模具概论 教学课件 作者 王昌福 第4章.ppt

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1、第四章　拉　深　模第一节　拉深的变形过程及变形特点第二节　拉深模的典型结构第四章　拉　深　模图4-1　常见拉深件示意图第一节　拉深的变形过程及变形特点一、拉深变形过程二、起皱和拉裂三、拉深件的结构工艺性四、拉深工艺的辅助工序一、拉深变形过程1.凸缘部分(主变形区)2.凹模圆角部分(过渡区)3.筒壁部分(传力区)4.凸模圆角部分(过渡区)5.筒底部分(小变形区)一、拉深变形过程图4-2　拉深模具示意图1—凸模　2—压边圈　3—凹模一、拉深变形过程图4-3　拉深用网格试验示意图1.凸缘部分(主变形区)这是拉深的主要变形区，材料在径向拉应力和切向压应力的共同作用下产生切向压缩与径向伸

2、长变形而逐渐被拉入凹模。在厚度方向上，压边圈对材料施加压应力，因此材料处于二压一拉的三向应力状态。切向产生压缩变形，径向产生伸长变形，厚度方向上产生的变形取决于径向拉应力和切向压应力之间的比值：当径向拉应力的绝对值最大时，厚度方向上产生的变形为压应变；当切向压应力的绝对值最大时，厚度方向上产生的变形为拉应变。所以说，该区域的应变是三向的。一般在材料产生切向压缩和径向伸长的同时，厚度有所增厚，越接近于外缘，板料增厚越多。如果不压料，或压料力较小，这时板料增厚比较大。当拉深变形程度较大，板料又比较薄时，则在坯料的凸缘部分，特别是外缘部分，在切向压应力作用下可能失稳而拱起，产生起皱现

3、象。2.凹模圆角部分(过渡区)此部分是凸缘和筒壁的过渡区，材料变形复杂。切向受压应力而压缩，径向受拉应力而伸长，厚度方向受到凹模圆角弯曲作用产生压应力。该区域的变形状态也是三向的：径向产生的伸长变形是绝对值最大的变形，厚度方向上产生的变形和切向产生的压缩变形是压变形，此材料厚度变薄。3.筒壁部分(传力区)这部分材料已经变形完毕，此时不再发生大的变形。凸缘部分材料经塑性变形后形成的筒壁，它将凸模的作用力传递给凸缘变形区，因此是传力区。该部分受单向拉应力作用，发生少量的纵向伸长和厚度变薄。变形和应力均为平面状态。4.凸模圆角部分(过渡区)此部分是筒壁和圆筒底部的过渡区。拉深过程一直

4、承受径向拉应力和切向拉应力的作用，同时厚度方向受到凸模圆角的压力和弯曲作用，形成较大的压应力，因此这部分材料变薄严重，尤其是与筒壁相切的部位，此处最容易出现拉裂，是拉深的“危险断面”。其原因是：此处传递拉深力的截面积较小，因此产生的拉应力较大。同时，该处所需要转移的材料较少，故该处材料的变形程度很小，冷作硬化(冷塑性变形对金属组织和性能的影响之一)较低，材料的屈服极限也就较低。而与凸模圆角部分相比，该处又不像凸模圆角处那样，存在较大的摩擦阻力。因此，在拉深过程中，此处变薄便最为严重，是整个零件强度最薄弱的地方，易出现变薄超差甚至拉裂。5.筒底部分(小变形区)这部分材料与凸模底面

5、接触，直接接收凸模施加的拉深力传递到筒壁，是传力区。该处材料在拉深开始时即被拉入凹模，并在拉深的整个过程中保持其平面形状。它受到径向和切向双向拉应力作用，变形为径向和切向伸长，厚度变薄，但变形量很小。二、起皱和拉裂1.凸缘变形区的起皱2.筒壁的拉裂1.凸缘变形区的起皱图4-4　拉深起皱示意图2.筒壁的拉裂(1)防止失稳起皱　在拉深中采用压边装置是通常的防皱措施。(2)防止桶壁的拉裂　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、合理改善条件润滑等，以降低筒壁传力区中的拉应力；此外

6、，通过建立不同的温度条件而改变传力区和变形区的强度性能的拉深方法，也可以防止桶壁的拉裂。2.筒壁的拉裂图4-5　拉深拉裂示意图(1)防止失稳起皱在拉深中采用压边装置是通常的防皱措施。设计具有高抗失稳能力的中间半成品的形状，采用厚度方向上异向指数大的材料等，都能有利于提高圆筒形件抵抗起皱。(2)防止桶壁的拉裂要防止筒壁的拉裂，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、合理改善条件润滑等，以降低筒壁传力区中的拉应力；此外，通过建立不同的温度条件而改变传力区和变形区的强度性能的拉深方法，也可以防止桶

7、壁的拉裂。三、拉深件的结构工艺性1)拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉深成形。2)需多次拉深的零件，在保证必要的表面质量前提下，应允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹。3)在保证装配要求的前提下，应允许拉深件侧壁有一定的斜度。4)拉深件的底或凸缘上的孔边到侧壁的距离应满足(见图4-6)：5)拉深件不能同时标注内外形尺寸；带台阶的拉深件，其高度方向的尺寸标注一般应以底部为基准。图4-6　拉深件的孔边距及圆角半径四、拉深工艺的辅助工序1.润滑2.热处理3.酸洗1.润滑摩擦力对于板料成