拉深模 拉深變形過程的分析 拉深件的質(zhì)量分析 回轉(zhuǎn)體拉深件板料尺寸的確定 圓筒形件的拉深 帶凸緣圓筒形件的拉深 特殊形狀的制件拉深 變薄拉深 壓邊力和拉深力的確定 凸、凹模工作部分的設(shè)計 拉深模設(shè)計應(yīng)用 拉深變形過程的分析 拉深的變形過程 拉深過程中板料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài) 拉深的變形過程 拉深過程如 圖 深所用的模具主要由凸模、凹模和壓邊圈三部分組成。與沖裁所不同的是，凸模刃口、凹模刃口部位的形狀變成具有一定半徑值的圓角，凸、凹模之間的間隙稍大于板料的厚度。拉深時，板料毛坯受到凸模、凹模和壓邊圈所產(chǎn)生的力作用，凸模使板料進入凹模型腔，將板料拉深成開口的圓筒形狀。壓邊圈的作用是防止板料在拉深過程中四周翹起 (起皺 )。 圖 拉深過程 拉深過程中板料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài) 從拉深件的縱截面上觀察，厚度和硬度沿筒壁縱向是變化的，變化規(guī)律如 圖 部略有變薄，但基本上等于原板料的厚度；筒壁上端增厚，越接近上邊緣厚度越大；筒壁下端變薄，越靠近圓角處變得越薄；由筒壁向底部轉(zhuǎn)角偏上處，出現(xiàn)明顯變薄，嚴重時可產(chǎn)生破裂。硬度沿高度方向也是變化的，越接近上邊緣硬度越高，這說明，壓縮變形和板料的冷作硬化越嚴重。 圖 硬度和壁厚沿筒壁縱向變化 拉深件的質(zhì)量分析 起皺 拉裂 起皺 1. 影響起皺的主要因素 (1) 板料的相對厚度 t/D (2) 拉深系數(shù) m 2. 防皺措施 (1) 采用壓邊圈。 (2) 采用錐形凹模，如 圖 (3) 采用拉深筋 (4) 采用反拉深 圖 錐形凹模 圖 4 - 1 0 錐 形 凹 模 =30 拉裂 1. 拉裂原因 如 圖 拉深過程某一時刻，凸緣上的拉應(yīng)力在凹模入口處的達到最大值。由實驗顯示，在整個拉深過程中，當減小到 (0時，出現(xiàn)最大值。此時危險截面承受最大的拉應(yīng)力，即 2. 影響拉深變薄和拉裂的因素 (1) 拉深系數(shù) 2) 板料機械性能的影響 (3) 凹模圓角半徑的影響 (4) 凸模圓角半徑的影響 (5) 摩擦系數(shù)的影響 (6) 壓邊力的影響 a xm a 圖 出現(xiàn)最大值 的位置 m a xm a = ( 0 . 8 0 . 9 ) m a 回轉(zhuǎn)體拉深件板料尺寸的確定 計算方法 簡單回轉(zhuǎn)體拉深件的板料尺寸計算 復(fù)雜形狀回轉(zhuǎn)體拉深件板料直徑的計算 計算方法 常用的是等面積法，即假設(shè)拉深件表面積與板料面積相等，作為計算板料面積的依據(jù)。但由于板料的機械性能差異、模具工作條件的一致性差異等因素，使拉深后由板料邊緣形成的制件的口部或凸緣周邊部不齊，達不到制件的形狀、尺寸要求，必須對邊緣處再加工。因此，在計算板料尺寸時，要在拉深件的高度方向或帶凸緣制件的凸緣半徑上加一修邊余量 ，如 圖 圖 拉深件修邊余量 簡單回轉(zhuǎn)體拉深件的板料尺寸計算 1. 相加法 由于拉深件是回轉(zhuǎn)體形狀，板料采用圓形。將回轉(zhuǎn)體拉深件分成若干基本幾何形體，按表 后將各部分的表面積相加便得到所需要的板料面積。再計算出板料直徑，即 2. 公式法 對于常用的回轉(zhuǎn)體拉深件，可按 表 。 旋轉(zhuǎn)體制件板料直徑計算公式 2 22 4)(4 221122 序號 制件形狀 毛坯直徑 D 1 2 3 復(fù)雜形狀回轉(zhuǎn)體拉深件板料直徑的計算 復(fù)雜形狀回轉(zhuǎn)體拉深件板料直徑計算的關(guān)鍵是確定回轉(zhuǎn)體拉深件的表面積。