沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)拉深

1、第4章 拉 深將金屬板坯料外緣全部/部分轉(zhuǎn)移到制件側(cè)壁，使板料/淺的空心工序件成形為空心件/深的空心件(皿狀制件)的沖壓工序稱為拉深。這種工序曾稱為拉延、引伸、延伸、壓延等，現(xiàn)國家標(biāo)準(zhǔn)定名為拉深。拉深工藝可以在普通的單動(dòng)壓力機(jī)上進(jìn)行，也可以在專用的雙動(dòng)、三動(dòng)拉深壓力機(jī)或液壓機(jī)上進(jìn)行。實(shí)際生產(chǎn)中，拉深件的形狀多種多樣，按變形力學(xué)特點(diǎn)分為以下4種基本類型。(1)直壁旋轉(zhuǎn)體制件(如圖4.1(a)所示)母線為直角折線(平底直壁)的旋轉(zhuǎn)體制件，一般包括無凸緣筒形件(簡稱筒形件)、有凸緣筒形件、階梯筒形件等。(2)曲面旋轉(zhuǎn)體制件(如圖4.1(b)所示)母線為非直角折線或曲線(平/凸底，曲/斜壁)的旋轉(zhuǎn)體制

2、件，一般包括球面制件、拋物面形狀制件、錐形制件等。(3)平底直壁非旋轉(zhuǎn)體制件(如圖4.1(c)所示)以盒形件為典型，還包括有凸緣盒形件。(4)非旋轉(zhuǎn)體曲面制件(如圖4.1(d)所示)各種不規(guī)則的復(fù)雜形狀制件。圖4.1 拉深件的分類雖然這些制件都稱為拉深件，但是在拉深過程中，它們的變形區(qū)位置、變形性質(zhì)、坯料各部位的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)和分布規(guī)律都有相當(dāng)大的、甚至是本質(zhì)的差別。所以在確定工藝參數(shù)、工序數(shù)目與工序順序以及模具設(shè)計(jì)原則與方法等方面都各有特點(diǎn)。本章首先討論筒形件的拉深，在此基礎(chǔ)上，再介紹其他各類形狀制件的拉深特點(diǎn)。4.1 筒形件的拉深變形分析拉深變形是一個(gè)較為復(fù)雜的塑性變形過程，本節(jié)主要通過分析

3、筒形件的拉深變形過程所發(fā)生的各種現(xiàn)象來介紹拉深變形規(guī)律。4.1.1 筒形件的拉深變形過程圖4.2為拉深變形過程示意圖。典型拉深模具的工作部分應(yīng)包含凸模、凹模、壓邊圈3個(gè)功能不同的零件。直徑為D、厚度為t的圓形坯料，經(jīng)拉深變形得到了具有直徑為d、高度為h的筒形件。一張直徑為D的圓紙片要變成一個(gè)直徑為d的圓筒，外緣的紙有多余，若強(qiáng)制成形，側(cè)壁就會(huì)起皺。假想按圖4.3所示，把環(huán)形區(qū)陰影部分的三角形剪掉，則可成為一個(gè)側(cè)壁沒有多余料、也不會(huì)起皺的紙筒。但在金屬板料的實(shí)際拉深過程中，并不是把坯料的“多余三角形”剪掉，而是讓“多余三角形”產(chǎn)生塑性變形轉(zhuǎn)移，使得拉深后制件的高度增加了h即h(Dd)/2，同時(shí)，

4、制件的側(cè)壁厚度也略有增加。圖4.2 筒形件的拉深圖4.3 拉深時(shí)材料的轉(zhuǎn)移1坯料；2凸模；3壓邊圈；4凹模；5制件為了說明金屬的轉(zhuǎn)移，還可以進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。在圓形坯料上畫出許多直徑差為2a的同心圓和等分度的輻射線組成網(wǎng)格(b1b2b3b，如圖4.4所示)。拉深后，得到筒形件，其底部的網(wǎng)格基本保持原來的形狀，而側(cè)壁部分的網(wǎng)格則發(fā)生了很大的變化：原來在同一平面上的直徑不相等的同心圓，變?yōu)閭?cè)壁上空間位置相互平行、直徑相等的圓(各圓心都在圓筒的軸心線上)，但其間距增大了，愈靠近筒的口部增大愈多，即a變成a1，a2，a3，且a1a2a3a；原來互成夾角的輻射線變成了側(cè)壁上的平行線，其間距全相等(即b1，b

5、2，b3，均變成b)。如果僅看網(wǎng)格中的1個(gè)小單元，由拉深前的扇形A，變?yōu)槔詈蟮木匦蜛。若忽略板料厚度的微小變化，則小單元的面積不變，即A=A。說明小單元在徑向受到拉應(yīng)力作用而變長，在切向受到壓應(yīng)力作用而縮短。圖4.4 筒形件拉深的網(wǎng)格變化故拉深變形過程可以歸納如下：在拉深過程中，由于外力的作用，坯料凸緣區(qū)內(nèi)部的各個(gè)小單元之間產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力，徑向產(chǎn)生拉應(yīng)力，切向產(chǎn)生壓應(yīng)力，在這兩種應(yīng)力作用下，凸緣區(qū)的材料發(fā)生塑性變形并不斷地被拉入凹模，成為筒形件。4.1.2 筒形件拉深過程中坯料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)為了更深刻地認(rèn)識(shí)拉深變形，有必要深入探討拉深過程中材料各部分的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。圖4.5所示為拉深過程中的某

6、一時(shí)刻坯料所處狀態(tài)。圖中，分別表示材料徑向的應(yīng)力與應(yīng)變；，分別表示板料厚度方向的應(yīng)力與應(yīng)變；，分別表示材料切向的應(yīng)力與應(yīng)變。圖4.5 拉深過程中坯料各部分的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的不同，拉深坯料可劃分為5個(gè)區(qū)域。(1)平面凸緣區(qū)拉深變形主要發(fā)生在該區(qū)域，材料在和作用下，發(fā)生塑性變形而逐漸進(jìn)入凹模。在壓邊圈的作用下，厚度方向存在，通常的絕對(duì)值要比、小很多，故材料的應(yīng)變主要是和，板厚方向產(chǎn)生不大的。由于愈靠外緣需要轉(zhuǎn)移的材料愈多，因此，愈到外緣材料變得愈厚，硬化也愈嚴(yán)重。(2)凹模圓角區(qū)這是材料由凸緣進(jìn)入筒壁的過渡變形區(qū)，變形比較復(fù)雜。除有與平面凸緣區(qū)相同的特點(diǎn)即徑向受作用產(chǎn)生和切向受作用產(chǎn)

