冲模设计基础(第4章)

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1、第4章拉深模4.1拉深变形过程的分析4.2拉深件的质量分析4.3回转体拉深件板料尺寸的确定4.4圆筒形件的拉深4.5带凸缘圆筒形件的拉深4.6特殊形状的制件拉深4.7变薄拉深4.8压边力和拉深力的确定4.9凸、凹模工作部分的设计4.10拉深模设计应用4.1拉深变形过程的分析4.1.1拉深的变形过程4.1.2拉深过程中板料的应力应变状态4.1.1拉深的变形过程拉深过程如图4.2所示。拉深所用的模具主要由凸模、凹模和压边圈三部分组成。与冲裁所不同的是，凸模刃口、凹模刃口部位的形状变成具有一定半径值的圆角，凸、凹模之间的间隙稍大于板料的厚度。拉深时，板料毛坯受到凸模、

2、凹模和压边圈所产生的力作用，凸模使板料进入凹模型腔，将板料拉深成开口的圆筒形状。压边圈的作用是防止板料在拉深过程中四周翘起(起皱)。图4.2拉深过程4.1.2拉深过程中板料的应力应变状态从拉深件的纵截面上观察，厚度和硬度沿筒壁纵向是变化的，变化规律如图4.6所示。底部略有变薄，但基本上等于原板料的厚度；筒壁上端增厚，越接近上边缘厚度越大；筒壁下端变薄，越靠近圆角处变得越薄；由筒壁向底部转角偏上处，出现明显变薄，严重时可产生破裂。硬度沿高度方向也是变化的，越接近上边缘硬度越高，这说明，压缩变形和板料的冷作硬化越严重。图4.6硬度和壁厚沿筒壁纵向变化4.2拉深件的质

3、量分析4.2.1起皱4.2.2拉裂4.2.1起皱1.影响起皱的主要因素板料的相对厚度t/D拉深系数m2.防皱措施采用压边圈。采用锥形凹模，如图4.10所示。采用拉深筋采用反拉深图4.10锥形凹模4.2.2拉裂1.拉裂原因如图4.14所示，在拉深过程某一时刻，凸缘上的拉应力在凹模入口处的达到最大值。由实验显示，在整个拉深过程中，当减小到(0.8～0.9)R0时，出现最大值。此时危险截面承受最大的拉应力，即2.影响拉深变薄和拉裂的因素(1)拉深系数m的影响(2)板料机械性能的影响(3)凹模圆角半径的影响(4)凸模圆角半径的影响(5)摩擦系数的影响(6)压边力的影响图

4、4.14出现最大值的位置4.3回转体拉深件板料尺寸的确定4.3.1计算方法4.3.2简单回转体拉深件的板料尺寸计算4.3.3复杂形状回转体拉深件板料直径的计算4.3.1计算方法常用的是等面积法，即假设拉深件表面积与板料面积相等，作为计算板料面积的依据。但由于板料的机械性能差异、模具工作条件的一致性差异等因素，使拉深后由板料边缘形成的制件的口部或凸缘周边部不齐，达不到制件的形状、尺寸要求，必须对边缘处再加工。因此，在计算板料尺寸时，要在拉深件的高度方向或带凸缘制件的凸缘半径上加一修边余量δ，如图4.16所示图4.16拉深件修边余量4.3.2简单回转体拉深件的板料尺

5、寸计算1.相加法由于拉深件是回转体形状，板料采用圆形。将回转体拉深件分成若干基本几何形体，按表4.6中的公式算出各部分的表面积，然后将各部分的表面积相加便得到所需要的板料面积。再计算出板料直径，即2.公式法对于常用的回转体拉深件，可按表4.7列出的公式求得板料直径D。表4.7旋转体制件板料直径计算公式序号制件形状毛坯直径D1234.3.3复杂形状回转体拉深件板料直径的计算复杂形状回转体拉深件板料直径计算的关键是确定回转体拉深件的表面积。任何回转体表面积都可用形心法(久里金法则)求得。形心法如图4.18所示，回转体表面积F等于外形曲线(母线)长度与其重心绕轴旋转所

6、得周长的乘积，即1.解析法2.作图累加法3.利用CAD软件求面积4.条线段已添加到多段线图4.18形心法求面积4.4圆筒形件的拉深4.4.1拉深系数4.4.2拉深次数的确定4.4.3拉深件工序尺寸的计算4.4.1拉深系数1.拉深系数的概念图4.24多次拉深变形情况2.极限拉深系数的主要影响因素(1)板料机械性能(2)板料的相对厚度t/D(3)模具结构组成即尺寸(4)拉深次数(5)润滑条件(6)拉深速度3.极限拉深系数的确定图4.24多次拉深变形情况4.4.2拉深次数的确定根据拉深件的相对厚度t/D，由表4.10查出相对应的各次拉深系数m1，m2，…，mn。由式(

7、4.13)得知，总的拉深系数m和各次拉深系数mi的关系为。通过计算，使，从而得到拉深次数n。4.4.3拉深件工序尺寸的计算无凸缘筒形拉深件相对高度h/d与拉深次数的关系如表4.13所列(1)选取修边余量δ(2)计算板料直径D(3)计算板料相对厚度(4)计算总的拉深系数，并判断能否一次拉深成(5)确定拉深次数n。(6)初步确定各次拉深系数(7)调整拉深系数，计算各次拉深直径(8)确定各次拉深凸模、凹模圆角半径(9)计算各次拉深半成品高度(10)绘制工序图表4.13无凸缘筒形拉深件相对高度h/d与拉深次数的关系(材料08F、10F)拉延次数毛坯相对厚度(t/D)×1

8、002～1.51.5～1