1、,拉深概述 拉深變形過程分析 直壁旋轉(zhuǎn)體零件拉深工藝的設(shè)計 拉深工藝設(shè)計 拉深模具設(shè)計 其他拉深方法,1 拉深的基本概念 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件，或?qū)⒁阎瞥傻拈_口空心件加工成其他形狀空心件的一種沖壓加工方法。(如圖),1 拉深的基本概念,2.典型的拉深件(如圖),3. 拉深模具的特點 結(jié)構(gòu)相對較簡單，與沖裁模比較，工作部分有較大的圓角，表面質(zhì)量要求高，凸、凹模間隙略大于板料厚度。,4. 拉深工藝分類,變形力學(xué)特點：直壁圓筒形、旋轉(zhuǎn)曲面形狀、盒型件、非旋轉(zhuǎn)體曲面 拉深件高度：淺拉深（深度小于直徑3/4）、深拉深 變形特點：直壁類和曲面類,直壁圓筒件拉深變形過程

2、及特點之拉深變形過程,當凸模繼續(xù)下壓時，筒底部分基本不變，凸緣部分的材料繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)橥脖?，筒壁部分逐步增高，凸緣部分逐步縮小，直至全部變?yōu)橥脖??？梢娕髁显诶钸^程中，變形主要是集中在凹模面上的凸緣部分，可以說拉深過程就是凸緣部分逐步縮小轉(zhuǎn)變?yōu)橥脖诘倪^程。坯料的凸緣部分是變形區(qū)，底部和已形成側(cè)壁為傳力區(qū)。,直壁圓筒件拉深變形過程及特點之拉深變形過程,直壁圓筒件拉深變形過程及特點之變形,拉伸過程網(wǎng)格實驗，為什么拉深前扇形小單元變?yōu)槔詈蟮木匦文兀窟@是由于坯料在模具的作用下金屬內(nèi)部產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力，對一個小單元來說(圖 (c)，徑向受拉應(yīng)力作用，切線方向受壓應(yīng)力作用，因而徑向產(chǎn)生拉伸變形，切向產(chǎn)生壓縮變形

3、，徑向尺寸增大，切向尺寸減小，結(jié)果形狀由扇形變?yōu)榫匦巍?直壁圓筒件拉深變形過程及特點之應(yīng)力應(yīng)變,在實際生產(chǎn)中，拉深工藝出現(xiàn)質(zhì)量問題的形式主要是凸緣變形區(qū)的起皺和傳力區(qū)的拉裂。凸緣區(qū)起皺顯然是由于切向壓應(yīng)力引起板料失去穩(wěn)定而產(chǎn)生彎曲；傳力區(qū)的拉裂是由于拉應(yīng)力超過抗拉強度引起板料斷裂。,直壁圓筒件拉深變形過程及特點之應(yīng)力應(yīng)變,直壁圓筒件拉深變形過程及特點之應(yīng)力應(yīng)變,凸緣的平面部分(圖(a)、(b)、(c) 這是拉深的主要變形區(qū)，材料在徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力共同作用下產(chǎn)生切向壓縮與徑向伸長變形而逐漸被拉入凹模。在厚度方向，由于壓料圈的作用，產(chǎn)生了壓應(yīng)力，通常拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的絕對值比大得多。,直壁圓筒

4、件拉深變形過程及特點之應(yīng)力應(yīng)變,凸緣的圓角部分(圖(a)、(b)、(d) 這是位于凹模圓角部分的材料，切向受壓應(yīng)力而壓縮，徑向受拉應(yīng)力而伸長，厚度方向受到凹模圓角的壓力和彎曲作用,直壁圓筒件拉深變形過程及特點之應(yīng)力應(yīng)變,筒壁部分(圖(a)、(b)、(e) 這是拉深時形成的側(cè)壁部分，是已經(jīng)結(jié)束了塑性變形階段的已變形區(qū)。這個區(qū)受單向拉深過程的應(yīng)力作用，變形是拉伸變形。,直壁圓筒件拉深變形過程及特點之應(yīng)力應(yīng)變,底部圓角部分(圖(a)、(b)、(f) 這是與凸模圓角接觸的部分，它從拉深開始一直承受徑向拉應(yīng)力和切向拉應(yīng)力的作用，并且受到凸模圓角的壓力和彎曲作用，因而這部分材料變薄最嚴重，尤其是與側(cè)壁相切