任何回轉(zhuǎn)體表面積都可用形心法 (久里金法則 )求得。形心法如 圖 轉(zhuǎn)體表面積 母線 )長度與其重心繞軸旋轉(zhuǎn)所得周長的乘積，即 1. 解析法 2. 作圖累加法 3. 利用 4. 條線段已添加到多段線 2圖 形心法求面積 圓筒形件的拉深 拉深系數(shù) 拉深次數(shù)的確定 拉深件工序尺寸的計算 拉深系數(shù) 1. 拉深系數(shù)的概念 圖 多次拉深變形情況 2. 極限拉深系數(shù)的主要影響因素 (1) 板料機械性能 (2) 板料的相對厚度 t/D (3) 模具結(jié)構(gòu)組成即尺寸 (4) 拉深次數(shù) (5) 潤滑條件 (6) 拉深速度 3. 極限拉深系數(shù)的確定 圖 多次拉深變形情況 拉深次數(shù)的確定 根據(jù)拉深件的相對厚度 t/D，由表 ， 式 (知，總的拉深系數(shù) 。 通過計算，使 ，從而得到拉深次數(shù) n。 nn 21 121121 拉深件工序尺寸的計算 無凸緣筒形拉深件相對高度 h/ (1) 選取修邊余量 (2) 計算板料直徑 D (3) 計算板料相對厚度 (4) 計算總的拉深系數(shù)，并判斷能否一次拉深成 (5) 確定拉深次數(shù) n。 (6) 初步確定各次拉深系數(shù) (7) 調(diào)整拉深系數(shù)，計算各次拉深直徑 (8) 確定各次拉深凸模、凹模圓角半徑 (9) 計算各次拉深半成品高度 (10) 繪制工序圖 表 無凸緣筒形拉深件相對高度h/材料 08F、 10F) 拉延 次數(shù) 毛坯相對厚度 (t/D) 100 2 帶凸緣圓筒形件的拉深 窄凸緣圓筒形件的拉深 寬凸緣圓筒形件的拉深 窄凸緣圓筒形件的拉深 第一種方法是，在前幾道工序中按無凸緣圓筒形件拉深及尺寸計算，而在最后兩道工序中，將制件拉深成為口部帶錐形的拉深件，最終將錐形凸緣校平，如 圖 第二種方法是，一開始就拉深成帶凸緣形狀，凸緣直徑為 +t+2 ，以后各次拉深一直保持這樣的形狀，只是改變各部分尺寸，直至拉到所要求的最終尺寸和形狀， 凸d 凹凸緣圓筒形件第一種拉深方法 寬凸緣圓筒形件的拉深 寬凸緣圓筒形件的首次拉深，如 圖 當于按無凸緣圓筒形件拉深，只是拉深到凸緣板料并未全部進入凹模而已。此時兩者的應(yīng)力狀態(tài)和變形的特點是一致的。 1. 寬凸緣圓筒形件總的拉深系數(shù)、首次拉深系數(shù) 2. 寬凸緣圓筒形件的拉深方法 3. 寬凸緣圓筒形件拉深工序尺寸的計算 圖 寬凸緣圓筒形件的首次拉深 特殊形狀的制件拉深 階梯形件的拉深 球形制件的拉深 錐形件拉深 拋物線形件拉深 階梯形件的拉深 如 圖 梯形回轉(zhuǎn)體制件的拉深與圓筒形件的拉深很相似，階梯制件的每一個直筒的拉深相當于一個圓筒形件的拉深。階梯制件的主要問題是確定拉深次數(shù)，這可用下述的方法作近似判斷，即以制件的高度與最小直徑之比值 h/d，按圓筒形件的相對拉深高度查表 定拉深次數(shù)。如果拉深次數(shù)為 1，則可一次拉出。 圖 階梯形回轉(zhuǎn)體制件 球形制件的拉深 對球形制件拉深，如圖 模形狀是半球形。在拉深初始階段，凸模與板料平面接觸面積很小，接觸處首先產(chǎn)生變形，易使該處的板料變薄。與此同時，接觸面附近的板料未被壓邊圈壓住，容易起皺 (內(nèi)皺 )。由于間隙大，皺折不易消除。因此，球形制件的拉深難度較大。 1. 半球形制件的拉深 2. 淺球形制件的拉深 3. 