沖壓模具設(shè)計與制造(4-1、2)教材

1、拉深工藝與拉深模設(shè)計 1 了解拉深變形規(guī)律及拉深件質(zhì)量影響因素；2 掌握拉深工藝計算方法。3 掌握拉深工藝性分析與工藝設(shè)計方法；4 認識拉深模典型結(jié)構(gòu)及特點，掌握拉深模工作零件設(shè)計方法；5 掌握拉深工藝與拉深模設(shè)計的方法和步驟。學習目的與要求：學習目的與要求：拉深拉深： 又稱拉延，是利用拉深模在壓力機的壓力作用下，將又稱拉延，是利用拉深模在壓力機的壓力作用下，將平板坯料或空心工序件制成平板坯料或空心工序件制成開口空心零件開口空心零件的加工方法。的加工方法。 它是沖壓基本工序之一?？梢约庸ばD(zhuǎn)體零件，還可它是沖壓基本工序之一?？梢约庸ばD(zhuǎn)體零件，還可加工盒形零件及其它形狀復雜的薄壁零件。加工盒形

2、零件及其它形狀復雜的薄壁零件。拉深工藝與拉深模設(shè)計 拉深拉深不變薄拉深不變薄拉深變薄拉深變薄拉深拉深模拉深模：拉深模拉深模特點特點：結(jié)構(gòu)相對較簡單，與沖裁模比較，工作部結(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、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。凹模間隙略大于板料厚度。 拉深所使用的模具。拉深所使用的模具。圓筒形件是最典型的拉深件。圓筒形件是最典型的拉深件。拉深工藝與拉深模設(shè)計 一、拉深變形過程一、拉深變形過程（二）（二）拉深變形過程拉深變形過程及特點及特點1 1變形現(xiàn)象變形現(xiàn)象（一）拉深成形時板料的受力分析（一）拉深成形時板料的受力分析

3、平板圓形坯料的凸緣平板圓形坯料的凸緣彎曲繞過凹模圓角，彎曲繞過凹模圓角，然后拉直然后拉直形成豎直筒壁。形成豎直筒壁。 變形區(qū)變形區(qū)凸緣；凸緣；已變形區(qū)已變形區(qū)筒壁；筒壁；不變形區(qū)不變形區(qū)底部。底部。底部和筒壁為傳力區(qū)。底部和筒壁為傳力區(qū)。 拉深工藝與拉深模設(shè)計 一、拉深變形過程（續(xù)）一、拉深變形過程（續(xù)）（二）（二）拉深變形過程拉深變形過程及特點（續(xù)）及特點（續(xù)）2 2金屬的流動過程金屬的流動過程 工藝網(wǎng)格實驗工藝網(wǎng)格實驗材料轉(zhuǎn)移：高度、厚度發(fā)生變化。材料轉(zhuǎn)移：高度、厚度發(fā)生變化。3 3拉深變形過程拉深變形過程外力外力凸緣產(chǎn)生內(nèi)應力：徑向拉應力凸緣產(chǎn)生內(nèi)應力：徑向拉應力1 1；切向壓應力切向壓

4、應力3 3凸緣塑性變形：徑向伸長，切向壓縮，形成筒壁凸緣塑性變形：徑向伸長，切向壓縮，形成筒壁直徑為高度為的圓筒形件（直徑為高度為的圓筒形件（HH（D-dD-d）/2/2）拉深單元變形動畫拉深單元變形動畫1.1.凸緣部分凸緣部分拉深工藝與拉深模設(shè)計 二、拉深過程中坯料內(nèi)的應力與應變狀態(tài)二、拉深過程中坯料內(nèi)的應力與應變狀態(tài)拉深過程中某一瞬間坯料所處的狀態(tài)拉深過程中某一瞬間坯料所處的狀態(tài)應力分布圖應力分布圖2.2.凹模圓角部分凹模圓角部分 3.3.筒壁部分筒壁部分 4.4.凸模圓角部分凸模圓角部分5.5.筒底部分筒底部分 坯料各區(qū)的應力與應變是很不均勻的。坯料各區(qū)的應力與應變是很不均勻的。拉深成形

