沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)經(jīng)典教材 ppt課件

1、第7章 拉深工藝設(shè)計(jì) 在模具上加工成為具有一定外形、尺寸和運(yùn)用要求的開(kāi)口空心件的沖壓工序稱為拉深，拉深又稱為拉延、引伸、延伸等。 7.1.1 拉深的變形過(guò)程 拉深所用的模具主要由凸模、凹模和壓邊圈三部分組成。 拉深中板料的轉(zhuǎn)移 7.1.2 拉深過(guò)程中板料的應(yīng)力應(yīng)變形狀 圖7.6 分析制件各部分的應(yīng)力、應(yīng)變形狀 11.1lntRR均31.1(1 ln)tRR均1max1.1lntRr均3max1.1均圖7.7 應(yīng)力沿半徑按對(duì)數(shù)曲線分布 0.61R R3103113tRRrR1max3mint7.2 拉深件的質(zhì)量分析 7.2.1 起皺 1 拉深過(guò)程中影響起皺的主要要素 板料的相對(duì)厚度t/D (2)

2、 拉深系數(shù)m (3) 模具任務(wù)部分幾何外形 防止起皺的措施 采用便于調(diào)理壓邊力的壓邊安裝 (2) 采用錐形凹模 (3) 采用拉深筋(4)采用反拉深7.2.2 拉裂 拉裂緣由 在拉深過(guò)程某一時(shí)辰，凸緣上拉應(yīng)力在凹模入口處到達(dá)最大值。由實(shí)驗(yàn)顯示，在整個(gè)拉深過(guò)程中，當(dāng)Rt減小到時(shí)，出現(xiàn)最大值。此時(shí)筒壁接受最大的拉應(yīng)力為max1maxbbdt121 1.621fQABFRmdtbd11.15521Rt抗式中：Q壓邊力；f板料與凹模和壓邊圈之間的摩擦系數(shù)；b板料的拉深強(qiáng)度極限；m拉深系數(shù)；t板料厚度；Rd凹模的圓角半徑；危險(xiǎn)截面的抗拉強(qiáng)度為 出現(xiàn)最大值的位置 出現(xiàn)最大值的位置 max1max2. 影響筒

3、形件拉裂的主要要素 板料力學(xué)性能的影響 (2) 拉深系數(shù)m的影響 (3) 凹模圓角半徑的影響 (4) 凸模圓角半徑的影響 (5) 摩擦的影響 (6) 壓邊力的影響 7.4 圓筒形件的拉深 11dmD拉深系數(shù) 初次拉深時(shí)，拉深系數(shù) 后次拉深系數(shù)112121121nnnnndddddmm mmmDDddd 多次拉深變形情況 2. 影響極限拉深系數(shù)mmin的主要要素 (1)板料的力學(xué)性能 (2) 板料的相對(duì)厚度t/D (3) 拉深條件 壓邊力 模具幾何參數(shù)(4)拉深次數(shù) (5) 光滑條件 (6) 拉深速度 3. 極限拉深系數(shù)確實(shí)定 用壓邊圈初次拉伸時(shí)的m1為0.50.6；后次拉深mn為0.750.8

4、5，且 m2m3m4，m。 不用壓邊圈的拉深系數(shù)大于用壓邊圈的拉深系數(shù)。 7.4.2 拉深次數(shù)確實(shí)定 m m1m2mn 取n次7.4.3拉深件工序尺寸的計(jì)算 1計(jì)算步驟：(1)選取修邊余量 (2)計(jì)算毛坯直徑D。(3)計(jì)算板料相對(duì)厚度，并按表7-1判別能否采用壓邊圈拉伸。 (4)計(jì)算總的拉深系數(shù)，并判別能否一次拉深成形。(5) 確定拉伸次數(shù)n。 (6) 初步確定各次拉深系數(shù)。 (7) 調(diào)整拉深系數(shù)，計(jì)算各次拉深直徑。 (8) 確定各次拉伸凸模、凹模圓角半徑。(9) 計(jì)算各次拉伸半廢品高度。 (10) 繪制工序圖。2. 計(jì)算實(shí)例 【例7.1】 計(jì)算圖7.19(a)所示筒形制件的板料直徑D拉深次數(shù)

5、n及各半廢品尺寸，包括直徑di、高度hi 和圓角半徑ri ，資料為08F。 (1) 確定修邊余量 由表7-4 查得：mm，取=6mm69.5mm3.3121Hd(2) 計(jì)算板料直徑D： 83mm 2211246.288Dddhrdr(3) 毛坯相對(duì)厚度：查表7-1，初次拉伸和以后各次拉深必需采用壓邊圈。 /1/83 1001.2,t D /21/830.253,md D(4) 確定拉深次數(shù)n按表7-8取拉深系數(shù)： 。 10.515,m 20.755,m 30.785,m 40.805m 各次拉深直徑：10.51583mm42.75mmd 20.75542.75mm32.27mmd 30.785