7、生外，還由于承受凹模圓角的壓力和彎曲的作用而產(chǎn)生較大的。該區(qū)域及相應(yīng)的的絕對(duì)值最大。因此板厚方向產(chǎn)生，板料厚度減薄。(3)筒壁區(qū)該區(qū)域材料已完成變形，成為筒形，基本不再發(fā)生大的變形。但它是傳力區(qū)，在繼續(xù)拉深時(shí)，凸模作用的拉深力要經(jīng)過筒壁傳遞到凸緣部分，故它承受單向拉應(yīng)力的作用，發(fā)生少量徑向伸長和厚度方向變薄。(4)凸模圓角區(qū)這是筒壁與筒底的過渡變形區(qū)，材料除承受和外(在外側(cè)，作用更明顯)，還由于凸模圓角的壓力和彎曲作用，在厚度方向承受。其應(yīng)變狀態(tài)與筒壁部分相同，但是引起的變薄現(xiàn)象比筒壁部分嚴(yán)重得多。(5)筒底區(qū)該區(qū)域材料基本不變形，但由于作用于凸模圓角區(qū)的拉深力，使材料承受雙向拉應(yīng)力 與，其應(yīng)

8、變?yōu)槠矫娣较虻暮鸵约昂穸确较虻?。由于凸模圓角處摩擦的制約，該區(qū)域的應(yīng)力與應(yīng)變均不大，可忽略不計(jì)。4.1.3 筒形件拉深變形的力學(xué)分析在拉深時(shí)，不僅坯料的不同區(qū)域具有不同的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，而且其應(yīng)力與應(yīng)變的絕對(duì)值還隨著拉深過程的進(jìn)行而不斷變化。因此必須從力學(xué)角度分析其變化規(guī)律。1. 凸緣變形區(qū)的應(yīng)力分布拉深時(shí)，凸緣的應(yīng)力狀態(tài)為徑向受拉，切向受壓。當(dāng)坯料由R0被拉深到Rt時(shí)，其數(shù)值可根據(jù)力學(xué)的平衡條件與塑性條件通過數(shù)學(xué)方法導(dǎo)出 (4-1)式中：Rt拉深過程中某時(shí)刻的凸緣半徑；R凸緣區(qū)內(nèi)任意處的半徑；將坯料由R0拉至Rt時(shí)，凸緣變形區(qū)金屬變形抗力的平均值；，將坯料由R0拉深到Rt時(shí)，凸緣區(qū)內(nèi)任意半徑R

9、處的徑向拉應(yīng)力與切向壓應(yīng)力的值。由式(4-1)可知，凸緣變形區(qū)內(nèi)，與呈對(duì)數(shù)曲線規(guī)律分布(如圖4.6所示)。在R=r0處(拉深凹模入口處的凸緣上)，的值最大，1max =1.1(Rt/r0)；在R=Rt處(凸緣的外邊緣)，取最大值max=1.1。由外向內(nèi)逐漸增加，由外向內(nèi)，逐漸減小。令| = |，有R=0.61Rt。也就是說，由R=0.61Rt作一圓，可將凸緣分為2部分，由此圓向外到邊緣的部分，|，為最大主應(yīng)變，此處板厚方向?yàn)椋辶下杂性龊?；由此圓向內(nèi)到凹?？冢瑋，為最大主應(yīng)變，因此厚度方向?yàn)椋朔秶陌辶虾穸嚷杂袦p薄。就整個(gè)凸緣變形區(qū)來說，以壓縮變形為主的區(qū)域比以拉伸為主的區(qū)域要大得多，因此拉

10、深變形屬于壓縮類變形。2. 整個(gè)拉深過程中max和max的變化規(guī)律當(dāng)坯料從R0拉深到Rt時(shí)，凸緣的外邊緣具有max，而在凹?？诰哂衜ax。在拉深過程中，Rt是不斷由R0r0變化的，在不同的時(shí)刻，max和max的值也不相同。下面分析在整個(gè)拉深過程中，max與max是如何變化的，在什么時(shí)刻出現(xiàn)和。(1)max的變化規(guī)律由max=1.1ln(Rt/r0)可知，max的變化受因素與ln(Rt/r0)的制約。表示材料的變形抗力，隨著拉深的進(jìn)行，變形程度逐漸增加，也逐漸增大。ln(Rt/r0)反映了凸緣變形區(qū)的大小，隨著拉深的進(jìn)行，凸緣變形區(qū)逐漸縮小，ln(Rt/r0)的數(shù)值也逐漸減小。如圖4.7所示，將

11、不同的Rt所對(duì)應(yīng)的max值連成曲線即為整個(gè)拉深過程中max的變化情況。由圖可知，拉深開始階段，材料變形抗力增長較快而凸緣變形區(qū)的縮減較慢，max增長很快，當(dāng)Rt=(0.80.9)R0左右達(dá)到最大值，而后，凸緣變形區(qū)縮減加快，max就逐漸減小，直到拉深過程結(jié)束，Rtr，max= 0為止。圖4.6 筒形件拉深時(shí)凸緣上的應(yīng)力分布圖4.7 拉深過程中的變化圖4.7所示曲線是在一定的材料和一定的拉深系數(shù)m(見節(jié))下作出的，經(jīng)過大量的試驗(yàn)與計(jì)算，用數(shù)學(xué)歸納法得到如下形式的與拉深系數(shù)和材料性質(zhì)的關(guān)系：式中：a，b與材料性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。其值列于表4.1中。表4.1 a值與b值j0.100.150.200.25

