第4章 布瑞達(dá)拉深稿

1、第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 拉深是利用拉深模將一定形狀的平面毛坯或空心件制成開口空心件的沖壓工藝。可以在單動(dòng)壓力機(jī)上進(jìn)行，也可在專用的雙動(dòng)和三動(dòng)壓力機(jī)或液壓機(jī)上進(jìn)行。 用拉深工藝可以制成筒形、階梯形、錐形、球形、方盒形和其它不規(guī)則形狀的薄壁零件，如果與其它沖壓成形工藝配合，還可以制造形狀極為復(fù)雜的零件(分為四類形狀)。拉深件的可加工尺寸范圍也相當(dāng)廣泛，從幾毫米的小零件到輪廓尺寸達(dá)23米的大型零件，都可用拉深方法制成。因此，拉深工藝方法的應(yīng)用范圍十分廣泛，在電器、儀表、電子、汽車、航空等工業(yè)部門以及日常生活用品的沖壓生產(chǎn)中，拉深工藝占據(jù)相當(dāng)重要的地位。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具

2、設(shè)計(jì) 圖圖4-14-1拉深件示意圖拉深件示意圖(a)直壁旋轉(zhuǎn)體零件直壁旋轉(zhuǎn)體零件;(b)曲面旋轉(zhuǎn)體零件曲面旋轉(zhuǎn)體零件;(c)盒形零件盒形零件;(d)非旋轉(zhuǎn)體曲面形狀零件非旋轉(zhuǎn)體曲面形狀零件 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 4.1 4.1 拉深變形過程分析拉深變形過程分析4.1.1 4.1.1 拉深變形的過程及特點(diǎn)拉深變形的過程及特點(diǎn)圓筒形件的拉深過程如圖4-2所示。直徑為D、厚度為t的圓形毛坯經(jīng)拉深模拉深,得到具有內(nèi)徑為d、高度為h的開口圓筒形工件。與沖裁模相比,拉深凸、凹模的工作部分沒有鋒利的刃口,而是分別具有一定的圓角,并且其單面間隙稍大于料厚。在這樣的條件下拉深時(shí),毛坯在凸模的壓力

3、作用下被逐漸拉進(jìn)凸、凹模之間的間隙里面,形成筒形件的直壁部分,而處于凸模下面的材料則成為圓筒形件的底。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 圖圖4-2圓筒形件的拉深圓筒形件的拉深 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 圖4-3表明在拉深過程中,圓形平板坯料拉成圓筒形件時(shí)材料的轉(zhuǎn)移情況。若將平板坯料的三角形陰影部分切除,把留下部分的狹條沿著直徑為d的圓周彎折過來,再把它們加以焊接,就可以做成一個(gè)高度為h=(D-d)/2的圓筒形工件。但實(shí)際上在拉深過程中,并沒有把這“多余的三角形材料”切掉。由此可見,這部分材料在拉深過程中產(chǎn)生了塑性流動(dòng)而轉(zhuǎn)移,使得拉深后工件的高度增加了h,所以h(D-d)/2。

4、與此同時(shí),工件壁厚及硬度也有所變化。如圖4-4所示 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 圖圖4-3拉深時(shí)材料的轉(zhuǎn)移拉深時(shí)材料的轉(zhuǎn)移 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 圖4-4拉深件沿高度方向壁厚和硬度的變化 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 為了進(jìn)一步分析拉深時(shí)材料的塑性變形情況,可在圓形平板坯料上畫許多間距都等于a的同心圓和等分度的輻射線,由這些同心圓和輻射線組成如圖4-5所示的網(wǎng)格。拉深后發(fā)現(xiàn):圓筒形件底部的網(wǎng)格基本上保持原來的形狀,而筒壁部分的網(wǎng)格與坯料凸緣部分的網(wǎng)格發(fā)生了較大的變化。原來直徑不等的同心圓變?yōu)橥脖谏现睆较嗟鹊膱A,其間距a也增大了,越靠近筒形件口部增大越多,即a1

5、a2a3a;原來等分度的輻射線變成筒壁上等距離的垂直平行線, 其間距縮小了,越近筒形件口部縮小越多,即由原來的b1b2b3b變?yōu)閎1=b2=b3=b。如果從網(wǎng)格中取一個(gè)小單元來看,在拉深前是扇形,其面積為A1,拉深后變?yōu)榫匦?其面積為A2。實(shí)踐證明,拉深后板料厚度變化很小,因此可以近似認(rèn)為拉深前后小單元的面積不變,即A1=A2。這和一塊扇形毛坯被拉著通過一個(gè)楔形槽(如圖4-4(b)所示)的變化過程類似,在直徑方向被拉長的同時(shí),切向則被壓縮。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 圖圖4-44-4拉深件的網(wǎng)格試驗(yàn)拉深件的網(wǎng)格試驗(yàn) (a)網(wǎng)格的變化網(wǎng)格的變化;(b)扇形小單元的變形扇形小單元的變形

6、 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 4.1.2 拉深過程中坯料內(nèi)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)拉深過程中坯料內(nèi)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)拉深過程是一個(gè)復(fù)雜的塑性變形過程,其變形區(qū)比較大,金屬流動(dòng)大,拉深過程中容易發(fā)生凸緣變形區(qū)的起皺和傳力區(qū)的拉裂而使工件報(bào)廢。因此,有必要分析拉深過程中,變形坯料各部分的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài),從而更好地解決上述質(zhì)量問題。1. 坯料在拉深過程中的區(qū)域劃分 圖4-5(a)所示為在壓邊圈作用下,坯料在拉深過程中的某一瞬間所處的狀態(tài),圖4-5(b)為拉深時(shí)坯料的受力情況,圖4-5(c)即為某一瞬間坯料各部分的應(yīng)力、應(yīng)變的狀態(tài)。 圖4-5中:1、1分別表示坯料的徑向應(yīng)力與應(yīng)變;2、2分別表示坯料的

7、厚度方向應(yīng)力與應(yīng)變;3、3分別表示坯料的切向應(yīng)力與應(yīng)變。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 圖圖4-5中中:1、1分別表示坯料的徑向應(yīng)力與應(yīng)變分別表示坯料的徑向應(yīng)力與應(yīng)變;2、2分別表示坯料的厚度方向應(yīng)力與應(yīng)變分別表示坯料的厚度方向應(yīng)力與應(yīng)變;3、3分別表示坯料的切向應(yīng)力與應(yīng)變。分別表示坯料的切向應(yīng)力與應(yīng)變。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 根據(jù)應(yīng)力、應(yīng)變的狀態(tài)不同,可將拉深坯料劃分為以下五個(gè)區(qū)域:(1)凸緣部分(A區(qū)):拉深的主要變形區(qū)。這部分材料在徑向拉應(yīng)力1和切向壓應(yīng)力3的共同作用下,產(chǎn)生切向壓縮與徑向伸長變形而被逐漸拉入凹模;在厚度方向,由于壓料圈的作用而產(chǎn)生了壓應(yīng)力2。其應(yīng)

