冲压模具技术 教学课件 作者 范玖红 4章.ppt

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1、冲压模具技术第四章拉深拉深是利用拉深模将平板毛坯制成开口空心件的冲压工序。经拉深成形可得到筒形、阶梯形、盒形、球形、锥形及其他复杂形状的各类工件。由于几何形状不同，因而变形区的位置、变形的性质、坯料各部分的应力、应变状态都有相当大的差别。拉深件的分类见表4-1。第一节圆筒形件拉深变形分析一、拉深变形过程及特点如图4-1所示，将圆形毛坯置于凹模上，随凸模的下行，在拉深力的作用下，凹模口以外毛坯的环形部分逐渐被拉入凹模内，最终形成一个圆筒形件。图4-1a、b分别表示无压边和有压边的拉深过程。为了了解变形时金属流动情况，而进行坐

2、标网格试验。通过拉深时网格的变化来了解金属流动情况，如图4-2所示。将直径为D的圆形毛坯拉深成直径为d的圆筒形工件，拉深前先在平板毛坯上画一些间距都为a的同心圆和分度相等的辐射线，形成一些小的扇形网格，拉深后小于d部分的坯料变成工件的底，D和d之间的环形部分成了筒体部分。筒底部分网格基本上没有变化，而环形部分即侧壁上的网格变化很大，同心圆变成了圆筒侧壁上互相平行、直径相同的圆，而且间距a也变大了。越靠近筒的上部越大，即网格的上述变化说明，圆筒形件拉深时底部变形小，而处于凹模平面上的环形部分变形大，变形区主要集中在凸缘区，即

3、D与d之间的环形部分。工件高度大于，说明拉深时有一部分金属向上流到口部去增加了工件的高度。辐射线在工件侧壁变成了相互平行且垂直于底部的直线，且间距相等，即二、拉深的主要工艺问题在拉深过程中，由于毛坯各部分受到的应力、应变状态不同，且随着拉深过程的进行还在变化，因而出现的质量问题也不同。在实际生产中，拉深工艺出现质量问题的形式主要是拉深件厚度的变化、凸缘变形区的起皱和传力区的拉裂。(一)拉深时厚度的变化由于拉深过程中处于不同部分的材料其应力应变状态不同，从工件底部到口部厚度方向的变形，其性质和大小都是不同的。变形区内各点受到

4、切向压应力σ3和径向拉应力σ1的比例是变化的，在凹模口部径向拉应力σ1最大，在凸缘的外缘处切向压应力σ3最大。变形区厚度方向的变形决定于σ1和σ3之间的比例关系，越靠近凸缘外缘，变形程度越大，板厚增加越多。因而当凸缘部分全部转化为侧壁时，拉深件在侧壁的上部厚度增加的最多。从凸缘区内某处开始一直到工件底部，厚度方向都是压缩变形，只是各点变形大小不同而已。从侧壁下部的某点开始，工件的厚度开始变薄，越接近圆角，工件变得越薄，筒壁与凸模圆角相切处板料变薄最严重，所以这里是拉深时最容易被拉断的地方，通常称此断面为危险断面。拉深件厚度

5、变化如图4-3所示。(二)起皱拉深时凸缘区板料出现波纹状皱折称为起皱，如图4-4所示。起皱是一种受压失稳现象。拉深时，板料相对厚度t/D越小，越容易起皱。通常起皱首先从凸缘外边缘产生，因为凸缘外边缘处的切向压应力绝对值最大。图4-4a所示。起皱严重时，拉深便无法顺利进行。起皱部位相当于板厚增加了许多，使其进入凸模与凹模之间时不能顺利通过，并使径向拉应力急剧增大，继续拉深，会在危险断面被拉破,如图4-4b所示。(三)拉破在拉深过程中，当筒壁处最大拉应力超过了危险断面处材料的抗拉强度时，将在危险断面处产生拉破，如图4-5所示。

6、三、解决拉深主要工艺问题的方法(一)有效压料压边防止起皱的实质是在板料刚出现弯曲时又由压边圈压平了。在单动压力机上进行拉深加工时，必须借助压边装置中的弹性元件，使工件在受压时提供压边力。弹性元件可以是橡胶块、弹簧或气压装置。压边装置的类型如图4-6所示。弹性压边装置所提供的压边力FY随行程h变化的情况如图4-7所示。为克服采用橡胶垫或弹簧垫压边时在拉深后期由于压边力过大所带来的不利影响，可以在压边圈与凹模之间用限位柱控制两者之间的间隙，如图4-8所示。其中，图a用于首次拉深，图b用于再次拉深。再拉深时允许变形程度较小，采用

7、限位柱更有必要。(二)再拉深与反拉深再拉深就是首次拉深以后再进行拉深，称多次拉深。多次拉深的次数与拉深变形程度有关，具体方法参考本章第四节。图4-9反拉深工艺反拉深的工艺过程如图4-9所示。反拉深是将前次拉成的圆筒形工序件倒扣在凹模上，凸模从工序件底部进行反向拉深的一种方法。当凸模进入凹模时，工序件的表面将发生翻转，外表面转为内表面，内表面转为外表面。反拉深的特点：1)反拉深时，变形集中在rd区，主要变形仍是切向压缩变形，其应力应变状态也与正拉深时基本相同。但反拉深时板料与rd区包角为180°，而正拉深时一般为90°。变形

8、材料流经rd区所受的摩擦阻力比正拉深时大，因此径向拉应力也比正拉深时大，塑性变形所需的切向压应力值可相应减小，因此反拉深不易起皱，常可不用压边。当料厚t＜0.5mm时必须压边。2)正拉深后再反拉深时，材料流经rd区时受到两次反复折弯，而反拉深时材料所受到的折弯要减少一半。因此反拉深时材料硬化程度要比正拉