1、4.13 矩形件的拉深一拉深矩形件的變形特點(diǎn)A 長邊、 B 短邊、 H 高度，長邊與短邊連接處的圓角半徑稱為轉(zhuǎn)角半徑，以r c 表示，直邊與盒底連接處的圓角半徑稱為底角半徑，以r p 表示，盒形件有4 個(gè)直邊區(qū)，分別為2 個(gè)長直邊區(qū)A-2r c ， 2 個(gè)短直邊區(qū)B-2r c，有 4 個(gè)圓角區(qū)，即r c 區(qū)，相當(dāng)于以2r c 為直徑的圓筒形件的 1/4 ，r c /B 越小，越能反映矩形件的變形特點(diǎn)，r c /B 等于 0.5 時(shí)，工件形狀為長圓形，比值 A/B 越接近于1，變形將越接近圓筒形件。網(wǎng)格試驗(yàn)結(jié)果： 在平板毛坯上有規(guī)律地劃出網(wǎng)格，在直邊區(qū)單元網(wǎng)格為矩形，橫向間距a 與縱向間距b 各

2、自都處處相等，在圓角區(qū)單元網(wǎng)格為扇形，縱向間距b 處處相等，橫向間距 a 則越遠(yuǎn)離 r c 中心越大。拉深后，兩種網(wǎng)格均產(chǎn)生了不均勻的變形。1 直邊區(qū)不是簡(jiǎn)單的彎曲，橫向受到壓縮，縱向受到拉伸，越靠近圓角區(qū)變形越大。拉深后橫向間距 a 縮短了，越靠近圓角區(qū)、 越靠近邊緣縮短得越多。 縱向間距 b 伸長了，越靠近圓角區(qū)伸長的越多。在直邊中間縱向間距基本沒有變化，仍保持相等的初始間距。2 圓角區(qū)變形得到了減輕，橫向的壓縮變形要比相應(yīng)的圓筒形件減輕，縱向的拉伸變形也比相應(yīng)的圓筒形件減輕。圓角區(qū)的輻射線未變成平行線， 橫向間距仍保持上大下小。 縱向間距的變化沒有圓筒形件的變化程度大。3 應(yīng)力分布不均勻

3、，圓角區(qū)中間最大，向兩側(cè)直邊區(qū)逐漸減小。拉深矩形件的變形區(qū)主要在圓角區(qū)，其應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)與圓筒形件是相同的，由變形的不均勻性可以推斷應(yīng)力的分布是很不均勻的。 徑向拉應(yīng)力、 切向壓應(yīng)力沿凹?？诘姆植际菆A角區(qū)較大，直邊區(qū)很小，最大值在角平分線處。結(jié)論：在圓筒形件的直徑 d 等于矩形件轉(zhuǎn)角半徑 r c 的兩倍的可比條件下， 矩形件拉破的危險(xiǎn)性比圓筒形件要小得多，因此允許的變形程度可比圓筒形件更大些。矩形件拉深時(shí)同樣存在起皺與拉破問題，且發(fā)生在圓角區(qū)。在直邊區(qū)還有一個(gè)特殊的直邊緩松工藝問題， 這時(shí)由于拉深過程中圓角區(qū)材料從橫向擠向直邊區(qū)， 使直邊區(qū)材料沿橫向顯得偏多，造成工件的剛性不好，嚴(yán)重時(shí)可造成工

4、件的形狀不規(guī)則，出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象。二矩形件的變形程度表示方法矩形件的假想拉深系數(shù)mr：mrrcR0Dd 24dh1.72rd 0.56r 2R0rc22rc H0.86rc r p 0.14r p2rcr p rR02rHmrr12rH2H / r表 4-19 ：由平板毛坯一次拉成矩形件的極限拉深系數(shù)mr。表 4-20 ：由平板毛坯一次拉成矩形件所能達(dá)到的圓角區(qū)最大相對(duì)高度H/r c 。表 4-21 ：由平板毛坯一次拉成矩形件所能達(dá)到的以高度H 與寬度 B 之比表示的最大相對(duì)高度 H/B。三矩形件再拉深變形分析矩形件的再拉深是指以前道工序拉成的具有直立側(cè)壁的空心件為工序件再拉深成矩形件或方形件。矩

