拉深工艺与拉深.ppt

第五章 拉深工艺与拉深模,5.1 圆筒件拉深变形过程分析5.2 拉深工艺计算5.3 拉深模具结构5.4 拉深模工作部分设计,拉深(drawing)又称拉延，是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件，还可加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件。,拉深,不变薄拉深,变薄拉深,拉深模：,拉深模特点：,结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。,拉深所使用的模具。,第五章 拉深工艺与拉深模,拉深件类型,a）轴对称旋转体拉深件 b)盒形件c)不对称拉深件,第五章 拉深工艺与拉深模,第五章 拉深工艺与拉深模,不变薄拉深,变薄拉深,拉深模结构图,-模柄-上模座-凸模固定板-弹簧-压边圈-定位板-凹模-下模座-卸料螺钉 10-凸模,第五章 拉深工艺与拉深模,5.1 圆筒件拉深变形过程分析,圆筒形件是最典型的拉深件。,一、圆筒件拉深变形过程分析,（一）拉深变形过程,（二）拉深变形过程,1变形现象,平板圆形坯料的凸缘弯曲绕过凹模圆角，然后拉直形成竖直筒壁。,变形区凸缘；,已变形区筒壁；,不变形区底部。,底部和筒壁为传力区。,5.1 圆筒件拉深变形过程分析,5.1 圆筒件拉深变形过程分析,一、圆筒件拉深变形过程分析,2拉深变形过程,外力,凸缘产生内应力：径向拉应力1；切向压应力3,凸缘塑性变形：径向伸长，切向压缩，形成筒壁,直径为高度为的圆筒形件（H（D-d）/2）,（二）拉深变形过程,5.1 圆筒件拉深变形过程分析,1.凸缘部分,二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态,拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态,应力分布图,2.凹模圆角部分,3.筒壁部分,4.凸模圆角部分,5.筒底部分,坯料各区的应力与应变是很不均匀的。,拉深成形后制件壁厚和硬度分布,拉深过程的应力与应变状态,下标1、2、3分别代表坯料径向、厚度方向、切向的应力和应变,5.1 圆筒件拉深变形过程分析,5.1 圆筒件拉深变形过程分析,拉深件的壁厚和硬度的变化,三、拉深件的起皱与拉裂,拉深过程中的质量问题：,主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。,凸缘区起皱：,传力区拉裂：,由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；,由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。,5.1 圆筒件拉深变形过程分析,1.凸缘变形区的起皱,三、拉深件的起皱与拉裂（续）,主要决定于：,一方面是切向压应力3的大小，越大越容易失稳起皱；,另一方面是凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力。,凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量越小，抵抗失稳能力越小。,最易起皱的位置：,凸缘边缘区域,起皱最强烈的时刻：,在Rt=（0.70.9）R0时,防止起皱：,5.1 圆筒件拉深变形过程分析,5.1 圆筒件拉深变形过程分析,凸缘变形区的起皱,5.1 圆筒件拉深变形过程分析,2.筒壁的拉裂,主要取决于：,一方面是筒壁传力区中的拉应力；,另一方面是筒壁传力区的抗拉强度。,当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在底部圆角与筒壁相切处“危险断面”产生破裂。,防止拉裂：,另一方面通过正确制定拉深工艺和设计模具，降低筒壁所受拉应力。,三、拉深件的起皱与拉裂（续）,一方面要通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度；,5.1 圆筒件拉深变形过程分析,筒壁的拉裂,5.2 拉深工艺计算,拉深系数m是以拉深后的直径d与拉深前的坯料D（工序件dn）直径之比表示。,一、拉深系数与极限拉深系数,1.