第五章拉深.pdf

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1、第五章拉深(09.1.3.)§5-1.拉深定义、应用与分类.一.定义：利用金属材料的塑性，把剪裁或冲裁成一定形状的平板坯料，通过拉深模和压力机，把它压制成开口的、空心的零件的一种冲压工艺。二.应用：拉深的加工尺寸范囲也相当广泛，从几毫米的小零件，直到轮廓尺寸几米的大型零件，都可以用拉深工艺制造。因此，在汽车、航空、拖拉机、电器、仪表、电子、国防等工业部门，以及日常生活用品，拉深工艺得到广泛的应用。三.分类：(一)按形状分：1.旋转体<轴对称>零件.如园筒形、带凸缘园筒形、园筒阶梯形、锥凸缘形、抛物线形、半球形

2、等。2.矩形零件.如长方形盒、正方形盒等。3.复杂形状零件.如汽车覆盖件、内、外门板、油底壳等。(二)按性质分：1.不变薄拉深零件.2.变薄拉深零件.§5-2拉深变形过程的分析。一．拉深变形过程.（一）拉深过程：如图5-2-01，直径为Ｄ，厚度为ｔ的园形毛坯，经拉深模拉深，得到了具有外径为ｄ、高为Ｈ的开口的园筒形工件。(二)园形的平板毛坯究竟是怎样变成园筒形工件的呢？图5-2-02如图5-2-02园形的平板毛坯分成若干等分，三角阴影部分ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４……切去，留下ａ１、ａ２、ａ３、ａ４……这些狭条沿直

3、径ｄ园周弯拆过来，再把它们焊接起来，就可以成为一个园筒形件。则高度ｈ＝１／２〔Ｄ－ｄ〕。但是，在实际拉深过程中，并没有将阴影部分的三角形材料切去，这部分材料是拉深过程中，由于“产生塑性流动而转移了”。这部分材料称为“多余三角形”。这部分“多余三角形”材料的转移，使得：1．增加工件的高度△ｈ，使ｈ＞1/2（D-d）.2．增加工件侧壁部的厚度△ｔ.（三）纲格试验(说明金属流动的过程).1．在园形毛坯上：图5-2-03（1）画上许多间距都等于α的同心园.（2）画上分度相等的辐射线.2．组成网格的园形毛坯，经过拉深模

4、拉深后：图5-2-04（1）在底部的网格基本保持原来的形状.（2）在板筒壁部分则发生很大的变化.（ａ）原来同心园变为筒壁上的水平园线，而且间距α也增大了，愈近上部增大愈多.即α1＞α2＞……＞α５＞α（ｂ）原耒分度相等的辐射线变成了筒壁上的垂直平行线，其间距则完全相同.即b1=b2=b3=b4……=b（ｃ）分析网格中一个单原体：图5-2-05﹙Ⅰ﹚拉深前Ｆ1是扇形，拉深后Ｆ2是矩形，一般认为料厚度变化很小，而忽略计算，则Ｆ1=Ｆ2。（Ⅱ）为什么小单原体由扇形（Ｆ1）变为矩形（Ｆ2）呢？在变形过程中，可以先假想

5、毛坯上扇形小单体，看作被拉进一个假想的“楔形槽”而变成矩形的。结果在切向被压缩，而在直径方向被拉长。可见小单原体在切向受到压缩应力σ3的作用，半径方向受到拉伸应力σ1的作用。实际上没有“楔形槽”，小单原体也不存在的，那么，σ1和σ3是怎样产生的呢？在拉深力的作用下，σ1是由于材料之间，在半径方向的相互作用（拉伸）产生的，σ3是由于材料之间，在切线方向的互相作用（挤压）产生的。（四）拉深变形过程可归纳如下：在拉深过程中，因为，毛坯金属材料内部的相互作用，产生了内应力（σ1、σ3），在径向产生拉伸应力σ1；在切向

6、产生压缩应力σ3。在应力σ1、σ3的共同作用下，凸缘区的材料发塑性变形，而不断地被拉入凹模内，成为园筒形零件。二．拉深过程中毛坯的应力与应变状态.（一）图5-2-06是拉深过程中的某一时刻的状态.1.每个瞬间，各部分应力、应变状态是不同的.2.各个瞬间，应力、应变又是变化的，是凸模位置的函数.(二)根据应力和应变状态的不同，可将拉深毛坯划分为五个区域，用宏观的主应力和主应变耒表示瞬时的各个部位的状态Ａ区凸缘部分：1.拉深变形的主要变形区域，是小单原体由扇形变为矩形的区域，拉深过程在这里完成.2.由压边圈的作用

7、，产生σ2(压应力)，但在一般情况下，由于σ1、σ3一的绝对值比σ2大得多，“多余三角形”材料的转移主要是向径向延展，同时也向毛坯厚度方向流动而增加厚度，即ε2是正值，当无压边圈时σ2=0ε2更大.3.由于愈到外缘，需转移的材料愈多，因此，愈到外缘材料变厚愈大，材料硬化现象也愈严重.4.当σ2=0，不用压边圈或压边力不够时，又当“多余三角形”较大，板料较薄时，特别最外缘处，在切向应力σ3作用下，会失去稳定而拱起，即形成所谓“起皱现象”.(第一大难题)5.这区的应力、应变状态：Ｂ区凹模园角部分：1.这是一个过渡

8、区，材料的应力、变形比较复杂.2.与Ａ区相同的特点，径向σ1切向σ3的作用.3.受凹模园角的压力和弯曲作用而产生压应力σ2.4.这区的应力、应变状态：C区筒壁部分：1.材料不发生大的变化.2.凸模的拉深力要经筒壁传递到凸缘部分.3.受单向拉σ1，发生少量的纵向伸长和变薄.4.这区的应力、应变状态：D区凸模园角部分：1.承受径向拉应力σ1和切向应力σ3.2.在厚度方向，由于凸模的压力和弯曲作用下，承受