拉伸工艺系数.docx
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1、第4章拉深工艺与拉深模设计3 4.3龌转体拉深件坯料尺寸的确定 I4.3.1坯料形状和尺寸确定的依据J拉深件坯料形状和尺寸是以冲件形状和尺寸为基础,按体积不变原则和相似原则确定。 体积不变原则,即对于不变薄拉深,假设变形前后料厚不变,拉深前坯料表面积与拉深后冲件 表面积近似相等,得到坯料尺寸;相似原则,即利用拉深前坯料的形状与冲件断面形状相似, 得到坯料形状。当冲件的断面是圆形、正方形、长方形或椭圆形时,其坯料形状应与冲件的断 面形状相似,但坯料的周边必须是光滑的曲线连接。对于形状复杂的拉深件,利用相似原则仅 能初步确定坯料形状,必须通过多次试压,反复修改,才能最终确定出坯料形状,因此,拉深
2、件的模具设计一般是先设计拉深模,坯料形状尺寸确定后再设计冲裁模。由于金属板料具有板平面方向性和模具几何形状等因素的影响,会造成拉深件口部不整齐,因 此在多数情况下采取加大工序件高度或凸缘宽度的办法,拉深后再经过切边工序以保证零件质 量。切边余量可参考表4.3.1和表4.3.2。工件高度工件的相对高度11M 0.E-0.S O.B1.B 1里2. 52 5-孟1D1. 01.21.52 1 口象1. 21.622.5对丸2如R3.3450-10033 8E6 100150456.58 150ZOO5&.3610 200Z506T.5211湖7S.F1012:表4.3.2有凸籍回苜形拉漆件的除这余
3、量 AR )凸喧直径%C25 25-5050100 100150 150200 200250250凸瀛的相对直径djd14以下 1. 5222. 5 2.531. &1.41. 21. 02. 52.01. S1. 63. 53.02. 52. 24 33.63. 0巳55. 04.23. 5巳75. 54.63. 82. 3&543当零件的相对高度H/d很小,并且高度尺寸要求不高时,也可以不用切边工序。I4.3.2简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定_J首先将拉深件划分为若干个简单的便于计算的几何体,并分别求出各简单几何体的表 面积。把各简单几何体面积相加即为零件总面积,然后根据表面积相等原则,求
4、出坯料直径。d2 = 4+ 4 = 4= V4(4. 3. 1)4 =淑耳- r)攻=f 2取0 - 2r) + 8r二-小),把以上各部分的面积相加后代入式(4. 3.1),整理后可得坯料直径为D =- 2r) + 4攻H - +) + 加0 - 计)+ 幺户(4. S. 2)=J妒+4成7-L7功-756疽式中D坯料直径;M H、r 深件直径、高度、圆角半径。图4.3.1圆筒形拉深件坯料尺寸计算图在计算中,零件尺寸均按厚度中线计算;但当板料厚度小于1mm时,也可以按外形或 内形尺寸计算。常用旋转体零件坯料直径计算公式见表4.3.3。&: + 2 (履+ 4尸)4一3_,复杂旋转体拉深件坯料
5、尺寸的确定该类拉深零件的坯料尺寸,可用久里金法则求出其表面积,即任何形状的母线绕轴旋转 一周所得到的旋转体面积,等于该母线的长度与其重心绕该轴线旋转所得周长的乘积。如图 4.3.2所示,旋转体表面积为A。由于拉深前后面积相等,所以坯料直径可按下式求出:A = 2 就 *=之笊 R * LD = J8 R 甘(4. 3. 3)式中A旋转体面相;耳一一族转傩母线重心到晚转轴簇的距离称底转半径);L一一旋转体母线长度:D坯料直径。由式(13.3)可知,只要知道旋转傩母线长度及其重心的璇转半径,就可以求出坯料的直役。图4.3.2旋转体表面积计算图Ia 4.4圆筒形件拉深工艺计算 4.4.1拉深系数与极
6、限拉深系数1. 拉深系数的定义拉深系数是以拉深后的直径与拉深前的坯料(工序件)直径之比表示,如图4. 4. 1所第一版拉深系数 叫=色第二次拉深系数斑,=;第口次拉深系数混_ 4式中D坯料直径;如窟、%、d r 各欢拉深后的直径“ 1 a用一X 2从上各式旬以看出,拉深系数表示拉深前后坯料(工序件)直径的变化率。拉深系数愈小,说明拉深变形程度愈大,相反,变形程度愈小。拉深件的总拉深系数落等于各次拉深系数的乘积即d d, d. d7 m = = -D D d7d d- ra = - - - (1.1.172-2妇图4.4.1圆筒形件的多次拉深在制定拉深工艺时,如拉深系数取得过小,就会使拉深件起皱