5、后制件壁厚和硬度分布拉深成形后制件壁厚和硬度分布拉深工藝與拉深模設(shè)計 三、拉深件的起皺與拉裂三、拉深件的起皺與拉裂 拉深過程中的拉深過程中的質(zhì)量問題質(zhì)量問題：主要是凸緣變形區(qū)的起皺和筒壁傳力區(qū)的拉裂。主要是凸緣變形區(qū)的起皺和筒壁傳力區(qū)的拉裂。凸緣區(qū)起皺凸緣區(qū)起皺：傳力區(qū)拉裂傳力區(qū)拉裂：由于切向壓應力引起板料失去穩(wěn)定而產(chǎn)生彎曲；由于切向壓應力引起板料失去穩(wěn)定而產(chǎn)生彎曲；由于拉應力超過抗拉強度引起板料斷裂。由于拉應力超過抗拉強度引起板料斷裂。1.1.凸緣變形區(qū)的起皺凸緣變形區(qū)的起皺拉深工藝與拉深模設(shè)計 三、拉深件的起皺與拉裂（續(xù)）三、拉深件的起皺與拉裂（續(xù)） 主要決定于主要決定于：一方面是切向壓應

6、力一方面是切向壓應力3 3的大小，越大越容易失穩(wěn)起皺；的大小，越大越容易失穩(wěn)起皺；另一方面是凸緣區(qū)板料本身的抵抗失穩(wěn)的能力。另一方面是凸緣區(qū)板料本身的抵抗失穩(wěn)的能力。 凸緣寬度越大，厚度越薄，材料彈性模量和硬化模量凸緣寬度越大，厚度越薄，材料彈性模量和硬化模量越小，抵抗失穩(wěn)能力越小。越小，抵抗失穩(wěn)能力越小。 最易起皺的位置最易起皺的位置：凸緣邊緣區(qū)域凸緣邊緣區(qū)域起皺最強烈的時刻起皺最強烈的時刻： 在在R Rt t= =（0.70.70.90.9）R R0 0時時防止起皺：防止起皺： 壓邊壓邊拉深工藝與拉深模設(shè)計 三、拉深件的起皺與拉裂（續(xù)三、拉深件的起皺與拉裂（續(xù)） 2.2.筒壁的拉裂筒壁的拉

7、裂主要取決于主要取決于： 一方面是筒壁傳力區(qū)中的拉應力；一方面是筒壁傳力區(qū)中的拉應力；另一方面是筒壁傳力區(qū)的抗拉強度。另一方面是筒壁傳力區(qū)的抗拉強度。 當筒壁拉應力超過筒壁材料的抗拉強度時，拉深當筒壁拉應力超過筒壁材料的抗拉強度時，拉深件就會在底部圓角與筒壁相切處件就會在底部圓角與筒壁相切處“危險斷面危險斷面”產(chǎn)產(chǎn)生破裂。生破裂。 防止防止拉裂：拉裂：一方面要通過改善材料的力學性能，提高筒壁抗拉強度；一方面要通過改善材料的力學性能，提高筒壁抗拉強度； 另一方面通過正確制定拉深工藝和設(shè)計模具，降低筒另一方面通過正確制定拉深工藝和設(shè)計模具，降低筒壁所受拉應力。壁所受拉應力。 拉拉深深件件類類型型a

8、）軸對稱旋轉(zhuǎn)體拉深件 b)盒形件c)不對稱拉深件拉深工藝與拉深模設(shè)計 拉拉深深模模結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖圖- -模柄模柄 - -上模座上模座 - -凸模固定板凸模固定板 - -彈簧彈簧 - -壓壓邊圈邊圈 - -定位定位板板 - -凹模凹模 - -下模座下模座 - -卸料螺釘卸料螺釘 10-10-凸模凸模 拉深工藝與拉深模設(shè)計 拉深工藝與拉深模設(shè)計 拉深變形過程拉深變形過程拉深工藝與拉深模設(shè)計 拉拉深深的的網(wǎng)網(wǎng)格格試試驗驗拉深工藝與拉深模設(shè)計 拉拉深深過過程程的的應應力力與與應應變變狀狀態(tài)態(tài)拉深工藝與拉深模設(shè)計 下標1、2、3分別代表坯料徑向、厚度方向、切向的應力和應變 圓圓筒筒形形件件拉拉深深時時凸凸緣緣變變形形區(qū)