1、塑性塑性(sxng)成形工藝?yán)罟に嚺c模具設(shè)成形工藝?yán)罟に嚺c模具設(shè)計(jì)計(jì)第一頁，共84頁。 拉深是利用拉深模具將沖裁好的平板毛坯壓制成各種開口的空心工件，或?qū)⒁阎瞥傻拈_口空心件加工成其它形狀的空心件的一種沖壓加工方法。拉深也叫拉延。 用拉深工藝可以制得筒形、階梯型、球形、錐形、拋物線型等旋轉(zhuǎn)體零件，也可制成盒形等非旋轉(zhuǎn)體零件，若將拉深與其它成形工藝（如脹形、翻邊等），則可加工出形狀非常復(fù)雜的零件，如汽車車門等。因此，拉深的應(yīng)用非常廣泛，是冷沖壓的基本(jbn)工序之一。第1頁/共84頁第二頁，共84頁。拉深變形(bin xng)過程一第2頁/共84頁第三頁，共84頁。第3頁/共84頁第四頁，共

2、84頁。變形(bin xng)過程 處于凸模底下的材料在拉深過程中變化很小，變形主要集中在處于平面上的（Dd）部分，該處金屬在切向壓應(yīng)力和徑向拉應(yīng)力的共同作用(zuyng)下，沿切向被壓縮，且愈到口部壓縮的愈多；徑向伸長，且愈到口部伸長的愈多。該部分是拉深的主要變形區(qū)。第4頁/共84頁第五頁，共84頁。變形(bin xng)特點(diǎn)二、拉深過程中變形毛坯(mop)各部分的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)1.變形區(qū)凸緣(t yun)部分2.過渡區(qū)圓角部分3.傳力區(qū)筒壁部分4.小變形區(qū)圓筒底部第5頁/共84頁第六頁，共84頁。三、拉深過程的力學(xué)(l xu)分析（一）凸緣變形(bin xng)區(qū)的應(yīng)力分析 1.拉深中某時(shí)

3、刻凸緣變形(bin xng)區(qū)的應(yīng)力分布第6頁/共84頁第七頁，共84頁。第7頁/共84頁第八頁，共84頁。2.拉深過程(guchng)中和的變化規(guī)律 了解它們的變化規(guī)律，對(duì)防止拉深時(shí)起皺和破裂(pli)很有必要。第8頁/共84頁第九頁，共84頁。（二）筒壁傳力區(qū)的受力分析(fnx)第9頁/共84頁第十頁，共84頁。四、拉深成形缺陷(quxin)及防止措施（一）起皺影響因素凸緣部分材料的相對(duì)厚度切向壓應(yīng)力(yngl)的大小材料的力學(xué)性能凹模工作部分的幾何形狀第10頁/共84頁第十一頁，共84頁。平端面凹模拉深時(shí)，毛坯首次(shu c)拉深不起皺的條件：錐面凹模拉深時(shí)，毛坯(mop)首次拉深不起

4、皺的條件：第11頁/共84頁第十二頁，共84頁。拉深起皺的規(guī)律(gul)： 由最大切向壓應(yīng)力和凸緣的相對(duì)厚度的變化(binhu)有關(guān)，其變化(binhu)規(guī)律與最大拉應(yīng)力的變化(binhu)規(guī)律相似。第12頁/共84頁第十三頁，共84頁。（二）拉裂第13頁/共84頁第十四頁，共84頁。（二）拉裂防止(fngzh)拉裂的措施：1.根據(jù)板材成形性能，采用(ciyng)適當(dāng)?shù)睦畋群蛪哼吜Γ?.增加凸模表面粗糙度；3.改善凸緣部分的潤滑條件；4.合理設(shè)計(jì)模具工作部分形狀；5.選用拉深性能好的材料。第14頁/共84頁第十五頁，共84頁。（三）硬化(ynghu)1.拉深時(shí)，材料(cilio)的硬化規(guī)律；

5、2.材料(cilio)硬化對(duì)多次拉深的影響；3.消除硬化的措施；第15頁/共84頁第十六頁，共84頁。一、拉深件毛坯尺寸(ch cun)的確定1.體積不變?cè)?yunl)；2.相似原理(yunl)。毛坯修邊余量的確定第16頁/共84頁第十七頁，共84頁。二、拉深系數(shù)及其影響(yngxing)因素拉深系數(shù)(xsh)的概念和意義（一）第17頁/共84頁第十八頁，共84頁。第18頁/共84頁第十九頁，共84頁。（二）影響極限(jxin)拉深系數(shù)的因素1.材料方面的影響：屈強(qiáng)比、伸長率、厚向異性系數(shù)、硬化指數(shù)、材料的相對(duì)(xingdu)厚度和材料表面的狀況；2.模具方面：模具間隙、圓角半徑、模具表面光

