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1、,,拉深概述 4.1 拉深變形過程的分析 4.2 直壁旋轉(zhuǎn)體零件拉深工藝的設(shè)計(jì) 4.3 非直壁旋轉(zhuǎn)體零件拉深成形的特點(diǎn) 4.4 盒形件的拉深 4.5 拉深工藝設(shè)計(jì) 4.6 拉深模具設(shè)計(jì) 4.7 其他拉深方法,,,,1.拉深的基本概念 拉深是利用拉深模具將沖裁好的平板毛坯壓制成各種開口的空心件，或?qū)⒁阎瞥傻拈_口空心件加工成其他形狀空心件的一種沖壓加工方法。(如圖4.0.1) 2.典型的拉深件(如圖4.0.2) 3.拉深模具的特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡(jiǎn)單，與沖裁模比較，工作部分有較大的圓角，表面質(zhì)量要求高，凸、凹模間隙略大于板料厚度。,,,4.1 拉深變形過程的分析 4.1.1板料
2、拉深變形過程及其特點(diǎn) (如圖4.1.1) 在毛坯上畫作出距離為a的等距離的同心圓與相同弧度b輻射線組成的網(wǎng)格(如圖4.1.2) ，然后將帶有網(wǎng)格的毛坯進(jìn)行拉深。 在拉深過程中，毛坯受凸模拉深力的作用，在凸緣毛坯的徑向產(chǎn)生拉伸應(yīng)力 ，切向產(chǎn)生壓縮應(yīng)力 。在它們的共同作用下，凸緣變形區(qū)材料發(fā)生了塑性變形，并不斷被拉入凹模內(nèi)形成筒形拉深件。,在拉深后我們發(fā)現(xiàn)如圖4.1.2：工件底部的網(wǎng)格變化很小，而側(cè)壁上的網(wǎng)格變化很大，以前的等距同心圓，變成了與工件底部平行的不等距的水平線，并且愈是靠近工件口部，水平線之間的距離愈大，同時(shí)以前夾角相等的半徑線在拉深后在側(cè)壁上變成了間距相等的垂線，如圖4.1.3所
3、示，以前的扇形毛坯網(wǎng)格變成了拉深后的矩形網(wǎng)格。,,,,4.1.2拉深過程中變形毛坯各部分的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài) 拉深過程中某一瞬時(shí)毛坯變形和應(yīng)力情況(如圖4.1.5) 1.平面凸緣部分 主要變形區(qū) 2.凹模圓角區(qū) 過渡區(qū) 3.筒壁部分 傳力區(qū) 4.凸模圓角部分 過渡區(qū) 5.圓筒底部分 小變形區(qū),,,,,,,圖 4.1.5 拉深中毛坯的應(yīng)力應(yīng)變情況,,,,4.1.3 拉深變形過程的力學(xué)分析,1.凸緣變形區(qū)的應(yīng)力分析 （1）拉深中某時(shí)刻變形區(qū)應(yīng)力分布 根據(jù)微元體的受力平衡可得 因?yàn)? 取 并略去高階無窮小，得: 塑性變形時(shí)需滿足的塑性方程為 :,,,,,,,,由上
4、述兩式，并考慮邊界條件(當(dāng) 時(shí)， )，經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)就可以求出徑向拉應(yīng)力，和切向壓應(yīng)力的大小為： 在變形區(qū)的內(nèi)邊緣（即 處）徑向拉應(yīng)力最大，其值為： 在變形區(qū)外邊緣處壓應(yīng)力最大，其值為：,,,,,,,,,,,凸緣外邊向內(nèi)邊 由低到高變化， 則由高到低變化，在凸緣中間必有一交點(diǎn)存在（如右圖所示），在此點(diǎn)處有 所以： 化簡(jiǎn)得： 即： 即交點(diǎn)在 處。用R所作出的圓將凸緣變形區(qū)分成兩部分，由此圓向凹模洞口方向的部分拉應(yīng)力占優(yōu)勢(shì)（ ），拉應(yīng)變?yōu)榻^對(duì)值最大的主變形，厚度方向的變形 是壓縮應(yīng)變。,,,,,,,,（2）拉深過程中的 變化規(guī)律 和 是當(dāng)
