塑性成形工藝?yán)罟に嚺c模具設(shè)計PPT學(xué)習(xí)教案

1、塑性成形工藝?yán)罟に嚺c模具設(shè)計塑性成形工藝?yán)罟に嚺c模具設(shè)計 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工件，或?qū)⒁阎瞥傻拈_口空心件加工成其它形狀的空心件的一種沖壓加工方法。拉深也叫拉延。 用拉深工藝可以制得筒形、階梯型、球形、錐形、拋物線型等旋轉(zhuǎn)體零件，也可制成盒形等非旋轉(zhuǎn)體零件，若將拉深與其它成形工藝（如脹形、翻邊等），則可加工出形狀非常復(fù)雜的零件，如汽車車門等。因此，拉深的應(yīng)用非常廣泛，是冷沖壓的基本工序之一。第1頁/共84頁拉深變形過程一第2頁/共84頁第3頁/共84頁變形過程 處于凸模底下的材料在拉深過程中變化很小，變形主要集中在處于平面上的（Dd）部分，該處金屬在切向

2、壓應(yīng)力和徑向拉應(yīng)力的共同作用下，沿切向被壓縮，且愈到口部壓縮的愈多；徑向伸長，且愈到口部伸長的愈多。該部分是拉深的主要變形區(qū)。第4頁/共84頁變形特點二、拉深過程中變形毛坯各部分的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)1.變形區(qū)凸緣部分2.過渡區(qū)圓角部分3.傳力區(qū)筒壁部分4.小變形區(qū)圓筒底部第5頁/共84頁三、拉深過程的力學(xué)分析mRR313110dd（一）凸緣變形區(qū)的應(yīng)力分析 1.拉深中某時刻凸緣變形區(qū)的應(yīng)力分布第6頁/共84頁RRtmln11 . 13RRtmln1 . 11tRR61. 031第7頁/共84頁2.拉深過程中和的變化規(guī)律max1max3 了解它們的變化規(guī)律，對防止拉深時起皺和破裂很有必要。第8頁/共

3、84頁（二）筒壁傳力區(qū)的受力分析2WWMmaxmax12eP maxmaxPPdtF第9頁/共84頁四、拉深成形缺陷及防止措施（一）起皺影響因素凸緣部分材料的相對厚度切向壓應(yīng)力的大小材料的力學(xué)性能凹模工作部分的幾何形狀第10頁/共84頁平端面凹模拉深時，毛坯首次拉深不起皺的條件：DdDt117. 009. 0錐面凹模拉深時，毛坯首次拉深不起皺的條件：DdDt103. 0第11頁/共84頁拉深起皺的規(guī)律： 由最大切向壓應(yīng)力和凸緣的相對厚度的變化有關(guān)，其變化規(guī)律與最大拉應(yīng)力的變化規(guī)律相似。第12頁/共84頁（二）拉裂第13頁/共84頁（二）拉裂防止拉裂的措施：1.根據(jù)板材成形性能，采用適當(dāng)?shù)睦畋?/p>

4、和壓邊力；2.增加凸模表面粗糙度；3.改善凸緣部分的潤滑條件；4.合理設(shè)計模具工作部分形狀；5.選用拉深性能好的材料。第14頁/共84頁（三）硬化1.拉深時，材料的硬化規(guī)律；2.材料硬化對多次拉深的影響；3.消除硬化的措施；第15頁/共84頁一、拉深件毛坯尺寸的確定1.體積不變原理；2.相似原理。毛坯修邊余量的確定第16頁/共84頁二、拉深系數(shù)及其影響因素拉深系數(shù)的概念和意義（一）第17頁/共84頁DdDdm111DdD111111mDd第18頁/共84頁（二）影響極限拉深系數(shù)的因素1.材料方面的影響：屈強比、伸長率、厚向異性系數(shù)、硬化指數(shù)、材料的相對厚度和材料表面的狀況；2.模具方面：模具間

5、隙、圓角半徑、模具表面光潔度和凹模形狀。3.拉深條件第19頁/共84頁第20頁/共84頁（三）拉深系數(shù)的值4 . 01m理想拉深系數(shù)的值實際拉深系數(shù)的值60. 046. 01m86. 070. 0nm（四）拉深次數(shù)的確定第21頁/共84頁三、半成品尺寸的確定第22頁/共84頁四、以后各次拉深的特點1.首次拉深時，材料的力學(xué)性能均勻；2.首次拉深時，凸緣變形區(qū)是逐漸減小的，而以后各次拉深時，其變形區(qū)保持不變，直到拉深終了之前；3.拉深力的不同；4.發(fā)生拉深破裂的時刻不同；5.變形區(qū)的穩(wěn)定性不同；6.以后各次拉深時，材料的狀態(tài)和變形狀態(tài)不同；第23頁/共84頁第24頁/共84頁五、有凸緣圓筒件的拉

