区别是压边圈的结构和定位方式上的差异。按拉伸模使用的冲压设备又可分为单动压力机用拉深模、双动压力机用拉深模及三动压力机用拉深模，它们的本质区别在于压边装置的不同(弹性压边和刚性压边)。按工序的组合来分，又可分为单工序拉深模、复合模和级进式拉深模。此外还可按有无压边装置分为无压边装置拉深模和有压边装置拉深模等。下面将介绍几种常见的拉深模典型结构。 1一凸模；2一定位板；3一凹模；4一下模座 图4.6.1 无压边装置的首次拉深模 1．首次拉深模 (1) 无压边装置的首次拉深模(图4.6.1)此模具结构简单,常用于板料塑性好,相对厚度 时的拉深。工件以定位板2 定位，拉深结束后的卸件工作由凹模底部的台阶完成，拉深凸模要深入到凹模下面，所以该模具只适合于浅拉深。 (2) 具有弹性压边装置的首次拉深模这是最广泛采用的首次拉深模结构形式(图4.6.2)压边力由弹性元件的压缩产生。这种装置可装在上模部分( 即为上压边) ，也可装在下模部分( 即为下压边) 。上压边的特征是由于上模空间位置受到限制，不可能使用很大的弹簧或橡皮，因此上压边装置的压边力小，这种装置主要用在压边力不大的场合。相反，下压边装置的压边力可以较大，所以拉深模具常采用下压边装置。
(3) 落料首次拉深复合模图4.6.3 为在通用压力机上使用的落斜首次拉深复合模。它一般采用条料为坯料，故需设置导料板与卸料板。拉深凸模9 的顶面稍低于落料凹模10 ，刃面约一个料厚，使落料完毕后才进行拉深。拉深时由压力机气垫通过顶杆7 和压边圈8进行压边。拉深完毕后靠顶杆7 顶件，卸料则由刚性卸料板2 承担。 1一凸模；2一上模座；3一打料杆；4一推件块；5一凹模； 6一定位板；7一压边圈；8一下模座；9一卸料螺钉 图4.6.2 有压边装置的首次拉深模 (4) 双动压力机上使用的首次拉滦模(图4.6.4) 因双动压力机有两个滑块，其凸模1 与拉深滑块( 内滑块) 相连接，而上模座2(上模座上装有压边圈3) 与压边滑块(外滑块)相连。拉深时压边滑块首先带动压边圈压住毛坯，然后拉深滑块带动拉深凸模下行进行拉深。此模具因装有刚性压边装置，所以模具结构显得很简单，制造周期也短，成本也低，但压力机设备投资较高。 2．后续各工序拉深模 后续拉深用的毛坯是已经过首次拉深的半成品筒形件，而不再是平板毛坯。因此其定位装置、压边装置与首次拉深模是完全不同的。后续各工序拉深模的定位方法常用的有三种：第一种采用特定的定位板(图4.6.5) ；第二种是凹模上加工出供半成品定位的凹窝；第三种为利用半成品内孔，用凸模外形或压边圈的外形来定位(图4.6.6) 。此时所用压边装置已不再是平板结构，而应是圆筒形结构。
吸收塔的工艺计算
第3章 吸收塔的工艺计算 3.1基础物性数据 3.1.1液相物性数据 对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，20℃时水的有关物性数据如下： 密度为 3 998.2/L km m ρ= 粘度为 001.0=L μs Pa ?=3.6 kg/(m ·h) 表面张力为 2 72.6/940896/L dyn cm kg h ==σ 查手册得20C 时氨在水中的扩散系数为 921.76110/D m s -=? 3.1.2气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为 0.05170.952928.40/Vm i i M y M kg kmol =∑=?+?= 混合气体的平均密度为 3Vm PM 101.32528.4 = 1.161 kg/m 8.314298 Vm RT ρ?= =? 25C 时混合气体流量： )/(2.229215 .27315 .29821003h m =? 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册得25C 时空气的黏度为: 5 18.110 0.065/()v pa s kg m h -=??=?μ 由手册查得,25C 时氨在空气中的扩散系数为: 220.236/0.08496/v D cm s m h ==
