冲压工艺与模具设计实例bkih.docx
第二节 冲压压工艺与与模具设设计实例例一、摩托车侧盖前支承冲压工艺设计二、微型汽车水泵叶轮冲压工艺与模具设计一、摩托托车侧盖盖前支承承冲压工工艺设计计 图12-1所示示为摩托托车侧盖盖前支承承零件示示意图，材材料Q2215钢钢，厚度度1.55mm，年年生产量量5万件，要要求编制制该冲压压工艺方方案。零件及及其冲压压工艺性性分析摩托车侧侧盖前支支承零件件是以22个mm的凸凸包定位位且焊接接组合在在车架的的电气元元件支架架上，腰腰圆孔用用于侧盖盖的装配配，故腰腰圆孔位位置是该该零件需需要保证证的重点点。另外外，该零零件属隐隐蔽件，被被侧盖完完全遮蔽蔽，外观观上要求求不高，只只需平整整。图12-1 侧盖前前支承零零件示意意图该零件端端部四角角为尖角角，若采采用落料料工艺，则则工艺性性较差，根根据该零零件的装装配使用用情况，为为了改善善落料的的工艺性性，故将将四角修修改为圆圆角，取取圆角半半径为22mm。此此外零件件的“腿”较长，若若能有效效地利用用过弯曲曲和校正正弯曲来来控制回回弹，则则可以得得到形状状和尺寸寸比较准准确的零零件。腰圆孔边边至弯曲曲半径RR中心的的距离为为2.55mm。大大于材料料厚度 （1.55mm），从从而腰圆圆孔位于于变形区区之外，弯弯曲时不不会引起起孔变形形，故该该孔可在在弯曲前前冲出。确定工工艺方案案首先根据据零件形形状确定定冲压工工序类型型和选择择工序顺顺序。冲冲压该零零件需要要的基本本工序有有剪切(或落料料)、冲腰腰圆孔、一一次弯曲曲、二次次弯曲和和冲凸包包。其中中弯曲决决定了零零件的总总体形状状和尺寸寸，因此此选择合合理的弯弯曲方法法十分重重要。(1) 弯曲变变形的方方法及比比较 该零件件弯曲变变形的方方法可采采用如图图12-2所示示中的任任何一种种。第一种方方法(图12-2a)为一次次成形，其其优点是是用一副副模具成成形，可可以提高高生产率率，减少少所需设设备和操操作人员员。缺点点是毛坯坯的整个个面积几几乎都参参与激烈烈的变形形，零件件表面擦擦伤严重重，且擦擦伤面积积大，零零件形状状与尺寸寸都不精精确，弯弯曲处变变薄严重重，这些些缺陷将将随零件件“腿”长的增增加和“腿”长的减减小而愈愈加明显显。 第二种方方法(图12-2b)是先用用一副模模具弯曲曲端部两两角，然然后在另另一副模模具上弯弯曲中间间两角。这这显然比比第一种种方法弯弯曲变形形的激烈烈程度缓缓和的多多，但回回弹现象象难以控控制，且且增加了了模具、设设备和操操作人员员。第三种方方法(图12-2c)是先在在一副模模具上弯弯曲端部部两角并并使中间间两角预预弯455°，然后后在另一一副模具具上弯曲曲成形，这这样由于于能够实实现过弯弯曲和校校正弯曲曲来控制制回弹，故故零件的的形状和和尺寸精精确度高高。此外外，由于于成形过过程中材材料受凸凸、凹模模圆角的的阻力较较小，零零件的表表面质量量较好。这这种弯曲曲变形方方法对于于精度要要求高或或长“脚”短“脚”弯曲件件的成形形特别有有利。图12-2 弯曲成成形a)一副副模具成成形 b)、c)两副模模具成形形(2) 工序组组合方案案及比较较 根据冲冲压该零零件需要要的基本本工序和和弯曲成成形的不不同方法法，可以以作出下下列各种种组合方方案。方案一：落料与与冲腰圆圆孔复合合、弯曲曲四角、冲冲凸包。其其优点是是工序比比较集中中，占用用设备和和人员少少，但回回弹难以以控制，尺尺寸和形形状不精精确，表表面擦伤伤严重。方案二：落料与与冲腰圆圆孔复合合、弯曲曲端部两两角、弯弯曲中间间两角、冲冲凸包。其其优点是是模具结结构简单单，投产产快，但但回弹难难以控制制，尺寸寸和形状状不精确确，而且且工序分分散，占占用设备备和人员员多。方案三：落料与与冲腰圆圆孔复合合、弯曲曲端部两两角并使使中间两两角预弯弯45°、弯曲曲中间两两角、冲冲凸包。