5、的部位最容易出現(xiàn)拉裂，是拉深的“危險斷面”。,直壁圓筒件拉深變形過程及特點之應(yīng)力應(yīng)變,筒底部分(圖(a)、(b)、(e) 這部分材料與凸模底面接觸，在拉深開始時即被拉入凹模，受雙向拉應(yīng)力，由于受到凸模圓角處摩擦制約，筒底材料的應(yīng)力應(yīng)變均不大，厚度變化只有1-3%。,直壁圓筒件拉深變形過程及特點之拉裂與起皺,拉深過程中的質(zhì)量問題： 凸緣區(qū)起皺：由于切向壓應(yīng)力引起板料失去穩(wěn)定而產(chǎn)生彎曲； 傳力區(qū)拉裂：由于拉應(yīng)力超過抗拉強度引起板料斷裂。,直壁圓筒件拉深變形過程及特點之起皺影響因素,直壁圓筒件拉深變形過程及特點之起皺影響因素,起皺的影響因素及防止措施 影響起皺的因素： 凸凹模的間隙： 凸凹模間隙越大

6、，容易起皺（抗失穩(wěn)能力越差） 凹模工作部分幾何形狀（錐型凹模不易起皺） 凹模圓角半徑過大，壓邊面積小，就越容易起皺。,直壁圓筒件拉深變形過程及特點之起皺影響因素,起皺影響因素及防止措施 防止起皺的措施： 加壓邊圈： 壓邊圈包括剛想和彈性兩種，壓邊力要適中，在保證坯料凸緣部位不起皺前提下，壓邊力盡量小些，壓邊力太大，摩擦力太大，易引起破裂。 采用錐型凹模： 采用反拉延：P198,直壁圓筒件拉深變形過程及特點之拉裂,拉深后得到工件的厚度沿底部向口部方向是不同的！,可根據(jù)板材的成形性能，采用適當?shù)睦畋群蛪哼吜Γ黾油鼓５谋砻娲植诙龋纳仆咕壊糠肿冃尾牧系臐櫥瑮l件，合理設(shè)計模具工作部分的形狀，選用拉

7、深性能好的材料。,直壁圓筒件拉深變形過程及特點之硬化,拉深是一個塑性變形過程，材料變形后必然發(fā)生加工硬化，使其硬度和強度增加，塑性下降。 加工硬化的好處是使工件的強度和剛度高于毛坯材料，但塑性降低又使材料進一步拉深時變形困難。,拉深模設(shè)計步驟,拉深件工藝性要求,拉深件工藝性指拉深件在拉深工序中生產(chǎn)的難易程度。拉深件工藝性內(nèi)容包括： （1）對拉深件的外形尺寸的要求 ; （2）拉深件的圓角半徑; （3）拉深件形狀要求。,拉深件工藝性要求-外形尺寸要求,拉深件形狀應(yīng)盡量簡單、對稱，盡可能一次拉深成形； 盡量避免半敞開及非對稱的空心件，應(yīng)考慮設(shè)計成對稱（組合）的拉深，然后剖開；,拉深件工藝性要求-外形

8、尺寸要求,在設(shè)計拉深件時，應(yīng)注明必須保證的外形或內(nèi)形尺寸，不能同時標注內(nèi)外形尺寸；帶臺階的拉深件，其高度方向的尺寸標注一般應(yīng)以底部為基準。,拉深件工藝性要求-外形尺寸要求,拉深件口部尺寸公差應(yīng)適當； 一般拉深件允許壁厚變化范圍0.6t1.2t,若允許存在壁厚不均現(xiàn)象，應(yīng)注明； 需多次拉深成形的工件，應(yīng)允許其內(nèi)、外壁及凸緣表面上存在壓痕。,拉深件工藝性要求-圓角半徑,凸緣圓角半徑rd 1）rd2t 一般取：rd=（48）t 2）當rd0.5mm時，應(yīng)增加整形工序。,拉深件工藝性要求-圓角半徑,底部圓角半徑rpg 1）rpgt，一般?。簉pg（35）t 2）rpgt，增加整形工序，每整形一次，rp