5、毛坯凸緣半徑變化到 時(shí)，在凹模洞口的最大拉應(yīng)力和凸緣最外邊的最大壓應(yīng)力。 2.筒壁傳力區(qū)的受力分析 （1）壓邊力 引起的摩擦力 該摩擦應(yīng)力為：,,,,,,,,,,,（2）材料流過凹模圓角半徑產(chǎn)生彎曲變形的阻力 可根據(jù)彎曲時(shí)內(nèi)力和外力所作功相等的條件按下式計(jì)算： （3）材料流過凹模圓角后又被拉直成筒壁的反向彎曲力仍按式上式進(jìn)行計(jì)算: 拉深初期凸模圓角處的彎曲應(yīng)力也按上式計(jì)算，即：,,,,,,（4）材料流過凹模圓角時(shí)的摩擦阻力 通討凸模圓角處危險(xiǎn)斷面?zhèn)鬟f的徑向拉應(yīng)力即為： 由上式把影響拉深力的因素，如拉深變形程度，材料性能，零件尺寸，凸、凹模圓角半徑，壓邊力，潤(rùn)滑
6、條件等都反映了出來，有利于研究改善拉深工藝。 拉深力可由下式求出：,,,,,,4.1.4 拉深成形的障礙及防止措施 1.起皺(如圖4.1.8)，影響起皺的因素： (1)凸緣部分材料的相對(duì)厚度 凸緣部分的相對(duì)料厚，即為 : (2)切向壓應(yīng)力的大小 拉深時(shí) 的值決定于變形程度，變形程度越大，需要轉(zhuǎn)移的剩余材料越多，加工硬化現(xiàn)象越嚴(yán)重，則越 大，就越容易起皺。 (3)材料的力學(xué)性能 板料的屈強(qiáng)比 小，則屈服極限小，變形區(qū)內(nèi)的切向壓應(yīng)力也相對(duì)減小，因此板料不容易起皺。,,,,,,,(4)凹模工作部分的幾何形狀 平端面凹模拉深時(shí)，毛坯首次拉深不起皺的條件是 :
7、 用錐形凹模首次拉深時(shí)，材料不起皺的條件是： 如果不能滿足上述式子的要求，就要起皺。在這種情況下，必須采取措施防止起皺發(fā)生。最簡(jiǎn)單的方法(也是實(shí)際生產(chǎn)中最常用的方法)是采用壓邊圈 。,,,,,,,,,2.拉裂 拉深后得到工件的厚度沿底部向口部方向是不同的(如圖4.1.9) 防止拉裂: 可根據(jù)板材的成形性能，采用適當(dāng)?shù)睦畋群蛪哼吜?，增加凸模的表面粗糙度，改善凸緣部分變形材料的?rùn)滑條件，合理設(shè)計(jì)模具工作部分的形狀，選用拉深性能好的材料。 3.硬化 拉深是一個(gè)塑性變形過程，材料變形后必然發(fā)生加工硬化，使其硬度和強(qiáng)度增加，塑性下降。 加工硬化的好處是使工件的強(qiáng)度和剛度高
8、于毛坯材料，但塑性降低又使材料進(jìn)一步拉深時(shí)變形困難。,,,,,,,,4.2 直壁旋轉(zhuǎn)體零件拉深工藝的設(shè)計(jì) 4.2.1 拉深毛坯尺寸的確定 拉深毛坯尺寸的確定原則： 體積不變?cè)恚ɡ钋懊鞅砻娣e等于拉深后零件的表面積 ）、相似性原理。 毛坯的計(jì)算方法：等重量、等體積、分析圖解法、作圖法。 （1）確定修邊余量 由于材料的各向?qū)砸约袄顣r(shí)金屬流動(dòng)條件的差異，拉深后工件口部不平，通常拉深后需切邊，因此計(jì)算毛坯尺寸時(shí)應(yīng)在工件高度方向上(無凸緣件)或凸緣上增加修邊余量 。,,（2）計(jì)算工件表面積 圓筒直壁部分的表面積為 :,,,,4.2.2無凸緣圓筒形件的拉深工藝計(jì)算 1.拉深系數(shù) 拉