8、變狀態(tài)為徑向拉應(yīng)變1、切向壓應(yīng)變3,由于凸緣部分的最大主應(yīng)變是切向壓縮應(yīng)變,即3的絕對值最大,因此厚度方向產(chǎn)生拉應(yīng)變2,即厚度有所增厚,且越接近外緣,板料增厚越多。如果不壓料(2=0),或壓料力較小(2小),這時(shí)板料增厚比較大。當(dāng)拉深變形程度較大,板料又比較薄時(shí),則在坯料的凸緣部分,特別是外緣部分,在切向壓應(yīng)力3作用下可能失穩(wěn)而拱起,形成所謂的起皺。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) (2)凹模圓角部分(B區(qū)):材料由凸緣區(qū)進(jìn)入筒壁部分的過渡變形區(qū)。這部分材料徑向受拉伸長而產(chǎn)生拉應(yīng)力1與拉應(yīng)變1,切向受壓縮而產(chǎn)生壓應(yīng)力3與壓應(yīng)變3,厚度方向受到凹模圓角的壓力和彎曲作用而產(chǎn)生壓應(yīng)力2;由于這

9、個(gè)區(qū)域切向壓應(yīng)力的值3不大,而徑向拉應(yīng)力的值1最大,其相應(yīng)拉應(yīng)變1的絕對值也最大,因此厚度方向產(chǎn)生壓應(yīng)變2,板料厚度有所減薄,所以有可能出現(xiàn)破裂。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) (3)筒壁部分(C區(qū)):已變形區(qū)。這部分材料已經(jīng)形成筒形,基本不再發(fā)生變形。但是它又是傳力區(qū),在拉深過程中,凸模的拉深力要經(jīng)由筒壁傳遞到凸緣區(qū),因此它受單向拉應(yīng)力的作用,發(fā)生少量的縱向伸長和厚度減薄變形。(4)凸模圓角部分(D區(qū)):筒壁區(qū)與筒底部分的過渡變形區(qū)。它從拉深開始一直承受徑向拉應(yīng)力1和切向拉應(yīng)力3的作用,同時(shí)在厚度方向由于凸模圓角的壓力和彎曲作用而受到壓應(yīng)力2的作用。其應(yīng)變狀態(tài)與筒壁相同,但是其壓應(yīng)變

10、2引起的變薄現(xiàn)象比筒壁部分要嚴(yán)重得多。因而這部分材料變薄最嚴(yán)重,尤其與筒壁相切的部位,所以此處最容易出現(xiàn)拉裂,是拉深中的“危險(xiǎn)斷面”。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) (5)筒底部分(E區(qū)):這部分材料處于凸模下面,直接接收凸模施加的力并由它將力傳給圓筒壁部,因此該區(qū)域也是傳力區(qū)。該處材料在拉深開始就被拉入凹模內(nèi),并始終保持平面形狀。它受切向和徑向的雙向平面拉應(yīng)力作用。此區(qū)域的變形是三向的,即為平面方向的雙向拉伸應(yīng)變和厚度方向的壓應(yīng)變2。由于受到與凸模接觸面(主要是凸模圓角處)摩擦阻力的約束,制約了底部材料的向外流動(dòng),故圓筒底部塑性變形不大,一般可忽略不計(jì)。第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模

11、具設(shè)計(jì) 2.2.起皺起皺凸緣部分是拉深過程中的主要變形區(qū),而該變形區(qū)受最大切向壓應(yīng)力作用,其主要變形是切向壓縮變形。當(dāng)切向壓應(yīng)力3較大而板料又相對較薄時(shí),凸緣部分的料厚與切向壓應(yīng)力之間失去了應(yīng)有的比例關(guān)系,凸緣區(qū)材料便會(huì)失去穩(wěn)定,從而在凸緣的整個(gè)周圍產(chǎn)生波浪形的連續(xù)彎曲,如圖4-6(a)所示,這就是拉深時(shí)的起皺現(xiàn)象。通常起皺首先從凸緣外緣發(fā)生,因?yàn)檫@里的切向壓應(yīng)力絕對值最大。第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 出現(xiàn)輕微起皺時(shí),凸緣區(qū)板料仍有可能全部拉入凹模內(nèi), 但起皺部位的波峰在凸模與凹模之間受到強(qiáng)烈擠壓,從而在拉深件側(cè)壁靠上部位將出現(xiàn)條狀的擠光痕跡和明顯的波紋,影響工件的外觀質(zhì)量與尺寸精度

12、,如圖46(b) 所示。起皺嚴(yán)重時(shí),拉深便無法順利進(jìn)行,這時(shí)起皺部位相當(dāng)于板厚增加了許多,因而不能在凸模與凹模之間順利通過,并使徑向拉應(yīng)力急劇增大,繼續(xù)拉深時(shí)將會(huì)在危險(xiǎn)斷面處拉裂,如圖4-6(c)所示。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 圖4-6拉深件的起皺情況 (a) 起皺現(xiàn)象 (b) 輕微起皺 (c)嚴(yán)重起皺導(dǎo)致破裂第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) （1)影響起皺的主要因素a.切向壓應(yīng)力3的大小。拉深時(shí)3的值決定于變形程度,拉深系數(shù)m定義可知m=d/D，拉深系數(shù)m越小，拉深程度變形越大。變形程度越大,需要轉(zhuǎn)移的余料越多,拉深變形區(qū)內(nèi)金屬的硬化程度越高,切向壓應(yīng)力3相應(yīng)也越大,其抵抗

13、失穩(wěn)的能力就越小,因而越容易起皺。第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) b.凸緣部分的相對厚度。凸緣部分的相對厚度為t/(Dt-d)(t為料厚, Dt為凸緣外徑,d為工件直徑)。凸緣的相對厚度越大,說明t較大而(Dt-d)較小,即變形區(qū)較厚較窄,因此抵抗失穩(wěn)的能力越強(qiáng),穩(wěn)定性越好,故不易起皺。反之,凸緣的相對厚度越小,材料抗縱向彎曲能力越弱,越容易起皺。（坯料的相對厚度t/D大，不易起皺。）第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) c.材料的力學(xué)性能。板料的屈強(qiáng)比s/b小,則屈服極限小,變形區(qū)內(nèi)的切向壓應(yīng)力也相對減小,因此板料不容易起皺。此外,材料的彈性模量E越大,抵抗失穩(wěn)的能力也越大。 第四章拉

