第四章拉深一

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1、第四章拉深（又称拉延、拉伸，DeepDrawing）工件的命名：筒：侧面呈封闭形，一端开口，另一端存在底面。管：侧面呈封闭形，两端开口。拉深：板料或筒坯在凸模作用下通过凹模孔，形成筒状工件，这种冲压工序称为拉深。拉深可将平板毛坯直接拉成筒状工件，也可将筒状毛坯拉成直径变小、长度变长的筒状工件。(P72表4－1）拉深分类（按拉深件厚度）：1.不变薄拉深：材料的厚度在拉深前后基本不变。2.变薄拉深：材料的厚度在拉深后变薄（筒状毛坯长度变长，直径变化很小。）一.圆筒件拉深的变形过程拉深时筒底拐弯区形成以后，变形位置在凸

2、缘部位（Ⅰ区）和凹模入口的圆角处（Ⅱ区）。1.圆筒件拉深时各区的应力应变状态示于图4.1根据应力应变状态的不同，可将拉深毛坯划分为Ⅰ～Ⅴ五个区域：Ⅰ区：凹模口的凸缘部分（法兰区）。这是拉深变形的主要区域。受到径向拉应力σρ和切向（圆周方向）压应力σθ，并在径向和切向分别产生伸长和压缩变形，逐渐进入凹模，在轴向板厚稍有增大。由于σρ和σθ的绝对值比σt大得多，使“多余三角形”（下图阴影部分）材料的转移主要是向径向扩展，同时也向毛坯厚度方向流动而加厚。由于愈到外缘需要转移的材料愈多，因此愈到外缘材料变得愈厚，硬化也愈

3、严重。Ⅱ区：凹模圆角处。这是一个过渡区，材料的变形比较复杂。除有与Ⅰ区相同的特点（即在径向受拉应力σρ和切向受压应力σθ的作用）外，还由于承受凹模圆角的压力和弯曲作用而产生压应力。材料除受径向拉深外，还产生塑性弯曲，使板厚减小。Ⅲ区：筒壁部分。这部分材料已形成筒形，材料不再发生大的变形，在继续拉深时，凸模的拉深力要经由筒壁传到凸缘部分，因此它承受单向拉应力的作用，发生少量的纵向伸长和变薄。Ⅳ区：凸模圆角部分。这也是过渡区域，承受径向和切向拉应力（σρ和σθ）的作用，同时在厚度方向由于凸模的压力和弯曲作用而受压应力

4、σt的作用。在这区域中筒壁与底部转角处稍上的地方，由于传递拉深力的截面积较小，因此产生的拉应力σρ较大，同时在该处所需要转移的材料较少，使该处材料的变形程度很小而冷作硬化（加工硬化）较低，材料的屈服极限也较低。而与凸模圆角部分相比，该处又不象那样存在较大的摩擦阻力，因此在拉深过程中，在筒壁与底部转角稍上的地方变薄便最严重，成为整个工件强度最薄弱的地方，此断面被称为“危险断面”。如果此处的应力σρ超过材料的强度极限，则拉深件将在此处拉裂（P83图4.14左）。或者即使未拉裂，但由于应力过大，材料在该处变薄过于严重，

5、以至超差而使工件报废。Ⅴ区：筒底部分。此处材料在拉深前后都是平的，不产生大的变形，但由于凸模拉深力的作用（主要在凸模圆角部分），材料承受径向、周向两向拉应力，厚度略有变薄。2.圆筒件拉深过程中出现的问题及其防止措施（1）起皱及其防止措施拉深过程中，毛坯法兰（Ⅰ区）在切向压应力作用下，可能产生塑性失稳而起皱（P83图4.14右），甚至使坯料不能通过凸凹模间隙而被拉断。起皱主要是由于法兰的切向压应力σθ超过了板料临界压应力所引起。最大切向压应力σθmax产生在毛坯法兰外处，起皱首先在此处开始。根据压杆失稳的理论与实践

6、证明：压杆失稳不但取决于压力，还取决于杆的粗细。拉深中的起皱与压杆失稳相似，它不仅取决于压应力，还取决于法兰的相对厚度式中t—料厚，Dw—法兰外径，dp—凸模直径。生产中常用表4－2（P84）判断毛坯是否起皱和采用压边圈。常见的防皱措施是采用压边圈，把法兰压紧在凹模表面上。压边力F压的大小对拉深力和拉深效果有很大影响：F压太大会增加危险断面（凸模前端圆角处）的拉应力，导致拉裂或严重变薄；太小则防皱效果不好。在生产中单位压边力（作用于法兰单位面积上的压边力）p按第85页表4.3选取。总压边力F压＝A×p式中A——开

7、始拉深时不考虑凹模圆角时的压边圈面积。圆筒件第一次拉深时：以后各次拉深时：d1，d2，…dn是第一次和以后各次拉深件的直径。压边装置：刚性：在双动压力机（内、外滑块可单独运动）上用外滑块压边，用内滑块再带动凸模进行拉深。弹性：在单动压力机（只有一个滑块）上随凸模进行，有气垫、弹簧或橡皮三种形式，其压边力和压力机行程的关系见P86图4.19。（弹簧和橡皮的压边力随行程增大而上升，在拉深起始阶段小，在终了阶段大，容易超出合适的压边力范围，只适合拉深高度不大的零件。）多道工序拉深时，也可采用反拉深防止起皱。图4－21示

8、出反拉深情况。由前道拉深得到直径为d1的半成品，套在筒状凹模1上进行反拉深，使毛坯内表面变成外表面。由于反拉深时，毛坯与凹模的包角为180°，板料沿凹模流动的摩擦阻力和变形抗力显著增大，从而使径向拉应力增大，切向压应力的作用相应减小，能有效地防止起皱。故反拉深的拉深系数可比正拉深降低10％～15％，拉深力则增大10％～20％。（2）拉裂上左图是用夸张方法表示圆筒件拉深厚的