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1、冲压工艺与模具设计实例冲压工艺与模具设计实例一一、摩摩托托车车侧侧盖盖前前支支承承冲冲压压工工艺艺设设计计二二、微微型型汽汽车车水水泵泵叶叶轮轮冲冲压压工工艺艺与与模模具具设计设计一一、摩摩托托车车侧侧盖盖前前支承支承 冲冲压压工工艺艺设设计计图 12-1 所示为 摩托 车侧 盖前 支承 零件 示意图，材料Q215 钢，厚度 1.5mm，年生 产量 5 万件，要 求编 制该 冲压工 艺方 案。零件 及其 冲压 工艺性 分析摩托 车侧 盖前 支承 零件是 以 2 个5.9mm 的凸 包定 位且 焊接 组合 在车架 的电 气元 件支 架上，腰圆 孔用 于侧 盖的装 配，故 腰圆 孔位 置是 该零
2、件需 要保 证的重 点。另 外，该 零件属 隐藏 件，被 侧盖 完全 遮挡，外观 上要 求不 高，只需 平坦。图 12-1侧盖 前支 承零 件示 意图该零 件端 部四 角为 尖角，假设 采纳落 料工 艺，那么 工艺性 较差，依照该 零件的 装配 使用 情形，为了 改善 落料的工 艺性，故 将四 角修改 为圆 角，取圆 角半径 为 2mm。此 外零 件的 腿 较 长，假设能 有效 地利 用过 弯曲和 校正弯 曲来 操纵 回弹，那么 能够 得到 形状 和尺寸 比较 准确 的零 件。腰圆 孔边 至弯 曲半 径 R 中心 的距 离为 2.5mm。大于 材料 厚度1.5mm，从而 腰圆 孔位 于变 形区
3、 之外，弯 曲时可 不能 引起 孔变 形，故 该孔 可在 弯曲 前冲出。确定 工艺 方案第一 依照 零件 形状 确定冲 压工 序类 型和 选择工 序顺 序。冲压该 零件 需要 的差 不多 工序有剪切(或落 料)、冲腰圆孔、一 次弯 曲、二次弯 曲和 冲凸 包。其中弯 曲决 定了 零件 的总体 形状 和尺 寸，因此选 择合 理的 弯曲 方法十 分重要。(1)弯曲 变形 的方 法及比 较该零 件弯 曲变 形的 方法 可采 纳如图 12-2 所示 中的 任何 一种。第一 种方 法(图 12-2a)为一次 成形，其优点是 用一 副模 具成 形，能够提 高生 产率，减少所需 设备 和操 作人员。缺点 是
4、毛 坯的 整个 面积几 乎都 参与 猛烈 的变形，零件表 面擦伤 严峻，且擦伤 面积大，零件形 状与 尺寸都 不精 确，弯曲 处变 薄严 峻，这些缺 陷将 随零 件 腿长 的增 加和 腿 长的 减小 而愈 加明 显。第二 种方 法(图 12-2b)是先用 一副 模具 弯曲端 部两 角，然后 在另一 副模 具上 弯曲 中间两 角。这明 显比 第一种方法 弯曲 变形 的猛 烈程度 缓和 的多，但 回弹现 象难 以操 纵，且增加 了模 具、设备 和操作 人员。第三 种方 法(图 12-2c)是先在 一副 模具 上弯曲 端部 两角 并使 中间两 角预 弯 45，然后在 另一 副模 具上 弯曲成形，如此
5、 由于 能够 实现过 弯曲 和校 正弯 曲来操 纵回 弹，故零 件的形 状和 尺寸 精确 度高。此外，由 于成 形过程 中材料 受凸、凹模 圆角 的阻 力较 小，零件的 表面 质量 较好。这种 弯曲 变形 方法 关于 精度要 求高 或长 脚 短 脚弯曲 件的 成形 专门 有利。图 12-2弯曲 成形a)一副模具成形b)、c)两副模具成形(2)工序 组合 方案 及比较依照冲 压该 零件 需要 的差 不多 工序和 弯曲 成形 的不 同方法，能 够作 出以 下各种组合 方案。方案 一：落料 与冲 腰圆孔 复合、弯曲四 角、冲凸包。其优 点是 工序 比较 集中，占用设备 和人 员少，但回弹难以操 纵，