12、0.300.350.40a0.650.680.710.730.750.750.75b0.520.590.650.700.750.780.79注：表中是指材料在剛出現(xiàn)細(xì)頸時(shí)的真實(shí)應(yīng)變值，若為材料的伸長率，則=ln(1+)。(2)max的變化規(guī)律由max=1.1可知，隨著拉深過程的不斷進(jìn)行，凸緣變形區(qū)的變形程度增加，變形抗力也隨之增加，因此，max始終上升。直至拉深過程結(jié)束時(shí)，max達(dá)到最大值。其變化規(guī)律與真實(shí)應(yīng)力曲線相似，在拉深的初始階段max增加比較快，以后逐步趨于平緩。3. 筒壁部分受力分析筒壁部分作為已變形區(qū)在拉深過程中又是傳力區(qū)。凸模作用在制件上的拉深力是通過筒壁傳遞至凸緣變形區(qū)將其逐漸

13、拉入凹?？趦?nèi)的。圖4.8 筒壁傳力區(qū)的受力分析如圖4.8所示，筒壁部分所受的最大拉應(yīng)力主要有：(1)凸緣材料的變形抗力；(2)壓邊力PQ在凸緣表面產(chǎn)生的摩擦所引起的應(yīng)力；(3)由坯料與凹模圓角處摩擦引起的應(yīng)力；(4)坯料經(jīng)過凹模時(shí)的彎曲和繞過凹模圓角后的變直引起的應(yīng)力。理論和試驗(yàn)研究表明，在正常條件下拉深時(shí)(指合理的凹模圓角半徑、間隙大小、壓邊力、潤滑條件等)，凸緣變形區(qū)最大拉應(yīng)力在筒壁所受到的總拉應(yīng)力中，約占65%75%，因此=(4-2)式中：拉深效率，其值為0.650.75。由此也可分析得出：在拉深過程中，筒壁部分所受的最大拉應(yīng)力與同時(shí)出現(xiàn)。綜上所述，拉深件側(cè)壁愈高，需要轉(zhuǎn)移的材料愈多，坯

14、料邊緣變形程度愈大，所需變形力愈大，傳力區(qū)受到的力也就愈大；當(dāng)變形力超過了傳力區(qū)的許用強(qiáng)度，拉深就會(huì)失敗?？梢?，每次拉深變形的量是有限的。為保證拉深過程順利進(jìn)行，必須保證變形區(qū)為弱區(qū)，傳力區(qū)為強(qiáng)區(qū)，且強(qiáng)弱差別愈大，拉深過程愈穩(wěn)定。4.1.4 筒形件的拉深系數(shù)與拉深次數(shù)在拉深工藝設(shè)計(jì)時(shí)，必須判斷制件是否能一次拉深成形，或需要幾道工序才能拉成。正確解決這個(gè)問題直接關(guān)系到拉深生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性和拉深件的質(zhì)量。1.拉深系數(shù)每次拉深后的筒形件直徑與拉深前坯料(或工序件/半成品)的直徑之比稱為拉深系數(shù)，用符號(hào)m表示(符號(hào)右上標(biāo)表示拉深次數(shù)，為避免混亂，一律加方括號(hào)，下同)，即首次拉深m1=d1/D以后各次拉深=

15、/=d3/=/ (4-3)總拉深系數(shù)表示從坯料拉深至所需筒形件的總變形程度。即= (4-4)式中：，各次的拉深系數(shù)及總拉深系數(shù)；D坯料直徑；，各次工序件/半成品(或最終制件)的直徑(中徑)(參考圖4.9)。圖4.9 多次拉深件示意圖拉深系數(shù)m反映了拉深前后坯料直徑的變化量，反映了坯料邊緣在拉深時(shí)切向壓縮變形的大小，m愈小表示拉深變形程度愈大。拉深系數(shù)的倒數(shù)稱為拉深比，用符號(hào)K表示，即K=1/m。由式(4-2)可知，m愈小，筒壁傳力區(qū)產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力愈大，當(dāng)達(dá)到筒壁受力區(qū)的有效抗拉強(qiáng)度，危險(xiǎn)斷面瀕于拉斷時(shí)，這一極限變形狀態(tài)下的拉深系數(shù)即稱為極限拉深系數(shù)mmin。mmin表示了拉深前后坯料直徑的最

16、大變化，是拉深工作中重要的工藝參數(shù)，它是進(jìn)行拉深工藝計(jì)算和設(shè)計(jì)模具的基本出發(fā)點(diǎn)。如果mmin愈小，就意味著板料的拉深極限變形程度愈大。原來可能需要兩次拉深才能成功的僅需要一次拉深就可以實(shí)現(xiàn)。因而其經(jīng)濟(jì)意義也很大。為此，應(yīng)該從技術(shù)上去積極尋求降低mmin的措施。提高拉深成形的極限變形程度，應(yīng)著眼于降低變形區(qū)的變形抗力及提高傳力區(qū)的承載能力。圍繞這個(gè)原則，可以通過以下途徑，降低mmin。(1)材料性能方面提高板料塑性，尤其是板料的拉深性能，研制和選擇組織均勻、晶粒大小適中、屈強(qiáng)比/小、塑性應(yīng)變比r大的材料。因?yàn)樾?，材料容易變形，凸緣變形區(qū)的變形抗力減小，筒壁傳力區(qū)的拉應(yīng)力也相應(yīng)減??；而大，則提高了

17、危險(xiǎn)斷面處的強(qiáng)度，減小破裂的危險(xiǎn)。延伸率值大的材料在變形時(shí)不易出現(xiàn)縮頸，因而危險(xiǎn)斷面的嚴(yán)重變薄和拉斷現(xiàn)象也相應(yīng)推遲。一般認(rèn)為/0.65，而28%的材料具有較好的拉深性能。r值大說明板料在厚度方向變形困難，危險(xiǎn)斷面不易變薄、拉斷，因而對(duì)拉深有利，拉深系數(shù)可以減小。(2)制件設(shè)計(jì)方面在進(jìn)行拉深件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮到拉深成形的工藝性。從拉深變形特點(diǎn)出發(fā)，盡量使板料的相對(duì)厚度t/D大些，以增大其變形區(qū)抗壓縮失穩(wěn)的能力，這樣可以減小壓邊力，也就可減小摩擦阻力，有利于減小拉深系數(shù)。同時(shí)，應(yīng)該注意拉深件底部的圓角半徑不宜過小，以提高傳力區(qū)危險(xiǎn)斷面的抗拉強(qiáng)度。(3)工藝與模具設(shè)計(jì)方面應(yīng)設(shè)計(jì)合理的凸模圓角半徑和凹

