第四章+拉深.ppt

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1、第四章拉深§4.1圆筒件拉深的变形过程§4.2圆筒件拉深工艺计算及其模具设计第四章拉深1.拉深的基本概念拉深是利用拉深模具将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心件，或将已制成的开口空心件加工成其他形状空心件的一种冲压加工方法。(如图)2.典型的拉深件(如图)3.拉深模具的特点结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。拉深模结构图１-模柄２-上模座３-凸模固定板４-弹簧５-压边圈６-定位板７-凹模８-下模座９-卸料螺钉10-凸模§4.1圆筒件拉深的变形过程一

2、、拉深变形过程圆筒形件是最典型的拉深件。（一）拉深变形过程及特点（如图）在毛坯上画作出距离为a的等距离的同心圆与相同弧度b辐射线组成的网格(如图)，然后将带有网格的毛坯进行拉深。1、金属的流动过程在拉深过程中，毛坯受凸模拉深力的作用，在凸缘毛坯的径向产生拉伸应力σ1，切向产生压缩应力σ3。在它们的共同作用下，凸缘变形区材料发生了塑性变形，并不断被拉入凹模内形成筒形拉深件。拉深变形过程在拉深后我们发现如图：工件底部的网格变化很小，而侧壁上的网格变化很大，以前的等距同心圆，变成了与工件底部平行的不等距的水平线，并

3、且愈是靠近工件口部，水平线之间的距离愈大，同时以前夹角相等的半径线在拉深后在侧壁上变成了间距相等的垂线，如图所示，以前的扇形毛坯网格变成了拉深后的矩形网格。§4.1圆筒件拉深的变形过程一、拉深变形过程（续）（一）拉深变形过程及特点（续）（如图）1、金属的流动过程（续）材料转移：高度、厚度发生变化。§4.1圆筒件拉深的变形过程一、拉深变形过程（续）圆筒形件是最典型的拉深件。（一）拉深变形过程及特点（续）2、变形现象平板圆形坯料的凸缘——弯曲绕过凹模圆角，然后拉直——形成竖直筒壁。变形区——凸缘；已变形区——筒壁

4、；不变形区——底部。底部和筒壁为传力区。（一）拉深变形过程及特点（续）§4.1圆筒件拉深的变形过程一、拉深变形过程（续）3、拉深变形过程外力凸缘产生内应力：径向拉应力σ1；切向压应力σ3凸缘塑性变形：径向伸长，切向压缩，形成筒壁直径为d高度为H的圆筒形件（H>（D-d）/2）拉深单元变形动画§4.1圆筒件拉深的变形过程二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态1、凸缘部分→主要变形区；若无压边圈，毛坯最外缘受压极易失稳，出现起皱。应力分布图2、凹模圆角部分→过渡区3、筒壁部分→传力区

5、4、凸模圆角部分→过渡区；加工硬化弱，屈服强度低；变薄严重；易拉裂或变薄超差。5、筒底部分→小变形区坯料各区的应力与应变是很不均匀的。拉深成形后制件壁厚和硬度分布§4.1圆筒件拉深的变形过程二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态（续）拉深中主要的破坏形式是起皱和拉裂。拉深过程的应力与应变状态下标1、2、3分别代表坯料径向、厚度方向、切向的应力和应变圆筒形件拉深时凸缘变形区的应力分布拉深件的壁厚和硬度的变化§4.1圆筒件拉深的变形过程三、拉深变形过程的力学分析1、凸缘变形区的应力分析平衡方程：（1）拉深中某时刻变

6、形区应力分布§4.1圆筒件拉深的变形过程三、拉深变形过程的力学分析（续）1、凸缘变形区的应力分析（续）平衡方程：（1）拉深中某时刻变形区应力分布（续）屈服条件：由上述两式，并考虑边界条件(当R=Rt时，σ1=0)，经数学推导就可以求出径向拉应力，和切向压应力的大小为：§4.1圆筒件拉深的变形过程三、拉深变形过程的力学分析（续）1、凸缘变形区的应力分析（续）（1）拉深中某时刻变形区应力分布（续）在变形区的内边缘（即R=r处）径向拉应力最大，其值为：§4.1圆筒件拉深的变形过程三、拉深变形过程的力学分析（续）1、

7、凸缘变形区的应力分析（续）（1）拉深中某时刻变形区应力分布（续）在变形区外边缘处切向压应力最大，其值为：凸缘外边向内边σ1由低到高变化，

8、σ3

9、则由高到低变化，在凸缘中间必有一交点存在（如图所示），在此点处有σ1=

10、σ3

11、，所以：1、凸缘变形区的应力分析（续）（1）拉深中某时刻变形区应力分布（续）得：交点在R=0.61Rt处。用R所作出的圆将凸缘变形区分成两部分，由此圆向凹模腔口方向的部分σ1>

12、σ3

13、，拉应变ε1为绝对值最大的主变形，材料厚度减薄；由此圆向外到外缘的部分σ1<

14、σ3

15、，压应变ε3为绝对值最大

16、的主变形，材料厚度增加。§4.1圆筒件拉深的变形过程三、拉深变形过程的力学分析（续）1、凸缘变形区的应力分析（续）在变形区的内边缘（即R=r处）径向拉应力最大，其值为：§4.1圆筒件拉深的变形过程（2）最大径向拉应力σ1max的变化规律：三、拉深变形过程的力学分析（续）三、拉深变形过程的力学分析（续）1、凸缘变形区的应力分析（续）§4.1圆筒件拉深的变形过程（3）最大切向压应力σ3max的变化规律：