模具第四章完成

1、第四章拉深工藝及拉深模設(shè)計4.1什么是拉深？拉深過程中，變形區(qū)的材料是怎樣流動的？答：拉深是利用拉深模具將沖裁好的平板毛坯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。拉深過程中，毛坯受凹模拉伸力的作用，在凸緣毛坯的變形區(qū)內(nèi)受徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力的作用，產(chǎn)生塑性變形，在他們共同作用下，將毛坯的環(huán)形部分變?yōu)閳A筒形件的直壁。壁行變形的程度，由底部向上逐漸的增大，在圓筒頂部的變形達(dá)到最大值。該處的材料，在圓周方向受到最大的壓縮，高度方向獲得最大的伸長。拉深過程中，圓筒的底部基本上沒有塑性變形。4.2拉伸時材料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)怎么樣？答：在拉伸過程中，材料在不同的

2、部位具有不同的應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)變狀態(tài)。以筒形件為例說明：課本上p85圖4-5，（畫圖）是筒形狀在有壓邊圈的首次拉伸中某一時刻的應(yīng)力應(yīng)變情況；根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的不同，將拉伸毛料分為五個區(qū)域：1.凸緣部分應(yīng)力：徑向手拉力，厚度方向受壓力，切向受壓應(yīng)變：徑向變長，厚度變厚，切向變短2.凹模圓角部分應(yīng)力：徑向受拉應(yīng)力，切向受壓應(yīng)力，厚度方向壓應(yīng)力應(yīng)變; 厚度減薄。3筒壁部分 4.凸模圓角部分應(yīng)力：受拉應(yīng)力應(yīng)變;伸長應(yīng)變，壓縮應(yīng)變。應(yīng)力：徑向受拉、厚度方向受壓，切向拉應(yīng)應(yīng)變;5.筒形件的底部應(yīng)力：應(yīng)變;可認(rèn)為無塑性變形。又在筒壁與底部轉(zhuǎn)角處稍上的部分，傳遞拉伸力的截面積較小，產(chǎn)生的拉應(yīng)力較大。4.3什么是拉

3、深系數(shù)？拉深系數(shù)對拉伸工作有什么影響？答：拉深系數(shù)m是對于拉深零件，拉深后的零件的直徑與毛料直徑之比。意義：拉深系數(shù)表示了拉深前后毛料直徑的變化量，反映了毛料外邊緣在拉深時切向壓縮變形的大小，其是衡量拉深時毛料變形程度的一種指標(biāo)，拉深系數(shù)是小于1的數(shù)值，其值愈大表示拉深前后毛坯的直徑變化愈小，即變形程度小。4.5什么是極限拉深系數(shù)？影響極限拉深系數(shù)的因素有哪些？怎樣確定拉伸次數(shù)？答：拉深工件在危險斷面不至拉裂的條件下，所能達(dá)到的最小拉深系數(shù)，稱為極限拉深系數(shù)。影響極限拉深系數(shù)的因素有：（1）材料的機械性能：愈小，對拉深愈有利，（2）材料的相對厚度t/D：相對厚度愈大，拉深愈有利。（3）潤滑潤滑

4、條件良好對拉深有利，可以減小工件拉深系數(shù)（4）模具的幾何參數(shù)：凸凹模的圓角半徑和凸凹模之間的間隙對拉深系數(shù)也有影響。實際上拉深系數(shù)有兩個不同的概念，一是零件所需的拉深系數(shù)m, m=d/D。式中，m-零件總的拉深系數(shù)，d-零件的直徑，D-該零件所需毛料的直徑。另一個是按材料的性能和加工條件等因素在一次拉深中所能達(dá)到的極限拉深系數(shù)m，如果零件所要求的拉深系數(shù)m值大于極限拉深系數(shù)m，則所給零件可以一次拉深成型，否則多次拉深。多次拉深時的拉深系數(shù)，確定方法有1）查表法。筒形件的拉深次數(shù)，可更具零件的相對搞對h/d和毛料的相對厚度（t/Dx 100）2）推算法?？筛鶕?jù)極限拉深系數(shù)，m1，m2，m3從第一