9、深系數(shù)是表示拉深后圓筒形件的直徑與拉深前毛坯（或半成品）的直徑之比。 （如圖4.2.2） 工件的直徑與毛坯直徑之比稱為總拉深系數(shù)，即工件所需要的拉深系數(shù),圖 4.2.2 拉深工序示意圖,,,,,,拉深系數(shù)的倒數(shù)稱為拉深程度或拉深比，其值為： 拉深系數(shù)表示了拉深前后毛坯直徑的變化量，反映了毛坯外邊緣在拉深時(shí)切向壓縮變形的大小，因此可用它作為衡量拉深變形程度的指標(biāo)。拉深時(shí)毛坯外邊緣的切向壓縮變形量為： 由此可知，拉深系數(shù)是一個(gè)小于1的數(shù)值，其值愈大表示拉深前后毛坯的直徑變化愈小，即變形程度小。其值愈小則毛坯的直徑變化愈大，即變形程度大。,,,,2.影響拉深系數(shù)的因素 拉深材料：
10、機(jī)械性能、料厚、表面質(zhì)量。 拉深模具：間隙、凸模圓角半徑、凹模圓角半徑、凹模形狀(如圖4.2.3）凹模表面質(zhì)量。 拉深條件：壓邊圈、次數(shù)、潤(rùn)滑、工件形狀。 3.拉深系數(shù)的值與拉深次數(shù) 查表確定。 4.后續(xù)拉深的特點(diǎn) 壓力行程曲線（如圖4.2.4）。,圖4.2.3 錐形凹模,1-首次拉深； 2-二次拉深 圖 4.2.4 首次拉深與二次拉深的拉深力,,,,4.2.3無凸緣圓筒形拉深件的拉深次數(shù)和工序件尺寸的計(jì)算 試確定如下圖所示零件(材料08鋼，材料厚度 =2mm)的拉 深次數(shù)和各拉深工序尺寸。 計(jì)算步驟如下： 1.確定切邊余量 根據(jù) ，查教材表4.2.1
11、，并?。? 。 2.按教材表4.2.3序號(hào)1的公式計(jì)算毛坯直徑 ,,,,,,,,3.確定拉深次數(shù) 判斷能否一次拉出 對(duì)于圖示的零件，由毛坯的相對(duì)厚度： 從表 4.2.4中查出各次的拉深系數(shù) ： =0.54， =0.77， =0.80， =0.82。則該零件的總拉深系 數(shù) 。 即 ： ，故該零件 需經(jīng)多次拉深才能夠達(dá)到所需尺寸。,,,,（2）計(jì)算拉深次數(shù) 例如: 可知該零件要拉深四次才行 。 半成品尺寸確定 （1）半成品直徑 拉深次數(shù)確定后，再根據(jù)計(jì)算直徑 應(yīng)等于 的原則對(duì) 各次拉深系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使實(shí)際采用的拉深系數(shù)大于推算拉 深次數(shù)時(shí)所用的極限拉深系數(shù)
12、。,,,,,,零件實(shí)際需拉深系數(shù)應(yīng)調(diào)整為： 調(diào)整好拉深系數(shù)后，重新計(jì)算各次拉深的圓筒直徑即得 半成品直徑。零件的各次半成品尺寸為 ：,,,,,,（2）半成品高度 各次拉深直徑確定后，緊接著是計(jì)算各次拉深后零件 的高度： 式中： 各次拉深的直徑(中線值)； 各次半成品底部的圓角半徑(中值)； 各次半成品底部平板部分的直徑； 各次半成品底部圓角半徑圓心以上的 筒壁高度；,,,,,,,,,,,,,零件的以上各項(xiàng)具體數(shù)值代人上述公式，即求出各次 高度為： 各次半成品的總高度為： 拉深后得到的各次半成品(如圖4