18、模圓角半徑以及選擇合理的拉深間隙。因?yàn)檫^小的凸模圓角半徑和過小的凹模圓角半徑以及過小的拉深間隙會(huì)使拉深過程中摩擦阻力與彎曲阻力增加，危險(xiǎn)斷面的變薄加劇，而過大的凸模圓角半徑和過大的凹模圓角半徑以及過大的拉深間隙會(huì)減小有效壓邊面積，使板料的懸空部分增加，易于使板料失穩(wěn)起皺。采用壓邊圈并配以合理的壓邊力對(duì)拉深有利，可以減小拉深系數(shù)。凹模(特別是其圓角入口處)與壓邊圈的工作表面應(yīng)盡量光滑并采用潤滑劑，以減小對(duì)板料變形流動(dòng)的阻力，減小傳力區(qū)危險(xiǎn)斷面的負(fù)擔(dān)，可以減小拉深系數(shù)。對(duì)于凸模工作表面，則不必做得很光滑，也不需要潤滑，使其與板料之間有相當(dāng)?shù)哪Σ亮?，有利于阻止危險(xiǎn)斷面變薄，因而有利于減小拉深系數(shù)。對(duì)

19、速度敏感的金屬(如鈦合金、不銹鋼和耐熱鋼等)采用液壓機(jī)拉深，以降低拉深速度，減小極限拉深系數(shù)。但是，選用過小的拉深系數(shù)會(huì)引起底部圓角與直壁相切部分過分變薄，而且在以后的拉深工序中，這部分變薄嚴(yán)重的缺陷會(huì)轉(zhuǎn)移到成品制件的側(cè)壁上去，降低制件的質(zhì)量。所以，在生產(chǎn)實(shí)際中，一般采用大于極限值的拉深系數(shù)。表4.2為筒形件用壓邊圈時(shí)的各次拉深系數(shù)；表4.3為筒形件不用壓邊圈時(shí)的拉深系數(shù)；表4.4為各種材料的拉深系數(shù)(所列為后續(xù)各次拉深系數(shù)的平均值)。表4.2 筒形件帶壓邊圈時(shí)的拉深系數(shù)拉深系數(shù)坯料相對(duì)厚度t/D(%)2.01.51.51.01.00.60.60.30.30.150.150.08m1minm2

20、minm3minm4minm5min0.480.500.730.750.760.780.780.800.800.820.500.530.750.760.780.790.800.810.820.840.530.550.760.780.790.800.810.820.840.850.550.580.780.790.800.810.820.830.840.850.580.600.790.800.810.820.830.850.860.870.600.630.800.820.820.840.850.860.870.88注：1. 表中拉深數(shù)據(jù)適用于08、10和15Mn等普通拉深碳鋼及軟黃銅H62。對(duì)拉深

21、性能較差的材料，如20、25、Q215、Q235、硬鋁等應(yīng)比表中數(shù)值大1.5%2.0%；而對(duì)塑性更好的，如05、08、10等拉深鋼及軟鋁應(yīng)比表中數(shù)據(jù)小1.5%2.0%。2. 表中數(shù)據(jù)適用于未經(jīng)中間退火的拉深，若采用中間退火工序時(shí)，可取較表中數(shù)值小2%3%。3. 表中較小值適用于大的凹模圓角半徑r凹(815)t，較大值適用于小的凹模圓角半徑r凹(48)t。表4.3 筒形件不帶壓邊圈時(shí)的拉深系數(shù)拉深系數(shù)坯料相對(duì)厚度t/D(%)1.52.02.53. 03.0m1minm2minm3minm4minm5minm6min0.650.800.840.870.900.600.750.800.840.870

22、.900.550.750.800.840.870.900.530.750.800.840.870.900.500.700.750.780.820.85注：此表適用于08、10及15Mn等材料，其余各項(xiàng)同表4.2之注。表4.4 各種材料的拉深系數(shù)m材 料牌 號(hào)首次拉深m1后續(xù)各次拉深mn鋁和鋁合金杜拉鋁8A06M、1035M、3A21M2A11M、2A12M0.520.550.560.580.700.750.750.80黃銅純銅無氧銅H62H68T2、T3、T40.520.540.500.520.500.550.520.580.700.720.680.720.720.800.750.82康銅(銅

23、鎳合金)鎳、鎂鎳、硅鎳0.500.560.480.530.740.840.700.75白鐵皮酸洗鋼板0.580.650.540.580.800.850.750.78不銹鋼、耐熱鋼鋼Cr13Cr18Ni1Cr18Ni9TiCr18Ni11Nb、Cr23Ni18Cr20Ni75Mo2AlTiNbCr25Ni60W15TiCr22Ni38W3TiCr20Ni80Ti30CrMnSiA0.520.560.500.520.520.550.520.550.460480.480.500.540.590.620.700.750.780.700.750.780.810.780.800.780.840.800.8

24、4可伐合金鉬銥合金鉭鈮鈦合金鋅工業(yè)純鈦TA50.650.670.720.820.650.670.650.670.580.600.600.650.650.700.850.900.910.970.840.870.840.870.800.850.800.850.850.90注：1. 凹模圓角半徑r凹6t時(shí)，拉深系數(shù)取大值；r凹(78)t時(shí)，取小值。2. 材料相對(duì)厚度t/D0.6%時(shí)，拉深系數(shù)取小值；t/D0.6%時(shí)，取大值。由表4.2表4.4可以看出，用壓邊圈首次拉深時(shí)，m1約為0.50.6左右；后續(xù)各次拉深時(shí)，mn的平均值約為0.70.8左右。后續(xù)各拉深系數(shù)愈來愈大。不用壓邊圈的拉深系數(shù)大于用壓邊