6、尺寸 和形 状不精 确，表面 擦伤 严峻。方案 二：落料 与冲 腰圆孔 复合、弯 曲端 部两角、弯 曲中 间两 角、冲 凸包。其 优点 是模具 结构 简单，投 产快，但回 弹难 以操 纵，尺寸和 形状 不精 确，而且工 序分 散，占用 设备和 人员 多。方案 三：落 料与 冲腰 圆孔 复合、弯曲 端部 两角 并使 中间 两角 预弯 45、弯 曲中 间两 角、冲 凸包。其优点 是工件回 弹容 易操 纵，尺寸和 形状 精确，表 面质量 好，关于 这种 长腿 短 脚 弯 曲件的 成形 专门 有利，缺点 是工序 分散，占 用设 备和人 员多。方案 四：冲腰 圆孔、切断 及弯 曲四 角连 续冲压、冲凸包
7、。其优 点是 工序 比较 集中，占用 设备 和人 员少，但回弹难 以操 纵，尺寸 和形状 不精 确，表面 擦伤严 峻。方案 五：冲腰 圆孔、切断 及弯 曲端 部冲 腰圆孔、切断连 续冲 压、弯曲中 间两 角、冲凸包。这种方 案实 质上与方案 二差 不多，只 是采纳 了结 构复 杂的 连续模，故 工件 回弹 难以操纵，尺寸 和形 状不精 确。方案 六：将方 案三 全部工 序组 合，采纳 带料连 续冲 压。其优 点是工 序集 中，只用 一副模 具完 成全 部工 序，事实上 质是 把方 案三 的各工 序分 别布 置在 连续模 的各 工位 上，因此还 具有 方案 三的 各项优 点，缺点 是模 具结构
8、复杂，安装、调 试和 修理困 难。制造 周期 长。综合 上述，该 零件尽管 对表 面外 观要 求不高，但 由于 腿 专门 长，需要 有效 地利用 过弯 曲和 校正 来操纵回弹，其 方案 三和 方案六 都能 满足 这一 要求，但考 虑到 该零 件件生 产批 量不 是太 大，应 选用 方案 三，其冲压 工序如 下：落料 冲孔、一 次弯 形弯 曲端 部两 角并 使中 间两 角预 弯 45、二次 弯形(弯曲中 间两 角)、冲凸 包。要紧 工艺 参数 运算(1)毛坯展 开尺 寸(查工具书)展开尺 寸按 图 12-3 分段运 算。毛坯 展开 长度L2l12 ll2 l2l2345式中l1=12.5mm;l
9、2=45.5m;l3=30mm;l4和l5按2r xt运算。r其中 圆周 半径 r 分别为 2mm 和 4mm，材料 厚度 t=1.5mm，中性 层位 置系 数 x 按取 x=0.43，r=4mm 时取 x=0.46。将以 上数 值代 入上 式得t由表 3-2 查取。当 r=2mm 时L 212.5245.530220.431.5240.461.5169mm22考虑 到弯 曲时 材料 略有伸 长，故取 毛坯 展开长 度 L=168mm。关于精度 要求 高的 弯曲件，还 需要 通过 试弯后 进行 修正，以 获得准 确的 展开 尺寸。(2)确定排 样方 案和运 算材 料利 用率1)确定 排样 方案
10、，依照 零件 形状 选用 合理的 排样 方案，以 提高材 料利 用率。该 零件采 纳落 料与 冲孔 复合冲压，毛坯 形状 为矩 形，长 度方 向尺 寸较 大，为 便于 送料，采 纳单排 方案见 图 12-4。图 12-3毛坯 运算 图图 12-4排样方 案搭边 值a和a1由表 2-12 查得，得a=2mm,a1=1.8mm。？2)确定 板料 规格 和裁料 方式。依 照条 料的宽 度尺 寸，选择 合适的 板料 规格，使 剩余的 边料 越小 越好。该零件宽 度用 料为 172mm，以 选择 1.5mm 710mm 1420mm 的板料 规格 为宜。裁料 方式 既要 考虑 所选板 料规 格、冲制 零