13、.2.6),,,,,,,,圖4.2.6 零件各次拉深的半成品尺寸,4.2.4 有凸緣圓筒件拉深方法及工藝計(jì)算 有凸緣筒形件的拉深變形原理與一般圓筒形件是相同的，但由于帶有凸緣(如圖4.2.7)，其拉深方法及計(jì)算方法與一般圓筒形件有一定的差別。 1.有凸緣筒形件的拉深特點(diǎn) 有凸緣筒形件的拉深系數(shù) 該式說明，拉深系數(shù)決定三個(gè)因素：相對(duì)凸緣直徑、相對(duì)高度、相對(duì)轉(zhuǎn)角半徑 ，影響程度為遞減。,,,圖4.2.7有凸緣圓形件與坯料圖,,,,有凸緣筒形件分類 窄凸緣： 寬凸緣: 有凸緣筒形件的拉深特點(diǎn)： 寬凸緣變形程度不能用拉深系數(shù)來衡量； 首次拉深系數(shù)比圓筒件要小； 首次拉深極限變形
14、程度與 有關(guān)。,,,,,2.寬凸緣圓筒件拉深工藝計(jì)算要點(diǎn) （1）毛坯尺寸計(jì)算 毛坯尺寸的計(jì)算仍按等面積原理進(jìn)行，參考無圓凸緣筒形零件毛坯的計(jì)算方法計(jì)算。 （2）判別能否一次拉成 這只需比較工件實(shí)際所需的總拉深系數(shù)和 與凸緣件第一次拉深的極限拉深系數(shù)和極限拉深相對(duì)高度即可 （3）半成品尺寸計(jì)算 寬凸緣件的拉深次數(shù)仍可用推算法求出。 根據(jù)表中的拉深系數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，即第n次拉深后的直徑為： 各次拉深后的筒部高度可按下式計(jì)算：,,,,,,3.拉深方法 寬凸緣件拉深方法有兩種：（如圖4.2.10) 一種是中小型（ ）、料薄的零件，如圖a)； 二種是大型拉深件（ ），如圖b)。
15、,圖 4.2.10 寬凸緣零件的拉深方法,4.2.5 階梯圓筒形件的拉深 1.拉深次數(shù)的確定(如圖4.2.11) 判斷能否一次拉深 2.拉深方法的確定 （1）若任意兩個(gè)相鄰階梯的直徑比都大于或等于相應(yīng)的圓筒形件的極限拉深系數(shù)，則先從大的階梯拉起 (如圖4.2.12a)。 （2）相鄰兩階梯直徑 之比小于相應(yīng)的圓筒形件的極限拉深系數(shù)，則按帶凸緣圓筒形件的拉深進(jìn)行,即由小階梯拉深到大階梯(如圖4.2.12b) 。,,圖4.2.11階梯形零件,圖4.2.12 階梯形多次拉深方法,,,,,,（3）若最小階梯直徑 過小，即 過小， 又不大時(shí)，最小階梯可用脹形法得到。 （4）若階梯
16、形件較淺，且每個(gè)階梯的高度又不大，但相鄰階梯直徑相差又較大而不能一次拉出時(shí)，可先拉成圓形或帶有大圓角的筒形，最后通過整形得到所需零件，(如圖4.2.13)。,,,圖4.2.13 直徑差較大的淺階梯形件的拉深方法,,,,4.3 非直壁旋轉(zhuǎn)體零件拉深成形的特點(diǎn) 曲面形狀(如球面、錐面及拋物面) 零件的拉深，其變形區(qū)的位置、受力情況、變形特點(diǎn)等都與圓筒形零件不同，所以在拉深中出現(xiàn)的各種問題和解決方法亦與圓筒形件不同。對(duì)于這類零件就不能簡(jiǎn)單地用拉深系數(shù)衡量成形的難易程度，并把拉深系數(shù)作為制定拉深工藝和模具設(shè)計(jì)的依據(jù)。,4.3.1 曲面形狀零件的拉深特點(diǎn) （1）拉深球面零件時(shí)(圖4.3.1
17、)，毛坯的凸緣部分與中間部分都是變形區(qū)，而且在很多情況下中間部分反而是主要變形區(qū) 。 （2）錐形零件的拉深與球面零件一樣，除具有凸模接觸面積小、壓力集中、容易引起局部變薄及自由面積大、壓邊圈作用相對(duì)減弱、容易起皺等特點(diǎn)外，還由于零件口部與底部直徑差別大，回彈特別嚴(yán)重，因此錐形零件的拉深比球面零件更為困難。 （3）拋物面零件,其拉深時(shí)和球面以及錐形零件一樣，材料處于懸空狀態(tài)，極易發(fā)生起皺。 總之:球面零件、錐形零件和拋物面零件等其他旋轉(zhuǎn)體零件的拉深是拉深和脹形兩種變形方式的復(fù)合，其應(yīng)力、應(yīng)變既有拉伸類、又有壓縮類變形的特征。,,,4.3.2 球面零件拉深方法 球面零件可分為半球形
