有凸緣圓形件拉深工藝的優(yōu)化

有凸緣圓形件拉深工藝的優(yōu)化

凸面展開計算是一項復(fù)雜的工作。在這一零件的拉深過程中，變形區(qū)域的電壓狀態(tài)和變形特性與無凸面的圓形件相同。但有凸緣圓筒形件拉深時,坯料凸緣部分不是全部進入凹?？诓?而是當(dāng)拉深進行到凸緣的外徑等于零件凸緣的直徑(包括切邊量)時,凸緣部分的拉深工作就停止了。因此,筆者認為有凸緣圓筒形件的拉深成形過程和工藝計算與無凸緣圓筒形件的差別主要在首次拉深。一、拉深分析與計算確定圖1所示零件的拉深次數(shù),計算各工序后工件尺寸,零件材料為08鋼,料厚2mm。(一)拉深初量計算方法和拉深方法的設(shè)計1.零件尺寸計算圖2dt/d=76/28=2.7(因料厚為2mm,故零件尺寸按厚度中線計算)。查有凸緣圓筒形拉深件的修邊余量表得δ=2.2mm,所以拉深件的實際凸緣直徑dF=dt+2δ≈80mm。2.d-3.4drd0的計算當(dāng)r=R時:按毛坯直徑d0=√dF2+4dΗ-3.44dRd0=dF2+4dH?3.44dR????????????????√代入相應(yīng)數(shù)據(jù)并取整為:d0=113mm。3.次拉深成形由相對凸緣直徑和相對毛坯厚度查表:查有凸緣圓筒形件首次拉深的極限相對高度表得:[h1/d1]max=0.18~0.22[h1/d1]max=0.18~0.22,而實際零件h/d=60/28=2.14>[h1/d1]maxh/d=60/28=2.14>[h1/d1]max,故此件不能一次拉深成形。4.拉深工序時的修正因為此拉深件dt/d=2.7>1.4,屬寬凸緣圓筒形件,且需進行多次拉深。第一次拉深時,其凸緣的外徑應(yīng)等于成品零件的尺寸(加修邊量),在以后的拉深工序中僅僅使已拉深成的工序件的直筒部分參加變形,逐步達到零件尺寸。第一次拉深時已經(jīng)形成的凸緣外徑必須保證在以后拉深工序中不再收縮。因為在以后的拉深工序中,即使凸緣部分產(chǎn)生很小的變形,筒壁傳力區(qū)將會產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力,使危險斷面拉裂。為此在調(diào)節(jié)工作行程時,應(yīng)嚴格控制凸模進入凹模的深度。對于多數(shù)普通壓力機來說,要嚴格做到這一點有一定困難,而且尺寸計算還有一定誤差,再加上拉深時板料厚度有所變化,所以在工藝計算時,除應(yīng)精確計算工序件高度外,通常有意地把第一次拉入凹模的坯料面積加大3%～5%(有時可增大10%,按面積計算,拉深次數(shù)多時取上限,拉深次數(shù)少時取下限)。在以后各次拉深時,逐步減少這個額外多拉入凹模的面積,最后使它們轉(zhuǎn)移到零件口部附近的凸緣上,使凸緣變厚。用這種辦法來補償上述各種誤差,以免在以后各次拉深時凸緣受力變形,從而避免拉裂。對于料厚小于0.5mm的拉深件效果更為顯著。這一原則實際上是通過正確計算各次拉深高度和嚴格控制凸模進入凹模的深度來實現(xiàn)的。(二)拉深參數(shù)的計算和選擇1.第一次拉深系數(shù)表若能一次拉深成形,由dF/d及(t/d0)×100查表得m1=0.34,現(xiàn)證明不能一次拉深成形,故應(yīng)增大m1,增大多少,可用“逼近法”計算。即根據(jù)假設(shè)凸緣的相對直徑N,通過公式m1=d1/d0計算出實際的拉深系數(shù)m1,將m1與通過查表得的值[m]min進行比較,取差值△m最小的m1值開始試算,如表1所示。在實際生產(chǎn)中,并不是在所有情況下都采用極限拉深系數(shù)。