14、深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) d.拉深模工作部分的幾何形狀與參數(shù)。凸模和凹模圓角及凸、凹模之間的間隙過大時(shí),則坯料容易起皺。用錐形凹模拉深的坯料與用普通平端面凹模拉深的坯料相比,前者不容易起皺,如圖4-7所示。其原因是用錐形凹模拉深時(shí),坯料形成的曲面過渡形狀比平面形狀具有更大的抗壓失穩(wěn)能力。而且,凹模圓角處對坯料造成的摩擦阻力和彎曲變形的阻力都減到了最低限度,凹模錐面對坯料變形區(qū)的作用力也有助于使它產(chǎn)生切向壓縮變形,因此,其拉深力比平端面凸模要小得多,切向壓應(yīng)力3可以大為減小。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 圖4-7錐形凹模的拉深 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) (2)控制起皺的

15、措施為了防止起皺,生產(chǎn)實(shí)踐中最常用的方法是在拉深模具上設(shè)置壓料裝置,使坯料凸緣區(qū)夾在凹模平面與壓料圈之間通過,如圖4-5(a)所示,材料的穩(wěn)定性得到提高,起皺也就不容易發(fā)生。當(dāng)然并不是任何情況下都會(huì)發(fā)生起皺現(xiàn)象,當(dāng)變形程度較小、坯料相對厚度較大時(shí),一般不會(huì)起皺,這時(shí)就可不必采用壓料裝置。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 2.2.拉裂拉裂 (1)拉深件筒壁部分的硬化與“危險(xiǎn)斷面”坯料經(jīng)過拉深后,圓筒形件壁部的厚度與硬度都會(huì)發(fā)生變化,如圖4-8所示。筒壁的上部是由凸緣部分的外邊緣轉(zhuǎn)移而來,其切向壓縮量大,壁部變厚,由于其變形程度大、加工硬化現(xiàn)象也顯著,因此其硬度也比原來的板料高。在筒壁的底部

16、靠近凸模圓角處,是由凸緣部分的內(nèi)邊緣轉(zhuǎn)移而來,此處為“多余三角形材料”的尖部,其切向壓縮量幾乎沒有,該處材料的變形程度很小,加工硬化較低,材料的屈服極限也就較低,壁厚變薄。整個(gè)筒壁部分,由上向下厚度逐漸變小,硬度逐漸降低。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 圖4-8拉深件沿高度方向壁厚和硬度的變化 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 拉深件硬度的變化恰好與工藝要求相反,從工藝角度看工件下部硬化要大,而口部硬化要小。加工硬化的好處是使工件的強(qiáng)度和剛度高于毛坯材料,但塑性降低又使材料進(jìn)一步拉深時(shí)變形困難。在工藝設(shè)計(jì)時(shí),特別是多次拉深時(shí),應(yīng)正確選擇各次的變形量,并考慮半成品件是否需要退火以恢復(fù)

17、其塑性。在筒壁與凸模圓角相切處,板料變薄最為嚴(yán)重,成為筒壁部分最薄弱的地方,是拉深時(shí)最容易破裂的“危險(xiǎn)斷面”。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 2)拉裂產(chǎn)生的原因當(dāng)筒壁的拉應(yīng)力超過了危險(xiǎn)斷面處材料的有效抗拉強(qiáng)度時(shí),拉深件便會(huì)產(chǎn)生拉裂,如圖49所示。另外,當(dāng)凸緣區(qū)起皺時(shí),坯料難以或不能通過凸、凹模間隙使得筒壁拉應(yīng)力急劇增大,也會(huì)導(dǎo)致拉裂。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 圖4-9拉深件的拉裂第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 3)控制拉裂的措施防止拉裂可通過兩種途徑來解決:一方面是降低筒壁拉應(yīng)力的值,生產(chǎn)實(shí)際中可采用適當(dāng)?shù)睦畋群蛪哼吜?增加拉深次數(shù)和凸模的表面粗糙度,改善凸緣部分

18、變形材料的潤滑條件,合理設(shè)計(jì)模具工作部分的形狀及參數(shù)（加大模具圓角半徑）等措施來實(shí)現(xiàn);另一方面是提高危險(xiǎn)斷面處材料的抗拉強(qiáng)度,如選用拉深性能好的材料,采用凸緣加熱、筒壁冷卻的措施來實(shí)現(xiàn)。綜上所述,起皺和拉裂是拉深過程中的兩大障礙,是拉深時(shí)經(jīng)常遇到的主要質(zhì)量問題。但一般情況下起皺不是主要難題,因?yàn)橹灰捎脡哼吶Φ却胧┖蠹纯山鉀Q。因而拉裂就成為拉深時(shí)的主要破壞形式。拉深能順利進(jìn)行時(shí),極限變形程度的確定就是以不拉裂為前提的。同時(shí)還要使厚度變化和冷作硬化程度在工件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的允許范圍之內(nèi)。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 4.2 拉深件的工藝性拉深件的工藝性4.2.1 拉深件的形狀、尺寸及精度拉深

19、件的形狀、尺寸及精度 1. 拉深件的形狀、尺寸拉深件的形狀、尺寸 （1）結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)簡單、對稱，盡量避免急劇的外形變化； （2）標(biāo)注尺寸時(shí)，不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)、外形尺寸，產(chǎn)品圖上的尺寸應(yīng)注明必須保證外形尺寸或內(nèi)形尺寸；帶臺階的拉深件，其高度方向的尺寸標(biāo)注一般應(yīng)以底部為基準(zhǔn)，若以上部為基準(zhǔn)，高度尺寸不容易保證；筒壁和底面連接處的圓角半徑只能標(biāo)注在內(nèi)形。 (3）拉深件的底部或凸緣上有孔時(shí)，孔邊到側(cè)壁的距離應(yīng)滿足：aR+0.5t（r+0.5t），如圖8-9所示； 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 圖8-9 拉深件的孔邊距返回第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) （

20、4）拉深件的圓角半徑拉深件的圓角半徑 拉深件凸緣與筒壁間的圓角半徑應(yīng)取rd2t，為便于拉深順利進(jìn)行，通常取rd (48)t；當(dāng)rd 2t時(shí)，需增加整形工序。 拉深件底與筒壁間的圓角半徑應(yīng)取rp t，為便于拉深順利進(jìn)行，通常取rp (35)t；當(dāng)零件要求rp t時(shí)，需增加整形工序。 矩形拉深件壁間圓角半徑r：指矩形拉深件的四個(gè)壁的轉(zhuǎn)角半徑。要求：r3t及rH/5第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 。pypgpg第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) （5）多次拉深件的筒壁和凸緣的內(nèi)、外表面 應(yīng)允許出現(xiàn)壓痕 （6）非對稱的空心件應(yīng)組合成對進(jìn)行拉深，然后將其切成兩個(gè)或多個(gè)零件。 2.拉深件的精度主要