25、圈的拉深系數(shù)。2.拉深次數(shù)當(dāng)具體制件所需的拉深系數(shù)大于極限拉深系數(shù)時(shí)，該制件可一次拉成，否則，就需多次拉深。多次拉深的拉深次數(shù)可按以下方法確定。(1)計(jì)算法如果后續(xù)各次拉深系數(shù)為mn，由式(4-3)可知dn=mndn1=(mn)(n1)(m1D)由此可得對(duì)數(shù)方程式lgdn=(n1)lg(mn)+lg(m1D)即 n=1+lgdnlg(m1D)/ lg(mn) (4-5)式(4-5)中m1與mn由表4.4查取。注意，計(jì)算所得的拉深次數(shù)n小數(shù)部分應(yīng)一律進(jìn)位取整數(shù)，而不得四舍五入。(2)推算法筒形件的拉深次數(shù)也可根據(jù)t/D值查出m1，m2，然后從首次拉深d1向dn推算。即按式(4-3)一直算到所得的

26、dn不大于制件所要求的直徑d為止。此時(shí)的n即為所求的次數(shù)。(3)查圖法由于拉深后的制件/工序件直徑與拉深前工序件/坯料直徑是線性關(guān)系，只是該直線的斜率分別是m1，m1m2，m1(mn)(n1)，所以，針對(duì)不同材料，可分別繪出一組斜線圖。設(shè)計(jì)時(shí)直接查選，直觀方便。(4)查表法前人對(duì)大量的生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行了總結(jié)歸納，建立了各種行之有效的表格，如按坯料相對(duì)厚度t/D與制件相對(duì)高度h/d查拉深次數(shù)，按坯料相對(duì)厚度t/D與總拉深系數(shù)查拉深次數(shù)(表4.5)，等等。設(shè)計(jì)時(shí)可直接查取。表4.5 總拉深系數(shù)與拉深次數(shù)的關(guān)系拉深次數(shù)n坯料相對(duì)厚度t/D(%)2.01.51.51.01.00.50.50.20.20.0

27、620.330.360.360.400.400.430.430.460.460.4830.240.270.270.300.300.340.340.370.370.4040.180.210.210.240.240.270.270.300.300.3350.130.160.160.190.190.220.220.250.250.29注：表中數(shù)據(jù)適用于08及10鋼的筒形件(用壓邊圈)。為了保證拉深工序的順利進(jìn)行和變形程度分布合理，應(yīng)使每次拉深的實(shí)際拉深系數(shù)與相應(yīng)次數(shù)的極限拉深系數(shù)的差值盡量接近。設(shè)實(shí)際采用的拉深系數(shù)為m1，m2， m3，mn，應(yīng)使m1m1m2m2m3m3mnmn=m3.后續(xù)各次拉深的

28、特點(diǎn)及方法后續(xù)各次拉深時(shí)所用的坯料與首次拉深不同，它不是平板而是筒形工序件/半成品。因此它與首次拉深相比，有許多不同之處。表4.6對(duì)二者進(jìn)行了歸納比較。表4.6 首次拉深與后續(xù)拉深特點(diǎn)比較序號(hào)項(xiàng)目首次拉深后續(xù)拉深1板料厚度t、材料性能/、均勻不均勻，已有加工硬化，坯料要經(jīng)過2次彎曲才被拉入凹模2變形區(qū)逐漸縮小不變，最后階段才縮小3拉深力(參見圖4.10)開始階段較快達(dá)到最大值，然后逐漸減小為零在整個(gè)拉深過程中一直都在增加，直到拉深最后階段才由最大值下降至零4破裂可能發(fā)生的時(shí)刻初始階段末尾階段5穩(wěn)定性起皺容易發(fā)生在初始階段較好，因?yàn)橛型脖趧傂灾С?，起皺可能發(fā)生在最后階段6拉深系數(shù)m1較小mn較大

29、，且mnmn-1m2后續(xù)拉深有正拉深和反拉深兩種方法，如圖4.11所示。正拉深的拉深方向與上次拉深方向一致，而反拉深的拉深方向與上一次拉深方向相反。反拉深的特點(diǎn)如下：圖4.10 首次拉深與第2次拉深的拉深力變化曲線1首次拉深；2第2次拉深(1)反拉深制件的內(nèi)外表面相互轉(zhuǎn)換，材料的流動(dòng)方向有利于抵消拉深時(shí)形成的殘余應(yīng)力。(2)反拉深材料的彎曲與反彎曲的次數(shù)較少，加工硬化也少，有利于成形。(3)坯料與凹模的接觸面大(包角達(dá)180°)，材料流動(dòng)阻力大，材料不易起皺。因此一般可不用壓邊圈，這就避免了由于壓邊力不適當(dāng)或者不均勻而造成的拉裂。(4)反拉深的拉深力比正拉深大20%左右。(5)反拉深

30、極限拉深系數(shù)比正拉深時(shí)可降低10%15%。(6)拉深凹模壁厚不是任意的，它受到拉深系數(shù)的影響。如圖4.11(b)所示，凹模壁厚為(d1d22t)/2。如果反拉深系數(shù)太大，凹模壁就會(huì)過薄，造成強(qiáng)度不足。同時(shí)，凹模的圓角半徑不能大于(d1d22t)/4。圖4.11 正拉深與反拉深反拉深方法主要用于厚度較薄的大件和中等尺寸筒形件的后續(xù)各次拉深，反拉深后圓筒的直徑d2(3090)t，凹模圓角半徑r凹(26)t。反拉深方法也可用于錐形件、球形件、拋物曲面制件的最終拉深成形(參見4.8節(jié))。圖4.12所示為一些典型的反拉深件。圖4.12 一些典型的反拉深件4.2 筒形件拉深的主要質(zhì)量問題及防止措施拉深成形