11、件的 数量，又 要考 虑裁料 操作 的方 便性，该零 件以 纵裁 下料 为宜。关于 较为 大型 的零 件，那 么着 重考 虑冲 制零件 的数 量，以降 低零件 的材 料费 用。(3)运算 材料 消耗 工艺定 额和 材料 利用 率。依照排样 运算，一张钢 板可 冲制 的零 件数量 为 n=459=236(件)。材料 消耗 工艺 定额G 材料 利用 率一张钢板的质量1.571014200.0000078 0.04998kg一张钢板冲制零件的数量236一张钢板冲制零件数量零件面积100一张钢板面积236 1682212136.521007101420=79.7%零件 面积 由图 12-5 运算 得出
12、。图 12-5落料、冲 孔工 序略 图 运算 各工 序冲 压力和 选择 冲压 设备(1)第一 道工 序落料冲 孔(见图 12-6)该工序 冲压 力包 括冲 裁力F，卸料力F和推料 力F，按图 12-6P31所示 的结 构形 式，系采纳 打杆 在滑 块快 回到最 高位 置时 将工 件直截 了当 从凹 模内 打出，故不 再考 虑顶件力F。2冲裁 力F式中 L剪 切长 度;t材料 厚度 1.5mm;PLtb(或1.3Lt)b拉深 强度，由表 8-49 查取，取b=400Mpa；抗 剪强度。剪切 长度 L 按图 12-5 所示尺 寸运 算LL L12式中L落料 长度(mm)；1L2冲孔长 度(mm)。
13、将图 示尺 寸代 入L运算 公式 可得L1 2168 22 22 22 376mm 212 6.5 65mmL因此，2L=376+65=441mm将以 上数 值代 入冲 裁力运 算公 式可 得F落料 卸料 力pL tb 4411.5400 264600NFK F3卸pK卸L1tb式中K卸卸料力 系数，由 表 2-8 查取；Fp落料 力(N)。将数 值代 入卸 料力 公式可 得F冲孔 推件 力3 0.043761.5400 9024N_F1n式中K F推pn K L t推2bn梗塞 件数量(即腰 圆形 废料 数)，取 n=4；K推推件 力系 数，由表 2-8 查取；Fp冲孔 力(N)。将数 值代
14、 入推 件力 公式可 得F1 40.055651.5400 8580N第一 道工 序总 冲压 力FFFFzp31=264600+9024+8580=282204 282kN选择 冲压 设备 时着 重考虑 的要 紧参 数是 公称压 力、装模 高度、滑块 行程、台 面尺 寸等。依照第一 道工 序所 需的冲 压力，选 用公 称压力 为 400kN 的压 力机就 完全 能够 满足 使用要 求。(2)第二 道工 序一次弯 形(见图 12-7)该工序 的冲 压力 包括 预弯 中部 两角 和弯曲、校 正 端部 两角及 压料力 等，这些 力并 不是同 时发 生或 达到 最大值 的，最初 只有 压弯力 和预 弯
15、力，滑 块下降 到一 定位置时 开始 压弯端 部两 角，最后 进行校 正弯 曲，故最 大冲压 力只 考虑 校正 弯曲力SqP2P2和压 料力Py。校正 弯曲 力式中S校正部 分的 投影 面积m m2q单位面 积校 正(MPa)，由表 3-11 查取，q=100Mpa。结合 图 12-1、图 12-5 所示 尺寸 运算 式如 下12136.522544mm2S3416834cos4522校正 弯曲 力P Sq2 2544100 254400N压料 力Py为自由 弯曲 力P的 30%80%。1自由 弯曲 力(表 3-10)式中系数C=1.2；弯曲件 宽度b=22mm;P1C b t2 L2b料厚t
16、=1.5mm；抗拉强 度支点间 距2b=400MPa；L近似取 10mm。将 上述 数据 代入P表达式，得：1221.54001.22376NP1012取Py 50%P1，得压料 力Py=50%2376=1188N那么 第二 道工 序总 冲压力PPPz2Y 254400 1188 255588N 256kN依照 第二 道工 序所 需要的 冲压 力，选用 公称压 力为 400kN 的压力机 完全 能够 满足 使用要 求。3 第三 道工 序二次弯 形(见图 12-8)该工 序仍 需要 压料，故冲 压力 包括 自由 弯曲 力P和压料 力Py。1自由 弯曲 力P11.2221.5400234699N压