6、潔度和凹模形狀。3.拉深條件第19頁/共84頁第二十頁，共84頁。第20頁/共84頁第二十一頁，共84頁。（三）拉深系數(shù)(xsh)的值理想(lxing)拉深系數(shù)的值實(shí)際(shj)拉深系數(shù)的值60. 046. 01m86. 070. 0nm（四）拉深次數(shù)的確定第21頁/共84頁第二十二頁，共84頁。三、半成品尺寸(ch cun)的確定第22頁/共84頁第二十三頁，共84頁。四、以后(yhu)各次拉深的特點(diǎn)1.首次拉深時(shí)，材料的力學(xué)性能均勻；2.首次拉深時(shí)，凸緣變形(bin xng)區(qū)是逐漸減小的，而以后各次拉深時(shí)，其變形(bin xng)區(qū)保持不變，直到拉深終了之前；3.拉深力的不同；4.發(fā)生拉

7、深破裂的時(shí)刻不同；5.變形(bin xng)區(qū)的穩(wěn)定性不同；6.以后各次拉深時(shí)，材料的狀態(tài)和變形(bin xng)狀態(tài)不同；第23頁/共84頁第二十四頁，共84頁。第24頁/共84頁第二十五頁，共84頁。五、有凸緣圓筒件的拉深方法(fngf)及工藝計(jì)算窄凸緣(t yun)：df / d = 1.11.4寬凸緣(t yun)： df / d 1.4（一）寬凸緣(t yun)件的拉深特點(diǎn)第25頁/共84頁第二十六頁，共84頁。第26頁/共84頁第二十七頁，共84頁。第27頁/共84頁第二十八頁，共84頁。drdhdDf44. 342drdhddDdmf/44. 3/412第28頁/共84頁第二十九

8、頁，共84頁。決定寬凸緣件的拉深系數(shù)的 因素：相對(duì)凸緣直徑df / d ;相對(duì)拉深高度(god)h / d ;相對(duì)圓角半徑r / d ;其中， df / d的影響最大，而r / d的影響最小。第29頁/共84頁第三十頁，共84頁。寬凸緣件的拉深特點(diǎn)：寬凸緣件的拉深變形程度不能單純用拉深系數(shù)來表示；寬凸緣件的首次(shu c)極限拉深系數(shù)比圓筒件要??；寬凸緣件的首次(shu c)極限拉深系數(shù)與零件的相對(duì)凸緣直徑df / d 有關(guān)， df / d越大，則極限拉深系數(shù)越??；寬凸緣件的首次(shu c)極限拉深系數(shù)還應(yīng)考慮毛坯的相對(duì)厚度。第30頁/共84頁第三十一頁，共84頁。（二）寬凸緣(t yun

9、)筒形零件的工藝計(jì)算1. 毛坯的計(jì)算；2. 判別(pnbi)工件是否一次拉成：3. m m1，h / d = h1 / d14. 3.拉深次數(shù)的確定；5. 4.半成品尺寸的確定：dn，rn，hn第31頁/共84頁第三十二頁，共84頁。（三）寬凸緣零件(ln jin)的拉深方法第32頁/共84頁第三十三頁，共84頁。1 中型件df 200mm；3 凸緣(t yun)過大而圓角半徑過小，首先以適當(dāng)?shù)膱A角半徑成形后按圖樣尺寸整形；4 凸緣(t yun)過大，利用脹形的方法成形。第33頁/共84頁第三十四頁，共84頁。六 階梯(jit)圓筒形件的拉深（一）拉深次數(shù)(csh)第34頁/共84頁第三十五頁

10、，共84頁。（二） 拉深方法的確定若任意兩個(gè)相鄰階梯的直徑之比dn / dn-1 都大于或等于相應(yīng)的圓筒形件的極限拉深系數(shù)(xsh)，則先從大階梯拉起，每次拉深一個(gè)階梯，逐一拉深到最小的階梯，階梯數(shù)也就是拉深次數(shù)。若某相鄰兩階梯直徑dn / dn-1之比小于相應(yīng)的圓筒形件的極限拉深系數(shù)(xsh)，則按帶凸緣圓筒形件的拉深進(jìn)行，先拉小直徑dn，再拉大直徑dn-1 ，即由小階梯拉深到大階梯。第35頁/共84頁第三十六頁，共84頁。（二）拉深方法(fngf)的確定第36頁/共84頁第三十七頁，共84頁。（二） 拉深方法的確定3.若最小階梯直徑dn過小，即dn / dn-1過小， hn又不大時(shí)，最小階