帶有圓筒的球面形制件的拉深 圖 球形制件 錐形件拉深 錐形件的拉深情況與球形制件拉深類似，如 圖 始時，凸模與板料平面接觸面積很小，接觸處首先產(chǎn)生變形，易使該處的板料變薄。又由于未被壓住的自由表面較大，壓住的面積小，制件易起皺。同時，錐形制件底部與口部尺寸差別很大，拉深回彈嚴重。因此，拉深錐形件要比球形件難度更大。 1. 低錐形件 2. 中錐形件 3. 高錐形件 圖 錐形拉深件 拋物線形件拉深 1淺拋物線形件 2深拋物線形件 (1) 階梯成形法 圖 階梯成形法 (2) 曲面增大法 (又稱相似法 ) (3) 反拉深法 圖 階梯成形法 變薄拉深 變薄拉深的特點 變薄系數(shù) 變薄拉深工序計算 變薄拉深的特點 (1) 凸、凹模之間的間隙小于毛坯的厚度，而毛坯的直壁部分在通過間隙時受壓，厚度顯著變薄 (圖 同時側(cè)壁高度增加，因此叫作變薄拉深。 (2) 變薄拉深的工件質(zhì)量高，壁厚比較均勻，面糙度達 且，由于兩向受壓，晶粒細密，提高了強度。 (3) 與冷擠壓相比，變薄拉深的變形區(qū)域小，拉深力較小，所需設(shè)備噸位小。 略 圖 變薄拉深時的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài) 變薄系數(shù) 變形程度的計算。 變形程度 當采用第一種變薄拉深方法時，由于工件的基本內(nèi)徑不變(1)，因此，可近似地作如下簡化而無太大誤差： 常用材料的變薄系數(shù)列于 表 1111 變薄系數(shù)的極限值 1 n首次變薄系數(shù) 中間工序變薄系數(shù) 末次變薄系數(shù) 材 料 銅、黃銅 (鋁 低碳鋼、拉深鋼板 中碳鋼 () 不銹鋼 變薄拉深工序計算 (1) 毛坯尺寸的計算 (2) 計算拉深次數(shù) (3) 確定各次變薄拉深工序的毛坯壁厚 (4) 確定各次變薄拉深工序的直徑 (5) 確定各次變薄拉深工序的工件高度。 圖 薄拉深件的高度計算 圖 薄拉深件的高度計算 壓邊力和拉深力的確定 壓邊裝置與壓邊力的確定 拉深力的確定 壓力機的選取 壓邊裝置與壓邊力的確定 1. 壓邊裝置的應(yīng)用 2. 壓邊裝置的形式 (1) 壓邊圈形式 圖 斜底面壓邊圈和拉深筋壓邊圈 (2) 彈性壓邊裝置 (3) 定距裝置 (4) 剛性壓邊裝置 3. 壓邊力的確定 圖 斜底面壓邊圈和拉深筋壓邊圈 斜底面 拉深力的確定 首次拉深所采用的壓邊圈 (N) 后次拉深用的壓邊圈 (N) 無壓邊圈的首次拉深 (N) 無壓邊圈的后次拉深 表 K 3值 i( 表 K 3值 相對拉延高度 H/B 相對轉(zhuǎn)角半徑 B 2 對厚度 t/D 壓力機的選取 1. 壓力機噸位的選取 對于單動壓力機用于淺拉深，即拉深施力行程小于壓力機公稱壓力行程的拉深，所選壓力機的噸位應(yīng)大于拉深力和壓邊力的總和，即 2. 壓力機功率的審核 在選擇壓力機時，應(yīng)滿足壓力機電機功率的要求。因此，首先按下式計算拉深功： 圖 拉深曲線 機P 總1 0 0 0m a x 圖 拉深曲線 凸模行程 HP m a 均拉深深度 凸、凹模工作部分的設(shè)計 凸、凹模的結(jié)構(gòu)形式 凸、凹模間隙 凸、凹模工作部分的尺寸與公差 凸、凹模圓角半徑 凸、凹模的結(jié)構(gòu)形式 1. 凹模的結(jié)構(gòu)形式 (1) 普通平端面凹模 (2) 錐形凹模 (3) 帶有限制圈的凹模 2. 凸模的結(jié)構(gòu)形式 (1) 拉深直徑 d凸緣制件或形狀復(fù)雜的制件時，所用凸模結(jié)構(gòu)見 圖 (2) 拉深直徑 d 用帶斜角的凸模結(jié)構(gòu)。 