17、料 力Pzy 50%P1 69950%349N 699 349 1048N那么 第三 道工 序总 冲压力PPP1Y第三 道工 序所 需的 冲压力 专门 小，假设 单从这 一角 度考 虑，所选的 压力 机太 小，滑块行 程不 能满 足该 工序的加工 需要。故 该工 序宜选 用滑 块行 程较 大的 400kN 的压 力机。4第四 道工 序冲凸 包见 图 12-9 该工序 需要 压料 和顶料，其冲 压力 包括 凸包 成形 力及顶 件力算得Pp和卸料 力P3P2，从图 12-1 所示 标注 的尺 寸看，凸包的 成形 情形 与冲裁 相似，故凸包 成形力Pp可按 冲裁 力公 式运凸包 成形 力PL tpb
18、 261.5400 22608N卸料 力PK P3卸p 0.0422608 904N顶件 力那么 第四 道工 序总 冲压力PK P2卸p 0.06226081356N(系数K顶、K卸由表 2-8 查取)PPPP22608904135624868N25k NZp32从该 工序 所需 的冲 压力考 虑，选用 公称 压力为 40kN 的压 力机 就行 了，然而 该工 件高度 大，需要 滑块 行程也相应 要大，故 该工 序选用 公称 压力 为 250kN 的压力 机。模具 结构 形式 的确定落料 冲孔 模具、一 次弯形 模具、二 次弯 形模具、冲 凸包 模具 结构形 式分 别见 图 12-6、图 12
19、-7、图 12-8、图12-9。图 12-6落料冲 孔模 具结 构形 式图 12-7一次弯 形模 具结 构形 式图 12-8二次弯 形模具 结构 形式图 12-9冲凸包 模具结构 形式二二、微微型型汽汽车车水水泵泵叶轮叶轮 冲冲压压工工艺艺与与模模具具设计设计图 12-10 所示 叶轮 零件，材 料 08Al ZF，大批 量生 产。要求 确定 该零 件冲 压成 形工艺，设计 冲压 成形 模具。零件 及其 冲压 工艺性 分析叶轮 用于 微型 汽车 内发动 机冷 却系 统的 离心式 水泵 内，工件 时以 15003000r/min左右 的速 度旋 转，使冷却水在 冷却 系统 中不 断地循 环流 淌
20、。为保 证足够 的强 度和 刚度，叶轮 采纳 厚度 为 2mm 的钢 板。叶轮 材料 为铝 镇钢 08Al。该材 料按 拉深 质量 分为 三级：ZP用于 拉深 最复 杂零 件，HF用于 拉深 专门复杂零 件和 F用于 拉深 复杂 零件。由 于形 状比 较复 杂，专 门是 中间 的拉 深成 形难度 大，叶 轮零 件采 纳 ZF 级的材 料，表面 质量 也为较 高的 级。表 12-1 列出 08Al ZF 的力 学性 能。图 12-10叶轮零 件示 意图08Al 2.05002000材料：钢 板Al ZF GB52131985为减 轻震 动，减 小噪 声，叶 轮零 件的 加工 精度 有一 定的 要
21、求。除了 7 个叶轮 形状 和尺寸 应一 致外，叶轮 中部23.8与固 定轴 配合 部位 的要求 也较 高。由于 靠冲压 加工 难以 达到 直径0.1011.7和00.1以及 高度 尺寸4.500.12的要求，实 际生 产中 采纳了 冲压 成形 后再 切削加 工的 方法 需 进行切 削加 工的 表面 标有粗 糙度，图 12-10。冲23.8压成 形后 要留 有足 够的机 加余 量，因此 孔直径0.1011.7和00.1的冲压 尺寸 取为23.5和11.5。15.5为一 样要 求的 自由尺 寸，冲压 成形 的直径 精度 的偏 差大 于表 4-1 拉深直 径的 极限偏 差。但高 度尺寸22.50.
