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)。但根据零件图,由于翻转曲线的曲率半径比较大,为简化计算可以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=0.5~1≤0.5t=1,所以可以按表3-5弯曲坯料展开的计算公式计算。经计算,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,于是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)
根据叶轮拉深成形尺寸,要以算出零件总体表面积A约为5890mm。按照一般拉深过程表面积不变的假设,可得到落料直径
2D?4A??4?58903.14?86.6
因圆角半径较小,近似由第四章表4-7公式 5计算落料直径
D?d23?4?d1h1?d2h2?
,
代入h1=16,h2=4.5 ,d1得
?13.5,d2?25.5d3?80D?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,根据本例中零件尺寸大小,可采用简单的单排排样形式。
冲裁搭边值可以按表2-12选取,取沿边搭边值
a?1.8mm,工件间搭边值a1?1.5mm。
(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。根据图12-12所示叶轮拉深件形状,成形过程可分为两个步骤:首先按宽凸缘件拉深成形方法,拉成所要求凸缘直径的筒形件(内径由内径
?23.5、凸缘直径?80),然后,若将
?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
?11.5直筒件的中间过程,则可
以近似用筒形件拉深计算方法计算阶梯部分(内径
?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线计算。
1) 由
?87毛坯拉成内径?23.5、凸缘直径
?80的圆形件:
①判断能否一次拉成。带凸缘筒形件第一拉深的许可变形程度可用对应于d凸/最大相对拉深高度h1/d1和t/D?100不同比值的
d1来表示。根据图12-12,对叶轮
?100?2.29t/D,由表4-20
d/d零件,
凸1?76/25.5?3.14查得h/d11?0.18~0.22。
在本例中,内径
?23.5的圆筒件高度未定。可以先
确定拉深圆角半径,然后求出直径为
?87的毛坯拉成内径
11?23.5的圆筒件高度,最后利用h/d取圆角半径r1判断能否一次
拉出。
?R1?2mm。按公式4-11可求出拉深高
度
h?0.25??Ddd212凸??0.43?r?R??0.14?r11d?R1122?
1
?0.25?0.14?????872?802???0.43?2?2??2213.2?25.5?25.5
22
因h/d?13.2/25.5?0.52>0.22,所以一次拉深了
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,首先拉深时,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(按面积计算),但叶轮相对厚度较大,可不考虑多拉材料。如果忽略材料壁厚变化,凸缘内部形状在拉深过程应满足表面积不变条件。
②用逼近法确定第一次拉深直径 计算见表12-2
表 12-2
极限相对凸缘直径假定值凸毛坯相对厚度第一次拉深直径实际拉深系数拉深系数1t/Dd?Nd 1?100d1?d凸 N m?d11D由表 ?m??m?m??m?11拉深系数差值4-21查得 1.2 2.29 dd1?80/1.2?670.77 0.49 +0.28 1.4 2.29 1?80/1.4?570.66 0.47 +0.19 1.6 2.29 ddd1?80/1.6?500.57 0.45 +0.12 2.0 2.29 1?80/2.0?400.46 0.42 +0.04 2.2 2.29 1?80/2.2?360.41 0.40 +0.01 2.4 2.29 d1?80/2.6?330.38 0.37 +0.01
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