21、指其橫斷面的尺寸精度；一般在IT13級以下，不宜高于IT11級，高于IT13級的應(yīng)增加整形工序。第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 4.2.2 拉深件的材料選用拉深件的材料選用 用于拉深的材料一般要求具有較好的塑性、低的屈強(qiáng)比、大的板厚方向性系數(shù)和小的板平面方向性。有利于材料的拉伸成形。第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 4.3 4.3 旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料尺寸的確定旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料尺寸的確定4.3.1 確定坯料形狀與尺寸的原則1.形狀相似性原則。拉深件的坯料形狀一般與拉深件的斷面輪廓形狀近似相同,即當(dāng)拉深件的斷面輪廓是圓形、橢圓形或矩形時(shí),相應(yīng)坯料的形狀應(yīng)分別為圓形、橢圓形或近似矩形。坯料周

22、邊形狀應(yīng)是光滑過渡的曲線而無急劇的轉(zhuǎn)折,以使拉深時(shí)變形均勻,拉深后得到等高側(cè)壁或等寬凸緣。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) (a)直壁旋轉(zhuǎn)體零件直壁旋轉(zhuǎn)體零件;(b)曲面旋轉(zhuǎn)體零件曲面旋轉(zhuǎn)體零件;(c)盒形零件盒形零件;(d)非旋轉(zhuǎn)體曲面形狀零件非旋轉(zhuǎn)體曲面形狀零件第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) (2)表面積相等原則。對于不變薄拉深,雖然在拉深過程中板料的厚度有增厚也有變薄,但實(shí)踐證明,拉深件的平均厚度與坯料厚度相差不大。由于拉深前后拉深件與坯料重量相等、體積不變,因此,可以按坯料表面積等于拉深件表面積的原則確定坯料尺寸。(3)增加修邊余量原則

23、。由于金屬板料具有板平面方向性，且受模具幾何形狀等因素的影響,制成的拉深件口部一般都不整齊,因此在多數(shù)情況下采取增加修邊余量,即加大工序件高度或凸緣寬度的辦法,拉深后再經(jīng)過切邊工序以保證零件質(zhì)量。修邊余量可參考表4-1和表4-2。但當(dāng)零件的相對高度H/d很小并且高度尺寸要求不高時(shí),也可以不用切邊工序。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 表表4-1無凸緣圓筒形拉深件的修邊余量無凸緣圓筒形拉深件的修邊余量h 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 表表4-2有凸緣圓筒形拉深件的修邊余量有凸緣圓筒形拉深件的修邊余量R 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) （4）理論與實(shí)踐統(tǒng)一的原則。理論計(jì)算確定的

24、毛坯尺寸是不準(zhǔn)確的，形狀越復(fù)雜相差越大，因此應(yīng)反復(fù)試模修模后在確定毛坯尺寸，并設(shè)計(jì)落料模。第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 4.3.2 簡單旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料尺寸的確定旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料的形狀是圓形,所以坯料尺寸的計(jì)算主要是確定坯料直徑。對于簡單旋轉(zhuǎn)體拉深件,可首先將拉深件劃分為若干個(gè)簡單而又便于計(jì)算的幾何體,并分別求出各簡單幾何體的表面積,再把各簡單幾何體的表面積相加即為拉深件的總表面積,然后根據(jù)拉深前后表面積相等,即可求出坯料直徑。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 例如,如圖4-10所示的圓筒形拉深件,坯料尺寸確定的步驟如下:增加修邊余量。由于拉深后工件口部一般不平齊,需要修邊,因此

25、計(jì)算坯料尺寸時(shí),應(yīng)增加修邊余量。修邊余量的值可根據(jù)工件的相對高度查表4-1。第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 計(jì)算拉深件表面積。拉深件可看成由上部無底圓筒,圓角部1/4凸球帶以及底部圓板三部分組成。每一部分的表面積分別為無底圓筒部分的表面積A1=d(H-r)1/4凸球帶部分的表面積A2=2r(d-2r)+8r2/4底部圓板部分的表面積A3=(d-2r)2/4式中：d、H、r分別為拉深件的直徑、高度、圓角半徑。 工件的總表面積為 A=Ai=A1+A2+A3 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 求出坯料尺寸。設(shè)坯料直徑為D,根據(jù)坯料表面積等于拉深件表面積的原則有: 32124AAAADi4i

26、DA分別將A1、 A2 、 A3代人上式并簡化后得: 2241.720.56DddHdrr（4-1） 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 圖4-10圓筒形拉深件坯料尺寸計(jì)算圖 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 表表4-3常用旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料直徑的計(jì)算公式常用旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料直徑的計(jì)算公式 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 表表4-3常用旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料直徑的計(jì)算公式常用旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料直徑的計(jì)算公式 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 4.44.4圓筒形零件的拉深工藝計(jì)算圓筒形零件的拉深工藝計(jì)算4.4.14.4.1拉深系數(shù)及其極限拉深系數(shù)及其極限在拉深工藝設(shè)計(jì)時(shí),必須知道工件是否能

27、一次拉出,還是需要幾道工序才能拉成。能否正確解決這個(gè)問題直接關(guān)系到拉深工作的經(jīng)濟(jì)性和拉深件的質(zhì)量。拉深次數(shù)決定于每次拉深時(shí)允許的極限變形程度。圓筒形件的拉深變形程度一般用拉深系數(shù)表示和衡量。1)拉深系數(shù)的概念和意義拉深系數(shù)m是指每次拉深后圓筒形件直徑與拉深前坯料(或半成品)直徑的比值(圖4-12)。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 圖4-12圓筒形件的多次拉深 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 第一次拉深系數(shù) 11dmD 第二次拉深系數(shù) 11dmD 第n次拉深系數(shù) 1nnndmd總拉深系數(shù)表示從坯料直徑拉深至的總變形程度。即： nnnnnnnmmmmmddddddddDdDdm132

28、112123121總（4-3） 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 從拉深系數(shù)的表達(dá)式可以看出,拉深系數(shù)是一個(gè)小于1的數(shù)值,其值越小表示拉深前后坯料的直徑變化越大,即拉深變形程度越大,所需要的拉深次數(shù)也越多。拉深時(shí)既能使材料的塑性得到充分利用,同時(shí)又不致使拉深件破裂的最小拉深系數(shù),稱為極限拉深系數(shù)。(實(shí)際和極限拉深系數(shù)介紹)拉深系數(shù)是一個(gè)重要的工藝參數(shù),它是拉深工藝計(jì)算的基礎(chǔ)。知道了拉深系數(shù)就知道工件總的變形量和每道拉深的變形量,工件需拉深的次數(shù)及各次半成品的尺寸也就可以求出。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 2)影響極限拉深系數(shù)的因素(1)材料方面。材料的力學(xué)性能。材料的屈強(qiáng)比s/b