18、件(圖4.3.2a)和非半球形件(圖4.3.2b，c，d) 兩大類。不論哪一種類型，均不能用拉深系數(shù)來衡量拉深成形的難易程度。對(duì)于半球形件，根據(jù)拉深系數(shù)的定義可知，其拉深系數(shù)是與零件直徑無關(guān)的常數(shù)，即：,,4.3.3 拋物面零件拉深方法 拋物面零件常見的拉深方法有下面幾種： (1)淺拋物面形件( ) 因其高徑比接近球形，因此拉深方法同球形件。 (2)深拋物面形件( )其拉深難度有所提高。這時(shí)為了使毛坯中間部分緊密貼模而又不起皺，通常需采用具有拉深筋的模具以增加徑向拉應(yīng)力。如汽車燈罩的拉深(如圖4.3.3)就是采用有兩道拉深筋的模具成形的。,,,,4.3
19、.4 錐形零件拉深方法(如圖4.3.5) 拉深錐形件的方法有如下幾種 : （1）對(duì)于淺錐形件 ( ) ，可一次拉成，但精度不高，因回彈較嚴(yán)重?？刹捎脦Ю罱畹陌寄；驂哼吶Γ虿捎密浤＿M(jìn)行拉深。 （2）對(duì)于中錐形件（ ），拉深方法取決于相對(duì)料厚： （3）對(duì)于高錐形件（ ），因大小直徑相差很小，變形程度更大，很容易產(chǎn)生變薄嚴(yán)重而拉裂和起皺。這時(shí)常需采用特殊的拉深工藝，通常有下列方法（如圖所示）： 階梯拉深成形法 錐面逐步成形法 整個(gè)錐面一次成形法,,圖 4.3.5 錐形件,,,,4.4 盒形零件的拉深 4.4.1盒形零
20、件的拉深特點(diǎn)(如圖4.4.1) 根據(jù)網(wǎng)格的變化可知盒形件拉深有以下變形特點(diǎn)： （1）盒形件拉深的變形性質(zhì)與圓筒件一樣，也是徑向伸長(zhǎng)，切向縮短 。 （2）變形的不均勻?qū)е聭?yīng)力分布不均勻(如圖4.4.2)。 （3）盒形件拉深時(shí)，直邊部分除了產(chǎn)生彎曲變形外，還產(chǎn)生了徑向伸長(zhǎng)，切向壓縮的拉深變形。,圖4.4.1 盒形件拉深變形特點(diǎn),圖4.4.2 盒形件拉深時(shí)的應(yīng)力分布,,,,4.4.2 盒形零件拉深毛坯形狀與尺寸確定 1一次拉深成形的低盒形件 低盒形件是指一次可拉深成形，或雖兩次拉深，但第二次僅用來整形的零件。(圖4.4.3)計(jì)算步驟如下： (1)按彎曲計(jì)算直邊部分的
21、展開長(zhǎng)度 (2)把圓角部分看成是直徑為d=2r,高為h的圓筒件，則展開的毛坯半徑為： (3)通過作圖用光滑曲線連接直邊和圓角部分，即得毛坯的形狀和尺寸 :,圖4.4.3 低矩形盒毛坯作圖法,,2.多次拉深高盒形件毛坯形狀和尺寸的確定 該類零件的變形特點(diǎn)是在多次拉深過程中，直邊與圓角部分的變形相互滲透，其圓角部分將有大量材料轉(zhuǎn)移到直邊部分。毛坯尺寸仍根據(jù)工件表面積與毛坯表面積相等的原則計(jì)算。當(dāng)零件為正方盒形且高度比較大，需要多道工序拉深時(shí)，如圖4.4.4，可采用圓形毛坯，其直徑為： 當(dāng) 時(shí)：,,,,,,,,,,圖 4.4.4 方盒件毛坯的形狀與尺寸,,,,4.4.3盒形件多