9、g可減小1/2。,拉深件工藝性要求-圓角半徑,矩形拉深件壁間圓角半徑rpy rpy3t以及rpyH/5,拉深件工藝性要求-形狀,孔位應(yīng)與主要結(jié)構(gòu)面（凸緣面）在同一平面，或孔壁垂直該平面，便于沖孔與修邊在同一道工序中完成。,拉深件工藝性要求-形狀,拉深件側(cè)壁上的沖孔與底邊或凸緣邊的距離,拉深件工藝性要求-形狀,拉深件凸緣上的孔距,拉深件底部孔距,直壁筒形件拉深工藝計算與模具設(shè)計,拉深次數(shù)確定 毛坯尺寸計算 拉深力和壓邊力確定 拉深凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 拉深件成形模具總體設(shè)計,拉深系數(shù) p202 指用于表示拉深變形程度的工藝指數(shù)。其值為拉深后制件直徑與拉深前毛坯直徑之比值m=d/D，若需經(jīng)過多次拉深方能

10、成形，則： 首次拉深 m1=d1/D 以后各次拉深 m2=d2/d1 m3=d3/d2 mn=dn/dn-1 m總=d/D=m1m2m3mn,m拉深系數(shù)； d拉深后制件直徑； D拉深前毛坯直徑； m1、m2、m3、mn各次的拉深系數(shù)； d1、d2、d3、dn-1、dn各次拉深制件的直徑； m總需多次拉深成形制件的總拉深系數(shù)。 注意：拉深系數(shù)愈小，表示拉深變形程度愈大。極限拉深系數(shù)：指當拉深系數(shù)減小至使拉深件起皺、斷裂或嚴重變薄超差時的臨界拉深系數(shù)。,拉深系數(shù),1.拉深次數(shù) 當md=d/Dm極限時，可以一次拉深，否則需多次拉深。 1）推算法：根據(jù)極限拉深系數(shù)和毛坯直徑，從第一道拉深工序開始逐步向

11、后推算各工序的直徑，一直算到得出的直徑小于或等于工件直徑，即可確定所需的拉深次數(shù)。 d1= m1D d2= m2d1 。 dn= mndn-1 式中，d1、d2dn-1、dn第1、2、（n-1）、n道工序的直徑；m1、m2mn第1、2、n道工序的極限拉深系數(shù)；D毛坯直徑。,圓筒形拉深件拉深次數(shù)計算,2）根據(jù)工件的相對高度h/d和毛坯的相對厚度t/D，查表確定拉深次數(shù)n。表示為08、10號鋼及15Mn等材料，并且?guī)哼吶Α?圓筒形拉深件拉深次數(shù)計算,拉深力的計算 （1）采用壓邊圈 首次拉深 以后各次拉深 （2）不采用壓邊圈 首次拉深 以后各次拉深,圓筒形拉深件拉深力及壓料力計算,壓邊力的計算 Q

12、Ap 式中，壓料圈下坯料的投影面積； 單位面積壓料力。 圓筒形件首次拉深 圓筒形件以后各次拉深,圓筒形拉深件拉深力及壓料力計算,壓力機力的計算 工藝總壓力為：Fz=F+Q 淺拉深 Fg（1.61.8）Fz 深拉深 Fg（1.82.0）Fz,圓筒形拉深件拉深力及壓料力計算,圓筒形拉深件坯料尺寸確定 P200-201,簡單旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料尺寸的確定： 計算原則：按等面積（即拉深前后材料面積不變）原則進行計算，再加上修邊余量。,圓筒形拉深件坯料尺寸確定,圓筒形拉深件坯料尺寸確定,帶凸緣制件 無凸緣制件,圓筒形拉深件坯料尺寸確定,圓筒形拉深件坯料尺寸確定,圓筒形拉深件坯料尺寸確定,圓筒形拉深模工作部分

13、尺寸計算,圓筒形拉深模工作部分尺寸計算,以后各次拉深凹模圓角半徑逐漸減小 要求：不宜采用過小的凹模圓角半徑，一般應(yīng)rd2t,（2）根據(jù)工件材料和厚度確定凹模圓角半徑 一般對于鋼的拉深件，rd=10t，對于有色金屬（鋁、黃銅、純銅）的拉深，rd=5t。,注： 1第一次拉深和較薄的材料，取表中的最大極限值； 2以后各次拉深和較厚的材料，取表中的最小極限值。,圓筒形拉深模工作部分尺寸計算,圓筒形拉深模工作部分尺寸計算,2.凸模圓角半徑 首次拉深凸模圓角半徑： rp1=（0.61.0）rd1 中間各次拉深凸模圓角半徑： rpi-1=0.5（di-1-di-2t） 最后一次拉深凸模圓角半徑： rpn=r