29、越小、伸長率越大,對拉深越有利。因s小表示變形區(qū)抗力小,材料容易變形,而b大則說明危險(xiǎn)斷面處強(qiáng)度高而不易破裂,因而s/b小的材料拉深系數(shù)可取小些。材料的伸長率小時(shí),因塑性變形能力差,則拉深系數(shù)要取大些。材料的厚向異性系數(shù)r和硬化指數(shù)n大時(shí)易于拉深,可以采用較小的拉深系數(shù)。這是由于r大時(shí),板平面方向比厚度方向變形容易,即板厚方向變形較小,不易起皺,傳力區(qū)不易拉破。n大表示加工硬化程度大,則抗局部頸縮失穩(wěn)能力強(qiáng),變形均勻,因此板料的總體成型極限提高。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 材料的相對厚度(t/D)。材料的相對厚度大時(shí),凸緣抵抗失穩(wěn)起皺的能力增強(qiáng),因而所需壓邊力減小(甚至不需要),這

30、就減小了因壓邊力而引起的摩擦阻力,從而使總的變形抗力減少,故極限拉深系數(shù)可減小。材料的表面質(zhì)量。材料的表面光滑,拉深時(shí)材料所受的摩擦阻力小且容易流動(dòng),所以極限拉深系數(shù)可減小。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) (2)拉深條件。模具工作部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)。模具結(jié)構(gòu)參數(shù)中,影響極限拉深系數(shù)的主要是凸、凹模圓角半徑及模具間隙。凸模圓角半徑rp太小,則板料繞凸模彎曲的拉應(yīng)力增加,易造成局部變薄嚴(yán)重,降低危險(xiǎn)斷面的強(qiáng)度,因而會(huì)降低極限變形程度;凹模圓角半徑rd太小,則板料在拉深過程中通過凹模圓角半徑時(shí)彎曲阻力增加,增加了筒壁傳力區(qū)的拉應(yīng)力,也會(huì)降低極限變形程度;模具間隙太小,則板料會(huì)受到的擠壓作用和摩擦

31、阻力太大,增大了拉深力,使極限變形程度減小。第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 因此,為了減小極限拉深系數(shù),凸、凹模圓角半徑及模具間隙應(yīng)適當(dāng)取較大值。但是,凸、凹模圓角半徑和模具間隙也不宜取得過大,過大的圓角半徑會(huì)減小板料與凸模和凹模端面的接觸面積及壓料圈的壓料面積,板料懸空面積增大,容易產(chǎn)生失穩(wěn)起皺;過大的模具間隙會(huì)影響拉深件的精度,使拉深件的錐度和回彈較大。另外,凹模形狀對拉深系數(shù)也有一定影響,錐形凹模支撐材料變形區(qū)的形狀是錐形而不是平面,減少了材料流過凹模圓角時(shí)的摩擦阻力和彎曲變形力,且防皺效果好,因而極限拉深系數(shù)降低。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 壓邊圈的結(jié)構(gòu)形式(a)平面

32、形壓邊圈;(b)錐形壓邊圈;(c)弧形壓邊圈 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 壓邊條件。采用壓邊圈并加以合理的壓邊力對拉深有利,可以減小拉深系數(shù)。拉深時(shí)壓邊力過大,會(huì)增加拉深阻力,傳力區(qū)危險(xiǎn)斷面的負(fù)擔(dān)增加;壓邊力過小,拉深時(shí)變形區(qū)起皺的傾向增加,都對拉深不利。合理的壓邊力應(yīng)該是在保證不起皺的前提下取最小值。摩擦與潤滑條件。凹模與壓料圈的工作表面光滑，潤滑條件較好,可以減小拉深系數(shù)。第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 拉深次數(shù)。第一次拉深時(shí)材料還沒硬化,塑性好,極限拉深系數(shù)可小些。以后的拉深因材料已經(jīng)硬化,塑性愈來愈低,變形越來越困難,故一道比一道的拉深系數(shù)大。除此以外,影響極限拉深系數(shù)

33、的因素還有拉深方法、拉深速度、拉深件形狀等。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 3)極限拉深系數(shù)的確定實(shí)際生產(chǎn)中,極限拉深系數(shù)的數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用試驗(yàn)方法得出的,見表4-4和表4-5。由表中可以看出,用壓邊圈時(shí),首次拉深m1約為0.50.6左右,以后各次拉深mn約為0.70.8左右。mn均大于首次拉深m1的值,且以后各次拉深的拉深系數(shù)越來越大。不用壓邊圈的拉深系數(shù)大于用壓邊圈的拉深系數(shù)。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 表表4-4無凸緣圓筒形件帶壓邊圈時(shí)的極限拉深系數(shù)無凸緣圓筒形件帶壓邊圈時(shí)的極限拉深系數(shù) 坯料相對厚度（t/D）100 拉深系數(shù) 2.01.5 1.51.0

34、 1.00.6 0.60.3 0.30.15 0.150.08 m 1 0.480.50 0.500.53 0.530.55 0.550.58 0.580.60 0.600.63 m 2 0.730.75 0.750.76 0.760.78 0.780.79 0.790.80 0.800.82 m 3 0.760.78 0.780.79 0.790.80 0.800.81 0.810.82 0.820.84 m 4 0.780.80 0.800.81 0.810.82 0.820.83 0.830.85 0.850.86 m 5 0.800.82 0.820.84 0.840.85 0.850

35、.86 0.860.87 0.870.88 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 表表4-5無凸緣圓筒形件不帶壓邊圈時(shí)的極限拉深系數(shù)無凸緣圓筒形件不帶壓邊圈時(shí)的極限拉深系數(shù) 坯料相對厚度（t/D）100 拉深系數(shù) 1.5 2.0 2.5 3.0 3 m 1 0.65 0.60 0.55 0.53 0.50 m 2 0.80 0.75 0.75 0.75 0.70 m 3 0.84 0.80 0.80 0.80 0.75 m 4 0.87 0.84 0.84 0.84 0.78 m 5 0.90 0.87 0.87 0.87 0.82 m 6 0.90 0.90 0.90 0.85 第四章拉深模

36、具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 實(shí)際生產(chǎn)中采用的拉深系數(shù)一般均大于表中所列數(shù)字,因采用過小的接近于極限值的拉深系數(shù)會(huì)使工件在凸模圓角部位過分變薄,在以后的拉深工序中,這變薄嚴(yán)重的缺陷會(huì)轉(zhuǎn)移到工件側(cè)壁上去,使零件質(zhì)量降低,所以,當(dāng)零件質(zhì)量要求較高時(shí)應(yīng)采用稍大于極限值的拉深系數(shù)。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 4)后續(xù)各次拉深的特點(diǎn)后續(xù)各次拉深所用的毛坯與首次拉深時(shí)不同,不是平板而是圓筒形件,因此,它與首次拉深相比,有許多不同之處:(1)首次拉深時(shí),平板毛坯的厚度和力學(xué)性能都是均勻的,而后續(xù)各次拉深時(shí)筒形毛坯的壁厚及力學(xué)性能都不均勻。后續(xù)各次拉深時(shí),不僅板料已有加工硬化,而且坯料的筒壁要經(jīng)過兩次

