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1、10.1 10.1 带料料连续拉伸拉伸设计方法方法10.1.1 整体带料连续拉伸 在带料上进行无工艺切口的连续拉伸方法如图10.1(a)所示。当采用这种方法拉伸时,相邻两个拉伸部位之间的材料流动互相影响,使得材料变形困难,而且所能产生的变形主要是材料伸长。这样,极限拉伸系数就比单工序大,拉伸工序数相应增加,但用材料少。用这种方法加工的制件应满足以下条件:式中:材料厚度;制件内径;制件凸缘直径;制件高度。带状毛坯上有工艺切口的连续拉伸方法如图10.1(b)所示。由于有了工艺切口,接近于单个凸缘件的拉伸;但相邻两个拉伸件间仍有部分材料相连,使之比单个凸缘件拉伸稍困难些。因此,极限拉伸系数略大于单件
2、拉伸,但与带料连续拉伸相比,材料易于流动,拉伸后的制件质量较好,但也增加了材料的消耗。因此这种方法多用于难以拉伸的筒形、锥形、长方形等复杂零件的拉伸。用这种方法加工的制件应满足以下条件:10.1.2 带料切口连续拉伸(a)整体带料连续拉伸(b)带料切口连续拉伸图10.1 带料连续拉伸10.2 带料连续拉伸的计算10.2.1 带料连续拉伸的工艺计算1.带料的宽度和步距尺寸的计算按表10-1所列公式确定,带料的宽度和步距尺寸。注:带料送进步距;带料宽度;修边余量(见表10-2);毛坯的计算直径(与一般带凸缘筒形件毛坯计算相同);包括修边余量的毛坯直径;侧面搭边宽度(见表10-3);相邻切口间搭边宽
3、度或冲槽最小宽度;工艺切口宽度(见表10-3);切口间跨度(见表10-3);切口圆角半径(见表10-3)。表10-2 带料连续拉伸的修边余量 表10-3 带料连续拉伸搭边及切口参数推荐数值 2.拉伸系数的确定 (1)总拉伸系数:带料连续拉伸,不能进行中间退火,所以在采用这种拉伸方法时,首先要计算出总的拉伸系 数 ,检查是否满足总极限拉伸系数的要求,见表10-4。总拉伸系数为式中:拉伸件的直径mm;板料直径mm;各次拉伸系数。总表10-4 带料拉伸的总拉伸系数(2)带料切口连续拉伸首次拉伸系数的确定见表10-5。表10-5 带料切口连续拉伸首次拉伸系数 (材料:08、10钢)(3)带料切口连续拉
4、伸后次拉伸系数的确定见表10-6、表10-7。表10-6 带料切口连续拉伸后次拉伸系数 (材料:08、10钢)3拉伸高度的确定 带料切口连续拉伸的第一次拉伸相对高度 不应超过表7-12所列数值。(1)计算毛坯直径 。(2)核算总拉伸系数 (大于表10-4所列数值)。(3)根据 、和 确定连续拉伸的种类及切口的型式。(4)计算带料宽度 和 步距及切口尺寸。(5)确定各工序拉伸系数,从而确定所需的拉伸次数。(6)计算各次拉伸凸模和凹模的圆角半径。第一次拉伸:,。最后一次拉伸:,但不小于 ;,但不小于 。(7)绘制工序图。10.2.2 带料连续拉伸的工序计算10.3 带料连续拉伸模设计注意事项及设计
5、实例10.3.1 带料连续拉伸模设计注意事项 (1)首次拉伸和切口工序,最好有单独的压边圈,以防带料起皱,影响后续工序。(2)各凹模最好单独镶拼,或将分离工序(切口、冲孔、落料)与变形工序(拉延、整形)的凹模分段镶嵌,便于维修、刃磨和更换。(3)拉伸工序次数较多时,为了便于调整模具,宜在首次拉伸工序后留一空步,作后备拉伸之用。(4)在冲孔工序中,模具定位圈(凹模)的高度应等于制件的拉伸高度。若制件的拉伸高度小于凹模的高度,在冲孔时同时对制件产生拉伸作用,可能拉裂,也会对制件的高度产生影响。10.3.2 设计实例 拉伸、冲孔、翻边、落料连续模设计。该冷冲模为拉伸、冲孔、翻边、落料连续模,其功能为
6、冲制,如图10.2所示一空心铆钉制件,材料08钢,采用带料连续冲制。其工序为冲步距缺口、工位间切口、拉伸、冲孔、翻边、落料,模具类型为具有四导向的步距侧刃连续模。(a)制件图 (b)冲孔结束时的工序图图10.2 空心铆钉制件1.冲压工艺设计1)计算拉伸毛坯直径和选择带料宽度及步距(1)冲压类型的选择计算:因此,选择带料切口连续拉伸。(2)带料宽度和步距尺寸的计算。按体积相等关系得拉伸毛坯直径。步距尺寸和带料宽度的计算按表10-1所列公式确定。考虑到拉伸后带料两方向收缩的影响,得出排样尺寸:步距,料原始宽度60mm,步距冲裁后50mm,拉伸后料宽42mm,其工艺排样如图10.3所示 图10.3
