第 4 章 拉深工艺及模具设计.ppt

第 4 章 拉深工艺及模具设计 1 、拉深的基本概念 拉深是利用拉深模具将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心件,或将已制成的开口空心件加工成其他形状空心件的一种冲压加工方法。 2 、典型的拉深件(如图所示) 3 、拉深模具的特点 结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。 4.1 拉深变形过程分析 4.1.1 拉深变形过程及特点 (如图所示) 1．金属的流动过程 工艺网格实验 材料转移：高度、厚度发生变化。 2．拉深变形过程 4.1.2 拉深中的起皱 1 、起皱(如图所示) (1)凸缘部分材料的相对厚度 凸缘部分的相对料厚，即为 : (2)切向压应力的大小 拉深时 的值决定于变形程度，变形程度越大，需要转移的剩余材料越多，加工硬化现象越严重，则越 大，就越容易起皱。 (3) 材料的力学性能 板料的屈强比 小，则屈服极限小，变形区内的切向压应力也相对减小，因此板料不容易起皱 (4) 凹模工作部分的几何形状 平端面凹模拉深时，毛坯首次拉深不起皱的条件是 : 用锥形凹模首次拉深时，材料不起皱的条件是： 如果不能满足上述式子的要求，就要起皱。在这种情况下，必须采取措施防止起皱发生。最简单的方法(也是实际生产中最常用的方法)是采用压边圈 . 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(如图所示) 防止拉裂: 可根据板材的成形性能，采用适当的拉深比和压边力，增加凸模的表面粗糙度，改善凸缘部分变形材料的润滑条件，合理设计模具工作部分的形状，选用拉深性能好的材料. 3 、硬化 拉深是一个塑性变形过程，材料变形后必然发生加工硬化，使其硬度和强度增加，塑性下降。 加工硬化的好处是使工件的强度和刚度高于毛坯材料，但塑性降低又使材料进一步拉深时变形困难。 4.2 拉深件的工艺分析 1 对拉深件外形尺寸的要求 设计拉深件时应尽量减少其高度，使其可能用一次或两次拉深工序来完成。对于各种形状的拉深件，用一次工序可制成的条件为： (1)圆筒件一次拉成的高度。 (2)对于盒形件一次制成的条件为：当盒形件角部的圆角半径 (式中B为盒形件的短边宽度)时，拉件高度 (3) 对于凸缘件一次制成的条件为：零件的圆筒形部分直径与毛坯的比值 2. 对拉深件形状的要求 (1)设计拉深件时，应明确注明必须保证的是外形还是内形，不能同时标往内外形尺寸。 (2)尽量避免采用非常复杂的和非对称的拉深件。对半敞开的或非对称的空心件，应能组合成对进行拉深，然后将其成两个或多个零件(如图所示)。 (4)在凸缘面上有下凹的拉深件(如图所示）如下凹的轴线与拉深方向一致，可以拉出。若下凹的轴线与拉深方向垂直，则只能在最后校正时压出 。 3. 对拉深件圆角半径和拉深精度形的要 (1)为了使拉深顺利进行，拉深件的底与壁、凸缘与壁、盒形件的四壁间的圆角半径(如图 所示)应满足　　　　　　 否则，应增加整形工序。 (2) 一般情况下不要对拉深件的尺寸公差要求过严。其断面尺寸公差等级一般都在ITll以下。如果公差等级要求高，可增加整形工序。 4.3 圆筒形零件的拉深工艺计算 4.3.1 拉深毛坯尺寸的确定 拉深毛坯尺寸的确定原则： 　 体积不变原理、相似性原理 毛坯的计算方法： 等重量、等体积、分析图解法、作图法 （ 1 ）确定修边余量 由于材料的各向导性以及拉深时金属流动条件的差异，拉深后工件口部不平，通常拉深后需切边，因此计算毛坯尺寸时应在工件高度方向上(无凸缘件)或凸缘上增加修边余量 （ 2 ）计算工件表面积（如图所示） 圆筒直壁部分的表面积为 : 圆角球台部分的表面积为 : 底部表面积为： 工件的总面积为 部分之和，即 : （ 3 ）求毛坯尺寸 ： 所以： 4.3.2 拉深系数及其影响因素 1 、拉深系数的概念和意义 拉深系数是指拉深后圆筒形件的直径与拉深前毛坯（或半成品）的直径之比 （如图所示） 工件的直径与毛坯直径D之比称为总拉深系数，即工件所需要的拉深系数 拉深系数的倒数称为拉深程度或拉深比，其值为： 拉举系数表示了拉深前后毛坯直径的变化量，反映了毛坯外边缘在拉深时切向压缩变形的大小，因此可用它作为衡量拉深变