22、26精度 高于 表 4-3 中的 尺寸 偏差，需 由整形 保证。表 12-108Al ZF 的力 学性 能(GB/T5213 1985T和GB/T710 1991)MPabs/MPa10(%)sb不小于260300200440.66初步 分析 能够 明白 叶轮零 件的 冲压 成形 需要多 道工 序。第一，零件 中部 是有 凸缘 的圆筒 拉深件，有两 个价 梯，筒底还 要冲6.5的孔；其次，零件外 圈为 翻边 后形成 的 7 个 竖立 叶片，围绕中 心平均分 布。另外，叶片 翻边 前还 要修 边、切 槽、由于 拉深 圆角 半径比 较小0.51，加上 对叶片 底面 有跳 动度的要 求，因此 还需
23、要整形。对拉 深工 序，在叶 片展开 前，按料 厚中 心线运 算有D/d外径中径 61.2/13.54.53 1.4，同时叶片 展开 后凸缘将更 宽，因此 属于 宽凸缘 拉深。另 外，零 件拉 深度 大 如最 小价梯 直径 的相 对高 度 h/d=20.5/13.5=1.52，远 大于一 样带 凸缘 筒形 件第一 次拉 深许 可的 最大相 对拉 深高 度，因此 拉深 成形 比较 困难，要多 次拉 深。关于 冲裁 及翻 边工 序，考 虑到 零件 总体 尺寸不 大，而且 叶片 竖直 后 各叶 片之 间的空 间狭 小，结构 紧凑，另外 拉深 后零 件的 底部还 要冲和刚 度。综上 所述，叶轮由 平板
24、毛 坯冲 压成 形应 包括的 差不 多工 序有：冲裁落 料、冲孔、修边 与切 槽、拉深多次拉 深、翻 边 将外圈 叶片 翻成 竖直 等。由因 此多 工序、多套 模具 成形，还 要专门 注意 各工 序间 的定位。确定 工艺 方案6.5的孔，因 此模具 结构 设计 与模 具制造 有一 定难 度，要专门 注意模具 的强 度由于 叶轮 冲压 成形 需多道 次完 成，因此 制定合 理的 成形 工艺 方案十 分重 要。考虑 到生产 批量 大，应在 生产合格零 件的 基础 上尽 量提高 生产 率效 率，降低生 产成 本。要提 高生产 效率，应 该尽 量复合 能复 合的 工序。但复 合程度 太高，模 具结 构
25、复杂，安 装、调试 困难，模具 成本 提高，同时 可能 降低 模具 强度，缩短 模具 寿命。依照 叶轮零 件实 际情 形，可 能复 合的 工序 有：落 料与 第一 次拉 深；最 后一 次拉 深和 整形；修边、切槽；切槽、；冲 孔；修边、冲 孔；切槽、冲孔。依照 叶轮 零件 形状，能够确定 成形 顺序 是先拉 深中 间的 价梯 圆筒形，然后成 形外 圈叶片。如此能 保持 已成形部位 尺寸 的稳 固，同时模 具结 构也 相对 简单。修边、切槽、冲孔在 中间 阶梯 拉深 成形 后以及 叶片 翻边 前进 行。为保 证 7 个叶 片分 度平 均，修 边和 切槽 不要逐个 叶片 地冲 裁。因此 叶轮 的冲
26、 压成 形要紧 有以 下几 种工 艺方案：方案 一：1)落料；2)拉深(多次)；3)整形；4)修边；5)切槽；6)冲孔；7)翻边。方案 二：1)落料与第 一次 拉复 合；2)后续 拉深；3)整形；4)切槽、修 边、冲 孔复 合；方案 三：方案 四：5)翻边。落料与第 一次 拉深 复合；2)后续 拉深；3)整形；4)切槽、冲 孔复合；5)修边；6)翻边。落料与第 一次 拉深 复合；2)后续 拉深；3)整形；4)修边、冲 孔复合；5)切槽；6)翻边。1)1)方案 五：1)落料与第 一次 拉深 复合；2)后续 拉深；3)整形；4)切槽；5)修边、冲 孔复合 6)翻边。方案 一复 合程 度低，模具 结