其其优点是是工件回回弹容易易控制，尺尺寸和形形状精确确，表面面质量好好，对于于这种长长“腿”短“脚”弯曲件件的成形形特别有有利，缺缺点是工工序分散散，占用用设备和和人员多多。方案四：冲腰圆圆孔、切切断及弯弯曲四角角连续冲冲压、冲冲凸包。其其优点是是工序比比较集中中，占用用设备和和人员少少，但回回弹难以以控制，尺尺寸和形形状不精精确，表表面擦伤伤严重。方案五：冲腰圆圆孔、切切断及弯弯曲端部部冲腰圆圆孔、切切断连续续冲压、弯弯曲中间间两角、冲冲凸包。这这种方案案实质上上与方案案二差不不多，只只是采用用了结构构复杂的的连续模模，故工工件回弹弹难以控控制，尺尺寸和形形状不精精确。方案六：将方案案三全部部工序组组合，采采用带料料连续冲冲压。其其优点是是工序集集中，只只用一副副模具完完成全部部工序，其其实质是是把方案案三的各各工序分分别布置置在连续续模的各各工位上上，所以以还具有有方案三三的各项项优点，缺缺点是模模具结构构复杂，安安装、调调试和维维修困难难。制造造周期长长。综合上述述，该零零件虽然然对表面面外观要要求不高高，但由由于“腿”特别长长，需要要有效地地利用过过弯曲和和校正来来控制回回弹，其其方案三三和方案案六都能能满足这这一要求求，但考考虑到该该零件件件生产批批量不是是太大，故故选用方方案三，其其冲压工工序如下下：落料冲孔孔、一次次弯形 （弯曲曲端部两两角并使使中间两两角预弯弯45°）、二二次弯形形(弯曲中中间两角角)、冲凸凸包。主要工工艺参数数计算(1) 毛坯展展开尺寸寸 (查工具具书) 展开尺尺寸按图图12-3分段段计算。毛毛坯展开开长度式中=112.55mm; =45.5m; =30mmm; 和按计算。其中圆周周半径rr分别为为2mmm和4mmm，材料料厚度tt=1.5mmm，中性性层位置置系数xx按由表3-2查取取。当rr=2mmm时取取x=00.433，r=44mm时时取x=0.446。将以上数数值代入入上式得得考虑到弯弯曲时材材料略有有伸长，故故取毛坯坯展开长长度L=1688mm。对于精度度要求高高的弯曲曲件，还还需要通通过试弯弯后进行行修正，以以获得准准确的展展开尺寸寸。(2) 确定排排样方案案和计算算材料利利用率1) 确确定排样样方案，根根据零件件形状选选用合理理的排样样方案，以以提高材材料利用用率。该该零件采采用落料料与冲孔孔复合冲冲压，毛毛坯形状状为矩形形，长度度方向尺尺寸较大大，为便便于送料料，采用用单排方方案 （见图图12-4）。图12-3 毛坯计计算图 图12-4 排样方方案 搭搭边值和和由表2-12查查得，得得=2mmm,=1.88mm。？2) 确确定板料料规格和和裁料方方式。根根据条料料的宽度度尺寸，选选择合适适的板料料规格，使使剩余的的边料越越小越好好。该零零件宽度度用料为为1722mm，以以选择11.5mmm×7100mm××14220mmm的板料料规格为为宜。裁料方式式既要考考虑所选选板料规规格、冲冲制零件件的数量量，又要要考虑裁裁料操作作的方便便性，该该零件以以纵裁下下料为宜宜。对于于较为大大型的零零件，则则着重考考虑冲制制零件的的数量，以以降低零零件的材材料费用用。(3) 计算材材料消耗耗工艺定定额和材材料利用用率。根根据排样样计算，一一张钢板板可冲制制的零件件数量为为n=44×59=2366(件)。材料消耗耗工艺定定额 材料利用用率=79.7% 零件面积积由图112-55计算得得出。图12-5 落料、冲冲孔工序序略图计算各各工序冲冲压力和和选择冲冲压设备备(1) 第一道道工序落料冲冲孔(见图122-6) 该工序序冲压力力包括冲冲裁力，卸卸料力和和推料力力，按图图12-6所示示的结构构形式，系系采用打打杆在滑滑块快回回到最高高位置时时将工件件直接从从凹模内内打出，故故不再考考虑顶件件力。