拉深(拉延)浅析.ppt

拉深又叫拉延或压延, 是利用拉深模将已冲裁好的平板毛坯（或将已压制的开口空心毛坯——浅的空心杯）压制成各种所需形状和尺寸的开口空心零件（板料厚度基本不变）的冲压成形工序。用拉深工艺可以制成筒形、阶梯形、锥形、球形、方盒形和其它不规则形状的开口空心薄壁类零件，如补图2-24-4所示。 拉深件种类很多，形状各异，各种零件的变形区位置、受力情况、变形特点和成形机理等也不相同，甚至有本质的区别。因此确定工艺参数、工序顺序及设计模具的原则和方法也有很大差异。为了便于工艺分析，在设计模具时，可按拉深件的变形力学特点，将其分为：直壁旋转体(如圆筒形)零件、曲面旋转体(如球形)零件、直壁非旋转体(如盒形)零件和曲面非旋转体 (如复杂曲面的汽车车身覆盖件——不规则形状)零件等四种类型。;补2-24-4;拉深变形特点;补2-24-1;1、 圆筒形零件拉深的变形分析 圆筒形零件的拉深是平板毛坯在凸模的作用于逐渐被压入凹模而形成圆筒的形状。下面来分析拉深前平板圆形毛坯上的一个扇形部分(图2—24a)在拉深过程中的变形特点。 扇形毛坯的OC0 D0部分在全部拉深过程中都与凸模端面相接触，始终保持其平面形状，基本上不产生塑性变形或只产生很小的塑性变形，最终成为圆筒形的底部。这个部分在拉深过程中把凸模的作用力传递给圆筒侧壁，起到传递拉深力作用。它本身处于两向拉应力状态（切向、径向，图2—25)。 在拉深过程中形成的圆筒形侧壁部分CDFE(图2—24b)是平板毛坯扇形的C0 D0 F0 E0部分变形而成的，它是结束了塑性变形的已变形区。在以后的拉深过程中，这个部分起传递拉深力作用，;把凸模的作用力传递到平面法兰A‘B’F‘E’部分，侧壁部分是单向拉应力状态 (图2-25)。 平面法兰部分A‘B’F‘E’(图2—24b）是拉深时的主要变形区。它在径向拉应力作用下产生塑性变形，并向中心移动，逐渐进入凸、凹模之间的间隙而形成圆筒形侧壁。变形区在向模具中心移动时，圆周方向上的尺寸随之减小，由于受相邻材料的作用，在圆周方向上产生切向压应力。因此，变形区处于径向受拉和切向受压的应力状态(图2—25)。变形区在切向产生压缩变形，其外边缘由初始长度 R0α 缩小为 dα／2 (图2—24)；变形区在径向产生伸长变形，由毛坯的初始尺寸 R0 一d0 ／2 变为圆筒形的高度 H (H R0 一d0 ／2)。 在拉深时，板料的厚度也发生变化(图2—26)。 在圆筒形拉深件的侧壁上部厚度增加最多，这是因为变形区的材料除了向径向延展外，在切向压应力作用下还向厚度方向流动，越靠毛坯外缘，加厚的趋势越大。在侧壁下端靠圆角处的厚度减小量最大，这是由于这个部位受拉应力作用的持续时间最长。这里是最容易被拉裂的危险断面。;图2-24;图2-25;图2-26; 拉深件毛坯除了在法兰部分产生主要的变形之外，还在凸模圆角处和凹模圆角处产生弯曲变形。板料进入凹模圆角区时要产生弯曲变形，通过凹模圆角区后又被反向弯曲而拉直。侧壁的拉伸作用使处于凸模圆角区的板料也有类似的双向弯曲变形。 除拉裂(如补图2-26-3/4）以外，起皱(如补图2-26-5，与因为金属材料力学性能各向异性导致的拉深件的制耳或称凸耳不同。）也是拉深中经常出现的一个主要质量问题。拉深变形区的板料在切向压应力作用下，很容易失稳而发生起皱现象。毛坯厚度越薄，拉深变形程度越大，就越易起皱。产生严重起皱后，材料不能流入凸、凹模间隙，毛坯会被拉断。即使轻微起皱，材料勉强进入凹模，也会在拉深件侧壁留下起皱的痕迹，影响其表面质量。最常用的防皱方法是在毛坯的法兰面上加压料圈(图2—27)，使毛坯在压料圈与凹模面之间的缝隙中通过。 单动压力机上，压料力Q是弹性压料装置的弹性力或气垫中的压缩空气作用力；双动压力机上的压料力Q则由压力机的压料滑块直接提供。;图2-27;补2-27-1;补2-27-2;补2-27-3;补2-27-4;补2-27-5;1) 拉深系数 m 由于各种拉深件的深度与直径的比值不同，有的可以只用一次拉深工序制成，也有需要进行多次拉深工序才能制成的。拉深的次数关系到拉深件的经济性和质量。拉深次数的确定，既要保证拉深能够正常进行，不发生拉裂或起皱，又要充分利用材料的塑性变形能力。 在确定拉深次数和进行拉深工序过程设计时，通常用拉深系数作为计算的依据。拉深系数m是指拉深后的圆筒形零件直径d与拉深前毛坯直径D之比： m=d/D