37、彎曲才被凸模拉入凹模內(nèi),變形更為復(fù)雜,所以它的極限拉深系數(shù)要比首次拉深大得多,而且通常后一次都略大于前一次。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) (2)首次拉深時(shí),凸緣變形區(qū)是逐漸縮小的,而后續(xù)各次拉深時(shí),其變形區(qū)保持不變,只是在拉深終了以前才逐漸縮小,所以在拉深過程中,拉深力的變化不一樣。首次拉深時(shí),拉深力的變化是變形抗力增加與變形區(qū)減小兩個(gè)相反的因素互相消長的過程,因而在開始階段較快地達(dá)到最大拉深力,然后逐漸減小到零。而后續(xù)各次拉深變形區(qū)保持不變,但材料的硬化及厚度增加都是沿筒的高度方向進(jìn)行的,所以其拉深力在整個(gè)拉深過程中一直都在增加,直到拉深的最后階段才由最大值下降至零第四章拉深模具設(shè)

38、計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 4.4.2 圓筒形件拉深次數(shù)與工序尺寸的確定圓筒形件拉深次數(shù)與工序尺寸的確定 1.無凸緣圓筒形件拉深次數(shù)與工序尺寸的計(jì)算無凸緣圓筒形件拉深次數(shù)與工序尺寸的計(jì)算 （1）拉深次數(shù)的確定。當(dāng)拉深件的總拉深系數(shù)m總大于第一次極限拉深系數(shù)m1,即m總m1時(shí),則該拉深件只需一次拉深就可拉出,否則就要進(jìn)行多次拉深。需要多次拉深時(shí),其拉深次數(shù)可按以下方法確定:(a)推算法:先根據(jù)t/D和是否帶壓料圈的條件從表4-8或表4-9查出m1、m2、m3、,然后從第一道工序開始依次算出各次拉深工序件直徑,即d1=m1D、d2=m2d1、dn=mndn-1,直到dnd,即當(dāng)計(jì)算所得直徑也稍小于或等于

39、拉深件所要求的直徑d時(shí),計(jì)算的次數(shù)n即為拉深的次數(shù)。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) (b)查表法:圓筒形件的拉深次數(shù)可從各種實(shí)用的表格中查取。如表4-6所示是根據(jù)坯料相對厚度t/D與零件的相對高度H/d查取拉深次數(shù);表4-7是根據(jù)t/D與總拉深系數(shù)m總查取拉深次數(shù)。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 表表4-6無凸緣圓筒形件相對高度無凸緣圓筒形件相對高度H/d與拉深次數(shù)的關(guān)系與拉深次數(shù)的關(guān)系 坯料相對厚度（t/D）100 拉深次數(shù) 21.5 1.51.0 1.00.6 0.60.3 0.30.15 0.150.08 1 0.940.77 0.840.65 0.710.57 0.62

40、0.50 0.520.45 0.460.38 2 1.881.54 1.601.32 1.361.10 1.130.94 0.960.83 0.900.70 3 3.502.70 2.802.20 2.301.80 1.901.50 1.601.30 1.301.10 4 5.604.30 4.303.50 3.602.90 2.902.40 2.402.00 2.001.50 5 8.906.60 6.605.10 5.204.10 4.103.30 3.302.70 2.702.00 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 表表4-7圓筒形件總拉深系數(shù)圓筒形件總拉深系數(shù)(m總總)與拉深次數(shù)的

41、關(guān)系與拉深次數(shù)的關(guān)系 坯料相對厚度（t/D）100 拉深次數(shù) 21.5 1.51.0 1.00.5 0.50.2 0.20.06 2 0.330.36 0.360.40 0.400.43 0.430.46 0.460.48 3 0.240.27 0.270.30 0.300.34 0.340.37 0.370.40 4 0.180.21 0.210.24 0.240.27 0.270.30 0.300.33 5 0.130.16 0.160.19 0.190.22 0.220.25 0.250.29 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) (2)(2)圓筒形件各次拉深工序尺寸的計(jì)算圓筒形件各次拉

42、深工序尺寸的計(jì)算當(dāng)圓筒形件需多次拉深時(shí),就必須計(jì)算各次拉深的工序件尺寸,以作為設(shè)計(jì)模具及選擇壓力機(jī)的依據(jù)。(a)各次工序件的直徑當(dāng)拉深次數(shù)確定之后,先從表中查出各次拉深的極限拉深系數(shù),并加以調(diào)整后確定各次拉深實(shí)際采用的拉深系數(shù)。調(diào)整的原則是: 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 保證m1m2m3mn=d/D。變形程度應(yīng)逐步減小,即后續(xù)拉深系數(shù)應(yīng)逐步增大,且大于表中所列極限拉深系數(shù)。然后根據(jù)調(diào)整后的各次拉深系數(shù)計(jì)算各次工序件直徑。 d1=m1D、d2=m2d1、dn=mndn-11mm,故按板厚中線尺寸計(jì)算。(1)計(jì)算坯料直徑:根據(jù)零件尺寸,其相對高度為 h/d=(76-1)/(30-2)2.

43、7 查表4-4得切修邊余量h=6mm;由表4-6查得坯料直徑計(jì)算公式為 2241.720.56DddHdrr第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 由圖4-15知d=28mm,r=4mm,h=75mm,H=81mm,代入上式得 mm3 .98454. 042872. 1812842822D第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 圖4-15圓筒形件第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) (2)確定拉深次數(shù):根據(jù)坯料相對厚度 t/D=2/98.3100%=2%按表4-1知可采用也可不采用壓料圈,但為了保險(xiǎn)起見,拉深時(shí)采用壓料圈。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 零件所要求的總拉深系數(shù) m總=d/D

44、=28/98.3=0.285 由表4-8查得各次極限拉深系數(shù)為:m1=0.50,m2=0.75,m3=0.78,m4=0.80,?？梢妋總1.4)。 帶凸緣圓筒形件不能用一般的拉深系數(shù)來反映材料實(shí)際的變形程度大小,而必須將拉深高度考慮進(jìn)去。因?yàn)?對于同一坯料直徑D和筒形部分直徑d,可有不同凸緣直徑dt和高度H對應(yīng),盡管拉深系數(shù)相同(m=d/D),若拉深高度H不同,其變形程度也不同。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 當(dāng)零件底部圓角半徑r與凸緣處圓角半徑R相等,即r=R時(shí),坯料直徑為 21/43.44ttmd DdhRddd243.44tDddhdR根據(jù)拉深系數(shù)的定義,有凸緣圓筒形件的拉深系