冲裁力 式中 L剪切长长度; tt 材料厚厚度（1.55mm）;拉深强强度，由由表8-49查查取，取取=4000Mppa； 抗剪剪强度。 剪切长长度L按图122-5所所示尺寸寸计算式中 落料长长度(mmm)； 冲孔长长度(mmm)。将图示尺尺寸代入入计算公公式可得得因此，=3766+655=4441mmm将以上数数值代入入冲裁力力计算公公式可得得落料卸料料力式中 卸料力力系数，由由表2-8查取取； 落料力力(N)。将数值代代入卸料料力公式式可得_冲孔推件件力式中 梗塞件件数量(即腰圆圆形废料料数)，取n=4； 推件力力系数，由由表2-8查取取； 冲孔力力(N)。将数值代代入推件件力公式式可得第一道工工序总冲冲压力 =22646600+90224+885800 =228222042822（kN）选择冲压压设备时时着重考考虑的主主要参数数是公称称压力、装装模高度度、滑块块行程、台台面尺寸寸等。根据第一一道工序序所需的的冲压力力，选用用公称压压力为4400kkN的压压力机就就完全能能够满足足使用要要求。(2) 第二道道工序一次弯弯形(见图122-7) 该工序序的冲压压力包括括预弯中中部两角角和弯曲曲、校正正端部两两角及压压料力等等，这些些力并不不是同时时发生或或达到最最大值的的，最初初只有压压弯力和和预弯力力，滑块块下降到到一定 位置时时开始压压弯端部部两角，最最后进行行校正弯弯曲，故故最大冲冲压力只只考虑校校正弯曲曲力和压压料力。校正弯曲曲力 式中 校正部部分的投投影面积积 单位面面积校正正(MPPa)，由由表3-11查查取，=1000Mpaa。结合图112-11、图122-5所所示尺寸寸计算式式如下校正弯曲曲力压料力为为自由弯弯曲力的的30%800%。自由弯曲曲力(表3-110) 式中 系系数 =1.22； 弯曲曲件宽度度 =22mmm; 料厚厚 =1.55mm； 抗拉拉强度 =4000MPaa； 支点间间距近似似取100mm。将将上述数数据代入入表达式式，得：取，得 压料料力 =50%×23776=111888 则第二道道工序总总冲压力力 根据第二二道工序序所需要要的冲压压力，选选用公称称压力为为4000kN的的压力机机完全能能够满足足使用要要求。（3）第第三道工工序二次弯弯形(见图122-8) 该工工序仍需需要压料料，故冲冲压力包包括自由由弯曲力力和压料料力。自由弯曲曲力 压料力 则第三道道工序总总冲压力力第三道工工序所需需的冲压压力很小小，若单单从这一一角度考考虑，所所选的压压力机太太小，滑滑块行程程不能满满足该工工序的加加工需要要。故该该工序宜宜选用滑滑块行程程较大的的4000kN的的压力机机。（4）第第四道工工序冲凸包包（见图图12-9）该工序序需要压压料和顶顶料，其其冲压力力包括凸凸包成形形力和卸卸料力及及顶件力力，从图图12-1所示示标注的的尺寸看看，凸包包的成形形情况与与冲裁相相似，故故凸包成成形力可可按冲裁裁力公式式计算得得凸包成形形力 卸料力 顶件力 (系数、由表2-8查取取)则第四道道工序总总冲压力力从该工序序所需的的冲压力力考虑，选选用公称称压力为为40kkN的压压力机就就行了，但但是该工工件高度度大，需需要滑块块行程也也相应要要大，故故该工序序选用公公称压力力为2550kNN的压力力机。模具结结构形式式的确定定落料冲孔孔模具、一一次弯形形模具、二二次弯形形模具、冲冲凸包模模具结构构形式分分别见图图12-6、图图12-7、图图12-8、图图12-9。 图122-6 落料冲冲孔模具具结构形形式 图122-7 一次弯弯形模具具结构形形式 图12-8 二次弯弯形模具具结构形形式 图12-9 冲凸包包模具结结构形式式二、微型型汽车水水泵叶轮轮冲压工工艺与模模具设计计 图12-10所所示叶轮轮零件，材材料088AlZF，大大批量生生产。