圖 用于 d 100凸 =（ ） /2凸 =（ ） /2d 1d 1凹 凸、凹模間隙 凸、凹模之間的間隙，簡稱拉深間隙。單邊間隙 1. 圓筒形制件的拉深間隙 表 使用壓邊圈的拉深間隙 2. 矩形 (正方形 )制件的拉深間隙 3. 間隙方向 2凸凹 表 使用壓邊圈的拉深間隙 所需拉深總次數(shù) 1 2 3 4 5 拉深次序 1 1 2 1 2 3 1，2 3 4 1， 2， 3 4 5 拉深間隙值 (1 1.1)t 1 t 1 t 1 t 1 t 凸、凹模工作部分的尺寸與公差 在確定凸、凹模工作部分的尺寸與公差時，其制件相應(yīng)尺寸及公差應(yīng)由最后一次拉深來保證。因此，最后一次拉深工序的凸、凹模的制造尺寸必須按以下原則確定。 當制件標注外形尺寸及公差時 (見 圖 a)，則 當制件標注內(nèi)形尺寸及公差時 (圖 b)，則 凹凹 0)凸 0)圖 凸、凹模的工作部分尺寸 ) ) (a)制件標注外形尺寸； (b)制件標注內(nèi)形尺寸 凸、凹模圓角半徑 1. 凹模圓角半徑 首次拉深凹模圓角半徑可按 表 后次拉深，數(shù)值應(yīng)逐漸減小，其關(guān)系為 2. 凸模圓角半徑 1) R 凹凹表 首次拉深凹模圓角半徑 毛坯的相對厚度 10 0)/( 無凸緣 (4 6)t (6 8)t (8 12)t 有凸緣 (6 12)t (10 15)t (15 20)t 拉深模設(shè)計應(yīng)用 單動壓力機首次拉深模 單動壓力機后次拉深模 單動壓力機落料拉深模 單動壓力機落料、正反拉深、沖孔和翻邊復(fù)合模 雙動壓力機拉深模 單動壓力機首次拉深模 1. 無壓邊圈的拉深模 圖 模固定在上模座上，上模座和壓力機滑塊連接起來，隨滑塊上下往復(fù)運動。平端面凹模固定在下模座上，下模座由螺栓和壓板與壓力機工作臺連接起來。 2. 帶壓邊圈的拉深模 圖 無壓邊圈有頂出裝置的拉深模 單動壓力機后次拉深模 圖 用于薄材料的后次拉深和錐形、半球形及拋物線形等旋轉(zhuǎn)體形狀零件的后次拉深。變形過程是將經(jīng)過拉深的半成品制件套在凹模上，制件的內(nèi)壁經(jīng)拉深翻到外邊，使材料的內(nèi)外表面互相轉(zhuǎn)換，可以得到較大的變形程度。材料要繞凹模流動 180才能成形。因此，材料流動的摩擦阻力及彎曲阻力均比一般拉深大 20%左右。這就導(dǎo)致變形區(qū)的徑向應(yīng)力大大增加，而變形區(qū)的切向壓應(yīng)力則相應(yīng)減小，從而減少了起皺的可能性。因此，反拉深不需要采用壓邊圈，相應(yīng)地減少了由壓邊力帶來的拉裂傾向，最終使反拉深的極限拉深系數(shù)比一般拉深降低 10% 15%。但凹模的壁厚尺寸不能根據(jù)強度需要確定，而受拉深系數(shù)的限制。 略 圖 在雙動壓力機上的反向拉深模 13R (3 6) 單動壓力機落料拉深模 1. 凸緣制件的落料拉深模 圖 類模具一般設(shè)計成先落料后拉深。因此拉深凸模低于落料凹模。沖裁操作為：條形板料通過固定卸料板由前向后送入，上模壓下，落料凸模與凹模完成落料。上模繼續(xù)下壓，拉深凸模拉板料毛坯進入拉深凹?？變?nèi)，完成拉深。通過改變定程塊的厚度，控制拉深深度，保證拉深制件的高度和凸緣的大小。當上?；爻虝r，或者通過打料桿將制件從凸凹模孔內(nèi)推出，或者通過壓邊圈將其從凸模上頂出 2. 球形制件落料拉深模 3矩形制件落料拉深模 4. 單動壓力機落料拉深壓形模 5. 單動壓力機落料拉深沖孔模 圖 帶凸緣制件落料拉深模 單動壓力機落料、正反拉深、沖孔和翻邊復(fù)合模 圖 反拉深、沖孔翻邊復(fù)合模。它的工作過程為：條形板料沿固定卸料板下面的