45、數(shù)可表示為 (4-12) 式中:mt為凸緣圓筒形件的拉深系數(shù);d為零件圓筒形部分的直徑;D為坯料直徑。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 由上式可以看出,帶凸緣圓筒形件的拉深系數(shù)取決與下列三組有關(guān)尺寸的相對比值:凸緣的相對直徑dt/d;零件的相對高度H/d;相對圓角半徑R/d。其中以dt/d影響最大,H/d次之,R/d影響較小。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 表表4-11帶凸緣圓筒形件首次拉深的極限拉深系數(shù)帶凸緣圓筒形件首次拉深的極限拉深系數(shù)m1 坯料相對厚度（t/D）100 凸緣的相對直徑/tdd 2.01.5 1.51.0 1.00.6 0.60.3 0.30.1 1.1 以下

46、 1.3 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 0.51 0.49 0.47 0.45 0.42 0.40 0.37 0.34 0.32 0.53 0.51 0.49 0.46 0.43 0.41 0.38 0.35 0.33 0.55 0.53 0.50 0.47 0.44 0.42 0.38 0.35 0.33 0.57 0.54 0.51 0.48 0.45 0.42 0.38 0.35 0.33 0.59 0.55 0.52 0.48 0.45 0.42 0.38 0.35 0.33 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 表表4-124-12帶凸緣圓筒形件首次拉深的極

47、限相對高帶凸緣圓筒形件首次拉深的極限相對高度度H1/d1 坯料相對厚度（t/D）100 凸緣的相對直徑/tdd 2.01.5 1.51.0 1.00.6 0.60.3 0.30.1 1.1 以下 1.3 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 0.900.75 0.800.65 0.700.58 0.580.48 0.510.42 0.450.35 0.350.28 0.270.22 0.220.18 0.820.65 0.720.56 0.630.50 0.530.42 0.460.36 0.400.31 0.320.25 0.240.19 0.200.16 0.570.70

48、 0.600.50 0.530.45 0.440.37 0.380.32 0.330.27 0.270.22 0.210.17 0.170.14 0.620.50 0.530.45 0.480.40 0.390.34 0.340.29 0.290.25 0.230.20 0.180.15 0.150.12 0.520.45 0.470.40 0.420.35 0.350.29 0.300.25 0.260.22 0.210.17 0.160.13 0.130.10 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 當(dāng)帶凸緣圓筒形件的總拉深系數(shù)mt=d/D大于表4-11的極限拉深系數(shù),且零件的相對高度H/d

49、小于表4-12的極限相對值時(shí),則可以一次拉深成型,否則需要兩次或多次拉深。帶凸緣圓筒形件以后各次拉深系數(shù)為 mi=di/di-1(i=2,3,n) 其值與凸緣寬度及外形尺寸無關(guān),可取與無凸緣圓筒形件的相應(yīng)拉深系數(shù)相等或略小的數(shù)值,見表4-13。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 表表4-13帶凸緣圓筒形件以后各次的極限拉深系數(shù)帶凸緣圓筒形件以后各次的極限拉深系數(shù) 坯料相對厚度（t/D）100 拉 深 系 數(shù) 2.01.5 1.51.0 1.00.6 0.60.3 0.30.1 m2 m3 m4 m5 0.73 0.75 0.78 0.80 0.75 0.78 0.80 0.82 0.76

50、0.79 0.82 0.84 0.78 0.80 0.83 0.85 0.80 0.82 0.84 0.86 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 2)帶凸緣圓筒形件的拉深方法(1)窄凸緣圓筒形件的拉深。窄凸緣圓筒形件是凸緣寬度很小的拉深件,這類零件需多次拉深時(shí),由于凸緣很窄,因此可先按無凸緣圓筒形件進(jìn)行拉深,再在最后一次工序用整形的方法壓成所要求的窄凸緣形狀。為了使凸緣容易成型,在拉深的最后兩道工序可采用錐形凹模和錐形壓料圈進(jìn)行拉深,留出錐形凸緣,這樣整形時(shí)可減小凸緣區(qū)切向的拉深變形,對防止外緣開裂有利。例如,如圖4-23所示的窄凸緣圓筒形件,共需三次拉深成型,第一次拉成無凸緣圓筒形工序件,

51、在后兩次拉深時(shí)留出錐形凸緣,最后整形達(dá)到要求。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 圖4-23窄凸緣圓筒形件的拉深 (a)窄凸緣拉深件;(b)窄凸緣件拉深過程 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) (2)寬凸緣圓筒形件的拉深。寬凸緣圓筒形件需多次拉深時(shí),拉深的原則是第一次拉深就必須使凸緣尺寸等于拉深件的凸緣尺寸(加切邊余量),以后各次拉深時(shí)凸緣尺寸保持不變,僅僅依靠筒形部分的材料轉(zhuǎn)移來達(dá)到拉深件尺寸。因?yàn)樵谝院蟮睦罟ば蛑?即使凸緣部分產(chǎn)生很小的變形,也會(huì)使筒壁傳力區(qū)產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力,從而使底部危險(xiǎn)斷面拉裂。寬凸緣圓筒形件需多次拉深時(shí)的拉深工藝方法有兩種:第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì)

52、 一種是通過多次拉深,逐漸縮小筒形部分直徑和增加其高度(圖4-24 (a)。這種拉深方法就是直接采用圓筒形件的多次拉深方法,通過各次拉深逐次縮小直徑,增加高度,各次拉深的凸緣圓角半徑和底部圓角半徑不變或逐次減小。用這種方法拉成的零件表面質(zhì)量不高,其直壁和凸緣上保留著圓角彎曲和局部變薄的痕跡,需要在最后增加整形工序,適用于材料較薄、高度大于直徑的中小型帶凸緣圓筒形件。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 另一種是采用高度不變法(圖4-24(b),即首次拉深盡可能取較大的凸緣圓角半徑和底部圓角半徑,高度基本拉深到零件要求的尺寸,以后各次拉深時(shí)僅減小圓角半徑和筒形部分直徑,而高度基本不變。這種方法

53、由于拉深過程中變形區(qū)材料所受到的折彎較輕,因此拉成的零件表面較光滑,沒有折痕。但它只適用于坯料相對厚度較大、采用大圓角過渡不易起皺的情況。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 圖4-24寬凸緣圓筒形件的拉深 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 3)帶凸緣圓筒形拉深工序件高度的計(jì)算與無凸緣圓筒形拉深工序件高度的計(jì)算方法一樣,帶凸緣圓筒形拉深工序件高度的計(jì)算公式如下: 22220.250.14()0.43()()iiiiiiiiHDdrRrRdd(i=1,2,n) 式中:H1、H2、Hn為各次工序件的高度;d1、d2、dn為各次工序件直徑;r1、r2、rn為各次工序件的底部圓角半徑;R1、R2