要要求确定定该零件件冲压成成形工艺艺，设计计冲压成成形模具具。零件及及其冲压压工艺性性分析叶轮用于于微型汽汽车上发发动机冷冷却系统统的离心心式水泵泵内，工工件时以以15000330000r/mmin左左右的速速度旋转转，使冷冷却水在在冷却系系统中不不断地循循环流动动。为保保证足够够的强度度和刚度度，叶轮轮采用厚厚度为22mm的的钢板。叶轮材料料为铝镇镇钢088Al。该该材料按按拉深质质量分为为三级：ZP（用用于拉深深最复杂杂零件），HF（用于拉深很复杂零件）和F（用于拉深复杂零件）。由于形状比较复杂，特别是中间的拉深成形难度大，叶轮零件采用ZF级的材料，表面质量也为较高的级。表12-1列出08AlZF的力学性能。图12-10 叶轮零零件示意意图材料：钢钢板为减轻震震动，减减小噪声声，叶轮轮零件的的加工精精度有一一定的要要求。除除了7个叶轮轮形状和和尺寸应应一致外外，叶轮轮中部与与固定轴轴配合部部位的要要求也较较高。由由于靠冲冲压加工工难以达达到直径径和以及高高度尺寸寸的要求求，实际际生产中中采用了了冲压成成形后再再切削加加工的办办法（需需进行切切削加工工的表面面标有粗粗糙度，图图12-10）。冲冲压成形形后要留留有足够够的机加加余量，因因此孔和和的冲压压尺寸取取为和。直径为一一般要求求的自由由尺寸，冲冲压成形形的直径径精度的的偏差大大于表44-1拉拉深直径径的极限限偏差。但但高度尺尺寸精度度高于表表4-33中的尺尺寸偏差差，需由由整形保保证。表12-1 088AlZF的力力学性能能(GBB/T55213319885T和和GB/T711019991)/MPa(%)不 小 于260300200440.66初步分析析可以知知道叶轮轮零件的的冲压成成形需要要多道工工序。首首先，零零件中部部是有凸凸缘的圆圆筒拉深深件，有两两个价梯梯，筒底底还要冲冲的孔；其次，零零件外圈圈为翻边边后形成成的7个“竖立”叶片，围围绕中心心均匀分分布。另另外，叶叶片翻边边前还要要修边、切切槽、由由于拉深深圆角半半径比较较小 （0.551），加加上对叶叶片底面面有跳动动度的要要求，因因此还需需要整形形。对拉深工工序，在在叶片展展开前，按按料厚中中心线计计算有4.5531.44，并且且叶片展展开后凸凸缘将更更宽，所所以属于于宽凸缘缘拉深。另另外，零零件拉深深度大（如如最小价价梯直径径的相对对高度hh/d=20.5/113.55=1.52，远远大于一一般带凸凸缘筒形形件第一一次拉深深许可的的最大相相对拉深深高度），所所以拉深深成形比比较困难难，要多多次拉深深。对于冲裁裁及翻边边工序，考考虑到零零件总体体尺寸不不大，而而且叶片片“竖直”后各叶叶片之间间的空间间狭小，结结构紧凑凑，另外外拉深后后零件的的底部还还要冲的的孔，所所以模具具结构设设计与模模具制造造有一定定难度，要要特别注注意模具具的强度度和刚度度。综上所述述，叶轮轮由平板板毛坯冲冲压成形形应包括括的基本本工序有有：冲裁裁（落料料、冲孔孔、修边边与切槽槽）、拉拉深（多多次拉深深）、翻翻边（将将外圈叶叶片翻成成竖直）等等。由于于是多工工序、多多套模具具成形，还还要特别别注意各各工序间间的定位位。确定工工艺方案案由于叶轮轮冲压成成形需多多道次完完成，因因此制定定合理的的成形工工艺方案案十分重重要。考考虑到生生产批量量大，应应在生产产合格零零件的基基础上尽尽量提高高生产率率效率，降降低生产产成本。要要提高生生产效率率，应该该尽量复复合能复复合的工工序。但但复合程程度太高高，模具具结构复复杂，安安装、调调试困难难，模具具成本提提高，同同时可能能降低模模具强度度，缩短短模具寿寿命。根根据叶轮轮零件实实际情况况，可能能复合的的工序有有：落料料与第一一次拉深深；最后后一次拉拉深和整整形；修修边、切切槽；切切槽、；冲孔；修边、冲冲孔；切切槽、冲冲孔。