5、道工序開始依次求半成品直徑d1=m1D,d2=m2D1=m1m2D. dn=mnDn-1=m1m2mnD一直計算到得出的直徑不大于零件要求的直徑為止。4.6拉深模中，凸凹模的圓角半徑對拉深工作有什么影響？怎么選擇凸凹模的圓角半徑？拉深過程中，板料在凸模圓角部位滑動時產(chǎn)生較大的彎曲變形，由凹模圓角區(qū)進(jìn)入直壁部分時，又被重新拉直，或在通過凸凹之間的間隙時受到校直作用。若凹模圓角半徑過小，則板料在經(jīng)過圓角部位時的變形阻力以及在模具間隙里通過時的阻力都要增大，勢必引起總拉深力增大和模具因彎曲力摩擦力增大而使壽命降低。凹模圓角半徑過大，使在拉深初始階段不與模具表面接觸的毛料寬度加大，毛料拉深壓邊效果降低

6、，使這部分毛料很容易起皺。拉深后期，過大的圓角半徑也使毛料外緣過早的脫離壓邊圈的作用而起皺，尤其當(dāng)毛料的相對厚度較小時起皺現(xiàn)象十分突出。凸模圓角半徑對拉深工作的影響：過小的凸模圓角半徑會使毛料在這個部位上受到過大的彎曲變形，結(jié)果降低了毛料的危險斷面的強度，也使極限拉深系數(shù)增大。另外，即使毛料在危險斷面不被拉裂，過小的凸模圓角半徑也會引起危險斷面附近毛料厚度局部變薄且這個局部變薄和彎曲的痕跡經(jīng)過后拉深工序以后，還會在成品零件的側(cè)壁上遺留下來，以影響零件的質(zhì)量。在多工序拉深時，后道工序的壓邊圈的圓角半徑等于前道工序的凸模圓角半徑，所以當(dāng)凸模圓角半徑過小時，在后道的拉深工序里毛料沿壓邊圈的滑動阻力增

7、大，這對拉深過程的進(jìn)行不利。凸模圓角半徑過大，會使在拉深初始階段不與模具表面接觸的毛料寬度加大，因此，這部分毛料容易起皺。（1）拉深凹模圓角半徑可按下式確定:d=0.8(D-d)t(mm)D毛料直徑（mm）；d凹模直徑（mm）；t板料厚度（mm）；當(dāng)工件直徑d>200mm時，按式dmin=0.089d+2(mm)計算拉深凹模圓角也可根據(jù)工件材料及其厚度來確定。（2）凸模圓角半徑p的確定單次或多次拉深中的第一次：p=(0.71.0) d多次拉深中的以后各次：pn-1=(dn-1-dn)/2 dn-1、dn前后兩道工序中毛料的過渡直徑（mm）最后一次拉深的凸模圓角半徑即等于零件的圓角半徑，但

8、不得小于（23）t4-7、什么是拉深間隙？拉深間隙對拉深工藝有何影響？答：拉深間隙，是指拉深模的凸凹模的間隙（z=(dd-dp)/2）,即單邊間隙。拉深間隙對拉深工藝的影響：(1)拉深力：間隙愈小，材料流入困難，拉深力雨大;(2)零件質(zhì)量：間隙過大，容易起皺，且毛料口部的變厚得不到消除也會使零件出現(xiàn)錐度。間隙過小，則會使零件容易拉斷或變薄特別嚴(yán)重；(3)模具壽命：間隙小，則磨損加劇，間隙大壽命長但成型精度差；4-8、怎樣確定凸凹模工作部分尺寸及制造公差？答：(一)對最后一道工序的拉深膜，其凹模、凸模的尺寸及其公差應(yīng)按工件的要求來確定。當(dāng)工件要求外型尺寸時，以凹模為基準(zhǔn)，凹模尺寸為Dd=(D-3

9、4)0+d凸模尺寸為Dp=(D-34-2Z)-p0當(dāng)工件要求內(nèi)形尺寸時，以凸模為基準(zhǔn)，凸模尺寸為Dp=(D+0.4)-p0凹模尺寸為Dd=(D+0.4+2Z)0+d(二)對于多次拉深時的中間過渡拉深，毛料的尺寸公差沒有必要予以嚴(yán)格限制，這是模具尺寸只要等于毛料過度尺寸即可。若以凹模為基準(zhǔn)，則凹模尺寸為Dd=D0+d凹模尺寸為Dp=(D-2Z)-p0式中：p（凸模制造公差）一般按公差等級IT6-IT8選?。籨（凹模制造公差）一般按公差等級IT6-IT8選?。?-9、壓邊圈再拉深中起何作用？答：壓邊圈在拉深中作用是防止拉深毛料在拉深過程中變形區(qū)（主要是凸緣區(qū)域）應(yīng)切向壓應(yīng)力過大造成厚度方向材料失穩(wěn)