27、构 简单，安 装、调 试容 易，但生 产道次 多，效率 低，不适合 大批 量生 产。方案 二至 五将 落料、拉深 复合，要 紧区 别在于 修边、切 槽、冲孔的 组合 方式 以及 顺序不 同。需要 注意 的是，只有 当拉 深件 高度 较高，才有 可能 采纳 落料、拉深 复合 模结 构形式，因 为浅 拉深 件假设 采纳 落料、拉 深复合 模具结 构，落料 凸模 同时 又是 拉深 凹模 的壁 厚太薄，强度 不够。方案 二将 修边、切槽、冲孔 复合，工 序少，生产 率最 高，但模 具结 构复 杂，安 装、调试 困难，同时 模具 强度也较 低。方案 三将 切槽 和冲 孔组合，由 于所 切槽 与中间 孔的
28、 距离 较近，因此 在模 具结 构上 不容易 安排，模 具强 度差。因此 较好 的组 合方 式应该 是修 边和 冲孔 组合，而切 槽单 独进 行，如 方案 四、五。方案 四与 方案 五要 紧区别 在于 一个 先修 边、冲 孔后 切槽，一个先 切槽 后修 边、冲孔。由于 切槽 与修 边有相对位 置关 系，而所 切槽尺 寸比 较小，假 如先切 槽那 么修 边模 具上不 行安 排定 位，因此实 际选 择了方案 四，即 先修边、冲 孔后 切槽，然后 翻边 成形 竖立 叶片。要紧 工艺 参数 运算(1)落料 尺寸落料尺 寸即 零件 平面 展开尺 寸，叶轮零 件差 不多 形状 为圆 形，因此落 料形 状也
29、 应该 为圆形，需确 定的 落料 尺寸 为圆的 直径。带有 凸缘 的筒 形拉 深成形 件，展开 尺寸 可按第 四章 有关 公式 运算。但依 照叶 轮零 件图，不能 直截 了当 得到凸缘尺 寸。在运 算落 料尺寸 之间，要 将竖 立的叶 片 落料 尺寸。图 12-11叶轮叶 片的 展开严格 来说，叶轮成 形竖 直 叶片 的工 序属于 平面 外凸 曲线 翻边参考 第五 章第 三节。但 依照 零件 图，由于翻 转曲 线的 曲率 半径比 较大，为 简化 运算能 够近 似按 弯曲 变形来 确定 展开 尺寸，如图 12-11 所示。因为弯 曲半径 r=0.51 0.5t=1，因此能 够按表 3-5 弯曲坯
30、 料展 开的 运算公 式运 算。经运算，叶片 展开 后，凸缘尺 寸为单 位 mm，下 同。76d/d凸 76/25.5 2.98，查 表 4-5，可 取修 边余 量为 2.2。因此 凸缘 直径 为76+2.2=80.4取凸 缘尺 寸80，因此 得到叶 轮拉 深成 形尺 寸，如 图 12-12 所示。图 12-12叶轮拉 深成 形尺 寸(按料厚中心线标注)依照 叶轮 拉深 成形 尺寸，要以 算出 零件 总体表 面积 A 约为 5890mm。按照一 样拉 深过 程表 面积 不变 的假 设，可得 到落 料直 径2D4A458903.1486.6因圆 角半 径较 小，近似由 第四 章表 4-7 公式5
31、 运算 落料 直径Dd23 4d1h1d2h2代入h1=16，h2=4.5，d113.5，d2 25.5d380，得D 87.88。最 后取 落料 直径D 87。落料 尺寸 确定 后，需 要排 样方 案。圆 形件 排样 比较 简单，依照 本例 中零 件尺 寸大 小，可采 纳简 单的 单排 排样形式。冲裁 搭边 值能 够按表 2-12 选取，取沿 边搭 边值a1.8mm，工 件间 搭边值a11.5mm。2拉深 道次 及各 道次 尺寸叶轮拉 深成 形后 为带 阶梯 的宽凸 缘件，成形 较为 困难，需多 次拉 深。依照 图12-12 所示 叶轮 拉深 件形 状，成形 过程 可分为 两个 步骤：第 一