根据叶轮轮零件形形状，可可以确定定成形顺顺序是先先拉深中中间的价价梯圆筒筒形，然然后成形形外圈叶叶片。这这样能保保持已成成形部位位尺寸的的稳定，同同时模具具结构也也相对简简单。修边、切切槽、冲冲孔在中中间阶梯梯拉深成成形后以以及叶片片翻边前前进行。为为保证77个叶片片分度均均匀，修修边和切切槽不要要逐个叶叶片地冲冲裁。因此叶轮轮的冲压压成形主主要有以以下几种种工艺方方案：方案一： 1) 落料； 2) 拉深 (多次)； 33) 整整形； 44) 修修边； 55) 切切槽； 66) 冲冲孔； 77) 翻翻边。方案二： 1) 落料料与第一一次拉复复合； 22) 后后续拉深深； 33) 整整形； 44) 切切槽、修修边、冲冲孔复合合； 55) 翻翻边。方案三： 1) 落料料与第一一次拉深深复合； 22) 后后续拉深深； 33) 整整形； 44) 切切槽、冲冲孔复合合； 55) 修修边； 66) 翻翻边。方案四： 1) 落料料与第一一次拉深深复合； 22) 后后续拉深深； 33) 整整形； 44) 修修边、冲冲孔复合合； 55) 切切槽； 66) 翻翻边。方案五： 1) 落料料与第一一次拉深深复合； 22) 后后续拉深深； 33) 整整形； 44) 切切槽； 55) 修修边、冲冲孔复合合 66) 翻翻边。方案一复复合程度度低，模模具结构构简单，安安装、调调试容易易，但生生产道次次多，效效率低，不不适合大大批量生生产。方案二至至五将落落料、拉拉深复合合，主要要区别在在于修边边、切槽槽、冲孔孔的组合合方式以以及顺序序不同。需需要注意意的是，只只有当拉拉深件高高度较高高，才有有可能采采用落料料、拉深深复合模模结构形形式，因因为浅拉拉深件若若采用落落料、拉拉深复合合模具结结构，落落料凸模模（同时时又是拉拉深凹模模）的壁壁厚太薄薄，强度度不够。方案二将将修边、切切槽、冲冲孔复合合，工序序少，生生产率最最高，但但模具结结构复杂杂，安装装、调试试困难，同同时模具具强度也也较低。方案三将将切槽和和冲孔组组合，由由于所切切槽与中中间孔的的距离较较近，因因此在模模具结构构上不容容易安排排，模具具强度差差。所以以较好的的组合方方式应该该是修边边和冲孔孔组合，而而切槽单单独进行行，如方方案四、五五。方案四与与方案五五主要区区别在于于一个先先修边、冲冲孔后切切槽，一一个先切切槽后修修边、冲冲孔。由由于切槽槽与修边边有相对对位置关关系，而而所切槽槽尺寸比比较小，如如果先切切槽则修修边模具具上不好好安排定定位，所所以实际际选择了了方案四四，即先先修边、冲冲孔后切切槽，然然后翻边边成形竖竖立叶片片。主要工工艺参数数计算(1) 落料尺尺寸 落料尺尺寸即零零件平面面展开尺尺寸，叶叶轮零件件基本形形状为圆圆形，因因此落料料形状也也应该为为圆形，需需确定的的落料尺尺寸为圆圆的直径径。带有凸缘缘的筒形形拉深成成形件，展展开尺寸寸可按第第四章有有关公式式计算。但但根据叶叶轮零件件图，不不能直接接得到凸凸缘尺寸寸。在计计算落料料尺寸之之间，要要将竖立立的叶片片“落料尺尺寸。图12-11 叶轮叶叶片的展展开严格来说说，叶轮轮成形“竖直”叶片的的工序属属于平面面外凸曲曲线翻边边（参考考第五章章第三节节）。但但根据零零件图，由由于翻转转曲线的的曲率半半径比较较大，为为简化计计算可以以近似按按弯曲变变形来确确定展开开尺寸，如如图122-111所示。因因为弯曲曲半径rr=0.5110.55t=11，所以以可以按按表3-5弯曲曲坯料展展开的计计算公式式计算。经经计算，叶叶片展开开后，凸凸缘尺寸寸为（单单位mmm，下同同）。 ，查表44-5，可可取修边边余量为为2.22。因此此凸缘直直径为76+22.2××=800.4取凸缘尺尺寸，于于是得到到叶轮拉拉深成形形尺寸，如如图122-122所示。 