6、深方法及工藝計算窄凸緣：df / d = 1.11.4寬凸緣： df / d 1.4（一）寬凸緣件的拉深特點第25頁/共84頁第26頁/共84頁第27頁/共84頁drdhdDf44. 342drdhddDdmf/44. 3/412第28頁/共84頁決定寬凸緣件的拉深系數(shù)的 因素：1. 相對凸緣直徑df / d ;2. 相對拉深高度h / d ;3. 相對圓角半徑r / d ;其中， df / d的影響最大，而r / d的影響最小。第29頁/共84頁寬凸緣件的拉深特點：1. 寬凸緣件的拉深變形程度不能單純用拉深系數(shù)來表示；2. 寬凸緣件的首次極限拉深系數(shù)比圓筒件要??；3. 寬凸緣件的首次極限拉深

7、系數(shù)與零件的相對凸緣直徑df / d 有關(guān)， df / d越大，則極限拉深系數(shù)越??；4. 寬凸緣件的首次極限拉深系數(shù)還應(yīng)考慮毛坯的相對厚度。第30頁/共84頁（二）寬凸緣筒形零件的工藝計算1. 毛坯的計算；2. 判別工件是否一次拉成： m m1，h / d = h1 / d13.拉深次數(shù)的確定；4.半成品尺寸的確定：dn，rn，hn222214. 043. 041dnpnndnpnfnnnrrdrrdDdh第31頁/共84頁（三）寬凸緣零件的拉深方法第32頁/共84頁1 中型件df 200mm；3 凸緣過大而圓角半徑過小，首先以適當(dāng)?shù)膱A角半徑成形后按圖樣尺寸整形；4 凸緣過大，利用脹形的方法成

8、形。第33頁/共84頁六 階梯圓筒形件的拉深（一）拉深次數(shù)nnndhdh/第34頁/共84頁（二） 拉深方法的確定1.若任意兩個相鄰階梯的直徑之比dn / dn-1 都大于或等于相應(yīng)的圓筒形件的極限拉深系數(shù)，則先從大階梯拉起，每次拉深一個階梯，逐一拉深到最小的階梯，階梯數(shù)也就是拉深次數(shù)。2.若某相鄰兩階梯直徑dn / dn-1之比小于相應(yīng)的圓筒形件的極限拉深系數(shù)，則按帶凸緣圓筒形件的拉深進行，先拉小直徑dn，再拉大直徑dn-1 ，即由小階梯拉深到大階梯。第35頁/共84頁（二）拉深方法的確定第36頁/共84頁（二） 拉深方法的確定3.若最小階梯直徑dn過小，即dn / dn-1過小， hn又不

9、大時，最小階梯可用脹形法得到。4.若階梯形件較淺，且每個階梯的高度又不大，但相鄰階梯直徑相差又較大而又不能一次拉出時，可先拉成球面形狀或帶有大圓角的筒形，最后通過整形得到所需零件。第37頁/共84頁第38頁/共84頁一、盒形件的拉深變形特點直邊部位的變形圓角部位的變形第39頁/共84頁盒形件變形的特點：1)盒形件拉深的變形性質(zhì)與圓筒件一樣，也是徑向伸長，切向縮短。沿徑向愈往口部伸長的愈多，沿切向圓角部分變形大，直邊部分變形小，圓角部分的材料向直邊流動。即盒形件的變形是不均勻的。2)變形的不均勻?qū)е聭?yīng)力分布不均勻。在圓角部的中點 最大，向兩邊逐漸減小，到直邊的中點 最小。故盒形件拉深時要產(chǎn)生破壞

10、，首先就發(fā)生在圓角處。又因圓角部材料在拉深時容許向直邊流動所以盒形件與相應(yīng)的圓筒件比較，危險斷面處受力小，拉深時可采用小的拉深系數(shù)，也不容易起皺。31和31和第40頁/共84頁第41頁/共84頁3) 盒形件拉深時，由于直邊部分和圓角部分實際上是聯(lián)系在一起的整體，因此兩部分的變形相互影響。影響的結(jié)果是：直邊部分除了產(chǎn)生彎曲變形外，還產(chǎn)生了徑向伸長，切向壓縮的拉深變形。影響的程度，隨盒形件形狀不同而不同，也就是說隨相對圓角半徑rB和相對高度H B的不同而不同。rB愈小，圓角部分的材料向直邊部分流的愈多，直邊部分對圓角部分的影響愈大，使得圓角部分的變形與相應(yīng)的圓筒件的差別就大。當(dāng)rB=0.5時，件成

11、為圓筒件，盒形件的變形就與圓筒件一樣了。第42頁/共84頁 當(dāng)相對高度肜B大時，圓角部分對直邊部分的影響就大，直邊部分的變形與簡單彎曲的差別就大。因此盒形件毛坯的形狀和尺寸必然與rB和HB的值有關(guān)。不同的rB和HB ，盒形件毛坯計算方法和工序計算方法也就不同。第43頁/共84頁（一）低盒形件（H=0.3B）毛坯的計算二、盒形件毛坯的形狀與尺寸的確定第44頁/共84頁第45頁/共84頁（二）高盒形件（H=0.5B）毛坯的計算第46頁/共84頁高盒形件（H=（0.708）B）毛坯的計算 對高度和圓角半徑都比較大的盒形件（H=（0.708）B），拉深時圓角部分有大量材料向直邊流動，直邊部分拉深變形也

