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![[机械电子]圆筒形件拉深模设计](https://img.taocdn.com/s1/m/9afb6e40856a561253d36f83.png)
拉深级进模设计要点分析作者：施建浩郑勇来源：《中国新技术新产品精选》2009年第17期摘要:本文在对拉深工艺作了简单的概述后,着重对拉深件工艺性、拉深工艺计算、拉深级进模的料带设计等方面的若干设计要点作了分析。
关键词:拉深;级进模;冲压;料带拉深工艺是利用专用模具将平片毛坯制成开孔空心件的一种冲压加工方法。
它在电子、电器、仪表、汽车等工业部门及日常生活用品的生产中应用极为广泛。
由于拉深过程中材料塑形变形影响因素太多,故设计时要考虑许多因素,往往在试模时不能一次成形,还要经过多次修模,才能达到理想的结果。
而拉深级进模设计时,级进模的结构特点以及料带送料顺畅的要求,使得模具设计时有更多的考虑要点。
因此,在实践中不断积累经验,对拉深模的设计大有裨益。
以下就拉深级进模设计中的要点作些分析。
1 拉深件工艺性分析1.1 拉深件的材料好的材料是成功的一半,对于拉深,万万不可忽视。
用于拉深的材料一般要求具有较好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。
目前,拉深用冷轧薄钢板主要有08Al、08、08F、10、20号钢,其中用量最大的是08号钢,分为沸腾钢和镇静钢,沸腾钢价格低,表面质量好,但偏析较严重,有"应变时效"倾向,不适用于对冲压性能要求高外观要求较严格的零件,镇静钢较好,性能均匀但价格较高,代表牌号为铝镇静钢08Al。
1.2 拉深件的精度要求一般而言,拉深件在侧壁处材料厚度无法做到等于料厚t, 其壁厚公差要求一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律,尺寸精度要求可达±0.05mm,在高度方向也可控制到±0.05mm。
1.3 拉深件的拉深系数要求由于拉深级进模的模具结构特点决定了在拉深过程中间无法加退火工序。
如果其总拉深系数小于材料所允许的最小拉深系数,那么制件就不具备级进拉深工艺。
另外,当总拉深系数太小时, 可考虑用胀形工艺来完成。
1.4 拉深件的拉深深度要求如果拉深件深度太高,无法级进拉深完成时,可考虑先拉深后翻孔的工艺,看能否达到目的,此时产品侧壁外观不平整。
端盖落料拉深冲孔复合模随着中国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要。
本文针对端盖的冲裁工艺性和拉深工艺性，分析比较了成形过程的三种不同冲压工艺（单工序、复合工序和连续工序），确定用一幅复合模完成落料、拉深和冲孔的工序过程。
介绍了端盖冷冲压成形过程，经过对端盖的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能为前提，将其确定为冲压件，用冲压方法完成零件的加工，且简要分析了坯料形状、尺寸，排样、裁板方案，拉深次数，冲压工序性质、数目和顺序的确定。
进行了工艺力、压力中心、模具工作部分尺寸及公差的计算，并设计出模具。
还具体分析了模具的主要零部件（如凸凹模、卸料装置、拉深凸模、垫板、凸模固定板等）的设计与制造，冲压设备的选用，凸凹模间隙调整和编制一个重要零件的加工工艺过程。
列出了模具所需零件的详细清单，并给出了合理的装配图。
通过充分利用现代模具制造技术对传统机械零件进行结构改进、优化设计、优化工艺方法能大幅度提高生产效率，这种方法对类似产品具有一定的借鉴作用。
1 分析零件的工艺性冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。
虽然冲压加工工艺过程包括备料—冲压加工工序—必要的辅助工序—质量检验—组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。
而冲压加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。
即使同一个零件，由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的涵义也不完全一样。
这里我们重点分析零件的结构工艺性。
该零件是端盖，如图1.1，该零件可看成带凸缘的筒形件，料厚t=2mm，拉深后厚度不变；零件底部圆角半径r=1.5mm凸缘处的圆角半径也为R=1.5mm；尺寸公差都为自由公差，满足拉深工艺对精度等级的要求。
图1.1 工件图工艺性对精度的要求是一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级；对于精度要求高的拉深件，应在拉深后增加整形工序，以提高其精度，由于材料各向异性的影响，拉深件的口部或凸缘外缘一般是不整齐的，出现“突耳”现象，需要增加切边工序。
目录1.绪论1.1引言1.2Dynaform简介2.圆筒件拉深成形工艺分析和模具设计2.1拉深工艺分析2.1.1确定修边余量错误！未找到引用源。
2.1.2毛坯尺寸计算2.1.3拉深系数和判断拉深次数2.1.4拉深力的计算2.1.5压边力的计算2.2拉深模主要零部件的设计2.2.1拉深模的间隙计算2.2.2拉深模的圆角半径计算2.2.3凸、凹模工作部分的尺寸计算2.2.4凹、凸模固定板的选择2.2.5模架的选择3.圆筒件拉深成形有限元分析4.结论参考文献致谢一、绪论1.1引言1.2 Dynaform简介基本资料在其前处理器(Preprocessor)上可以完成产品仿真模型的生成和输入文件的准备工作。