22、次拉深的工藝計(jì)算,,,1.盒形件初次拉深的成形極限 在盒形件的初次拉深時(shí)，圓角部分側(cè)壁內(nèi)的拉應(yīng)力大于直邊部分。因此，盒形件初次拉深的極限變形程度受到圓角部分側(cè)壁傳力區(qū)強(qiáng)度的限制，這一點(diǎn)和圓筒形件拉深的情況是十分相似的。 但是，由于直邊部分對(duì)圓角部分拉深變形的減輕作用和帶動(dòng)作用，都可以使圓角部分危險(xiǎn)斷面的拉應(yīng)力有不同程度的降低。因此，盒形件初次拉深可能成形的極限高度大于圓筒形零件。,2.方形盒拉深工序形狀和尺寸確定(如圖4.4.6) 采用直徑為 的圓形毛坯，中間工序都拉深成圓筒形的半成品，在最后一道工序才拉深成方形盒的形狀和尺寸。計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用從 道工序，即倒數(shù)第二次拉深開始，確定拉深半成
23、品件的工序直徑。 道拉深工序所得圓筒形件半成品的直徑(mm)； 方形盒的內(nèi)表面寬度(mm)； 方形盒角部的內(nèi)圓角半徑(mm)； 方形盒角部壁間距離(mm)。該值直接影響毛坯變形區(qū)拉深變形程度是否均勻的最重要參數(shù)。,圖4.4.6 方形盒多工序拉深的半成品形狀和尺寸,,,,,3.長(zhǎng)方形盒拉深工序形狀和尺寸的確定,,,,長(zhǎng)方形盒的拉深方法與正方形盒相似，中間過渡工序可拉深成橢圓形或長(zhǎng)圓形，在最后一次拉深工序中被拉深成所要求的形狀和尺寸，如圖4.4.7所示。其計(jì)算與作圖同樣由 道(倒數(shù)第二次拉深)工序開始，由內(nèi)向外計(jì)算。,,圖4.4.7 高長(zhǎng)方形盒多工序拉深的半成品形狀和尺寸,,
24、,,4.5拉深工藝設(shè)計(jì) 4.5.1 拉深零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 拉深零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指拉深零件采用拉深成形工藝的難易程度。良好的工藝性應(yīng)是坯料消耗少、工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、廢品少和操作簡(jiǎn)單方便等。 在設(shè)計(jì)拉深零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)材料拉深時(shí)的變形特點(diǎn)和規(guī)律，提出滿足工藝性的要求。,,,,4.5.2 拉深工藝力的計(jì)算,,1.壓邊力的計(jì)算 施加壓邊力是為了防止毛坯在拉深變形過程中的起皺，壓邊力的大小對(duì)拉深工作的影響很大(如圖4.5.3)。如果 太大，會(huì)增加危險(xiǎn)斷面處的拉應(yīng)力而導(dǎo)致破裂或嚴(yán)重變簿， 太小時(shí)防皺效果不好。在生產(chǎn)中，一次拉深時(shí)的壓邊力可按拉深力的1/4選取，
25、即： FQ0.25F（N) 2拉深力的計(jì)算 圓筒形工件采用壓邊拉深時(shí)可用下式計(jì)算拉深力 ： 第一次拉深 ： 第二次拉深 ：,圖4.5.3 壓邊力對(duì)拉深工作的影響,,,,3.拉深功 拉深功可按下式計(jì)算 ： 第一次拉深： 后續(xù)各次拉深： 拉深所需壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率為：,,,,,,,,4.5.3 拉深工藝的輔助工序 1.潤(rùn)滑 在凹模圓角、平面、壓邊圈表面及與這些部位相接觸的毛坯表面，應(yīng)每隔一定周期均勻抹涂一層潤(rùn)滑油，并保持潤(rùn)滑部位干凈. 2.熱處理 在多道拉深時(shí)，為了恢復(fù)冷加工后材料的塑性，應(yīng)在工序中間安排退火，以軟化金屬組織。拉深工序后還要安排去應(yīng)力退火。一般拉深工序