5、形件的再拉深與圓筒形件有很大的不同。拉深矩形件時(shí)徑向應(yīng)變與切向應(yīng)變不具有均勻性，工序件不相似，截面不為矩形。矩形件順利再拉深的過程：在高度以h2 表示的直壁不斷增加且不產(chǎn)生塑性變形的同時(shí)，前次工序件高度以h1 表示的直壁應(yīng)平穩(wěn)地減小，而處于兩直壁之間的扇形變形區(qū)在h1 減小為零之前應(yīng)保持不變， 且不出現(xiàn)材料的堆積與起皺現(xiàn)象。 順利進(jìn)行矩形件再拉深的關(guān)鍵問題是如何確定前道工序件合理的形狀與尺寸。四矩形件的毛坯形狀與尺寸1 矩形件的修邊余量2 低矩形件的毛坯低矩形件的毛坯的形狀與尺寸可按其圓角區(qū)與直邊區(qū)相互影響程度的不同分如下幾種情況：1） rc/( B H ) 0.22 時(shí)的低矩形件的毛坯這種低

6、矩形件的相對(duì)轉(zhuǎn)角半徑r c/B 小于 0.2 ，相對(duì)高度H/B 不超過 0.5 。由于 r c較小，從圓角區(qū)轉(zhuǎn)移到直邊區(qū)的材料較少，可先求出圓角區(qū)與直邊區(qū)的各自毛坯部分，再作適當(dāng)?shù)男拚0rc22rc H 0.86 rcr p0.14 r p2l H0.57 r p2） 0.22rc /( BH )0.4 的低矩形件的毛坯這種低矩形件 H/B 值一般不超過 0.6 ，但由于 r c 較大，拉深時(shí)從圓角區(qū)轉(zhuǎn)移到直邊區(qū)的料較多，應(yīng)將圓角區(qū)按 1/4 圓筒求得的毛坯面積適當(dāng)?shù)卦龃?，相?yīng)地減小直邊區(qū)按彎曲展開求得的毛坯面積。（ 1）計(jì)算毛坯的初始尺寸Rr22rcH0.86rcrp0.14r20cpl

7、H 0.57 r p（ 2）計(jì)算圓角區(qū)應(yīng)加大的毛坯半徑R1： R1 xR0（ 3）計(jì)算直邊區(qū)展開長度應(yīng)切去的寬度：R2l ay0A2rcl byR02B 2rc（ 4）將初始毛坯修正光滑方法同 r c 較小時(shí)低矩形件毛坯形狀的修正。適用于 A/B 1.5 2 的短矩形件或方形件。3） rc /( BH )0.4 時(shí)的低矩形件毛坯這種低矩形件的r c/B 值一般都超過0.2 ，H/B 值在 0.6 1.1 之間， r c/B 值越大， H/B值可越大。由于r c 很大，拉深時(shí)從圓角轉(zhuǎn)移到直邊區(qū)的材料很多，毛坯形狀可進(jìn)一步簡(jiǎn)化，方形件的毛坯要取圓形，矩形件的毛坯可取長圓形。（ 1）方形件圓毛坯直徑

8、r crpD1.13 B 2r cr pr4B(H0.43r p)1.72rc (H0.5rc )4rp (0.11r p0.18rc )D1.13 B 24B(H0.43r )1.72r (H0.33r )（ 2）矩形件的長圓形毛坯尺寸將 AXB的矩形件視為 BXB的方形件分成了兩半、 中間以（ A-B）的直邊相連接所組成。則毛坯形狀將為長圓形， 兩端圓弧半徑 R 為 BXB方形件毛坯直徑 D的一半，毛坯長度為：L D+（ A-B）。在 A/B 1.3 ，且 H/B 0.8 時(shí)可以應(yīng)用。在A/B 1.3 時(shí)，由于圓角區(qū)料擠入直邊區(qū)中間很少，毛坯寬度K 為 D 時(shí)就顯不足。此時(shí)毛坯寬度K 按下