图12-12 叶轮拉拉深成形形尺寸(按料厚厚中心线线标注)根据叶轮轮拉深成成形尺寸寸，要以以算出零零件总体体表面积积A约为58890。按按照一般般拉深过过程表面面积不变变的假设设，可得得到落料料直径 因圆角半半径较小小，近似似由第四四章表44-7公公式5计算落落料直径径代入=116，=4.5 ，得。最最后取落落料直径径 。 落料尺寸寸确定后后，需要要排样方方案。圆圆形件排排样比较较简单，根根据本例例中零件件尺寸大大小，可可采用简简单的单单排排样样形式。冲裁搭边边值可以以按表22-122选取，取取沿边搭搭边值，工工件间搭搭边值。（2）拉拉深道次次及各道道次尺寸寸 叶轮拉拉深成形形后为带带阶梯的的宽凸缘缘件，成成形较为为困难，需需多次拉拉深。根根据图112-112所示示叶轮拉拉深件形形状，成成形过程程可分为为两个步步骤：首首先按宽宽凸缘件件拉深成成形方法法，拉成成所要求求凸缘直直径的筒筒形件（内内径、凸凸缘直径径），然然后，若若将由内内径的筒筒形部分分逐次拉拉成内径径的阶梯梯，视为为拉深成成内径为为直筒件件的中间间过程，则则可以近近似用筒筒形件拉拉深计算算方法计计算阶梯梯部分（内内径）的的成形，但但应保证证首次拉拉深成形形后的凸凸缘尺寸寸在后续续拉深过过程中保保持不变变。以下下尺寸按按料厚中中心线计计算。1) 由毛坯拉拉成内径径、凸缘缘直径的的圆形件件：判断能能否一次次拉成。带带凸缘筒筒形件第第一拉深深的许可可变形程程度可用用对应于于和不同比比值的最最大相对对拉深高高度来表表示。根根据图112-112，对对叶轮零零件，,由表4-20查查得。在本例中中，内径径的圆筒筒件高度度未定。可可以先确确定拉深深圆角半半径，然然后求出出直径的的毛坯拉拉成内径径为的圆圆筒件高高度，最最后利用用判断能能否一次次拉出。取圆角半半径。按按公式44-111可求出出拉深高高度 因，所所以一次次拉深了了出来。 在凸缘缘件的多多次拉深深中，为为了保证证以后拉拉深时凸凸缘不参参加变形形，首先先拉深时时，拉入入凹模的的材料应应比零件件最后拉拉深部分分所需要要材料多多一些（按按面积计计算），但但叶轮相相对厚度度较大，可可不考虑虑多拉材材料。如如果忽略略材料壁壁厚变化化，凸缘缘内部形形状在拉拉深过程程应满足足表面积积不变条条件。 用逼逼近法确确定第一一次拉深深直径 计算见见表122-2表 112-22相对凸缘直径假定值毛坯相对厚度第一次拉深直径实际拉深系数极限拉深系数由表4-21查得拉深系数差值1.22.290.770.49+0.281.42.290.660.47+0.191.62.290.570.45+0.122.02.290.460.42+0.042.22.290.410.40+0.012.42.290.380.37+0.012.82.290.330.330.0实际拉深深系数应应该适当当大于极极限拉深深系数，因因此可以以初步取取第一次次拉深直直径为336mmm（按料料厚中心心计算）。计算第第二次拉拉深直径径 查表4-15得得第二次次拉深的的极限拉拉深系数数。考虑虑到叶轮轮材料为为08AAlZF，塑塑性好，同同时材料料厚度较较大，极极限拉深深系数可可适当降降低。取取，。为了了便于后后续拉深深成形，第第二拉深深直径可可取为225.55mm，此此时的拉拉深系数数为：按表44-433查一、二二次拉深深的圆角角半径，可取取与凹模模圆角半半径相等等或略小小的值所以可以以取，。考虑虑到叶轮轮最终成成形后圆圆角半径径较小，实实际取。计算第第一、二二次拉深深高度 根根据公式式4-88，第一一次拉深深高度： 第二次拉拉深高度度： 校核第第一次拉拉深相对对高度，,查表4-20，考虑虑到材料料塑性好好，故可可以拉成成。2) 由内内径拉出出内径的的阶梯：阶梯形件件拉深与与圆筒形形件拉深深基本相相同，每每一阶梯梯相当于于相应的的圆筒形形件拉深深。