26、間常采用低溫退火 。各種材料不需熱處理可以拉深的次數(shù)，見表4.5.4。 3.酸洗 退火后工件表面必然有氧化皮和其他污物，在繼續(xù)加工時(shí)會(huì)增加模具的磨損，因此必需要酸洗，否則使拉深不能正常進(jìn)行。,,,,4.6拉深成形模具設(shè)計(jì) 4.6.1 拉深模具的分類及典型結(jié)構(gòu) 按拉深模使用的設(shè)備可分為： 單動(dòng)壓力機(jī) 雙動(dòng)壓力機(jī) 三動(dòng)壓力機(jī) 按工序組合分為 單工序拉深模 級(jí)進(jìn)式拉深模 復(fù)合模,,,,1.首次拉深 （1）無壓邊裝置的首次拉深(如圖4.6.1，圖4.6.2)。 （2）具有彈性裝置壓邊的首次拉深模(如圖4.6.3，圖4.6.4)。 （3）雙動(dòng)壓力機(jī)上使用的首次拉深模
27、 因雙動(dòng)壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊(圖 4.6.5)，在雙動(dòng)壓力機(jī)上使用的首次拉深模(圖 4.6.6)其凸模1與拉深滑塊( 內(nèi)滑塊 ) 相連接，而上模座2 (上模座上裝有壓邊圈3)與壓邊滑塊(外滑塊)相連。拉深時(shí)壓邊滑塊首先帶動(dòng)壓邊圈壓住毛坯，然后拉深滑塊帶動(dòng)拉深凸模下行進(jìn)行拉深。此模具因裝有剛性壓邊裝置，所以模具結(jié)構(gòu)顯得很簡(jiǎn)單，制造周期也短，成本也低，但壓力機(jī)設(shè)備投資較高。,圖4.6.1無壓邊裝置的簡(jiǎn)單拉深模（一）,1、8、10-螺釘； 2-模柄；3-凸模；5-凹模；,6-刮料環(huán)；7-定位板；9-拉簧；11-下模座,圖4.6.2無壓邊裝置的簡(jiǎn)單拉深模（二）1-定位板；2-下模座；3-凸模；4---凹
28、模,,,圖4.6.3有壓邊裝置倒裝拉深模,,,圖4.6.4有壓邊裝置順裝拉深模,,圖 4.6.5雙動(dòng)壓力機(jī)工作原理,,1-凸模；2-上模座；3-壓邊圈；4-凹模；5-下模座；6-頂件塊 圖 4.6.6 雙動(dòng)壓力機(jī)上使用的首次拉深模,2.后續(xù)各工序拉深模 （1）無壓邊圈的后續(xù)工序拉深模(如圖4.6.7)； （2）有壓邊圈的后續(xù)工序拉深模(如圖4.6.8)； （3）落料拉深復(fù)合模 (如圖4.6.9)；,,圖 4.6.7 無壓邊裝置的后續(xù)工序拉深模,圖 4.6.8有壓邊裝置的后續(xù)各工序拉深模,,圖4.6.9高矩形盒落料首次拉深的順裝復(fù)合模,,,,,,,4.6.2拉深模工作零件的結(jié)構(gòu)和尺寸
29、 拉深模工作部分的尺寸指的是凹模圓角半徑 ，凸模圓角半徑 ，凸、凹模的間隙c，凸模直徑，凹模直徑等，(如圖4.6.10)。 1.凹模圓角半徑 (1)拉深力的大小 凹模圓角半徑小時(shí)材料流過凹模時(shí)產(chǎn)生較大的彎曲變形，結(jié)果需承受較大的彎曲變形阻力，此時(shí)凹模圓角對(duì)板料施加的厚向壓力加大，引起摩擦力增加。 (2)拉深件的質(zhì)量 當(dāng) 過小時(shí)，坯料在滑過凹模圓角時(shí)容易被刮傷，結(jié)果使工件的表面質(zhì)量受損。而當(dāng) 太大時(shí)，拉深初期毛坯沒有與模具表面接觸的寬度加大，由于這部分材料不受壓邊力的作用，因而容易起皺。,,圖 4.6.10 拉深模工作部分的尺寸,,,,(3)拉深模的壽命 小時(shí)，