9、式計(jì)算：D( B2rc )B2(H0.43rc) ( AB)RbK / 24）方形件的圓形切弓形毛坯工件相對(duì)高度 H/r c 較大，接近其成形極限的上限值時(shí)，采用圓形毛坯時(shí)，在拉深后的工件四角將出現(xiàn)較大的突耳現(xiàn)象。采用圓形切弓形毛坯，則拉深后所得盒形件的口部比較平齊。具體過程：首先計(jì)算方形件的初始毛坯直徑D0；然后依據(jù)工件的r c /B 值確定毛坯修正系數(shù)K和相對(duì)弓形高度h/D，則圓形切弓形毛坯直徑為D KD0，弓形高為h（ h/D ） D0。5）一次拉深用的八角形毛坯適用于 r c /B 與 H/B 都比較小的矩形件或方形件拉深用。毛坯長度LA2(lr p )毛坯寬度KB2(lr p )切角

10、高度C2(lr prc )1.414 R應(yīng)用八角形毛坯，工件的變形程度必須有較大的富余，即 H/B 值較小， 因切角兩側(cè)的料是偏多的。八角形毛坯可用剪床下料方法制備毛坯，不需制造落料模。一個(gè)矩形件的相對(duì)高度H/B 較小，又帶有小凸緣邊， 或允許拉深成帶小凸緣邊的工序件進(jìn)行修邊，則采用八角形毛坯進(jìn)行拉深是比較合適的。3 高矩形件的毛坯1)H/B 0.7 0.8 時(shí)的高矩形件毛坯其毛坯形狀與尺寸的確定與rc /( BH )0.22 時(shí)的低矩形件完全相同。2)H/B 0.7 0.8 時(shí)的高矩形件毛坯其毛坯形狀與尺寸的確定與rc /( BH )0.44 時(shí)的低矩形件基本相同。（1）橢圓形毛坯以四段圓弧

11、光滑連接成四心扁圓，即橢圓形毛坯。長度方向的圓弧半徑為 Rb 0.5D，寬度方向的圓弧半徑為 Ra。r cr pD1.13B 24B(H0.43rp ) 1.72rc (H 0.5rc ) 4r p (0.11r p 0.18rc )r crprD1.13B 24B(H0.43r) 1.72r(H 0.33r )Ra0.25(L2K 2 )LRbK2RbL D+（ A-B）KD( B2rc ) B2(H 0.43rc ) ( A B)A2rc(2) 長圓形毛坯L D+（ A-B）D( B 2rc ) B 2(H 0.43rc ) ( AB)KA 2rcR K / 2（3）圓形毛坯對(duì)于多次拉深的

12、矩形件，當(dāng)長寬比A/B 1.5時(shí)，也可采用圓形毛坯，但取毛坯直徑D L。對(duì)于三次以上拉深的矩形件，當(dāng)A/B 1.5 時(shí)，也可采用圓形毛坯。（ 4）八角毛坯五多次拉深矩形件的工序件1 矩形件拉深次數(shù)的確定1）按工件相對(duì)高度H/B 確定拉深次數(shù)2）按總拉深系數(shù)確定拉深次數(shù)由直徑為 D 的圓形毛坯拉深成 BXB的正方形件、 AXB的矩形件，以及由長為 L 寬為 K 的橢圓形毛坯拉深成 AXB的矩形件時(shí)，總拉深系數(shù)為：m04B1.27BDDm02( AB)ABD1.272Dm02( AB)1.27AB0.5(LLKK )2 多次拉深矩形件的工序件的計(jì)算1） H/B 0.7 0.8 、r c/B 0.1

13、 的盒形件這種零件就H/B 值而言，可以一次拉成，但轉(zhuǎn)角半徑很小，需安排兩次拉深。首次拉深基本拉出工件要求的形狀和尺寸，但轉(zhuǎn)角半徑較大，第二次拉深接近整形，主要目的是減小轉(zhuǎn)角半徑和底角半徑，而外尺寸變化不大。毛坯形狀和尺寸可按rc /( BH )0.22 時(shí)的低矩形件方法確定，考慮到圓角區(qū)經(jīng)兩次拉深，材料向直邊區(qū)轉(zhuǎn)移得較多，故建議將圓角區(qū)展開半徑加大10 20。毛坯相對(duì)厚度t/D 大于 1，首次可拉成大圓角方形工序件。毛坯相對(duì)厚度t/D 小于 1，首次可拉成凸弧形工序件。首次拉深的工序件與工件之間應(yīng)滿足下列要求：（ 1） 兩次拉深圓角處的圓弧圓心應(yīng)不同心，以防止圓角區(qū)板厚變薄過分集中。（ 2）