下面面用筒形形件拉深深计算方方法近似似计算阶阶梯部分分（内径径）的成成形。由内径拉拉出内径径的阶梯梯，总拉拉深系数数。查表表4-115，筒筒形件第第三次拉拉深的极极限拉深深系数，所所以该阶阶梯部分分不能一一次拉成成，需多多次拉深深成形。由表4-15，筒筒形件拉拉深的极极限拉深深系数，。实际际拉深系系数在各次次拉深中中应均匀匀分配。考考虑到最最后一次次拉深时时材料已已多次变变形，拉拉深系数数应适当当取大一一些。于于是阶梯梯部分采采用三次次拉深，拉拉深系数数分别为为、。各次次拉深直直径分别别为第三次拉拉深(第一次次阶梯拉拉深)： (内径)第四次拉拉深(第二次次阶梯拉拉深)：(内径)第五次拉拉深(第三次次阶梯拉拉深)：(内径)忽略材料料壁厚的的变化，按按表面积积不变的的条件可可以计算算出各次次深的高高度： 最后得得到的拉拉深成形形各工序序尺寸如如图122-133所示。工工序一、二二由毛坯坯拉成内内径、 凸缘直直径的圆圆筒件。第第一道工工序为落落料、拉拉深，落落料直径径，然后后拉深成成凸缘直直径为880mmm的筒形形件，该该凸缘直直径在后后续成形形过程中中保持不不变。落落料、拉拉深由一一套模具具完成。工工序二为为宽凸缘缘筒形件件的二次次拉深。 工序三三、四、五五为由内内径的筒筒形拉出出内径小小台阶的的阶梯拉拉深过程程。工序序五在拉拉深成形形结束后后还带有有整形，主主要目的的是将凸凸缘整平平，同时时减小圆圆角半径径，以达达到零件件图要求求。 经实际际生产验验证，上上述工艺艺方案是是完全可可行的。图12-13 叶轮拉拉深工序序图（3）落落料、拉拉深冲压压力 落落料力的的计算按按下式 一般可可取或查查表8-49。 拉深力力计算由由表4-54公公式 代入数数据，最最后得 拉深力力出现在在落料力力之后。因因此最大大冲压力力出现在在冲裁阶阶段。选选用刚性性卸料的的落料、拉拉深复合合结构 (见图122-4)，可计计算出最最大冲压压力为 参考第第二章公公式，经经计算，。所以可以选择吨位为250kN以上的压力机。考虑到拉深成形的行程比较大，选定压力机还应参考说明书中所给出的允许工作负荷曲线。 模具具设计 如前所所述，模模具设计计包括模模具结构构形式的的选择与与设计、模模具结构构参数计计算、模模具图绘绘制等内内容。下下面主要要就落料料、拉深深复合模模进行说说明。然然后简单单介绍修修边冲孔孔模、切切槽模、翻翻边模的的结构。（1）模模具结构构 图12-14所所示的为为刚性卸卸料装置置的落料料、拉深深复合模模典型结结构。该该结构落落料采用用正装式式，拉深深采用倒倒装式。模模座下的的缓冲器器兼作压压边与顶顶件装置置。推件件一般采采用打杆杆的刚性性推件装装置。该该结构上上模部分分简单，其其缺点是是拉深件件留在刚刚性卸料料板内，不不易出件件，带来来操作上上的不便便，并影影响生产产率。适适用于拉拉深深度度较大、材材料较厚厚的情况况。考虑虑到叶轮轮零件相相对厚度度较厚，因因此采用用这种模模具结构构。条料料送进时时，由带带导尺寸寸的固定定卸料板板11导向向，冲首首件时以以目测定定位，待待冲第二二个工件件时，则则用挡料料销6定位。模模具工作作时，用用模具下下面的弹弹性装置置提供压压边力，模模具结构构简单。压压边力是是通过托托杆4传到压压边圈99上进行行压边的的。拉深深行程最最后，件件21和22靠拢拢对工件件施压，使使工件底底部平整整。工件件制出后后，上模模上行，打打杆199和推件件块211起作用用，把工工件从凸凸凹模116中推推出。 图122-155所示落落料、拉拉深复合合模为弹弹性卸料料装置形形式。该该结构形形式的优优点是操操作方便便，出件件畅通无无阻，生生产率高高。缺点点是弹性性卸料装装置使模模具结构构较复杂杂与庞大大，特别别是拉深深深度大大，料厚厚，卸料料力大的的情况，需需要较多多、较长长的弹簧簧，使模模具结构构过分地地庞大。