54、、Rn為各次工序件的凸緣處圓角半徑;D為坯料直徑。 （4-14）第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 圖4-25帶凸緣圓筒形件拉深工序計(jì)算流程 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 4.6.2 盒形件的拉深盒形件的拉深 1. 盒形件的變形特點(diǎn)盒形件的變形特點(diǎn)盒形件盒形件直邊部分直邊部分圓角部分圓角部分兩部分為一兩部分為一整體，相互整體，相互影響。影響。拉深變形拉深變形彎曲變形彎曲變形成形時(shí)，圓角部分的材料向直邊部分流動(dòng)，故使直邊部成形時(shí)，圓角部分的材料向直邊部分流動(dòng)，故使直邊部分在彎曲的同時(shí)還受擠壓。同樣，圓角部分也不完全與分在彎曲的同時(shí)還受擠壓。同樣，圓角部分也不完全與圓筒形零件的拉深相同，

55、由于直邊部分的存在，圓角部圓筒形零件的拉深相同，由于直邊部分的存在，圓角部分的材料可以向直邊部分流動(dòng)，因此圓角部分材料的變分的材料可以向直邊部分流動(dòng)，因此圓角部分材料的變形程度有所減輕。形程度有所減輕。第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 2. 坯料尺寸計(jì)算坯料尺寸計(jì)算 （1）一次成形的矩形盒）一次成形的矩形盒 直邊部分按彎曲展開，計(jì)算公式為直邊部分按彎曲展開，計(jì)算公式為 圓角部分按筒形件拉深展開，計(jì)算圓角部分按筒形件拉深展開，計(jì)算公式為公式為prhl57. 0)16. 0(86. 022pprrrrhrR然后過然后過BC和和DE的中點(diǎn)的中點(diǎn)G和和H作圓弧作圓弧R的切線，再用圓弧的切線，再用圓

56、弧將切線和直邊展開線連接起來，便得最后修正的坯料外將切線和直邊展開線連接起來，便得最后修正的坯料外形形ALGHMF。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 4.7 4.7 拉深工藝的輔助工序拉深工藝的輔助工序?yàn)榱吮ＷC拉深過程的順利進(jìn)行,提高拉深件質(zhì)量和模具壽命,需要安排一些必要的輔助工序。拉深中的輔助工序很多,大致可以分為以下幾種:(1)拉深工序前的輔助工序,如材料的軟化熱處理、清洗、潤滑等;(2)拉深工序間的輔助工序,如軟化熱處理、涂漆、潤滑等;(3)拉深后的輔助工序,如消除應(yīng)力退火、清洗、打毛刺、表面處理、檢驗(yàn)等等。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 1.1.潤滑潤滑拉深時(shí)毛坯與模具表

57、面接觸時(shí)相互之間產(chǎn)生很大的壓力,使毛坯在拉深時(shí)與接觸表面產(chǎn)生摩擦力。在凸緣部分和凹模入口處的有害摩擦不僅會(huì)降低拉深的許用變形程度,而且會(huì)導(dǎo)致零件表面的擦傷,降低模具壽命,這種情況在拉深不銹鋼、高溫合金等粘性大的材料時(shí)更加嚴(yán)重。為此,在凹模平面和圓角處、壓邊圈表面及與這些部位相接觸的毛坯表面,應(yīng)每隔一定周期均勻抹涂一層潤滑油,并保持潤滑部位潔凈。而在凸模表面或與凸模接觸的毛坯表面則切忌涂潤滑劑。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 2.熱處理熱處理在拉深過程中,除鉛和錫外,所有金屬都要產(chǎn)生加工硬化,使金屬強(qiáng)度指標(biāo)s、b增加,而塑性指標(biāo)、降低。同時(shí),由于塑性變形不均勻,拉深后材料內(nèi)部還存在殘余內(nèi)

58、應(yīng)力。在多次拉深時(shí),為了恢復(fù)冷加工后材料的塑性,應(yīng)在工序中間安排退火,以軟化金屬組織。拉深工序后還要安排去應(yīng)力退火。一般拉深工序間常采用低溫退火,如低溫退火后的效果不夠理想,也可采用高溫退火。拉深完后則采用低溫退火。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 退火使生產(chǎn)周期延長,成本增加,應(yīng)盡可能避免。對普通硬化金屬,如08鋼,10鋼,15鋼,黃銅和軟鋁等,只要拉深工藝制定合適,加上模具設(shè)計(jì)合理,就可能免于中間退火。對于高硬化的金屬,如不銹鋼、耐熱鋼等,一般在一、二次拉深工序后即需進(jìn)行中間退火。各種材料不需中間退火就能完成的拉深工序次數(shù)為:低碳鋼34次;鋁45次;黃銅24次;不銹鋼12次;鎂合金、

59、鈦合金1次。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 3.3.酸洗酸洗退火后工件表面必然有氧化皮和其它污物,在繼續(xù)加工時(shí)會(huì)增加模具的磨損,因此必須酸洗,否則使拉深不能正常進(jìn)行。有時(shí)酸洗也在拉深前的毛坯準(zhǔn)備工作中進(jìn)行。酸洗前工件應(yīng)用蘇打水去油,酸洗后用冷水沖洗,以溫度為6080的弱堿溶液中和酸性,并用熱水洗滌。不能讓酸液殘留在工件表面上。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 4.8 拉深模設(shè)計(jì)拉深模設(shè)計(jì) 4.8.1 4.8.1 拉深模具的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模具的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的結(jié)構(gòu)一般較簡單,但結(jié)構(gòu)類型較多。按使用的壓力機(jī)類型不同,可分為單動(dòng)壓力機(jī)用拉深模、雙動(dòng)壓力機(jī)用拉深模及三動(dòng)壓力機(jī)用

60、拉深模,它們的本質(zhì)區(qū)別在于壓邊裝置的不同;按工序的組合程度不同,可分為單工序拉深模、復(fù)合工序拉深模與級進(jìn)工序拉深模;按結(jié)構(gòu)形式與使用要求的不同,可分為首次拉深模與以后各次拉深模、有壓邊裝置拉深模與無壓邊裝置拉深模、順裝式拉深模與倒裝式拉深模、下出件拉深模與上出件拉深模等。 第四章拉深模具設(shè)計(jì)第四章拉深模具設(shè)計(jì) 1.1.首次拉深模首次拉深模1)單動(dòng)壓力機(jī)用首次拉深模圖4-38(a)為無壓邊裝置的首次拉深模。拉深件直接從凹模底下落下,為了從凸模上卸下沖件,在凹模下裝有卸件器,當(dāng)拉深工作行程結(jié)束,凸?；爻虝r(shí),卸件器下平面作用于拉深件口部,把拉深件卸下。為了便于卸件,凸模上鉆有直徑為3mm以上的通氣孔