31、的實(shí)質(zhì)在于凸緣部分的壓縮變形，拉深件質(zhì)量問題的表現(xiàn)形式主要有起皺、拉裂、拉深凸耳、時(shí)效開裂、回彈、表面不良等。4.2.1 起皺拉深過程中，坯料凸緣在切向壓應(yīng)力作用下，可能產(chǎn)生失穩(wěn)，其表征為起皺(凸緣邊上材料產(chǎn)生皺折，如圖4.13所示)。輕微的起皺坯料可通過凸-凹模間隙，僅在筒壁上留下皺痕，影響制件表面質(zhì)量；而嚴(yán)重的起皺會(huì)使材料不能通過凸-凹模間隙而被拉裂。凸緣部分材料的失穩(wěn)與壓桿兩端受壓失穩(wěn)相似，它不僅取決于切向壓應(yīng)力的大小，而且與凸緣相對(duì)厚度t/(Dtd)有關(guān)。愈大，t/(Dtd)愈小，則愈易起皺。此外，材料彈性模量E愈大，抵抗失穩(wěn)的能力也愈大。由可知，在拉深過程中，max隨著拉深的進(jìn)行而不

32、斷增大，但與此同時(shí)，凸緣相對(duì)厚度t/(Dtd)也在不斷增大。前者增加失穩(wěn)起皺的趨勢，后者卻是提高抵抗失穩(wěn)起皺的能力。這2個(gè)因素相互作用的結(jié)果，使凸緣失穩(wěn)起皺趨勢最為強(qiáng)烈的瞬間落在Rt=(0.80.9)R0時(shí)刻，即基本上也就是出現(xiàn)的時(shí)刻。防止起皺的主要措施有：(1)采用壓邊(料)裝置，使坯料可能起皺的部分被一大小合適的力PQ壓在凹模平面與壓邊圈之間進(jìn)行拉深，如圖4.2所示。壓邊力PQ的大小對(duì)拉深有很大影響，PQ過大，則使凸緣變形區(qū)坯料與凹模、壓邊圈之間的摩擦力劇增，可能導(dǎo)致制件的過早拉裂；若PQ過小，則起不到防皺作用或作用很小(圖4.14)。從理論上講，拉深過程中PQ的大小最好與max的變化一致

33、，當(dāng)Rt=(0.80.9)R0時(shí)，壓邊力PQ亦應(yīng)最大。對(duì)于拉深系數(shù)足夠大，且坯料相對(duì)厚度也較大的制件(按表4.3)，也可不用壓邊。圖4.13 起皺現(xiàn)象圖4.14 壓邊力PQ的大小對(duì)拉深的影響(2)改善凸緣部分的潤滑，選用屈強(qiáng)比/小、屈服點(diǎn)低的材料，盡量使板料的相對(duì)厚度t/D大些，以增大其變形區(qū)抗壓縮失穩(wěn)的能力。(3)在模具中選擇設(shè)計(jì)合理的壓邊形式(參見4.3節(jié))和適當(dāng)?shù)睦罱?參見圖4.22)，對(duì)防止起皺也有較好的效果。(4)采用反拉深方法。4.2.2 拉裂由節(jié)中筒壁傳力區(qū)受力分析可知，當(dāng)大于筒壁處材料的有效抗拉強(qiáng)度時(shí)，拉深件即被拉裂，如圖4.15所示。拉裂一般發(fā)生在筒壁與筒底過渡部位的圓角與

34、側(cè)壁相切處。這是因?yàn)榻?jīng)拉深后，筒壁上部和下部的厚度和材料硬度是不一樣的，上部材料是由凸緣外邊緣轉(zhuǎn)移而來，其切向壓縮變形量大，厚度有增厚趨向，加工硬化現(xiàn)象顯著(如圖4.16所示)，因此有效抗拉強(qiáng)度較高。而下部靠近凸模圓角處的材料是由凸緣部分的內(nèi)邊緣轉(zhuǎn)移而來的，情況正好與上部相反，由于受單向拉應(yīng)力的影響，厚度有變薄的趨向，加之此處材料受凸模圓角彎曲時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力影響，會(huì)進(jìn)一步降低它的有效抗拉強(qiáng)度，所以此處成為拉深時(shí)最易拉裂的危險(xiǎn)斷面。圖4.15 拉裂破壞圖圖4.16 拉深后筒形件壁部厚度與硬度的變化筒形件拉深時(shí)產(chǎn)生拉裂的原因有可能是由于凸緣失穩(wěn)起皺，坯料不能通過凸凹模間隙，使筒壁所受總拉應(yīng)力異常

35、增大所致。但如果在防皺措施到位的情況下產(chǎn)生拉裂，則是因?yàn)槔钭冃纬潭忍?，即拉深系?shù)mmmin所致。因此，拉深系數(shù)mmin成為拉深的主要工藝參數(shù)，其值的確定就是以不拉裂為前提的。防止拉裂的主要措施有：(1)合理選取拉深系數(shù)。由式(4-2)可知，筒壁所受到總拉應(yīng)力與拉深系數(shù)m成反比，即m愈小愈大，較小的拉深系數(shù)雖可加大拉深變形程度，但卻大大增加了拉深力，使制件筒壁變薄拉裂。(2)合理選用材料。拉深板料除應(yīng)滿足制件使用要求外，還應(yīng)考慮工藝成形性能的要求。一般來說，選用材料應(yīng)考慮這樣幾個(gè)指標(biāo)：屈強(qiáng)比/要小(屈服應(yīng)力小，材料變形容易；強(qiáng)度極限高，材料不易拉裂)，n值和值大。板料各項(xiàng)性能指標(biāo)中對(duì)拉深影響

36、最大的是塑性應(yīng)變比r，由第1章小節(jié)可知，r值大表明材料在切向徑向變形比較容易，故mmin值小。同時(shí)，筒壁部分與底部圓角相切處受單向拉應(yīng)力作用，當(dāng)r值大時(shí)，板料厚度方向也不易變薄，危險(xiǎn)斷面有效截面積不易減小。因此，選用r1的材料進(jìn)行拉深是防止拉裂的重要措施。(3)選擇合理的凸、凹模圓角半徑。如圖4.8所示，凹模圓角半徑太小，材料在拉深成形中彎曲阻力增加，從而使筒壁傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力增加，危險(xiǎn)斷面易拉裂；凹模圓角半徑太大，又會(huì)減少有效壓邊面積，使凸緣材料易起皺。同樣，凸模圓角半徑雖然對(duì)筒壁傳力區(qū)拉應(yīng)力影響不大，但卻影響危險(xiǎn)斷面的抗拉強(qiáng)度。凸模圓角半徑太小，材料繞凸模彎曲的拉應(yīng)力增加，危險(xiǎn)斷面抗拉強(qiáng)