求解器(LS-DYNA)采用的是世界上最著名的通用显示动力为主、隐式为辅的有限元分析程序，能够真实模拟板料成形中各种复杂问题。
后处理器(Postprocessor)通过CAD技术生成形象的图形输出，可以直观的动态显示各种分析结果。
Dynaform 软件基于有限元方法建立, 被用于模拟钣金成形工艺。
Dynaform软件包含BSE、DFE、Formability三个大模块，几乎涵盖冲压模模面设计的所有要素，包括：定最佳冲压方向、坯料的设计、工艺补充面的设计、拉延筋的设计、凸凹模圆角设计、冲压速度的设置、压边力的设计、摩擦系数、切边线的求解、压力机吨位等。
Dynaform软件可应用于不同的领域，汽车、航空航天、家电、厨房卫生等行业。
可以预测成形过程中板料的裂纹、起皱、减薄、划痕、回弹、成形刚度、表面质量，评估板料的成形性能，从而为板成形工艺及模具设计提供帮助。
Dynaform软件设置过程与实际生产过程一致，操作上手容易。
来设计可以对冲压生产的全过程进行模拟：坯料在重力作用下的变形、压边圈闭合过程、拉延过程、切边回弹、回弹补偿、翻边、胀形、液压成形、弯管成形。
Dynaform软件适用的设备有：单动压力机、双动压力机、无压边压力机、螺旋压力机、锻锤、组合模具和特种锻压设备等。
课程名称：带法兰便圆筒拉深模设计课程简介：本课程主要介绍带法兰便圆筒拉深模的设计方法，包括拉深模的结构设计、工艺参数确定、模具材料选择等内容。
通过学习本课程，学生将掌握带法兰便圆筒拉深模设计的基本理论和实际操作技能，为将来在模具设计和制造领域有所作为奠定坚实的基础。
一、拉深模的概念和分类1. 概念：拉深模是模具制造中的一种常见模具，用于对金属板材进行拉深成形。
2. 分类：按照不同的产品形状和工艺要求，拉深模可以分为圆筒型、方型、不规则型等多种类型。
二、带法兰便圆筒拉深模的结构设计1. 模具结构：带法兰便圆筒拉深模由上模、下模和顶出构成，在设计过程中需要考虑工件形状和结构的复杂性。
2. 设计要点：合理确定上模和下模的结构形式，保证模具的刚性和稳定性，提高产品成形的精度和质量。
三、工艺参数的确定1. 材料选择：选择适合产品材质和成形要求的冷、热工作模具钢，确保模具具有足够的强度和耐磨性。
2. 模具尺寸：根据实际产品要求和成形工艺，确定模具的尺寸和公差要求。
3. 温度控制：控制成形温度，避免因温度过高或过低导致产品质量不稳定。
四、模具材料选择1. 冷工作模具钢：适用于成形温度较低的金属板材，具有较高的硬度和刚性，但易于发生断裂。
2. 热工作模具钢：适用于成形温度较高的金属板材，具有良好的耐磨性和热疲劳性能，但成本较高。
五、实例分析以具体的带法兰便圆筒拉深模设计案例为例，对课程内容进行实例分析，通过实际案例展示模具设计的基本原理和工程应用。
通过实例分析，学生将更好地理解和掌握课程内容，提高实际操作能力。
六、案例实操通过实际操作，指导学生进行模具设计和加工，让学生在实践中巩固所学理论知识，增强动手能力，培养学生的解决问题能力和团队合作意识。
七、课程总结总结本课程的重点内容和学习收获，强调学生需要在日常学习和实践中不断提升技能水平，注重实际操作能力的培养。
通过本课程的学习，学生将具备带法兰便圆筒拉深模设计的基本理论和实际操作技能，掌握模具设计和制造的基本原理和方法，为将来在模具制造和相关领域的发展打下坚实的基础。
圆筒件拉深模具设计拉深是主要的冲压工序之一，而圆筒件又是最典型的拉深件。
本论文以外胆下壳零件为例，介绍了拉深零件工艺的制定、模具设计过程。
从毛坯尺寸的确定，拉深系数和拉深次数的选择，凸凹模尺寸的计算，拉深方式的选择到模具结构的最终敲定，从而建立了拉深模设计的基本过程。
本次设计的模具及工艺在生产实践中切实可行，取得了较好的经济效果。
标签：圆筒件拉深；拉深件工艺；凸凹模计算；模具结构1 零件毛坯尺寸的确定旋转体零件系采用圆形毛坯，其直径按面积相等原则计算。
以前，计算毛坯尺寸时，先将零件划分为若干便于计算的简单几何体，分别求出其面积后相加。
计算量大且容易出错，现在，利用计算机三维软件，如SolidWorks等，可以方便准确的计算出零件总表面积。
零件如图1所示，材料为3A21。
本零件相对高度为，参考《航空工艺装备设计手册-冷冲模设计》的表4-2 ，选取修边余量δ=11mm。
加上修边余量，在SolidWorks中设计出零件图，得出其总表面积ΣA=180950mm2。
毛坯直径：2 拉深系数和次数毛坯的相对厚度，（t为毛坯厚度）。
4 持续改进4.1 第二道拉深模的改进为了减小金属流动的阻力，凹模口部做成锥形。
这样，拉深毛坯的过渡形状呈曲面，具有了更大一些的抵抗塑性失稳的能力，使得起皱的趋向有所减小，其拉深效果比圆筒形好。
4.2 反拉深凹模的改进反拉深的凹模如果为整体，高度比较高，浪费比较贵的模具钢，加工难度大，需热处理的材料也多。
若改成三段组合，则比较节省。
5 模具结构设计参考文献：[1]王孝培.冲压手册（第二版）[M].机械工业出版社，2000.[2]《冲模设计手册》编写组.冲模设计手册—模具手册之四[M].机械工业出版社，1988.[3]郑家贤.冲压工艺与模具设计实用手册[M].机械工業出版社，2005.[4]《航空工艺装备设计手册》编写组.航空工艺装备设计手册—冷冲模设计[M].国防工业出版社，1998.基金资助：河南工程学院.机械基础与工程训练河南省实验教学示范中心（省级项目，编号508906）作者简介：黄宏俊（1981-），男，河南平顶山人，本科，讲师，研究方向：机械设计制造及其自动化。