14、，且rpn(23)t(t6mm) 若工件底部圓角半徑小于拉深工藝性要求時，則應(yīng)按工藝性要求確定，在最后一次拉深后整形。,3.有壓邊圈的拉深模的單邊間隙C 一般精度拉深： 間隙系數(shù),圓筒形拉深模工作部分尺寸計算,對精度要求高的零件，為減小拉深后的回彈，常采用負間隙拉深，單邊間隙值為 ： =(0.90.95)t,=(0.90.95)t=0.285,圓筒形拉深模工作部分尺寸計算,4. 凸、凹模工件部分尺寸及公差 工件的尺寸精度由末次拉深的凸、凹模的尺寸及公差決定。首次及中間各次拉深的模具尺寸公差和拉深半成品的尺寸公差沒有必要作嚴格限制，這時模具的尺寸只要取等于毛坯的過渡尺寸即可。,圓筒形拉深模工作部

15、分尺寸計算,5. 末次拉深的凸、凹模尺寸 （1）當零件標注外形尺寸時： （2）當零件標注內(nèi)形尺寸時：,圓筒形拉深模工作部分尺寸計算,式中：Dd、dd凹模基本尺寸；Dp、dp凸?；境叽?； Dmax拉深件外徑的最大極限尺寸；dmin拉深件內(nèi)徑的最小極限尺寸；制件公差；d、p凹模和凸模制造公差；Z拉深模間隙。,拉深?？傮w設(shè)計與裝配-壓邊裝置,1.彈性壓邊裝置（多用于普通的單動壓力機）：由于壓邊力逐漸增大，只適用于淺拉深。 ）橡皮壓邊裝置 ）彈簧壓邊裝置 ）氣墊式壓邊裝置,2.剛性壓邊裝置 帶剛性壓邊裝置的拉深模（用于雙動壓力機）：剛性壓邊，壓邊力不隨行程變化，拉深效果較好，且模具結(jié)構(gòu)簡單。,1-固

16、定板 2-拉深凸模 3-剛性壓邊圈 4-拉深凹模 5-下模板 6-螺釘,拉深?？傮w設(shè)計與裝配-壓邊裝置,拉深模總體設(shè)計與裝配-壓邊裝置,圓筒形拉深件凸凹模結(jié)構(gòu)及尺寸計算,按拉深模使用的設(shè)備可分為： 單動壓力機 雙動壓力機 三動壓力機 按工序組合分為： 單工序拉深模 級進式拉深模 復(fù)合模,圓筒形拉深模結(jié)構(gòu),1.首次拉深 （1）無壓邊裝置的首次拉深(如圖1，圖2)。,1-定位板；2-下模座；3-凸模；4-凹模,圓筒形拉深模結(jié)構(gòu),1.首次拉深 （2）具有彈性裝置壓邊的首次正裝拉深模(如圖)。,模柄 上模座 凸模固定板 彈簧 壓邊圈 定位板 凹模 下模座 卸料螺釘 10凸模,圓筒形拉深模結(jié)構(gòu),1.首次

17、拉深 （2）具有彈性裝置壓邊的首次倒裝拉深模(如圖)。,1上模座 2推桿 3推件板 4錐形凹模 5限位柱 6錐形壓邊圈 7拉深凸模 8固定板 9下模座,圓筒形拉深模結(jié)構(gòu),（3）雙動壓力機上使用的首次拉深模 因雙動壓力機有兩個滑塊(圖5)，在雙動壓力機上使用的首次拉深模(圖6)其凸模1與拉深滑塊( 內(nèi)滑塊 ) 相連接，而上模座2 (上模座上裝有壓邊圈3)與壓邊滑塊(外滑塊)相連。拉深時壓邊滑塊首先帶動壓邊圈壓住毛坯，然后拉深滑塊帶動拉深凸模下行進行拉深。此模具因裝有剛性壓邊裝置，所以模具結(jié)構(gòu)顯得很簡單，制造周期也短，成本也低，但壓力機設(shè)備投資較高。,圓筒形拉深模結(jié)構(gòu),1-凸模；2-上模座；3-壓邊圈；4-凹模；5-下模座；6-頂件塊,圓筒形拉深模結(jié)構(gòu),2.后續(xù)各工序拉深模 （