6、32.27mm25.33mmd 40.80525.33mm20.39mmd 需求4次拉深。 (5) 確定各次拉深半廢品尺寸。 4211.0073520.39nndKd10.51583 1.00735mm43.06mmd 20.75543.06 1.00735mm32.75mmd 30.78532.75 1.00735mm25.90mmd 40.80525.90 1.00735mm21mmd (7) 繪制工序圖，如圖7.20所示。 7.5 帶凸緣圓筒形件的拉深 帶凸緣圓筒形件按其凸緣尺寸的大小分為窄凸緣( ) 和寬凸 緣( )兩種類(lèi)型，如圖7.21所示。 /dd凸1.1 1.4/dd凸1.47.

7、5.1 窄凸緣圓筒形件的拉深 窄凸緣圓筒形件拉深，有兩種拉深方法。第一種方法是，在前幾道工序中按無(wú)凸緣圓筒形件拉深及尺寸計(jì)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7.22所示。第二種方法是，一開(kāi)場(chǎng)就拉深成帶凸緣外形，凸緣直徑為 ，以后各次拉深不斷堅(jiān)持這樣的外形，只是改動(dòng)各部分尺寸，直至拉到所要求的最終尺寸和外形，如圖7.23所示。 2ddtR 凸7.5.2 寬凸緣圓筒形件的拉深 2143.44dmDdhrddd凸表12影響變形程度的變量有兩個(gè) m111/hd和一樣的m1而不同的hi表132. 寬凸緣圓筒形件的拉深方法寬凸緣圓筒形件的拉深方法1) 寬凸緣

8、圓筒形件拉深應(yīng)遵照的規(guī)律 (a) 圓角半徑不變 (b) 減少筒徑 7.6 特殊外形的制件拉深 階梯形件、球形制件、錐形件等7.6.1 階梯形件的拉深 階梯形件能否一次拉成，主要根據(jù)零件的總高度與其最小階梯筒部的直徑之比。 2. 拉深方法確實(shí)定 (1) 假設(shè)恣意兩個(gè)相鄰階梯的直徑之比 都大于或等于相應(yīng)的圓筒形件的極限拉深系數(shù)。1iidd (2) 假設(shè)某相鄰兩階梯直徑之比 小于相應(yīng)的圓筒極限拉深系數(shù)，那么按帶凸緣圓筒形件的拉深進(jìn)展，先拉小直徑 ，再拉大直徑 ，即由小階梯拉深到大階梯。 1iiddid1id7.6.2 球形制件的拉深 半球形件拉深系數(shù)為m=0.707 當(dāng) 3%時(shí)，可以采用不帶壓邊安裝

9、的簡(jiǎn)單有底凹模一次拉成。 0tD當(dāng) =0.5%3%時(shí)，采用帶壓邊圈的拉深模拉深。 0tD當(dāng) 0.5%時(shí)，采用帶拉深筋的凹?；蚍蠢畎寄３尚?。 0tD凸模壓邊圈凹模頂料板(a)反拉深； (b)帶拉深筋拉深； (c)雙彎曲拉深 7.6.3 錐形件的拉深 錐形件的拉深次數(shù)及拉深方法取決于錐形件的幾何參數(shù)，即相對(duì)高度 、錐角和相對(duì)厚度 。 1、對(duì)于 ( 0.10.25， =5080)淺錐形件，可一次拉成。 2td2hd2hd 對(duì)于( 0.30.70，145)中錐形拉深件，拉深次數(shù)主要取決于毛坯的相對(duì)厚度 ，普通需一次或多次拉深，根據(jù)相對(duì)厚度不同可以分為以下三種情況： 當(dāng) 2.5%時(shí)，可不采用壓邊圈一次

10、拉成。為保證工件的精度，最好在拉深終了時(shí)添加一道整形工序。 當(dāng) =1.5%2.0%時(shí)，也可一次拉成，但需采用壓邊圈、拉深筋、添加工藝凸緣等措施提高徑向拉應(yīng)力防止起皺。 當(dāng) 1.0%時(shí)，因坯料較薄而容易起皺，需采用壓邊圈經(jīng)多次拉深成形。 2hd2td2td2td2td 對(duì)于( 0.70.80，1030)的高錐形拉深件，其變形程度更大，這時(shí)常需采用多工序的沖壓方法使零件逐漸成形，以防止因部分變薄嚴(yán)重而拉裂。2hd(a) 階梯拉深成形法 (b) 錐面逐漸成形法 7.7 變 薄 拉 深 變薄拉深用來(lái)制造壁部與底部厚度不等而高度很大的工件，例如彈殼、子彈套、雷管套、高壓容器、高壓鍋等或者是用作制備波紋管