30、材料對(duì)凹模的壓力增加，摩擦力增大，磨損加劇，使模具的壽命降低。所以 的值既不能太大也不能太小。 通?？砂唇?jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 或查教材表4.6.1。 2.凸模圓角半徑 凸模圓角半徑對(duì)拉深工序的影響沒有凹模圓角半徑大，但其值也必須合適。,,,,,,,,3.凸模和凹模的間隙 拉深模間隙是指單面間隙。間隙的大小對(duì)拉深力、拉深件的質(zhì)量、拉深模的壽命都有影響 。 確定時(shí)要考慮壓邊狀況、拉深次數(shù)和工件精度等。其原則是： 既要考慮板料本身的公差，又要考慮板料的增厚現(xiàn)象，間隙一般都比毛坯厚度略大一些。采用壓邊拉深時(shí)其值可按下式計(jì)算： 也可直接查教材表4.6.2。 不用壓邊圈拉深時(shí)，考慮到起
31、皺的可能性取間隙值為:,,,,,,,,,,,,4.凸模、凹模的尺寸及公差 若以凹模為基準(zhǔn)時(shí)，凹模尺寸為： 凸模尺寸為： 當(dāng)工件的外形尺寸及公差有要求時(shí)(如圖4.6.12a)所示，以凹模為基準(zhǔn)。先確定凹模尺寸，因凹模尺寸在拉深中隨磨損的增加而逐漸變大，故凹模尺寸開始時(shí)應(yīng)取小些。其值為： 凸模尺寸為：,,,,,,,,當(dāng)工件的內(nèi)形尺寸及公差有要求時(shí)(如圖4.6.12b)所示，以凸模為基準(zhǔn)，先定凸模尺寸?？紤]到凸模基本不磨損，以及工件的回彈情況，凸模的開始尺寸不要取得過大。其值為： 凹模尺寸為：,,,,,,,,5.凸、凹模的結(jié)構(gòu)形式 拉深凸模與凹模的結(jié)構(gòu)形式取決于工件的形狀、尺寸以
32、及拉深方法、拉深次數(shù)等工藝要求，不同的結(jié)構(gòu)形式對(duì)拉深的變形情況、變形程度的大小及產(chǎn)品的質(zhì)量均有不同的影響。 當(dāng)毛坯的相對(duì)厚度較大，不易起皺，不需用壓邊圈壓邊時(shí)，應(yīng)采用錐形凹模(如圖 4.2.3)。 當(dāng)毛坯的相對(duì)厚度較小，必須采用壓邊圈進(jìn)行多次拉深時(shí)，應(yīng)該采用圖 4.6.13 所示的模具結(jié)構(gòu)。圖a)中凸、凹模具有圓角結(jié)構(gòu)，用于拉深直徑d100mm的拉深件。b)中凸、凹模具有斜角結(jié)構(gòu)，用于拉深直徑d100mm的拉深件。,圖4.2.3錐形凹模,,,圖4.6.13 拉深凸模和凹模工作部分結(jié)構(gòu),,,4.7其它拉深法 4.7.1軟模拉深 1.軟凸模拉深 用液體(或粘性介質(zhì))代替凸模進(jìn)行拉深，其變
33、形過程如圖4.7.1所示。 2.軟凹模拉深 （1）液壓凹模拉深（如圖4.7.2）。 （2）聚氨酯橡膠凹模拉深 如圖4.7.3所示聚氨酯橡膠凹模拉深，可分為帶壓邊圈和不帶壓邊圈拉深。,,圖 4.7.1 液體凸模拉深的變形過程,1-凸模；2-壓邊圈；3-密封圈；4-凹模；5=溢流閥圖4.7.2 液壓凹模拉深工作原理,,1-容框;2-聚氨酯橡膠;3-毛坯;4-凸模;5-壓邊圈 a)不帶壓邊圈的拉深模;b)帶壓邊圈的拉深模 圖 4.7.3 聚氨酯橡膠拉深模,,4.7.2變薄拉深 1.變薄拉深的變形特點(diǎn) 變簿拉深凸模與凹模的間隙小于毛坯材料厚度，其變形過程如圖4.7.4所示。材料受切向和徑向壓應(yīng)力 及 ，軸向是拉應(yīng)力 ，產(chǎn)生的應(yīng)變是平面應(yīng)變。從圖中看出，變簿拉深過程的重要問題是傳力區(qū)材料的強(qiáng)度和變形抗力之間的矛盾。 2.工藝計(jì)算 毛坯尺寸按變形前后體積不變?cè)瓌t確定。 變形程度,,圖 4.7.5 變薄拉深變形特點(diǎn),,4,
拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì).ppt