37、度降低；凸模圓角半徑太大既會(huì)減少傳遞凸模載荷的承載面積又會(huì)減少凸模斷面與材料的接觸面積，增加坯料的懸空部分，易使懸空部分起皺。(4)合理進(jìn)行潤滑。拉深時(shí)采用必要的潤滑，有利于拉深變形的順利進(jìn)行，且筒壁變薄得到改善，但必須注意潤滑劑只能涂在凹模和壓邊圈與坯料接觸的表面，而在凸模表面不要潤滑，因?yàn)橥鼓Ｅc坯料表面的摩擦屬于有益的摩擦，它可以防止制件在拉深過程中的滑動(dòng)和變薄。但矩形件拉深不受此限制。4.2.3 拉深凸耳筒形件拉深，在制件口端出現(xiàn)有規(guī)律的高低不平現(xiàn)象就是拉深凸耳(參見圖1.18(a)。凸耳的數(shù)目一般為4個(gè)，產(chǎn)生拉深凸耳的原因見第1章小節(jié)。需要指出的是，板料的塑性應(yīng)變比r值愈大，拉深成形極

38、限愈高，但一般r值大的材料，其也愈大，凸耳愈嚴(yán)重。這說明r值對(duì)拉深件質(zhì)量有相互矛盾的2個(gè)方面的影響。欲消除凸耳獲得口部平齊的拉深件，只有進(jìn)行修邊，修邊余量應(yīng)大于hmaxhmin(參見圖1.18(a)。4.2.4 時(shí)效開裂所謂時(shí)效開裂，是指制件拉深成形后，由于經(jīng)受到撞擊或振動(dòng)，甚至存放一段時(shí)間后出現(xiàn)的口部開裂現(xiàn)象，且一般是以口端先開裂，進(jìn)而擴(kuò)展開來，如圖4.17所示。圖4.17 拉深件時(shí)效開裂現(xiàn)象引起時(shí)效開裂的原因主要有金屬組織和殘余應(yīng)力兩個(gè)方面。其中金屬組織方面主要是金屬中含有氫的作用，脫氫處理對(duì)解決某些不銹鋼等材料拉深件的時(shí)效開裂問題是相當(dāng)有效的。由板料拉深成筒形件后，筒壁每一個(gè)截面上內(nèi)、外

39、層金屬存在不均勻變形；筒壁上下部金屬變形量也有差別。由于不均勻變形的存在，使板料金屬作為一個(gè)整體便產(chǎn)生相互牽制的應(yīng)力。在變形過程中和變形完成后，就產(chǎn)生了附加應(yīng)力和殘余應(yīng)力。預(yù)防時(shí)效開裂的措施有：拉深后及時(shí)修邊；在拉深過程中及時(shí)進(jìn)行中間退火；在多次拉深時(shí)盡量在其口部留一條寬度較小的凸緣邊等。4.3 壓邊方式設(shè)計(jì)壓邊方式(壓邊裝置和壓邊力)選擇設(shè)計(jì)得當(dāng)是防止凸緣變形區(qū)失穩(wěn)、起皺的主要措施。4.3.1 壓邊裝置與壓邊圈形式壓邊裝置是決定壓邊力大小和沖壓過程中壓邊力變化規(guī)律的裝置，壓邊圈形式合理與否直接關(guān)系到極限變形程度和進(jìn)料阻力的大小。1. 采用壓邊裝置的條件在生產(chǎn)實(shí)際中，可用表4.7的條件來判斷是

40、否在拉深模的設(shè)計(jì)中采用壓邊裝置。表4.7 采用或不采用壓邊裝置的條件拉深方法首次拉深后續(xù)各次拉深t/D(%)m1t/dn1(%)mn用壓邊圈可用可不用壓邊圈不用壓邊圈1.51.52.02.00.60.60.61.01.01.51.50.80.80.82. 壓邊裝置設(shè)計(jì)壓邊裝置時(shí)必須考慮便于調(diào)節(jié)壓邊力，生產(chǎn)中常用的壓邊裝置分彈性和剛性兩類。(1)彈性壓邊裝置(圖4.18)圖4.18 彈性壓邊裝置彈性壓邊裝置分彈簧墊、橡皮墊、氣墊和液壓墊等幾類，如圖4.18所示。彈簧墊和橡皮墊的壓邊力隨行程增大而逐漸增大，產(chǎn)生的壓邊力曲線與拉深曲線不協(xié)調(diào)(參見圖4.24)，顯然對(duì)拉深不利，因而只適用于淺拉深。但這

41、種裝置結(jié)構(gòu)較簡單，使用較方便，因此在普通單動(dòng)壓力機(jī)上比較常用。氣墊和液壓墊的壓邊力基本不隨行程變化，而且經(jīng)過調(diào)節(jié)氣壓或液壓能很方便地對(duì)壓邊力進(jìn)行比較精確的調(diào)節(jié)，因此壓邊效果較好。其中，液壓墊壓邊裝置必須在液壓機(jī)上才能實(shí)現(xiàn)。普通壓力機(jī)加置專用拉深氣墊可實(shí)現(xiàn)氣墊壓邊，但還要求生產(chǎn)場所有專用氣源。(2)剛性壓邊裝置圖4.19所示為雙動(dòng)壓力機(jī)上的剛性壓邊裝置。拉深凸模固定在內(nèi)滑塊上，而壓邊圈固定在外滑塊上，每次沖壓行程開始時(shí)，在凸模尚未接觸坯料之前，外滑塊帶動(dòng)壓邊圈下降，直至壓住坯料并停止于此位置上；接著內(nèi)滑塊再帶動(dòng)凸模下降，進(jìn)行拉深。拉深結(jié)束后凸模緊跟內(nèi)滑塊回程；待凸?；厣侥骋桓叨群?，外滑塊也帶動(dòng)