7、工艺排样2)计算拉伸次数及各半成品尺寸由于是带状毛坯,制件拉伸系数 ,查表10-4得总拉伸系数钢为0.16,可行。(1)选取各次 。相对厚度 ,查表10-5、10-6得出相应的各次及限拉伸系数 总拉伸系数为 由 ,可知,总拉伸次数可暂定为四次。(2)各次拉伸直径(内径)分别为:取:(3)各次拉伸凹模圆角半径分别为:mm mm(4)各次拉伸凸模圆角半径分别为:mm mm mm mm(5)各次拉伸高度分别为(6)首次拉伸相对直径 ,相对高度 (最小值),符合要求。(7)绘制工序图如图10.4所示 图10.4 工序图3)计算冲压力(1)步距侧刃冲裁力 。冲裁长度 ,材料强度极限 ,厚度 ,步距侧刃冲
8、裁力 ,取 。(2)切口力 。周长 ,切口冲裁力 ,取 。(3)冲铆钉孔力 。周长 ,铆钉冲裁力 ,。(4)翻边力 。翻边系数 。翻边高度 取(5)落料力 。,取4)计算拉伸力、拉伸压边力、冲裁卸料力、翻边卸料力(1)拉伸力。第一次拉伸 ,取第二次拉伸 ,取第三次拉伸 ,取第四次拉伸 。取(2)拉伸压边力通常压边目的是防止起皱。但除此之外,这里的压边圈还有其他作用。在当前拉伸情况下,从第二次拉伸开始到最后的拉伸,压边圈的作用并不只是防止起皱,而且还辅助拉伸,起到防止拉破的作用。在此的计算只是借用压边公式进行近似计算。(3)冲裁卸料力。上式中,16.18kN为步距侧刃冲裁力,18.84kN为切口
9、冲裁力,2.54kN为铆钉孔冲裁力。(4)翻边卸料力。5)压力中心位置由合力矩定理求得压力中心位置,见表10-8。表10-8 由合力矩定理求得压力中心2.模具结构设计及凸、凹刃口尺寸计算 凸模结构采用常规过盈装配式。凹模结构采用分体式,将侧刃冲裁凹模、切口凹模,拉伸凹模,冲孔翻边凹模、落料凹模分开,以便于制造、装配、调整和维修。所有凹模镶嵌在凹模边框中。1)各拉伸凸、凹模结构及尺寸凸凹模结构及尺寸如图10.6、图10.7所示。2)冲孔、翻边、落料凸凹模尺寸计算 下面将主要的三对凸凹模刃口尺寸进行计算图10.5 计算合力作用点冲翻边底孔 冲翻边底孔 第四次拉伸 3)凸模、凹模固定板尺寸形状 凸模
10、固定板采用过盈配合将凸模逐个地固定在板上。凹模固定板是边框形式,它将5块凹模镶块镶拼固定在一起。凸模固定板如图10.8所示,凹模固定板如图10.9所示。图10.6 凸模结构及尺寸图10.7 凹模结构及尺寸图10.8 凸模固定板图10.9 凹模固定板3.设计计算压料元件、弹料元件 针对冲裁切口、拉伸、冲孔、翻边和落料等不同功能,将压料、弹料分成3块,分别为冲孔落料卸料板、拉伸压边圈和冲裁切口卸料板。如图10.10所示。图10.10 压边圈及弹簧装置1)拉伸压边圈压料弹簧尺寸选取及计算 弹簧尺寸包括簧丝直径、弹簧直径和弹簧圈数。这些参数有的是选取的,有的是计算的。(1)计算弹簧直径 取簧丝直径d=
11、3.5mm,按弹簧材料强度计算,取簧丝直径d=3.5mm,按弹簧材料强度计算D,由弹簧强度计算公式得 取(2)计算弹簧圈数。由弹簧变形量及刚度条件得,取由 ,得 压边力考虑到预紧,取10圈。2)冲裁切口卸料板弹簧尺寸选取及计算(1)选取簧丝直径d和弹簧直径D。选取D=4mm,D=12mm。(2)计算弹簧圈数n。考虑到预紧,取8圈。3)冲孔落料卸料板弹簧尺寸选取及计算(1)选取簧丝直径的d和弹簧直径D。选取d=3mm,D=12mm。(2)计算弹簧圈数n。冲孔落料卸料力为 ,考虑到预紧,取16圈。压边圈及弹簧装置如图10.10所示。4)弹料元件弹料元件及相应的结构图如图10.11所示。5)选择模架及导向 采用4滑动导向模架。6)画出模具装配图 凡是装配以后所形成的同轴孔,一律装配起来同时钻孔,而不是作为单个零件分别钻孔。原则上螺孔制作在强度最高的模具零件上,比如凹模等。紧固螺钉(除个别情况外)都用内六角沉头螺钉。定位销钉上模、下模各用四个形成四边形,对称位置排列,尽量拉大距离。模具结构图、轴侧图和爆炸图如图10.12、图10.13、图10.14所示。图10.11 弹料元件及结构图图10.12 模具结构图图10.13 模具结构轴测图 图10.14 模具分解图
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