目录摘要 (3)Abstract (4)前言 (5)1.绪论 (6)1.2.1冲压模相关介绍 (6)1.2.2冲模在现代工业生产中的地位 (6)1.2.3我国冲压模具市场情况 (6)1.2.4 冲压模具水平状况 (7)1.2.5我国冲模今后发展趋势 (9)1.3总结 (10)2.工艺分析 (11)2.1 零件的工艺性分析 (11)2.2 工艺方案的确定 (12)3.拉深落料级进模具设计 (13)3.1 落料拉伸工艺分析 (13)3.2 工艺计算 (13)3.3凸模和凹模的间隙 (18)3.4 凸模，凹模的尺寸及公差 (19)3.5 凸模、凹模圆角半径 (20)3.6拉伸落料模具结构设计 (21)3.7冲压力计算及压力机的选择 (26)4.冲孔模设计 (29)4.1 切底模工艺分析 (29)4.2 冲裁力计算 (29)4.3 压力机的选择 (29)4.4模具工作部分的尺寸和公差的确定 (31)4.4.1 凸模、凸凹模工作尺寸计算 (33)4.5 模具结构设计 (34)5. 二次拉深设计 (35)5.1 结构零件 (35)5．2 弹顶器的弹性元件的选取 (36)5.3 模具总装图 (37)6. 冲压设备的选定 (39)结束语 (41)参考文献 (42)致谢 (43)摘要冲压生产靠模具与设备完成加工过程，所以它的生产率高，而且由于操作简便，也便于实现机械化和自动化。
冲压产品的尺寸精度是由模具保证的，所以质量稳定，一般不需再经过机械加工便可使用。
冲压加工一般不需要加热毛坯，也不像切割加工那样大量切削材料，所以它不但节能，而且节约材料。
冲压产品的表面质量较好，使用的原材料是冶金工厂大量生产的轧制板料或带料，在冲压过程中材料表面不受破坏。
因此，冲压工艺是一种产品质量较好而且成本低的加工工艺。
用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。
关键词：冲压模具冲压工艺模具设计AbstractBlunt press to produce to be processed process by molding tool and equipments completion, so it of rate of production Gao, and because of operation simple, also easy to realization mechanization and automation.Blunt press the size accuracy of product is promise by the molding tool of, so quality stable, generally doing not need to through machine process again then can use.Blunt press to process generally don't need to heat semi-finished product, also be unlike to incise to process to so and in great quantities slice to pare material, so it not only economizes on energy, but also economize material.Blunt press the surface quality of product better, the original material of usage is a metallurgy factory mass production of the Ya system plank anticipate or take to anticipate and the material surface is free from breakage in bluntly ran over the distance.Therefore, it ising blunt to press a craft be a kind of product quality better and the cost lowly process a e the product that it produce generally still has the weight light and rigid and good characteristics.Keywords: Stamping die; Stamping process ；Mould design.前言改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。
近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。
浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。
而模具制造是整个链条中最基础的要素之一。
近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。
一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。
以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。
此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。
经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。