32、按宽 凸缘 件拉 深成 形方法，拉 成所 要求 凸缘直 径的筒 形件内 径23.5、凸 缘直 径80，然后，假 设将 由内 径23.5的筒形 部分逐 次拉 成内径11.5的阶 梯，视为拉 深成 内径 为径11.5直筒件 的中 间过程，那么 能够 近似 用筒 形件 拉深 运算 方法运 算阶 梯部 分内11.5的成 形，但应 保证首 次拉 深成 形后 的凸缘 尺寸 在后 续拉 深过程 中保 持不 变。以下尺 寸按 料厚 中心87毛坯拉 成内 径23.5、凸缘 直径80的圆 形件：凸1线运 算。1)由判 定能 否一 次拉 成。带 凸缘 筒形 件第 一拉深 的许 可变 形程 度可用 对应 于d/d最大
33、 相对 拉深 高度h/d来表示。依 照图 12-12，对 叶轮 零件，d/d11凸1100t/D和不同 比值的100 2.29t/D,由表 76/25.5 3.144-20 查得h1/d1 0.18 0.22。在本 例中，内 径径为23.5的圆 筒件 高度 未定。能 够先确 定拉 深圆 角半 径，然 后求 出直 径87的毛 坯拉 成内1123.5的圆 筒件 高度，最后 利用h/d判定 能否 一次拉 出。取圆 角半 径r1R1 2mm。按公 式 4-11 可求出 拉深 高度0.25hDdd212凸 0.43rR0.14rR2211d11122因h0.250.14872802 0.43222213
34、.225.525.5/d13.2/25.5 0.520.22，因此 一次 拉深 了出 来。在凸 缘件 的多 次拉 深中，为了保 证以后 拉深 时凸 缘不 参加 变形，第一 拉深 时，拉入凹 模的 材料 应比 零件最后拉 深部 分所 需要 材料多 一些 按 面积 运算，但 叶轮 相对 厚度较 大，可不 考虑 多拉材 料。假如 忽略 材料壁 厚变化，凸 缘内 部形 状在拉 深过 程应 满足 表面积 不变 条件。用 靠近 法确 定第 一次 拉深 直径运算见 表 12-2表12-2极限拉毛坯相对厚度凸相对凸缘直径假定值第一次拉深直径实际拉深系数深系数Ndd1.2t/D1100dd1凸2.29Nm1d1
35、Dm由1拉深系数差值表 4-21查得 mmm11dd180/1.2 670.770.49+0.281.42.29180/1.4 570.660.47+0.191.62.29d180/1.6 500.570.45+0.122.02.29d180/2.0 400.460.42+0.042.22.29d180/2.2 360.410.40+0.012.42.29dd180/2.6 330.380.37+0.012.82.29180/2.8 290.330.330.0实际 拉深 系数 应该 适当大 于极 限拉 深系 数，因 此能 够初 步取 第一次 拉深 直径 为 36mm 按 料厚 中心 运算。运
