拉伸工藝與拉深模具設(shè)計(jì)

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1、拉深（又稱(chēng)拉延）是利用拉深模在壓力機(jī)的壓力作用下，將平板坯料或空心工序件制成開(kāi)口空心零件的加工方法。它是沖壓基本工序之一，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電子、日用品、儀表、航空和航天等各種工業(yè)部門(mén)的產(chǎn)品生產(chǎn)中，不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件，還可加工盒形零件及其它形狀復(fù)雜的薄壁零件，如圖4.1.1所示。a)軸對(duì)稱(chēng)旋轉(zhuǎn)體拉深件　b)盒形件　c)不對(duì)稱(chēng)拉深件圖4.1.1拉深件類(lèi)型????拉深可分為不變薄拉深和變薄拉深。前者拉深成形后的零件，其各部分的壁厚與拉深前的坯料相比基本不變；后者拉深成形后的零件，其壁厚與拉深前的坯料相比有明顯的變薄，這種變薄是產(chǎn)品要求的，零件呈現(xiàn)是底厚、壁薄的特點(diǎn)。在實(shí)際生

2、產(chǎn)中，應(yīng)用較多的是不變薄拉深。本章重點(diǎn)介紹不變薄拉深工藝與模具設(shè)計(jì)。????拉深所使用的模具叫拉深模。拉深模結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡(jiǎn)單，與沖裁模比較，工作部分有較大的圓角，表面質(zhì)量要求高，凸、凹模間隙略大于板料厚度。圖4.1.2為有壓邊圈的首次拉深模的結(jié)構(gòu)圖，平板坯料放入定位板6內(nèi)，當(dāng)上模下行時(shí)，首先由壓邊圈5和凹模7將平板坯料壓住，隨后凸模10將坯料逐漸拉入凹模孔內(nèi)形成直壁圓筒。成形后，當(dāng)上?；厣龝r(shí)，彈簧4恢復(fù)，利用壓邊圈5將拉深件從凸模10上卸下，為了便于成形和卸料，在凸模10上開(kāi)設(shè)有通氣孔。壓邊圈在這副模具中，既起壓邊作用，又起卸載作用。?圖4.1.2拉深模結(jié)構(gòu)圖１－模柄２－上

3、模座３－凸模固定板４－彈簧５－壓邊圈６－定位板７－凹模８－下模座９－卸料螺釘10－凸模????圓筒形件是最典型的拉深件。平板圓形坯料拉深成為圓筒形件的變形過(guò)程如圖圖4.2.1　拉深變形過(guò)程圖4.2.2　　拉深的網(wǎng)格試驗(yàn)??????????拉深過(guò)程中出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題主要是凸緣變形區(qū)的起皺和筒壁傳力區(qū)的拉裂。凸緣區(qū)起皺是由于切向壓應(yīng)力引起板料失去穩(wěn)定而產(chǎn)生彎曲；傳力區(qū)的拉裂是由于拉應(yīng)力超過(guò)抗拉強(qiáng)度引起板料斷裂。同時(shí)，拉深變形區(qū)板料有所增厚，而傳力區(qū)板料有所變薄。這些現(xiàn)象表明，在拉深過(guò)程中，坯料內(nèi)各區(qū)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)是不同的，因而出現(xiàn)的問(wèn)題也不同。為了更好地解決上述問(wèn)題，有必要研究

4、拉深過(guò)程中坯料內(nèi)各區(qū)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)。????圖4.2.3是拉深過(guò)程中某一瞬間坯料所處的狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)不同，可將坯料劃分為五個(gè)部分。圖4.2.3拉深過(guò)程的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)?????1.凸緣部分（見(jiàn)圖4.2.3ａ、圖4.2.3ｂ、圖4.2.3ｃ）????這是拉深的主要變形區(qū)，材料在徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生切向壓縮與徑向伸長(zhǎng)變形而逐漸被拉入凹模。力學(xué)分析可證明，凸緣變形區(qū)的和是按對(duì)數(shù)曲線(xiàn)分布的，其分布情況如圖4.2.4所示，在=r處（即凹模入口處），凸緣上的值最大，值最??；在=處（即凸緣的外邊緣），的值最大，為零。?????圖4.2.4??????在厚度

5、方向，由于壓料圈的作用，產(chǎn)生壓應(yīng)力，通常和的絕對(duì)值比大得多。厚度方向上材料的的變形情況取決于徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力之間比例關(guān)系，一般在材料產(chǎn)生切向壓縮和徑向伸長(zhǎng)的同時(shí)，厚度有所增厚，越接近于外緣，板料增厚越多。如果不壓料（=0），或壓料力較?。ㄐ。@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)力作用下可能失穩(wěn)而拱起，產(chǎn)生起皺現(xiàn)象。???2.凹模圓角部分（見(jiàn)圖4.2.3ａ、圖4.2.3ｂ、圖4.2.3ｄ）???此部分是凸緣和筒壁的過(guò)渡區(qū)，材料變形復(fù)雜。切向受壓應(yīng)力而壓縮，徑向受拉應(yīng)力而伸長(zhǎng)，厚度方向受到凹模圓角彎曲作

6、用產(chǎn)生壓應(yīng)力。由于該部分徑向拉應(yīng)力的絕對(duì)值最大，所以是絕對(duì)值最大的主應(yīng)變，為拉應(yīng)變，而和為壓應(yīng)變。????3.筒壁部分（見(jiàn)圖4.2.3ａ、圖4.2.3ｂ、圖4.2.3ｅ）???這部分是凸緣部分材料經(jīng)塑性變形后形成的筒壁，它將凸模的作用力傳遞給凸緣變形區(qū)，因此是傳力區(qū)。該部分受單向拉應(yīng)力作用，發(fā)生少量的縱向伸長(zhǎng)和厚度變薄。???4.凸模圓角部分（見(jiàn)圖4.2.3ａ、圖4.2.3ｂ、圖4.2.3ｆ）????此部分是筒壁和圓筒底部的過(guò)渡區(qū)。拉深過(guò)程一直承受徑向拉應(yīng)力和切向拉應(yīng)力的作用，同時(shí)厚度方向受到凸模圓角的壓力和彎曲作用，形成較大的壓應(yīng)力，因此這部分材料變薄嚴(yán)重，尤其是與筒壁

7、相切的部位，此處最容易出現(xiàn)拉裂，是拉深的“危險(xiǎn)斷面”。原因是：此處傳遞拉深力的截面積較小，因此產(chǎn)生的拉應(yīng)力較大。同時(shí)，該處所需要轉(zhuǎn)移的材料較少，故該處材料的變形程度很小，冷作硬化較低，材料的屈服極限也就較低。而與凸模圓角部分相比，該處又不象凸模圓角處那樣，存在較大的摩擦阻力。因此在拉深過(guò)程中，此處變薄便最為嚴(yán)重，是整個(gè)零件強(qiáng)度最薄弱的地方，易出現(xiàn)變薄超差甚至拉裂。???5.筒底部分（見(jiàn)圖4.2.3ａ、圖4.2.3ｂ、圖4.2.3ｇ）???這部分材料與凸模底面接觸，直接接收凸模施加的拉深力傳遞到筒壁，是傳力區(qū)。該處材料在拉深開(kāi)始