12、大，這時毛坯形狀可做成長園形或橢圓形。將尺寸為AB盒形件，看作由兩個寬度為B的半方形盒和中間為A-B的直邊部分連接而成，這樣，毛坯的形狀就是由兩個半圓弧和中間兩平行邊所組成的長圓形，長園形毛坯的圓弧半徑為： Rb=D/2第47頁/共84頁第48頁/共84頁長圓形毛坯的長度為： L=2Rb+(A-B)=D+(A-B)長圓形毛坯的寬度為：rABArHBrBDKp243. 022若KL，則毛坯做為圓形，半徑為R0.5K第49頁/共84頁三、盒形件的拉深變形程度Ddm 當(dāng)r=rp時，與圓角部相應(yīng)圓筒體毛坯直徑為：rHDdmrHD21,22則第50頁/共84頁四、盒形件多工序拉深方法及工件尺寸的確定1、

13、高方形盒件多次拉深282. 041. 11rBDn第51頁/共84頁2、高矩形盒件多次拉深第52頁/共84頁第53頁/共84頁一、拉深零件的結(jié)構(gòu)工藝分析 工藝性好，是指既能滿足產(chǎn)品的使用要求，又能夠用最簡單、最經(jīng)濟和最快的方法生產(chǎn)出來。1、對拉深零件的外形尺寸要求1) 對于圓筒件一次拉成的相對高度：表4112) 對于盒形件：r=(0.050.2)B，H=0.4第54頁/共84頁2、對拉深零件的形狀要求1）應(yīng)明確標(biāo)出是內(nèi)形尺寸還是外形尺寸；2）盡量避免采用非常復(fù)雜的和非對稱的拉深件；3）復(fù)雜零件的多次拉深時，要考慮中間工序的毛坯定位問題；4）凸緣下面有成形的拉深件的成形。第55頁/共84頁3、對

14、拉深件的圓角半徑的要求1）圓角半徑應(yīng)滿足：rp =t， rd =2t， r =3t，2）尺寸公差應(yīng)在IT11級以下。第56頁/共84頁二、拉深工藝力的計算1. 壓邊裝置及壓邊力1) 壓邊力第57頁/共84頁第58頁/共84頁壓邊力的大小QAp第59頁/共84頁2）壓邊裝置（1）彈性壓邊裝置第60頁/共84頁寬凸緣拉深第61頁/共84頁剛性壓邊圈（2）第62頁/共84頁2. 拉深力的計算111ktdFb首次拉深力后續(xù)拉深力nbnnktdF第63頁/共84頁3. 拉深功的計算第64頁/共84頁淺拉深時08 . 07 . 0FF深拉深時06 . 05 . 0FF首次拉深功10001max111hFA

15、后續(xù)拉深功1000max2nnnhFA電機功率1036. 1756021nAN第65頁/共84頁三、拉深工藝的輔助工序1. 潤滑2. 退火3. 酸洗第66頁/共84頁一、拉深模具的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模首次拉深模、后續(xù)拉深模單動 / 雙動 / 三動壓力機用拉深模單工序拉深模、復(fù)合模和級進式拉深模無壓邊圈裝置拉深模、有壓邊圈裝置拉深模第67頁/共84頁（一）首次拉深模無壓邊裝置彈性壓邊裝置第68頁/共84頁落料拉深模第69頁/共84頁雙動壓力機上使用的拉深模后續(xù)拉深模（二）第70頁/共84頁二、拉深模工作部分的結(jié)構(gòu)和尺寸（一）凹模圓角半徑rdrd對拉深工藝的影響拉深力；拉深件的質(zhì)量；拉深模的壽命。

16、tdDrd8 . 0trrrddd28 . 06 . 0n1nn第71頁/共84頁（二）凸模圓角半徑rp凸模圓角半徑rp對拉深工藝的影響dprr0 . 17 . 012211ntddrnnp零件rrpn第72頁/共84頁td501第73頁/共84頁第74頁/共84頁td501第75頁/共84頁第76頁/共84頁（三）凸模和凹模的間隙C間隙C 對拉深力、拉深件、模具壽命的影響。2/pdDDC采用壓邊圈cttCmax無用壓邊圈tC1 . 11第77頁/共84頁（四）凸模和凹模的尺寸及公差 工件的尺寸精度由末次拉深的凸、凹模的尺寸及公差決定。因此，首次及中間各次的模具尺寸公差和拉深半成品尺寸公差都沒有必要做嚴(yán)格的限制，取毛坯公稱尺寸即可。若以凹模為基準(zhǔn)時，則其的尺寸 為：ddDD凸模的尺寸為：pdpCDD2 凸、凹模的制造公差根據(jù)工件公差確定，工件公差為IT13級以上者，模具的制造精度為IT6IT8，工件公差為IT14級以下者，模具的制造精度可按IT10。第78頁/共84頁以凹模為準(zhǔn)：dpddCDDDD275. 0,75. 0以凸模為準(zhǔn)：pdppCdDdD2