[工学]5拉深工艺及拉深模具44.ppt

模具设计与制造（五） 拉深工艺及拉深模具 5 拉深工艺及拉深模具 本章学习内容 了解拉深变形规律及拉深件质量影响因素。 掌握拉深工艺计算方法。 认识拉深模典型结构及特点。 5.1 圆筒件拉深变形过程分析 5.2 拉深缺陷及其防止 5.3 拉深工艺计算 5.4 拉深模具结构 5.5 拉深模工作部分设计 拉深概述 拉深（又称拉延）是在压力机的压力作用下，利用拉深模将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。 是冲压基本工序之一 广泛用于汽车、电子、日用品、仪表、航空和航天等各种工业部门的产品生产中 可以加工旋转体零件 还可加工对称盒形零件 其它形状复杂的薄壁零件 拉深概述 拉深可分为不变薄拉深和变薄拉深。 不变薄拉深成形后的零件，其各部分的壁厚与拉深前的坯料相比基本不变； 变薄拉深成形后的零件，其壁厚与拉深前的坯料相比有明显的变薄，这种变薄是产品要求的，零件呈现是底厚、壁薄的特点。 在实际生产中，应用较多的是不变薄拉深。 本章重点介绍圆筒件不变薄拉深工艺与模具设计。 5.1 圆筒件拉深变形过程分析 5.1.1拉深变形过程 毛坯：直径为D、厚度为t的圆形板料 制件：外径为d，高度为h的开口圆筒形。 拉深凸、凹模与冲裁模不同的是其工作部分没有锋利的刃口，而是分别有一定圆角半径rT与rA，并且其单面间隙稍大于板料厚度。 毛坯在凸模的压力作用下，被拉进凸、凹模之间的间隙里形成了筒形件的直壁部分。 5.1.2 拉深过程的质量问题 凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。 凸缘区起皱是由于切向压应力引起板料失稳； 传力区的拉裂是由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。 拉深变形区板料有所增厚，而传力区板料有所变薄。 在拉深过程中，坯料内各区的应力、应变状态是不同的 有必要研究拉深过程中坯料内各区的应力与应变状态。 5.1.3 拉深过程中材料的应力与应变 1）凸缘部分 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长变形而逐渐被拉入凹模。 在厚度方向，由于压边圈的作用，产生压应力，在靠近外缘的地方，板料增厚。如果不压边，或压边力较小，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，产生起皱现象。 5.1.3 拉深过程中材料的应力与应变 2）凹模圆角部分 凸缘和筒壁的过渡区，材料变形复杂。 3）筒壁部分 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。 4）凸模圆角部分 筒壁和圆筒底部的过渡区，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”。 5）筒底部分 这部分材料与凸模底面接触，是传力区。变形量很小。 5.1.4 拉深件硬度与厚度的分布 从拉深过程坯料的应力应变的分析中可见：坯料各区的应力与应变是很不均匀的。 即使在凸缘变形区内也是这样，越靠近外缘，变形程度越大，板料增厚也越多 由于坯料各处变形程度不同，加工硬化程度也不同，表现为拉深件各部分硬度不一样，越接近凸模外缘，硬度愈大。 5.2 拉深缺陷及其防止 凸缘区起皱和传力区拉裂是拉深的主要缺陷。 5.2.1起皱 凸缘部分材料的起皱与细杆两端受压失稳相似。 凸缘区是否起皱，主要决定于： 切向压应力的大小，越大越容易失稳起皱； 凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力，凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量越小，抵抗失稳能力越小。 起皱的位置：凸缘区 最易起皱的时刻： 5.2.2 拉裂 拉裂的直接原因：拉应力超过筒壁材料的抗拉强度 开裂的地方:底部圆角与筒壁相切处——“危险断面” 筒壁所受的拉应力除了与径向拉应力有关之外，还与由于压料力引起的摩擦阻力、坯料在凹模圆角表面滑动所产生的摩擦阻力和弯曲变形所形成的阻力有关——改进模具设计 圆筒件拉深时破裂的原因，可能是由于凸缘起皱，坯料不能通过凸、凹模间隙，使径向拉应力升高——加压边 也可能是由于压边力过大，使拉应力升高——减小压边力 或者是变形程度太大，塑性不够——改变工艺（多道次拉深） 5.3 拉深工艺计算 5.3.1拉深件毛坯尺寸的确定 计算拉深件毛坯尺寸的理论依据是： 体积不变原理　 　拉深前和拉深后材料的体积不变。 相似原理　 毛坯的形状一般与工件截面形状相似。毛坯的周边必须制成光滑曲线，无急剧的转折。 具体的方法有等重量法、等体积法、等面积法、分析图解法和作图法等。生产上用得最多的是等面积法。 形状复杂的拉深件： 需多次试压，反复修改，才能最终确定坯料形状。 拉深件的模具设计顺序： 先设计拉深模，坯料形状尺寸确定后再设计冲裁模。