拉深系数的定义,第一次拉深系数：,第二次拉深系数：,第n次拉深系数：,5.2 拉深工艺计算,拉深系数m表示拉深前后坯料（工序件）直径的变化率。m愈小，说明拉深变形程度愈大，相反，变形程度愈小。,一、拉深系数与极限拉深系数,1.拉深系数的定义（续）,拉深件的总拉深系数等于各次拉深系数的乘积，即,如果m取得过小，会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。极限拉深系数m,从工艺的角度来看，m越小越有利于减少工序数。,5.2 拉深工艺计算,为了提高工艺稳定性和零件质量，适宜采用稍大于极限拉深系数m的值。,一、拉深系数与极限拉深系数,2极限拉深系数的确定,m时，拉深件可一次拉成，否则需要多次拉深。m时，m1m2mn，n为拉深次数,1）由表查得各次的极限拉深系数；2）依次计算出各次拉深直径，即 11；221；3）当时，计算的次数即为拉深次数。,推算方法,拉深次数的确定,一、拉深系数与极限拉深系数,5.2 拉深工艺计算,例求图所示筒形件的坯料尺寸及拉深各工序件尺寸。材料为10钢，板料厚度2。,5.2 拉深工艺计算,解：因1，故按板厚中径尺寸计算。（）计算坯料直径 根据零件尺寸，其相对高度为,查表5-2得切边量,坯料直径为,代已知条件入上式得98.2,（）确定拉深次数 坯料相对厚度为,按表5-1可不用压料圈，但为保险，首次拉深仍采用压料圈。根据/2.03，查表5-3得各次极限拉深系数10.50，20.75，30.78，40.80，。m=d2/D=（30-2）/98.2=0.285m 0.50.750.780.8=0.234m所以，拉深次数为n=4,例（续）,5.2 拉深工艺计算,另一种确定拉深次数的方法：110.5098.249.22210.7549.236.9 3320.7836.928.8 4430.828.823 此时42328，所以应该用4次拉深成形。计算各工序尺寸时，可适当调整各拉深次数的拉深系数，调整后的拉深次数总乘积等于m,5.2 拉深工艺计算,例（续）,1.无压边装置的简单拉深模,一、首次拉深模,2.有压边装置的拉深模,(1)正装拉深模,(2)倒装拉深模,压边装置,弹性压边装置,橡皮压边装置弹簧压边装置气垫式压边装置,带限位装置的压边圈,刚性压边装置,带刚性压边装置的拉深模,5.3 拉深模具结构,5.3 拉深模具结构,1.无压边装置的以后各次拉深模,2.有压边装置的以后各次拉深摸,二、以后各次拉深模,3.反拉深摸,无压边装置反拉深摸,压边圈在上模的反拉深摸,压边圈在下模的反拉深摸,5.4 拉深模工作部分设计,1.凹模圆角半径的确定,首次（包括只有一次）拉深凹模圆角半径可按下式计算：,一、凸、凹模的圆角半径,或,以后各次拉深凹模圆角半径应逐渐减小，一般按下式确定：,（2、3、）,以上计算所得凹模圆角半径一般应符合rA2的要求。,2.凸模圆角半径的确定,首次拉深可取：,一、凸、凹模的圆角半径,中间各拉深工序凸模圆角半径可按下式确定：,（3、4、）,最后一次拉深凸模圆角半径rTn即等于零件圆角半径。但零件圆角半径如果小于拉深工艺性要求时，则凸模圆角半径应按工艺性的要求确定（即rT），然后通过整形工序得到零件要求的圆角半径。,5.4 拉深模工作部分设计,1.无压料圈的拉深模,其拉深间隙为：,二、拉深模间隙,2.有压料圈的拉深模,其拉深间隙为：,/2（0.90.95）,5.4 拉深模工作部分设计,对于最后一道工序的拉深模,当零件尺寸标注在内形时，以凸模为基准，工作部分尺寸为：,三、凸、凹模工作部分尺寸及公差,对于多次拉深，中间各工序的凸、凹模尺寸可按下式计算：,当零件尺寸标注在外形时，以凹模为基准，工作部分尺寸为：,5.4 拉深模工作部分设计,1-定位板 2-下模板 3-拉深凸模 4-拉深凹模,无压边装置的首次拉深模,返回,正装拉深模,模柄 上模座 凸模固定板 弹簧 压边圈 定位板 凹模 下模座 卸料螺钉 10凸模,返回,带锥形压边圈的倒装拉深模,1上模座2推杆 3推件板4锥形凹模5限位柱6锥形压边圈7拉深凸模8固定板9下模座,返回,压边力的变化曲线,弹簧压边装置a)橡皮b)弹簧c)气垫,返回,压边力的变化曲线,返回,带限位装置在压边圈,返回,双动压力机用拉深模刚性压边装置动作原理,返回,1曲轴2凸轮 3外滑块4内滑块5凸模6压边圈7凹模,1-固定板 2-拉深凸模 3-刚性压边圈 4-拉深凹模 5-下模板 6-螺钉,带刚性压边装置拉深模,返回,筒形件的切边原理,返回,返回,返回,返回,