36、算第 二次 拉深 直径查表 4-15 得第二次 拉深 的极 限拉 深系数ZF，塑性 好，同 时材料 厚度 较大，极限 拉深 系数 可适 当降 低。取2m 0.73 0.75。考虑 到叶 轮材 料为 08Al2212m 0.71，ddm 360.71 25.56mm。为了 便于 后续 拉深 成形，第二 拉深 直径 可取为 25.5mm，现在 的拉 深系 数为：mdd221 25.5/36 0.71按 表 4-43 查一、二次 拉深 的圆 角半 径R凹1 9mm，R凹2 4mm，R凸可取 与凹 模圆 角半径 相等 或略 小的 值R0.6 1R凸凹因此 能够 取R凸1 6mm，R凸2 4mm。考 虑
37、到叶 轮最 终成 形后 圆角半 径较 小，实际 取R凹1R凸1 6mm。运 算第 一、二次 拉深高 度依照公 式 4-8，第 一次 拉深 高度：h10.25Ddd212凸 0.43rR0.14rR2211d11122第二 次拉 深高 度：0.250.14872802 0.43777714.13636h20.25Ddd222凸 0.43rR220.14rRd22222校 核第 一次 拉深 相对高 度h/d10.250.14872802 0.43555 515.725.525.522114.1/36 0.39，h/d凸1 80/36 2.2100%2.29t/D,查表 4-20，h1 0.35 0
38、.45d1，考 虑到 材料 塑性 好，故 能够 拉成。2)由内径23.5拉出内 径11.5的 阶梯：阶梯 形件 拉深 与圆 筒形件 拉深 差不 多相 同，每一 阶梯 相当 于相 应的 圆筒 形件 拉深。下面 用筒 形件 拉深 运算方法近 似运 算阶 梯部 分内 径11.5的成 形。13.5/25.5 0.53由内 径23.5拉出内 径11.5的阶 梯，总拉 深系 数m3。查 表 4-15，筒形 件第 三次 拉深的极 限拉 深系 数m 0.76 0.780.53，因 此该 阶梯 部分 不能 一次拉 成，需多 次拉 深成形。由表 4-15，筒 形件 拉深 的极 限拉 深系 数m 0.78 0.80
39、，m 0.80 0.82。实际 拉深 系45数在 各次 拉深 中应 平均分 配。考 虑到 最后 一次 拉深 时材 料已 多次变 形，拉 深系 数应 适当 取大 一些。因此 阶梯部分 采纳 三次 拉深，拉深 系数 分别 为m3第三 次拉 深(第一次 阶梯 拉深)：d3第四 次拉 深(第二次 阶梯 拉深)：d4第五 次拉 深(第三次 阶梯 拉深)：d5 0.76m4 0.79、m5 0.87。各次 拉深 直径 分别 为m325.5 19.5(内径17.5)m419.5 15.5m515.5 13.5(内径13.5)11.5)(内径忽略 材料 壁厚 的变 化，按 表面 积不 变的 条件能 够运 算出
40、 各次 深的高 度：h116.7h119.4h1 20.5最后 得到 的拉 深成 形各 工序 尺寸 如图 12-13 所示。工 序一、二 由直径87毛坯拉 成内 径23.5、凸缘80的圆 筒件。第一道工 序为 落料、拉深，落料直 径D0 87mm，然后拉 深成 凸缘 直径 为 80mm 的筒 形件，该凸 缘直 径在 后续 成形过 程中 保持 不变。落料、拉 深由 一套 模具完 成。工序 二为 宽凸缘 筒形 件的 二次 拉深。工序 三、四、五为 由内 径23.5的筒形 拉出 内径11.5小台阶 的阶 梯拉 深过程。工 序五 在拉 深成形 终止后 还带 有整 形，要紧目 的是 将凸 缘整 平，同 时减 小圆 角半 径，以 达到 零件 图要 求。经实 际生 产验 证，上述 工艺 方案 是完 全可行 的。