1.绪论1.2.1冲压模相关介绍冷冲压:是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。
冲压可分为五个基本工序：冲裁、弯曲、拉深、成形和立体压制。
冲压模具:在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。
冲压模按照工序组合分为三类：单工序模、复合模和级进模。
复合模与单工序模相比减少了冲压工艺，其结构紧凑，面积较小；冲出的制件精度高，工件表面较平直，特别是孔与制件的外形同步精度容易保证；适于冲薄料，可充分利用短料和边角余料；适合大批量生产，生产率高，所以得到广泛应用，但模具结构复杂，制造困难。
冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。
冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。
模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
1.2.2冲模在现代工业生产中的地位在现代工业生产中，冲模约占模具工业的50%，，在国民经济各个部门，特别是汽车、航空航天、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻工日用品等工业部门得到极其广泛的应用。
据统计，利用冲模制造的零件，在飞机、汽车、电机电器、仪器仪表等机电产品中占60%~70%，在电视机、录音机、计算机等电子产品中占80%以上，在自行车、手表、洗衣机、电冰箱、电风扇等轻工产品中占85%以上。
在各种类型的汽车中，平均一个车型需要冲压模具2000套，其中大中型覆盖件模具300套。
1.2.3我国冲压模具市场情况我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国发经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。
一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竟争激烈。
据中国模具工业协会发布的统计材料，2004年我国冲压模具总产出约为220亿元，其中出口0.75亿美元,约合6.2亿元.根据我国海关统计资料,2004年我国共进口冲压模具5.61亿美联社元,约合46.6亿元.从上述数字可以得出2004年我国冲压模具市场总规模约为266.6亿元.其中国内市场需求为260.4亿元,总供应约为213.8亿元,市场满足率为82%.在上述供求总体情况中,有几个具体情况必须说明:一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技术含量较低中的中低档模具,因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率,这些模具的发展已滞后于冲压件生产,而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率;二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多,具有一定的竟争力,因此其在国际市场前景看好,2005年冲压模具出口达到 1.46亿美元,比2004年增长94.7%就可说明这一点;三是近年来港资、台资、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。
我国冲模工业不能满足国内经济需要的原因主要有：1.专业化和标准化程度低。
2.模具品种少，效率低，经济效益也差。
3.制造周期长，模具精度不高，制造技术较落后。
4.模具寿命短，新材料使用量不到10%。
4.力量分散，管理落后。
但改革开放以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，尤其是国民经济的高速发展，大大地提高了模具的商品化程度，推动了模具技术和模具工业的迅速发展，在CAD/CAM/CAE的运用、加工工艺手段、冲压件质量及模具性能方面，均已达到或接近国际水平。
1.2.4 冲压模具水平状况近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。
大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。
为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。
精度达到1~2μm，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。
表面粗糙度达到Ra ≤1.5μm的精冲模，大尺寸（υ≥300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。
1. 模具CAD/CAM技术状况我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。
由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。
由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM 系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。
上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。