7、、断裂或严重变薄超差。 因此拉深系数减小有一个客观的界限,这个界限就称为极限拉深系数。极限拉深系数与材料性 能和拉深条件有关。从工艺的角度来看,极限拉深系数越小越有利于减少工序数。2. 影响极限拉深系数的因素1)材料的*且织与力学性能件 一般来说,材料狙织均匀,晶粒大小适当.屈强 比小、塑性好、械平面方向性(眼值)小、板厚方向系数(值)大、硬化指数Cntt) 大的极料,都可采用较小的极限拉深系数.板料的相对厚度日 当械料相对厚度较小时,抵抗失幅起皱的能力小,容易 起皱。为了防皱而增加压料力,又会引起摩擦阻力增大.因此板料相对厚度小,使极限拉 深系数提高;板料相对厚度大,可选用较小的极限拉深系数
8、。(3)拉深工作条件1模具的几何参数凸模圆常半径质大小,增大了机料缆凸模弯曲的拉应力,降低了危险断面的抗拉强度,因而会降低极限变形程度凹模回年半径门过小,拉深过程中,由于板料统凹模圆角弯曲和校直,增大了筒壁的拄应力,故要减少拉应力,降低拉深系数,则应增大凹模圆南半径。图4.4.2表示了凸模和凹模圆南对黄铜极限拉深系数的影响.图4.4.2凸凹模圆角半径对极限拉深系数的响但凸、凹模圆角半径也不宜过大,过大的圆角半径,会减少板料与凸模和凹模端面的 接触面积及压料圈的压料面积,板料悬空面积增大,容易产生失稳起趋。凸、凹模之间间隙也应适当,太小,板料受到太大的挤压作用和摩擦阻力,增大拉深 力;间隙太大会
9、影响拉深件的精度,拉深件锥度和回弹较大。2)摩擦润滑凹模和压料圈与板料接触的表面应当光滑,润滑条件要好,以减少摩擦 阻力和筒壁传力区的拉应力。而凸模表面不宜太光滑,也不宜润滑,以减小由于凸模与材料的 相对滑动而使危险断面变薄破裂的危险。3)压料圈的压料力压料是为了防止坯料起皱,但压料力却增大了筒壁传力区的拉应 力,压料力太大,可能导致拉裂。拉深工艺必须正确处理这两者关系,做到既不起皱又不拉裂。 为此,必须正确调整压料力,即应在保证不起皱的前堤下,尽量减少压料力,提高工艺的稳定 性。此外,影响极限拉深系数的因素还有拉深方法、拉深次数、拉深速度、拉深件的形状 等。采用反拉深、软模拉深等可以降低极限
10、拉深系数;首次拉深极限拉深系数比后次拉深极限 拉深系数小;拉深速度慢,有利于拉深工作的正常进行,盒形件角部拉深系数比相应的圆筒形 件的拉深系数小。3. 极限拉深系数的确定由于影响极限拉深系数的因素很多,目前仍难采用理论计算方法准确确定极限拉深系 数。在实际生产中,极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下用实验方法得出的。表4.4.1 和表4.4.2是圆筒形件在不同条件下各次拉深的极限拉深系数。在实际生产中,并不是在所有情况下都采用极限拉深系数。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的值。I4.4.2拉深我数与工序件尺寸 J1. 拉深次数的确定当状总时,拉深件可一次拉成,否则需
11、要务次拉深。其拉深次数的确定有以下几种方法:表4.41圆筒形件的极限技深系数带压科曲拉深系数坯料相对厚度 t/D) xiao2.01.51.51. 01. 00.10.60.3. 3-0. 150. 150. OSILL0.48O.EO0.500. 530. 530. 550.550. 580.580. 600.600. 631T10.730.750.750. 760. 760. 780.780. 790.790. 800.000. 821T10.76-0. 7S0.780. 79. 790. 800.800. SI0.810. 820.S20. 84m0.7SO.SO0.800. 810.&
12、1-0. 820.乾。.830.830.850.850. S31T1O.0OO.B20.820. 84. 840. 850. S50. S60.S60. ST0.070. SS注:1.表中拉深数据适用于08钢、10钢和15Mn钢等普通拉深碳钢及黄铜H62。对拉深性能较差的材料, 如20钢、25钢、Q215钢、Q235钢、硬铝等应比表中数值大1.5%2.0%;而对塑性较好的材料,如05钢、 08钢、10钢及软铝等应比表中数值小1.5%2.0%。2. 表中数据适用于未经中间退火的拉深。若采用中间退火工序时,则取值应比表中数值小2%3%。3. 表中较小值适用于大的凹模圆角半径rA=(815)t,较大
13、值适用于小的凹模圆角半径rA=(48)t。表4.4.2圆筒形件的极限拉滦系敷【不带蹄圄)坯 料 的 相 对 厚 度(t/D) X100拉深系数1.52.02.53.03mL0.050.600.550. 530.501110.800.750.75a. 750.70m0.84O.SOO.SOa. so0.75m.O.ST0.S40.84a. 840.7Sm. 900.870.87a. st0.82m0.900.90a. so0.S5注:此表适用于08钢、10钢及15Mn钢等材料。其余各项同表4.4. 1之注。(1)查表法 根据工件的相对高度即高度H与直径d之比值,从表4.4.3中查得该工 件拉深次