11、、多層電容等的薄壁管狀毛坯。 (1)壁厚變薄，內(nèi)徑并不顯著減少； (2) 壁厚變薄，內(nèi)徑也減少。 (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經(jīng)過(guò)間隙時(shí)受壓，厚度顯著變薄(見(jiàn)圖7.37)，同時(shí)側(cè)壁高度添加，因此，叫變薄拉深。(2) 變薄拉深的工件質(zhì)量高，壁厚比較均勻，壁厚偏向在 0.01mm以內(nèi)，外表粗糙度Ra可達(dá)0.2m以下；并且，由于板料兩向受壓，晶粒細(xì)密，提高了拉深件強(qiáng)度。(3) 與冷擠壓相比，變薄拉深的變形區(qū)域小，拉深力較小，所需沖壓設(shè)備噸位小。(4) 變薄拉深不易起皺，不需求壓邊安裝，可在單動(dòng)壓力機(jī)上進(jìn)展深拉深，并且模具構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低。(5) 在一次沖壓行程中，能用

12、多層凹模進(jìn)展變薄拉深，可以獲得很大的變形。圖7.38所示模具可在壓力機(jī)一個(gè)行程中完成一次不變薄拉深和兩次變薄拉深。 7.8 壓邊力和拉深力確實(shí)定 壓邊力是為了防止起皺保證拉深過(guò)程順利進(jìn)展而施加的力，它的大小直接關(guān)系到拉深能否順利進(jìn)展。 拉深力從廣義上包括拉深力與拉深功兩部分，拉深力與拉深功常用閱歷公式計(jì)算。 壓邊力的大小可采用以下公式計(jì)算 (7.38)qFA q式中： 在壓邊圈上毛坯的投影面積，mm2； 單位壓邊力，MPa，見(jiàn)表7-17。 Aq 壓邊安裝設(shè)計(jì) 橡皮壓邊安裝 彈簧壓邊安裝 氣墊式壓邊安裝 彈性壓邊安裝 橡皮墊彈簧墊氣墊行程壓邊力壓邊力與行程的變化曲線 ZZ+0.2Z + 0. 2

13、可調(diào)限位柱固定限位柱限位釘有限位安裝的壓邊安裝 下模座凹模凹模固定板壓邊圈壓邊圈座凸模帶剛性壓邊圈的拉深模 第一次拉深 (7.39)11b1Fd tk 以后各次拉深 (7.40)2binFd tk 7.8.2 拉深力確實(shí)定拉深功的計(jì)算 第一次拉深 (7.41) 11max111000FhA以后各次拉深 (7.42) 2max1000iiiFhA7.8.3 壓力機(jī)的選取 P許用壓力曲線 落料拉深工藝力曲線 拉深工藝力曲線 彎曲工藝力曲線 沖裁工藝力曲線403020z上止點(diǎn)下止點(diǎn)程行塊滑曲軸轉(zhuǎn)角9075604530150109.4061沖壓力與壓力機(jī)許用壓力曲線 壓力機(jī)功率的驗(yàn)算 在深拉深時(shí)，由于

14、拉深行程較長(zhǎng)，耗費(fèi)功多，為保證壓力機(jī)正常任務(wù)，需求驗(yàn)算壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率。 7.9 凸、凹模任務(wù)部分的設(shè)計(jì) 凸模和凹模構(gòu)造方式的選擇、圓角半徑確定、拉深模間隙確定、任務(wù)部分的尺寸及其制造公差確定。 帶壓邊圈拉深模任務(wù)部分構(gòu)造方式 7.9.2 凸、凹模間隙 1. 不帶壓邊圈模具的間隙不帶壓邊圈模具的間隙 Z=(11.1)tmax (7.48) 2. 帶壓邊圈模具的間隙帶壓邊圈模具的間隙拉深模具的間隙按表拉深模具的間隙按表7-20確定。確定。 7.9.3 凸、凹模任務(wù)部分的尺寸與公差 圖7.52 工件尺寸與模具尺寸 7.9.4 凸、凹模圓角半徑 初次拉深凹模圓角半徑可按下式計(jì)算 (7.55) 1d0.80rDd t以后各次拉深的凹模圓角半徑，可按下式確定(7.56) 1