14、 第二次拉深時(shí)因變形量很小可不壓邊，因此兩次拉深的壁間距與角間距都不能太大。（ 3） 第二次拉深工件高度的增量為：b(45)t0.4b0.5 2.5mmHb0.43 (r p1r p2 )2） H/B 0.7 0.8的高方形件采用圓形毛坯，當(dāng)毛坯相對(duì)厚度t/B不小于 2，中間工序均可拉成圓筒形的工序件，直到最后一道工序才拉成工件要求的形狀。當(dāng)毛坯相對(duì)厚度t/B 不小于 1， n-1 次可拉成大圓角的方形工序件。多次拉深方形件或矩形件的工序件計(jì)算順序不同于圓筒形件，要從 n-1 次開始往前推算。控制變形程度主要是限定角間距值。角間距值(0.2 0.25)rc當(dāng) n-1 次取圓形工序件時(shí)，其直徑為

15、：d n 11.41B0.82rc2bn 值也可以表示變形程度，其值與相對(duì)轉(zhuǎn)角半徑和拉深次數(shù)有關(guān)。當(dāng) n-1 次取圓形工序件時(shí)，余下的問題相當(dāng)于由直徑為 D 的平板毛坯拉深直徑為 dn-1 、高度為 Hn-1 的圓筒形件。3） H/B 0.7 0.8 的高矩形件將 AXB矩形件短邊一側(cè)視為BXB方形件的一半，長邊一側(cè)視為AXA方形件的一半，便可仿造確定方形件 n-1 次圓形工序件的方法，取四段圓弧光滑連接成四心扁圓，組成矩形件 n-1 次工序件的形狀。短邊一側(cè)的圓弧半徑：Rb n 10.705 B0.41rc長邊一側(cè)的圓弧半徑：Ra n 10.705 B 0.41r cn-1 次工序件的長軸：

16、An 12Rbn 1 (AB)n-1 次工序件的短軸：Bn 12Ran1 (AB)設(shè) bn-1 和 an-1分別為 n-1 與 n-2 次工序件在長軸和短軸方向的壁間距，則長軸和短軸方向的假想拉深系數(shù)為：mbRbn 1 /(Rbn 1bn1 )maRan 1 /(Ran 1an1 )mamb 0.75 0.85n-2 次工序件的長軸：An 2An 12bn1n-2 次工序件的短軸：Bn 2Bn 12an1在已橢圓長軸與短軸的情況下，采用四段圓弧光滑連接成近似橢圓形，即得n-2 次工序件的形狀。前次工序件比后續(xù)工序件更接近圓形。如果某次工序件的橢圓度Ai /B i 不大于 1.3 ，則其前次工序

17、件便可采用圓筒形件。多次拉深矩形件兩種工藝過程：一種是由圓形毛坯先拉成圓筒形工序件，再拉成橢圓形工序件，最后拉成矩形件。另一種是由橢圓形平板毛坯先拉成橢圓形工序件，最后拉成矩形件。判斷中間工序件是否可由平板毛坯直接拉深：工序件為圓筒形，則利用圓筒形件首次拉深系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)。中間工序件的高度可按下式估算：H n 10.88HH n 20.86 H n 1工序件為橢圓形，則利用假想拉深系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)于橢圓形工序件，由于Rbn-1 Ran-1 、Rbn-2 Ran-2 ，即長軸方向曲率相對(duì)較大，變形程度也較大，因此可只核算長軸方向的變形程度。假想拉深系數(shù)：M TRbn 2。bn-2為毛坯與 n-2 次工序件沿長軸方向之Rbn 2b n 2間的距離。首次極限拉深系數(shù)：mTmin（ 0.85 0.95 ） m1六矩形件拉深模設(shè)計(jì)要點(diǎn)1 矩形件拉深模凸、凹模圓角半徑取較大數(shù)值。2 矩形件拉深模凸、凹模間隙沿周邊分布不均勻，直邊區(qū)較小，圓角區(qū)較大。工件尺寸精度要求較低時(shí)，直邊單面間隙Z（ 1