1、10.1 10.1 带料连续拉伸设计方法带料连续拉伸设计方法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。t0.05dd凸(1.1 1.2)dhdtdd凸h 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
2、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t0.05dd凸1.2dhd(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
3、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)。AB1DD12nn及nC12KK及r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
4、数。m12ndmmmmDdD12nmmm，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)1m(3) 带料切口连续拉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)im3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)
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。11/hd10.2.2 带料连续拉伸的工序计算1()D DDm/) 100t D （/dd凸/h dBA(35)Rt凸24)Rt凹（(1)0.78iiRR凸凸2t(1)0.75iiRR凹凹t10.3 带料连续拉伸模设计注意事项及设计实例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
6、(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 (
7、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 0.50.050.05 10.40.52td25 1.21.2 10.4 12.48dd凸23.910.4hd(382)mm40mmADn2(1.021.05)2(1.03382
8、 1.5)mm42mmBDn图10.3 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：10.9/380.287m im/0.5/380.01321.32%t D 10.56m极20.76m极30.79m极40.81m极12340.560.760.790.810.272mmmmm380.27210.33610.438 0.272 10.336 10.4
9、id1380.56mm20.3mmd 220.30.76mm16.2mmd 316.20.79mm12.8mmd 412.80.81mm10.35mm10.4mmd 410.4mmd (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 155 0.5mm2.5mmRt 凹22.3R凹32.1R凹42mmR凹152.5Rt凸22.1R凸31.8R凸41.5R凸11 1 m mh215.1mmh 318.2mmh 42
10、3.9mmh /25/20.31.23dd 凸11/11/20.30.540.56hd 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1F189.9mmL b360MPa0.5mm11.3 89.90.5360N1.3 16182N21036.6NF 21.03kN2F2104.7mmL 21.3 104.70.5360N24499.8NF 24.50kN3F31
11、4.14mmL 31.3 14.140.53603308.1NF 3.31kN取P0/4.5/10.40.430.42mdDm极3.1mmh s01.1 ()1.1 0.5200(10.44.5)N2039NPtDd 2.04kN4F41.3230.5360N16908NF 16.9kN4) 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
12、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。biFK d t拉11 20.3 0.5450N14349NF 拉14.3kN21 16.20.5450N11451NF 拉11.5kN31 12.8 0.5 450N9047NF 拉9.05kN41 10.40.5450N7351NF 拉7.35kN222211/4(2/4(38(20.322.521262NFDdRq凹） ） ）222/4(20.322.5)(16.222.32325NF） ）223/4(16.222.3)(12.822.12225NF） ）224/4(12.822.1)(10.422.02128NF） ）(3) 冲裁卸
13、料力。上式中，16.18kN为步距侧刃冲裁力，18.84kN为切口冲裁力，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。0.05(16.1818.842.54)kN7.746kNF 0.052.04kN0.12kNF 翻表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
14、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。0.14.5000.0200.0204.50.750.1)4.575d凸（0.02004.5750.04)D凹（0.02004.5710.3230.0250.02500230.750.3)22.775D凹（00.020(22.7750.04)d凸00.02022.735
15、11.40.040.040011.40.80.2)11.24D凹（000.030.0311.241)10.24d凸（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=3.5mm，按弹簧材料强度计算，
16、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D2 600/2N mm极限22323484 1940/48 1940/4 300N mm3.53.5PPDDdd234 1940/43003.5mm9.91mm8 1940/43.5D10mmD (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。3464()2DPnGd13mm200MPaE 0.263200 10MPa7936.5MPa2(1)2
17、(10.26)EG1940NF 443313 7936.5 3.57.91064()64 1940/8()22GdnDP圈圈考虑到预紧，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。43147936.5461264(188400.07)/4()2n圈圈0.05(132.542.04)kN0.879kN879N取43357936.5 3141264 879/8()2n圈圈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