10、而起皺。4-15沖壓生產(chǎn)如圖所示零件，材料為10鋼，請完成以下工作：（1）計算該零件的毛坯尺寸；（2）確定該零件的拉深次數(shù)和中間半成品尺寸；（3）確定最后一次拉深時模具工作部分尺寸及其公差；（4）畫出首次拉深及其最后一次拉深的模具結(jié)構(gòu)草圖。解：（1）計算該零件的毛料尺寸由于對拉深高度 h =h-0.5x2= 75mm，拉深相對高度 h/d = 75/(30-2)=2.71mm,查表4-2得該零件的修邊尺寸余量=6mm，H=h+=75+6=81mm，零件的中型層直徑d=30-2=28mm將零件分成三部分，分別計算各部分，最后可得毛料直徑為=d-2r2+2rd-2r+8r2+4dH-r = 28-

11、2x42+2xx428-2x4+8x42+4x28x81-4 =98.3mm（2）確定該零件的拉深系數(shù)和中間半成尺寸1）判斷是否能一次完成拉深對于圖示的零件，毛料的相對厚度t/Dx100=2,從P91表4-4查出各次拉深系數(shù)：m1=0.6，m2=0.75，m3=0.80，m4=0.84，m5=0.87，由已知條件可知零件總的拉深系數(shù)m=dD=1898.3=0.29<m1，故需多次拉深。2）計算拉伸次數(shù)d1=m1D=0.68*98.3=58.8mmd2=m2D1=0.75*58.8=44mmd3=m3D2=0.80*44=35.2mmd4=m4D3=0.84*35.2=29.6mmd5=m

12、5D4=0.87*29.6=25.8mmd1，d2，d3，d4均大于18，也就是變形程度大于材料的極限變形程度，而經(jīng)過第五次拉深才可以，故該零件需五次拉深才行。3）確定半成品尺寸：A半成品直徑拉深系數(shù)確定后，再根據(jù)計算直徑dn應(yīng)等于dI件的原則對拉深系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使實際采用的拉深系數(shù)大于推薦拉深系數(shù)時所采用的極限拉深系數(shù)。零件實際拉深系數(shù)應(yīng)調(diào)整為：m1=0.61，m2=0.77，m3=0.82，m4=0.85，m5=0.88原來m1=0.6，m2=0.75，m3=0.80，m4=0.84，m5=0.87，調(diào)整好拉深系數(shù)后，重新計算各次拉深的圓筒直徑即得半成品直徑第一次：d1=60mm，m1，=

13、6098=0.61第二次：d2=46mm，m2，=4660=0.77第三次：d3=38mm，m3，=3846=0.82第四次：d4=32mm，m4，=3238=0.85第五次：d5=28mm，m5，=2832=0.88B半成品高度h1=0.25×D2d1-d1+0.43r1d1（d1-0.32r1）hn=0.25×D2dn-dn+0.43rndn（dn-0.32rn）式中：D毛料直徑，D=98mmh1，h2hn半成品各次拉深高度（mm）d1，d2dn半成品各次拉深后直徑（中性層值，mm）r1，r2rn半成品各次拉深后底部圓角半徑（mm）據(jù)P94表4-6查出：d=（106）t

14、=2012，取d=20mm由式4-8，p1=(0.71.0) d=1420，取p=15mm由式4-9，p2=(d2-d3-2t)/2=（46-38-2x2）/2=2mm,但p2（23）t，取p2=10，同取p3=8mm，p4=4mm，故r1=15mm，r2=10mm，r3=8mm，r4=4mm，代入公式: h1=0.25×98260-60+0.431560（60-0.32×15）=32mm同理得：h2=45mm，h3=57mm，h4=69mm各次半成品總高度：H1=h1+r1+t/2=32+15+1=48mm，H2=h2+r2+t/2=45+10+1=56mm，同理得：H3=66mm，H4=74mm（3）確定最后一次拉深時模具工作部分