14、数。表4.4.3技探相对高度与拉瀚馈的关系(无凸缘圆筒形件)拉深系数坯料的相对厚度(t/D ) XI002L 5L.5-1. 01.0-1.60 .&D. 34 3150.15-0. 0810.940.770. 840. 650.710. 570. 620. 50. 520. 450.460. 3821.88 1.541. 60-1. 321.361. 11. 13口. M . 360. S30.90.Y33.5 2.72. 87 22.3-1.S1.9 LBl.gl.3146.6 4.34. 33.53.62.92.92.42.42. a2.01.558.95.61. 65. 11.24.1
15、4. 13.33. 32. T2.72.0注:1. 大的H/d值适用于第一道工序的大凹模圆角rA (815)t。2. 小的H/d值适用于第一道工序的小凹模圆角rA (48)t。3. 表中数据适用材料为08F钢、10F钢。|码=叫队 L =d. = m,dn_15直到即当计算所得直径L小于或等于零件直径d时,计算的次数即为拉深次数。(3)计算方法拉深次数的确定也可采用计算方法进行确定,其计算公式如下:21+4 3房(小lg脚均式中d冲件直径;D坯料宜径;m】第一次拉深系数;m 第一次拉深以后各家的平均拉深系数。上述计算结果上靠取整即得到拉深次数。2. 各次拉深工序件尺寸的确定(1)工序件直径的确
16、定确定拉深次数以后,由表查得各次拉深的极限拉深系数,适当放大,并加以调整,其 原则是:d1 保证iriim:mn= 万2 )使n式中d 蓼件直径;D坯料直径。最后按调整后的拉深系数计算各次工序件直径;d in! Dd m.; d id r m. d n(4. 4. 3)根据拉深后工序件表面积与坯料表面积相等的原则,可得到如下工序件高度计算公式。计算前应先定出各工序件的底部圆甫半径(见4. 0.1 )o= 0.25 %珞 +0.43:Sl + O32)加= 0.25 -3 +口.43-%+0.彩弓) 2) 劣境二 4半-廿J+口.43 m乩+。叼)式中hm 、h.各次拉深工序件高度;&.、l、a
17、.各世拉深工序件直径;,、r.各次拉深工序件底部圆带半径mD 坯料直径.无凸缘圆筒形件拉深工序计算流程如图4.4.3所示。判断能否一次拉成图4.4.3无凸缘圆筒形件拉深工序计算流程确定各次拉深系数,计算工序尺寸直径-高度-圆角半径计算坯牌直径及相对厚度,判断是否采用压边圈计算工件的相对高度,确定修边余星计算工件总的技深系数或工件相对高度绘制工序图确定拉溪次数绘制工序图例 4.4.1求图4.4.4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t=2mmo图4.4.4无凸缘圆筒形件解;因板料厚度故按板厚中径尺寸计算。(1)计算坯料直径根据春件尺寸,其相对高度为夏 76-1 75 =
18、 Z. /d30-2 28查表4.3.1得切边量眼-6mm坯料宜径为D= +侦(只 +1.7加厂一。.而”依图 d =N8mm, r =4mm, H =75mino代入上式得D =9EL 2mm(2 )确定拉深次数坯料相对厚度为=-?-xl00% = 2.03% 2% D 98.2按表4.4.4可不用压料圈,但为了保险起见,首次拉深仍采用压料圈.采用压料圈后, 首次拉深的可以迭择较小的拉深系数,有利于减少了拉深吹麝根据t /D=2.03%,查表1.1.2得各孜极限拉深系数mn = 0. 75, m5=0. 7S? rn Q. 80:口故 d 1=mxD =0. 50 XS8. 2mm = 49
19、. 2mmd n=mn d x=0. 75Xi9. 2mm=36. 9mmd 3=m3 d =0. 7SX36. 9mm=28. Bmmd ,=m, d S=O. 8X 28. 8m in = 23mm因d i= 23mmKSBmili,所以应该用4次拉深成形(3)各次拉深工序件尺寸的确定 经调整后的各袄拉深系数为:m=O.52, m=T8, ms=Q. S3, m f0. 84=6各次工序件直径为di=0. 52 X 9日.2nun=51. Giulci=0. 78 X51. 6imn=39. 9nm ci=0. B3 X 39. 9imn=33. Ljiljild,=0. 846 X33.
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