為了提高工藝穩(wěn)定性和零件質(zhì)量,適宜采用稍大于極限拉深系數(shù)的值。因此dF/d1的值為1.5時不合適。取dF/d1的值為1.4時,實際拉深系數(shù)與極限拉深系數(shù)相接近,故初定第一次拉深直徑為d1=57mm。查圓筒形件的極限拉深系數(shù)表選取以后各次拉深系數(shù):m2=0.74,d2=d1×m2=57×0.74=42mmm3=0.77,d3=d2×m3=42×0.77=32mmm4=0.79,d4=d3×m4=32×0.79=25mm因d4<25mm<28mm,所以該件應(yīng)該用4次拉深成形。為了要求最后一次d4=28mm,上述拉深變形程度分配不合理,需進行調(diào)整,拉深系數(shù)調(diào)整值如表2所示。由于拉深系數(shù)差值比較接近,因此各次變形程度比較合理。2.r凹i-1.5.3根據(jù)公式r凹1=0.8√(D-d)t和r凹i=(0.6～0.8)r凹i-1得:r凹1=9;r凹2=6.5;r凹3=4;r凹4=3。根據(jù)公式r凸n=(0.7～1.0)r凹n得:r凸1=7;r凸2=6;r凸3=4;r凸4=3。3.計算d0133mm設(shè)第一次拉入凹模的材料比實際需要的多5%,則D0=√4/π[(1+5%)F1+F2](其中:F1為最后拉入凹模的面積;F2為凹模圓角以外的環(huán)形面積)。F1=π/4(d2f+4dH-3.44rd)=3.14/4×(362+4×28×60-3.44×4×28)=5990mm2F2=π/4(d2F-d2f)=3.14/4×(802-362)=4007mm2將數(shù)值代入D0=√4/π[(1+5%)F1+F2]中得D0≈115mm。第一次實際拉深高度為:h1=0.25d1(D02-dF2)+0.43(r1+R1)+0.14d1(r12-R12)式中,D0=115,dF=80,d1=56,r1=8,R1=10因此,計算得h1=38.1mm。4.初支拉深值因dFd1=8056=1.43?tD×100=1.74查有凸緣圓筒形件首次拉深的極限相對高度表,取許可最大相對高度[h1d1]=0.74>實際拉深相對高度h1d1=38.156=0.68。5.第三多拉入材料直徑的計算設(shè)第二次多拉入3%的材料,為了方便計算,先求出假想毛坯直徑D2=√4/π[(1+3%)F1+F2]=114mm,則:h2=0.25d2(D22-dF2)+0.43(r2+R2)+0.14d2(r22-R22)式中,D2=114,dF=80,d2=43,r2=7,R2=7.5因此,計算得h2=44.6mm。設(shè)第三次多拉入1.5%的材料,為了方便計算,先求出假想毛坯直徑D3=√4/π[(1+1.5%)F1+F2]=113.4mm,h3=0.25d3(D32-dF2)+0.43(r3+R3)+0.13d3(r32-R32)式中,D3=113.4,dF=80,d2=34,r3=5,R3=5因此,計算得h3=51.8mm。在前面的計算滿足要求的前提之下,最后一道工序的拉深高度可以不計算,肯定滿足要求(正好為工件的尺寸要求),即h4=60mm。各拉深工序的數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表3所示。各工序的拉深情況如圖2所示。二、拉深零件的工藝特點,主要分為3個工上述有凸緣圓筒形件拉深時,其凸緣直徑在首次拉深時就已經(jīng)成形(包括修邊余量),在以后的各次拉深中通過逐步減小圓角半徑,縮小筒形部分直徑而達到最終尺寸要求。用這種方法拉深的