所所以它适适用于拉拉深深度度不太大大，材料料较薄的的情况。 二次以以上的后后续拉深深模具结结构见图图12-16所所示。(3) 模具工工件部分分尺寸及及公差计计算以落料、拉拉深复合合为例进进行计算算。 落料凸凸模和凹凹模为圆圆形，所所以可以以采用单单独加工工。落料料毛坯直直径可取取未注公公差尺寸寸的极限限偏差，故故取落料料件的尺尺寸及公公差为： 按表22-311公式 式中 xx=0.5，查查表2-30，查表22-288 式中 ，查表表2-22，同时时有， ，查查表2-28。 所以上上述计算算是恰当当的。图12-14 刚性卸卸料、落落料、拉拉深复合合模图12-15 弹性卸卸料、拉拉深复合合模结构构示意图图 图图12-16 后续拉拉深模结结构示意意图模具闭合合高度：根据图112-114模具具结构，模模具闭合合高度为为查所选设设备的参参数，最最大闭合合高度为为2500mm，最最小闭合合高度为为1800mm。封闭高度度应该满满足所以该封封闭高度度是适合合的。拉深模设设计：首次拉深深件按未未注公差差尺寸的的极限偏偏差考虑虑，并标标注内形形尺寸(图12-13)。故拉拉深件的的尺寸公公差为由表4-47的的公式式中 由由表4-46取取为； 由由表4-48取取为； 由表4-48取取为。(2) 修边冲冲孔模 模具结结构如图图12-17所所示。修修边由件件3（修边边凹模）完完成，而而冲孔由由件9（冲孔孔凸模）和和件2（冲孔孔凹模）完完成。冲冲裁完成成后，工工件卡在在件3内，由由模柄内内的打杆杆、件88（推件件板）、推推杆以及及件100（推件件块）共共同退出出工件。图12-17 修边冲冲孔复合合模如果将工工件颠倒倒放置，冲冲孔凸模模从筒形形件外进进入，由由冲孔凹凹模的壁壁厚将很很薄，强强度不够够，因此此冲孔凸凸模只能能从筒形形内部进进入。但但这样凸凸模长度度增加，因因此应注注意凸模模刚性。 设计修修边尺寸寸时，应应该注意意使外圈圈修边废废料不形形成封闭闭形状，否否则修边边废料会会套在件件11外。如如果修边边废料封封闭，应应该考虑虑增加废废料切刀刀，或在在修边凸凸模上增增加退料料装置。(3) 切槽模模模具结结构如图图12-18所所示。切切槽由77个切槽槽凸模和和凹模共共同完成成。为便便于模具具制造，切切槽凸模模端部与与件5（凸模模固定板板）采用用铆接。切切槽后工工件在聚聚胺脂橡橡胶的作作用下由由件100（卸料料板）退退出凸模模。另外，由由于槽与与上一道道修边外外形有相相对位置置关系，因因此冲裁裁时工件件定位要要可靠。可可利用修修边外形形定位，这这样操作作较为方方便（图图中未绘绘出）。图12-18 切槽模模(4) 翻边模模 翻边模模如图112-99所示。 将工件件放在模模具上并并可靠定定位后，在在件9（翻边边凸模）和和件100（翻边边凹模）共共同作用用下将叶叶片翻成成竖直。工工件翻边边之前同同样应该该可靠定定位，如如果工件件发生错错移，除除了得不不到合格格零件外外，还有有可能操操坏模具具。翻边边过程中中工件底底部一直直受到压压力作用用，这样样能保证证成形后后叶轮底底部平整整。 翻边凹凹模的工工作部位位要取较较小的圆圆角，同同时要打打磨得比比较光洁洁，这样样能避免免在工件件表面留留下加工工痕迹。另另外，翻翻边时凸凸模受到到7个叶片片往顺时时针方向向的力，因因此应该该在模具具结构上上考虑防防转措施施。图中中件9和件6（凸模模固定板板）之间间采用销销钉以防防止转动动。 翻边结结束后，件件2（垫块块）和件件3（顶件件板）接接触，此此时在件件2和件3以及件件9共同作作用下，对对工件进进行整形形，以达达到所要要求尺寸寸。最后后，工件件在橡胶胶作用下下又退出出翻边凹凹模。图12-19 翻边成成形模 本章完完 回目目录
