拉深變形過程及拉深工藝

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1、拉深概述6.1拉深變形過程的分析6.2直壁旋轉體零件拉深工藝的設計6.3非直壁旋轉體零件拉深成形的特點6.4盒形件的拉深6.5拉深工藝設計6.6拉深模具設計6.7其他拉深方法1.拉深的基本概念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件，或將已制成的開口空心件加工成其他形狀空心件的一種沖壓加工方法。(如圖6.0.1)2.典型的拉深件(如圖6.0.2)3.拉深模具的特點結構相對較簡單，與沖裁模比較，工作部分有較大的圓角，表面質量要求高，凸、凹模間隙略大于板料厚度。4.1拉深變形過程的分析4.1.1板料拉深變形過程及其特點(如圖4.1

2、.1)在毛坯上畫作出距離為a的等距離的同心圓與相同弧度b輻射線組成的網格(如圖4.1.2)，然后將帶有網格的毛坯進行拉深。在拉深過程中，毛坯受凸模拉深力的作用，在凸緣毛坯的徑向產生拉伸應力，切向產生壓縮應力。在它們的共同作用下，凸緣變形區(qū)材料發(fā)生了塑性變形，并不斷被拉入凹模內形成筒形拉深件。在拉深后我們發(fā)現(xiàn)如圖4.1.2：工件底部的網格變化很小，而側壁上的網格變化很大，以前的等距同心圓，變成了與工件底部平行的不等距的水平線，并且愈是靠近工件口部，水平線之間的距離愈大，同時以前夾角相等的半徑線在拉深后在側壁上變成了間距相等的垂線，如圖4.1.3所

3、示，以前的扇形毛坯網格變成了拉深后的矩形網格。4.1.2拉深過程中變形毛坯各部分的應力與應變狀態(tài)拉深過程中某一瞬時毛坯變形和應力情況(如圖4.1.5)1.平面凸緣部分主要變形區(qū)2.凹模圓角區(qū)過渡區(qū)3.筒壁部分傳力區(qū)4.凸模圓角部分過渡區(qū)5.圓筒底部分小變形區(qū)圖4.1.5拉深中毛坯的應力應變情況4.1.3拉深變形過程的力學分析1.凸緣變形區(qū)的應力分析（1）拉深中某時刻變形區(qū)應力分布根據微元體的受力平衡可得因為取并略去高階無窮小，得:塑性變形時需滿足的塑性方程為:由上述兩式，并考慮邊界條件(當時，)，經數(shù)學推導就可以求出徑向拉應力，和切向壓應力的大

4、小為：在變形區(qū)的內邊緣（即處）徑向拉應力最大，其值為：在變形區(qū)外邊緣處壓應力最大，其值為：凸緣外邊向內邊由低到高變化，則由高到低變化，在凸緣中間必有一交點存在（如右圖所示），在此點處有所以：化簡得：即：即交點在處。用R所作出的圓將凸緣變形區(qū)分成兩部分，由此圓向凹模洞口方向的部分拉應力占優(yōu)勢（），拉應變?yōu)榻^對值最大的主變形，厚度方向的變形是壓縮應變。（2）拉深過程中的　　　變化規(guī)律和是當毛坯凸緣半徑變化到時，在凹模洞口的最大拉應力和凸緣最外邊的最大壓應力。2.筒壁傳力區(qū)的受力分析（1）壓邊力引起的摩擦力該摩擦應力為：（2）材料流過凹模圓角半徑產生

5、彎曲變形的阻力可根據彎曲時內力和外力所作功相等的條件按下式計算：（3）材料流過凹模圓角后又被拉直成筒壁的反向彎曲力仍按式上式進行計算:拉深初期凸模圓角處的彎曲應力也按上式計算，即：（4）材料流過凹模圓角時的摩擦阻力通討凸模圓角處危險斷面?zhèn)鬟f的徑向拉應力即為：由上式把影響拉深力的因素，如拉深變形程度，材料性能，零件尺寸，凸、凹模圓角半徑，壓邊力，潤滑條件等都反映了出來，有利于研究改善拉深工藝。拉深力可由下式求出：4.1.4拉深成形的障礙及防止措施1.起皺(如圖4.1.8)，影響起皺的因素：(1)凸緣部分材料的相對厚度凸緣部分的相對料厚，即為:(2

6、)切向壓應力的大小拉深時的值決定于變形程度，變形程度越大，需要轉移的剩余材料越多，加工硬化現(xiàn)象越嚴重，則越大，就越容易起皺。(3)材料的力學性能板料的屈強比小，則屈服極限小，變形區(qū)內的切向壓應力也相對減小，因此板料不容易起皺。(4)凹模工作部分的幾何形狀平端面凹模拉深時，毛坯首次拉深不起皺的條件是:用錐形凹模首次拉深時，材料不起皺的條件是：如果不能滿足上述式子的要求，就要起皺。在這種情況下，必須采取措施防止起皺發(fā)生。最簡單的方法(也是實際生產中最常用的方法)是采用壓邊圈。2.拉裂拉深后得到工件的厚度沿底部向口部方向是不同的(如圖4.1.9)防止

7、拉裂:可根據板材的成形性能，采用適當?shù)睦畋群蛪哼吜?，增加凸模的表面粗糙度，改善凸緣部分變形材料的潤滑條件，合理設計模具工作部分的形狀，選用拉深性能好的材料。3.硬化拉深是一個塑性變形過程，材料變形后必然發(fā)生加工硬化，使其硬度和強度增加，塑性下降。加工硬化的好處是使工件的強度和剛度高于毛坯材料，但塑性降低又使材料進一步拉深時變形困難。4.2直壁旋轉體零件拉深工藝的設計4.2.1拉深毛坯尺寸的確定拉深毛坯尺寸的確定原則：體積不變原理（拉深前毛坯表面積等于拉深后零件的表面積）、相似性原理。毛坯的計算方法：等重量、等體積、分析圖解法、作圖法。（1）確

8、定修邊余量由于材料的各向導性以及拉深時金屬流動條件的差異，拉深后工件口部不平，通常拉深后需切邊，因此計算毛坯尺寸時應在工件高度方向上(無凸緣件)或凸緣