3.1.3气相平衡数据 有手册查得氨气的溶解度系数为 30.725/()H kmol kPa m =? 计算得亨利系数 998.2 76.410.72518.02 L S E kPa HM ρ= = =? 相平衡常数为 76.410.7543101.3 E m P = == 3.2物料衡算 进塔气相摩尔比为：05263.005 .0105 .01=-= Y 出塔气相摩尔比为：003158.0)94.01(05263.0)1(12=-?=-=A Y Y ? 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：02=X (清水) 惰性气体流量：)/(06.89)05.01(4 .222100 h kmol V =-?= 最小液气比： 7090.007543.0/05263.0003158 .005263.0/)(21212121min =--=--=--=X m Y Y Y X X Y Y V L 取实际液气比为最小液气比的2倍，则可得吸收剂用量为： ) /(287.12606.894180.14180 .17090.02)(2min h kmol L V L V L =?==?== 03876.06584 .113) 003158.005263.0(06.89)(211=-?=-= L Y Y V X V ——单位时间内通过吸收塔的惰性气体量，kmol/s; L ——单位时间内通过吸收塔的溶解剂，kmol/s;
图5-2所示为圆筒形件的拉深过程。直径为D、厚度为t的圆形毛坯经过拉深模拉深，得到具有外径为d、高度为h的开口圆筒形工件。 图5-2 圆筒形件的拉深 1．在拉深过程中，坯料的中心部分成为筒形件的底部，基本不变形，是不变形区，坯料的凸缘部分（即D-d的环形部分）是主要变形区。拉深过程实质上就是将坯料的凸缘部分材料逐渐转移到筒壁的过程。 2．在转移过程中，凸缘部分材料由于拉深力的作用，径向产生拉应力，切向产生压应 力。在和的共同作用下，凸缘部分金属材料产生塑性变形，其“多余的三角形”材料沿径向伸长，切向压缩，且不断被拉入凹模中变为筒壁，成为圆筒形开口空心件。3．圆筒形件拉深的变形程度，通常以筒形件直径d与坯料直径D的比值来表示，即 m=d/D（5-1） 其中m称为拉深系数，m越小，拉深变形程度越大；相反，m越大，拉深变形程度就越小。 5.1.2 拉深过程中坯料内的应力与应变状态 拉深过程是一个复杂的塑性变形过程，其变形区比较大，金属流动大，拉深过程中容易发生凸缘变形区的起皱和传力区的拉裂而使工件报废。因此，有必要分析拉深时的应力、应变状态，从而找出产生起皱、拉裂的根本原因，在设计模具和制订冲压工艺时引起注意，以提高拉深件的质量。 根据应力应变的状态不同，可将拉深坯料划分为凸缘平面区、凸缘圆角区、筒壁区、筒底圆角区、筒底区等五个区域。 1．凸缘平面部分(A区) 这是拉深的主要变形区，材料在径向拉应力和切向压应力的共同作用下产生切向压缩与径向伸长变形而被逐渐拉人凹模。在厚度方向，由于压料圈的作用，产生了压应力，但通常和的绝对值比大得多。厚度方向的变形决定于径向拉应力和切向压应力 之间的比例关系，一般板料厚度有所增厚，越接近外缘，增厚越多。如果不压料(＝0)，或压料力较小(小)，这时板料增厚比较大。当拉深变形程度较大，板料又比较薄时， 则在坯料的凸缘部分，特别是外缘部分，在切向压应力作用下可能失稳而拱起，形成所谓起皱。
烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型 （2） 喷淋塔吸收区高度设计（二） 对于喷淋塔，液气比范围在8L/m 3-25 L/m 3之间[5]，根据相关文献资料可知液气比选择12.2 L/m 3是最佳的数值。 逆流式吸收塔的烟气速度一般在 2.5-5m/s 范围内[5][6]，本设计方案选择烟气速度为3.5m/s 。 湿法脱硫反应是在气体、液体、固体三相中进行的，反应条件比较理想，在脱硫效率为90%以上时（本设计反案尾5%），钠硫比(Na/S)一般略微大于1，本次选择的钠硫比(Na/S)为1.02。 （3）喷淋塔吸收区高度的计算 含有二氧化硫的烟气通过喷淋塔将此过程中塔内总的二氧化硫吸收量平均到吸收区高度内的塔内容积中,即为吸收塔的平均容积负荷――平均容积吸收率，以ζ表示。 首先给出定义，喷淋塔内总的二氧化硫吸收量除于吸收容积，得到单位时间单位体积内的二氧化硫吸收量 ζ＝ h C K V Q η = (3) 其中 C 为标准状态下进口烟气的质量浓度，kg/m 3 η为给定的二氧化硫吸收率,％;本设计方案为95％ h 为吸收塔内吸收区高度，m K 0为常数，其数值取决于烟气流速u(m/s)和操作温度(℃) ; K 0=3600u ×273/(273+t) 按照排放标准，要求脱硫效率至少95%。二氧化硫质量浓度应该低于580mg/m 3 （标状态） ζ的单位换算成kg/( m 2.s),可以写成 ζ=3600× h y u t /*273273 *4.22641η+ (7) 在喷淋塔操作温度 10050 752 C ?+=下、烟气流速为 u=3.5m/s 、脱硫效率η=0.95 前面已经求得原来烟气二氧化硫SO 2质量浓度为 a (mg/3m )且 a=0.650×
大庆师范学院 《化工原理》课程设计说明书 设计题目 学生姓名 指导老师 学院 专业班级 完成时间
目录 第一节前言 (6) 1.1 填料塔的主体结构与特点 (6) 1.2 填料塔的设计任务及步骤 (6) 1.3 填料塔设计条件及操作条件 (6) 第二节填料塔主体设计方案的确定 (7) 2.1 装置流程的确定 (7) 2.2 吸收剂的选择 (7) 2.3填料的类型与选择 (7) 2.3.1 填料种类的选择 (7) 2.3.2 填料规格的选择 (7) 2.3.3 填料材质的选择 (8) 2.4 基础物性数据 (8) 2.4.1 液相物性数据 (8) 2.4.2 气相物性数据 (8) 2.4.3 气液相平衡数据 (9) 2.4.4 物料横算 (9) 第三节填料塔工艺尺寸的计算 (10) 3.1 塔径的计算 (10) 3.2 填料层高度的计算及分段 (11) 3.2.1 传质单元数的计算 (11) 3.2.3 填料层的分段 (13) 3.3 填料层压降的计算 (13) 第四节填料塔内件的类型及设计 (14) 4.1 塔内件类型 (14) 4.2 塔内件的设计 (14) 4.2.1 液体分布器设计的基本要求： (14) 4.2.2 液体分布器布液能力的计算 (14) 注：15
1填料塔设计结果一览表 (15) 2 填料塔设计数据一览 (15) 3 参考文献 (17) 4 后记及其他 (17) 附件一：塔设备流程图 (17) 附件二：塔设备设计图 (18)
大庆师范学院本科学生 化工原理课程设计任务书 设计题目苯和氯苯的精馏塔塔设计 系（院）、专业、年级化学化工学院、化学工程与工艺专业、08级化工四班学生姓名学号 指导教师姓名下发日期 任务起止日期：2010 年日6 月21 日至2010 年7 月20
金属塑性成形模具设计计算说明书 设计题目：筒形件二次反拉深模具设计 ——第二次拉深 班级：机自04班 姓名：严语 学号： 2010092040
1.设计任务书 （1）DC04钢板，具体性能查手册 （2）模具原理如图所示，拉深模具分为两套，第一次拉深过程模具结构及尺寸如图中左部所示，第二次拉深过程尺寸如图中右部所示 （3）第一次拉深与第二次拉深的基本尺寸如表中所示 （4）设计说明书，模具图纸（零件图、装配图） 2.模具原理图 3.拉深过程基本尺寸
一、拉深工艺分析 1.凸凹模圆角半径的比较 按表取模口圆角5.5mm，冲头圆角8.5mm 2.拉深系数的校核 第二次拉深系数：m2=d2 d1=78 102.5 =0.76 查《金属塑性成形工艺及模具设计》表8-14，由于圆筒型件的毛坯相对厚度 t D =1 102.5 =0.97%，查得许用极限拉深系数[m2]=0.76~0.78，故拉深系数合理。 3.模具工作部分尺寸的确定 凹模和凸模单边间隙z=t max+kt=1.4mm，按表取模隙1.4mm 二、压力机吨位的计算 1.拉深力的计算 查《金属塑性成形工艺及模具设计》表8-11系数K1之值，取K1=1.0 查国家标准GB/T 5213-2008，DC04牌号钢板的抗拉强度不小于270MPa，底部传力区一次拉深时无形变，取σ b =270MPa 则拉深力F2=πd2tσb K2=3.1416×78×1×270×1.0=66.161kN 2.