11、梯可用脹形法得到。4.若階梯形件較淺，且每個(gè)階梯的高度又不大，但相鄰階梯直徑相差又較大(jio d)而又不能一次拉出時(shí)，可先拉成球面形狀或帶有大圓角的筒形，最后通過整形得到所需零件。第37頁/共84頁第三十八頁，共84頁。第38頁/共84頁第三十九頁，共84頁。一、盒形件的拉深變形(bin xng)特點(diǎn)直邊部位(bwi)的變形圓角部位(bwi)的變形第39頁/共84頁第四十頁，共84頁。盒形件變形的特點(diǎn)：1)盒形件拉深的變形性質(zhì)與圓筒件一樣，也是徑向伸長，切向縮短。沿徑向愈往口部伸長的愈多，沿切向圓角部分(b fen)變形大，直邊部分(b fen)變形小，圓角部分(b fen)的材料向直邊流動(dòng)

12、。即盒形件的變形是不均勻的。2)變形的不均勻?qū)е聭?yīng)力分布不均勻。在圓角部的中點(diǎn) 最大，向兩邊逐漸減小，到直邊的中點(diǎn) 最小。故盒形件拉深時(shí)要產(chǎn)生破壞，首先就發(fā)生在圓角處。又因圓角部材料在拉深時(shí)容許向直邊流動(dòng)所以盒形件與相應(yīng)的圓筒件比較，危險(xiǎn)斷面處受力小，拉深時(shí)可采用小的拉深系數(shù)，也不容易起皺。第40頁/共84頁第四十一頁，共84頁。第41頁/共84頁第四十二頁，共84頁。3) 盒形件拉深時(shí)，由于直邊部分和圓角部分實(shí)際上是聯(lián)系在一起的整體，因此兩部分的變形相互影響。影響的結(jié)果是：直邊部分除了產(chǎn)生彎曲變形外，還產(chǎn)生了徑向伸長，切向壓縮的拉深變形。影響的程度，隨盒形件形狀不同而不同，也就是說隨相對(duì)圓角

13、半徑rB和相對(duì)高度(xingdu god)H B的不同而不同。rB愈小，圓角部分的材料向直邊部分流的愈多，直邊部分對(duì)圓角部分的影響愈大，使得圓角部分的變形與相應(yīng)的圓筒件的差別就大。當(dāng)rB=0.5時(shí)，件成為圓筒件，盒形件的變形就與圓筒件一樣了。第42頁/共84頁第四十三頁，共84頁。 當(dāng)相對(duì)高度肜B大時(shí)，圓角部分對(duì)直邊部分的影響就大，直邊部分的變形與簡單彎曲的差別就大。因此盒形件毛坯的形狀和尺寸(ch cun)必然與rB和HB的值有關(guān)。不同的rB和HB ，盒形件毛坯計(jì)算方法和工序計(jì)算方法也就不同。第43頁/共84頁第四十四頁，共84頁。（一）低盒形件（H=0.3B）毛坯(mop)的計(jì)算二、盒形件

14、毛坯的形狀(xngzhun)與尺寸的確定第44頁/共84頁第四十五頁，共84頁。第45頁/共84頁第四十六頁，共84頁。（二）高盒形件（H=0.5B）毛坯(mop)的計(jì)算第46頁/共84頁第四十七頁，共84頁。高盒形件（H=（0.708）B）毛坯(mop)的計(jì)算 對(duì)高度和圓角半徑都比較大的盒形件（H=（0.708）B），拉深時(shí)圓角部分有大量材料向直邊流動(dòng)，直邊部分拉深變形也大，這時(shí)毛坯形狀可做成長園形或橢圓形。將尺寸為AB盒形件，看作由兩個(gè)(lin )寬度為B的半方形盒和中間為A-B的直邊部分連接而成，這樣，毛坯的形狀就是由兩個(gè)(lin )半圓弧和中間兩平行邊所組成的長圓形，長園形毛坯的圓弧半

15、徑為： Rb=D/2第47頁/共84頁第四十八頁，共84頁。第48頁/共84頁第四十九頁，共84頁。長圓形毛坯(mop)的長度為： L=2Rb+(A-B)=D+(A-B)長圓形毛坯(mop)的寬度為：若KL，則毛坯(mop)做為圓形，半徑為R0.5K第49頁/共84頁第五十頁，共84頁。三、盒形件的拉深變形(bin xng)程度當(dāng)r=rp時(shí)，與圓角部相應(yīng)(xingyng)圓筒體毛坯直徑為：第50頁/共84頁第五十一頁，共84頁。四、盒形件多工序拉深方法(fngf)及工件尺寸的確定1、高方形盒件多次拉深第51頁/共84頁第五十二頁，共84頁。2、高矩形(jxng)盒件多次拉深第52頁/共84頁第

