冲压工艺与模具设计 教学课件 作者 张信群 第4章 拉深工艺与拉深模.ppt

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1、第4章拉深工艺与拉深模拉深变形过程分析4.1拉深成形障碍及防止措施4.2旋转体拉深件毛坯尺寸的确定4.3拉深件的工艺性4.4无凸缘圆筒形件拉深工艺计算4.5拉深工艺与模具设计实训4.11拉深模的典型结构4.8拉深模工作部分的尺寸设计4.9拉深工艺的辅助工序4.10盒形件的拉深变形4.7有凸缘圆筒形件拉深工艺计算4.64.1拉深变形过程分析4.1.1拉深变形过程拉深变形过程如图4-3所示。为了说明拉深过程中金属的流动情况，在平板坯料上，沿直径方向画出一个局部的扇形区域oab，如图4-3（a）所示。拉深开

2、始时，扇形oab可划分为以下3部分：筒底部分——oef；筒壁部分——cdef；凸缘部分——a’b’cd，如图4-3（b）所示。凸模继续下压，筒底部分基本不变，凸缘部分绕过凹模圆角转变为筒壁，筒壁逐渐增高，凸缘部分逐渐缩小，如图4-3（c）所示；最后，凸缘部分全部变为筒壁如图4-3（d）所示。可见，拉深过程中，凸缘部分是变形区，底部和已形成的侧壁是传力区。拉深过程就是凸缘部分逐步缩小转变为筒壁的过程。4.1.2拉深过程坯料各部分变形分析拉深变形过程可以划分为5个部分。1.凸缘部分2.凹模圆角部分3．筒壁

3、部分4．凸模圆角部分5.筒底部分4.2拉深成形障碍及防止措施4.2.1起皱产生起皱产生的主要原因有：（1）坯料的相对厚度t/D（t是料厚，D是毛坯直径）越小，变形区抗失稳能力越差，越容易起皱。（2）拉深变形越严重，则切向压应力越大，越容易起皱。（3）拉深模的凸模和凹模之间间隙越大（或者是凹模圆角越大），则它们对坯料的约束、摩擦就越小，导致起皱越严重。（4）压边力太小或不均匀，也容易发生起皱。防止起皱的常用措施采用压边圈，如图4-6所示。通过压边圈的压边力的作用，材料被迫在压边圈和凹模平面之间的间隙中流

4、动，使毛坯不易拱起而达到防皱的目的。压边力的大小对拉深力有很大影响，压边力过大，会增加危险断面处的拉应力，导致破裂或严重超薄；压边力太小，防皱效果不好。另外，从理论上讲，压边力的大小最好随起皱可能性大小的变化而变化，但实际上是很难做到的。4.2.2拉裂产生拉裂的主要原因有：（1）材料塑性性能差，金相组织或质量不符合要求。（2）板料表面质量差，局部滑痕或铁屑使得局部性能差。（3）拉深工艺安排不合理，拉深系数过小，或者拉深次数过多，加工硬化导致材料性能下降。（4）模具工作零件质量差，如工作表面质量差、圆角

5、过小等。（5）模具压料力太大，导致板料流动不畅。当要防止筒壁的拉裂，一方面要通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度；另一方面是通过正确制定拉深工艺和设计模具，合理确定拉深变形程度、凹模圆角半径、合理改善润滑条件等，以降低筒壁传力区中的拉应力。4.2.3硬化拉深是一个首先变形过程，拉深后材料发生加工硬化，其硬度和强度增加，塑性下降。但是由于拉深变形不均匀，从底部到筒口部分塑性变形由小逐渐加大，因而拉深后材料的性能也是不均匀的，拉深件硬度分布从工件底部向口部是逐渐增加的。加工硬化的好处是使工件的强度和刚

6、度高于毛坯材料，但是塑性降低又使材料进一步拉深时变形困难。在工艺设计时，特别是多次拉深时，应正确选择各次的变形量，并考虑半成品件是否需要退火以恢复其塑性。4.3旋转体拉深件毛坯尺寸的确定1.体积不变原则在拉深前后材料没有增减，仅产生塑性变形，所以毛坯和零件的体积相等。即对于不变薄拉深，假设变形前后料厚不变，拉深前坯料表面积与拉深后零件件表面积近似相等，来确定坯料尺寸。4.3.1拉深件毛坯尺寸的计算原则2.形状相似原则利用拉深前坯料的形状与零件断面形状相似，来确定坯料形状。当零件的断面是圆形、正方形、长

7、方形或椭圆形时，其坯料形状应与零件的断面形状相似，但坯料的周边轮廓必须采用光滑曲线连接，应无急剧的转折和尖角。对于形状复杂的拉深件，利用相似原则仅能初步确定坯料形状，必须通过多次试压，反复修改，才能最终确定出坯料形状。计算毛坯尺寸之前，还须考虑到下面一个重要问题：由于板料具有方向性，材质有不均匀性，加上凸、凹模之间的间隙不均匀性等原因，拉深后工件的顶端一般都不平齐，因此在多数情况下采取加大工序件高度或凸缘宽度的办法，拉深后再经过切边工序以保证零件质量。所以在计算毛坯尺寸之前，需在无凸缘拉深件为高度方向

8、或者有凸缘拉深件半径方向上增加一段修边余量δ。修边余量δ的数值，根据生产实践经验，可在表4-1和表4-2中选取。4.3.2修边余量的确定对于简单旋转拉深件，常用数学计算法确定其毛坯尺寸。首先将拉深件（包括切边余量）划分为若干个简单的便于计算的几何体，并分别求出各简单几何体的表面积。把各简单几何体面积相加即为零件总面积，然后根据表面积相等原则，求出坯料直径。4.3.3简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定4.4拉深件的工艺性4.4.1拉深件的材料用于拉深的材料一般