压边力的计算 由筒形件毛坯拉深压边力计算公式F Q=π 4 [D2?(d1+2r d)2]p 查《金属塑性成形工艺及模具设计》表8-13单位压边力，取p=2.9MPa， 故压边力F Q=3.1416 4 ×[1002?(75+2×5.5)2]×2.9=5.93kN 3.压力机吨位的选择 取拉深施力行程小于压力机公称压力行程的拉深，则所选压力机的公称吨位应满足： F 机 ≥1.4(F+F Q)=1.4×(66.16+5.93)=100.93kN 故压力机的公称压力要大于100.93kN，具体型号需考虑模具闭合高度及整体尺寸。
拉深工艺及拉深模设计 本章内容简介： 本章在分析拉深变形过程及拉深件质量影响因素的基础上，介绍拉深工艺计算、工艺方案制定和拉深模设计。涉及拉深变形过程分析、拉深件质量分析、圆筒形件的工艺计算、其它形状零件的拉深变形特点、拉深工艺性分析与工艺方案确定、拉深模典型结构、拉深模工作零件设计、拉深辅助工序等。 学习目的与要求： 1．了解拉深变形规律、掌握拉深变形程度的表示； 2．掌握影响拉深件质量的因素； 3．掌握拉深工艺性分析。 重点： 1. 拉深变形特点及拉深变形程度的表示； 2．影响拉深件质量的因素； 3．拉深工艺性分析。 难点： 1．拉深变形规律及拉深变形特点； 2．拉深件质量分析； 3．拉深件工艺分析。 拉深：利用拉深模将一定形状的平面坯料或空心件制成开口空心件的冲压工序。拉深工艺可以在普通的单动压力机上进行，也可在专用的双动、三动拉深压力机或液压机上进行。 拉深件的种类很多，按变形力学特点可以分为四种基本类型，如图5-1所示。 图5-1 拉深件示意图 5.1 拉深变形过程分析 5.1.1 拉深变形过程及特点 图5-2所示为圆筒形件的拉深过程。直径为D、厚度为t的圆形毛坯经过拉深模拉深，得到具有外径为d、高度为h的开口圆筒形工件。 图5-2 圆筒形件的拉深
1．在拉深过程中，坯料的中心部分成为筒形件的底部，基本不变形，是不变形区，坯料的凸缘部分（即D-d的环形部分）是主要变形区。拉深过程实质上就是将坯料的凸缘部分材料逐渐转移到筒壁的过程。 2．在转移过程中，凸缘部分材料由于拉深力的作用，径向产生拉应力，切向产生压应 力。在和的共同作用下，凸缘部分金属材料产生塑性变形，其“多余的三角形”材料沿径向伸长，切向压缩，且不断被拉入凹模中变为筒壁，成为圆筒形开口空心件。3．圆筒形件拉深的变形程度，通常以筒形件直径d与坯料直径D的比值来表示，即 m=d/D（5-1） 其中m称为拉深系数，m越小，拉深变形程度越大；相反，m越大，拉深变形程度就越小。 5.1.2 拉深过程中坯料内的应力与应变状态 拉深过程是一个复杂的塑性变形过程，其变形区比较大，金属流动大，拉深过程中容易发生凸缘变形区的起皱和传力区的拉裂而使工件报废。因此，有必要分析拉深时的应力、应变状态，从而找出产生起皱、拉裂的根本原因，在设计模具和制订冲压工艺时引起注意，以提高拉深件的质量。 根据应力应变的状态不同，可将拉深坯料划分为凸缘平面区、凸缘圆角区、筒壁区、筒底圆角区、筒底区等五个区域。 1．凸缘平面部分(A区) 这是拉深的主要变形区，材料在径向拉应力和切向压应力的共同作用下产生切向压缩与径向伸长变形而被逐渐拉人凹模。在厚度方向，由于压料圈的作用，产生了压应力，但通常和的绝对值比大得多。厚度方向的变形决定于径向拉应力和切向压应力 之间的比例关系，一般板料厚度有所增厚，越接近外缘，增厚越多。如果不压料(＝0)，或压料力较小(小)，这时板料增厚比较大。当拉深变形程度较大，板料又比较薄时， 则在坯料的凸缘部分，特别是外缘部分，在切向压应力作用下可能失稳而拱起，形成所谓起皱。 图5-3 拉深过程的应力与应变状态 2．凸缘圆角部分(B区) 这是位于凹模圆角部分的材料，径向受拉应力而伸长，切向受压应力而压缩，厚度方向受到凹模圆角的压力和弯曲作用产生压应力。由于这里切向压应力值不大，而 径向拉应力最大，且凹模圆角越小，由弯曲引起的拉应力越大，板料厚度有所减薄，所以有可能出现破裂。 3．筒壁部分(C区)