16、五十三頁，共84頁。第53頁/共84頁第五十四頁，共84頁。一、拉深零件的結(jié)構(gòu)(jigu)工藝分析 工藝性好，是指既能滿足產(chǎn)品的使用(shyng)要求，又能夠用最簡單、最經(jīng)濟(jì)和最快的方法生產(chǎn)出來。1、對(duì)拉深零件的外形尺寸要求1) 對(duì)于圓筒件一次拉成的相對(duì)高度：表4112) 對(duì)于盒形件：r=(0.050.2)B，H=0.4第54頁/共84頁第五十五頁，共84頁。2、對(duì)拉深零件(ln jin)的形狀要求1）應(yīng)明確標(biāo)出是內(nèi)形尺寸(ch cun)還是外形尺寸(ch cun)；2）盡量避免采用(ciyng)非常復(fù)雜的和非對(duì)稱的拉深件；3）復(fù)雜零件的多次拉深時(shí)，要考慮中間工序的毛坯定位問題；4）凸緣下面有

17、成形的拉深件的成形。第55頁/共84頁第五十六頁，共84頁。3、對(duì)拉深件的圓角半徑(bnjng)的要求1）圓角半徑(bnjng)應(yīng)滿足：rp =t， rd =2t， r =3t，2）尺寸(ch cun)公差應(yīng)在IT11級(jí)以下。第56頁/共84頁第五十七頁，共84頁。二、拉深工藝(gngy)力的計(jì)算1. 壓邊裝置(zhungzh)及壓邊力1) 壓邊力第57頁/共84頁第五十八頁，共84頁。第58頁/共84頁第五十九頁，共84頁。壓邊力的大小(dxio)QAp第59頁/共84頁第六十頁，共84頁。2）壓邊裝置(zhungzh)（1）彈性(tnxng)壓邊裝置第60頁/共84頁第六十一頁，共84頁。

18、寬凸緣(t yun)拉深第61頁/共84頁第六十二頁，共84頁。剛性(n xn)壓邊圈（2）第62頁/共84頁第六十三頁，共84頁。2. 拉深力的計(jì)算(j sun)首次(shu c)拉深力后續(xù)(hux)拉深力第63頁/共84頁第六十四頁，共84頁。3. 拉深功的計(jì)算(j sun)第64頁/共84頁第六十五頁，共84頁。淺拉深時(shí)深拉深時(shí)首次(shu c)拉深功后續(xù)(hux)拉深功電機(jī)(dinj)功率第65頁/共84頁第六十六頁，共84頁。三、拉深工藝(gngy)的輔助工序1. 潤滑(rnhu)2. 退火(tu hu)3. 酸洗第66頁/共84頁第六十七頁，共84頁。一、拉深模具的分類及典型(di

19、nxng)結(jié)構(gòu)拉深模首次拉深模、后續(xù)拉深模單動(dòng) / 雙動(dòng) / 三動(dòng)壓力機(jī)用拉深模單工序拉深模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)式拉深模無壓邊圈裝置拉深模、有壓邊圈裝置拉深模第67頁/共84頁第六十八頁，共84頁。（一）首次(shu c)拉深模無壓邊裝置彈性壓邊裝置第68頁/共84頁第六十九頁，共84頁。落料拉深模第69頁/共84頁第七十頁，共84頁。雙動(dòng)壓力機(jī)上使用(shyng)的拉深模后續(xù)拉深模（二）第70頁/共84頁第七十一頁，共84頁。二、拉深模工作部分的結(jié)構(gòu)(jigu)和尺寸（一）凹模圓角半徑(bnjng)rdrd對(duì)拉深工藝的影響(yngxing)拉深力；拉深件的質(zhì)量；拉深模的壽命。第71頁/共84頁第七十二頁，共84頁。（二）凸模圓角半徑(bnjng)rp凸模圓角半徑(bnjng)rp對(duì)拉深工藝的影響第72頁/共84頁第七十三頁，共84頁。第73頁/共84頁第七十四頁，共84頁。第74頁/共84頁第七十五頁，共84頁。第75頁/共84頁第七十六頁，共84頁。第76頁/共84頁第七十七頁，共84頁。（三）凸模和凹模的間隙(jin x)C間隙(jin x)