42、壓邊圈回程到上死點(diǎn)位置(參見圖1.28(a)。顯然，剛性壓邊圈的壓邊作用，并不是靠調(diào)節(jié)壓邊力來保證的，而是通過調(diào)整壓邊圈與凹模平面之間的間隙(外滑塊的下死點(diǎn))來獲得的(壓邊力是由于坯料凸緣變形區(qū)在拉深過程中板厚會(huì)增大而產(chǎn)生的)，所以在拉深過程中具有壓邊平穩(wěn)、壓邊力不隨行程變化等特點(diǎn)，拉深效果好且模具結(jié)構(gòu)簡單。圖4.19 雙動(dòng)壓力機(jī)上的剛性壓邊1內(nèi)滑塊；2外滑塊；3壓邊圈；4凹模；5凸模3. 壓邊圈的形式圖4.20所示是首次拉深模所用的4種壓邊圈形式。圖4.20 首次拉深模所用的4種壓邊圈形式圖4.20(a)所示為普通平面壓邊圈，是首次拉深最常用的壓邊圈形式。圖4.20(b)所示為平錐壓邊圈，其

43、中壓邊圈的錐角的大小應(yīng)與拉深件壁部增厚規(guī)律相適應(yīng)，實(shí)驗(yàn)研究表明錐角可按下式計(jì)算：=arctan式中：t板料厚度(mm)；Z拉深件壁部增厚系數(shù)，取0.20.3；D坯料直徑(mm)；d拉深件直徑(mm)。平錐壓邊圈不僅能使壓邊力調(diào)整工作得到一定程度的簡化，而且能提高拉深的極限變形程度。圖4.20(c)所示為圓弧壓邊圈，它適用于有凸緣且凸緣直徑較小、圓角半徑較大的筒形件，可防止制件在拉深結(jié)束時(shí)起皺。圖4.20(d)所示為首次拉深有限位裝置的壓邊圈，該形式使彈性壓邊力不隨行程增大而增大，使壓邊力均衡和防止壓邊圈將坯料壓得過緊。限止距離S=t(0.050.1)mm。圖4.21為后續(xù)各次拉深有限位裝置的壓

44、邊圈。由于后續(xù)各次拉深時(shí)工序件均為筒形，其穩(wěn)定性較好，在拉深過程中不易起皺，因此所需要的壓邊力較小，而后續(xù)各次拉深的高度一般都較大，顯然彈性壓邊裝置可能造成拉深末尾因壓邊力過大而破裂，所以大多數(shù)后續(xù)各次拉深模，在采用彈性壓邊裝置時(shí)，都使用此種形式壓邊圈。通過調(diào)節(jié)限位桿的高低可調(diào)節(jié)壓邊間隙進(jìn)而調(diào)節(jié)壓邊力的大小。圖4.21 后續(xù)各次拉深有限位裝置的壓邊圈圖4.22為常用帶拉深筋的壓邊圈。所謂拉深筋，就是在壓邊圈的壓料面上設(shè)置突出的筋條，在凹模面上開有相應(yīng)的凹槽。在拉深筋的作用下，板料在拉深過程中，可增大徑向拉應(yīng)力，減小切向壓應(yīng)力以防止起皺發(fā)生。拉深非旋轉(zhuǎn)體曲面制件時(shí)，通過拉深筋的設(shè)置來調(diào)節(jié)直邊部分

45、和圓角部分拉深時(shí)材料流動(dòng)的進(jìn)料阻力，并使制件獲得一定的脹形變形。為防止拉深薄板在成形時(shí)起皺，拉深筋設(shè)計(jì)成如圖4.22(a)所示形式；拉深球形件、錐形件和拋物面制件的拉深筋設(shè)計(jì)成如圖4.22(b)所示形式；拉深非旋轉(zhuǎn)體大型件時(shí)，拉深筋設(shè)計(jì)成如圖4.22(c)所示形式。圖中R=(46)t；B=(810)mm；A=(23)B；R1=(610)mm；R2=(35)mm。圖4.22 常用帶拉深筋的壓邊圈形式1凸模；2壓邊圈(鑲件)；3凹模拉深筋的數(shù)量與位置需視制件外形、拉深深度等因素而定，一般布置在容易起皺的部位(如圖4.23所示)。圖4.23 拉深筋的合理設(shè)置4.3.2 壓邊力的計(jì)算如中所述，壓邊力的

46、大小要根據(jù)既不起皺也不被拉裂這個(gè)原則，在試模中加以調(diào)整，設(shè)計(jì)壓邊裝置時(shí)應(yīng)考慮便于調(diào)節(jié)壓邊力。在生產(chǎn)中，壓邊力為壓邊面積乘以單位壓邊力，即PQ=Fq (4-6)式中：PQ壓邊力(N)；F在壓邊圈下坯料的投影面積(mm2)；q單位壓邊力(MPa)，可按表4.8選取。表4.8 部分材質(zhì)的單位壓邊力q取值材 料 名 稱單位壓邊力q/MPa鋁純銅、硬鋁(退火)黃銅0.81.21.21.81.52.0軟鋼板料厚度t0.5mm2.53.0板料厚度t0.5mm2.02.5鍍鋅鋼板耐熱鋼(軟化狀態(tài))高合金鋼、高錳鋼、不銹鋼2.53.02.83.53.04.54.4 拉深力與拉深功為了合理選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具，

47、應(yīng)該求出拉深力和拉深功。拉深變形的力學(xué)分析見，典型的拉深力凸模行程曲線見圖4.10，可見它與沖裁力凸模行程曲線(圖2.13)有明顯區(qū)別，主要體現(xiàn)在拉深行程比沖裁行程長得多。拉深系數(shù)(變形程度)、壓邊力、潤滑條件、材料特性等都會(huì)影響拉深力凸模行程曲線的走向。一般概念上的拉深力是指其峰值，理論計(jì)算復(fù)雜繁瑣，實(shí)用性不良。生產(chǎn)實(shí)際中常用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行近似計(jì)算。筒形件有壓邊圈拉深時(shí)的拉深力 (4-7)式中：P拉深力(N)；d筒形件直徑(mm)；t板料厚度(mm)；材料強(qiáng)度極限(MPa)；K修正系數(shù)，見表4.9。首次拉深用K1，后續(xù)各次拉深用K2。表4.9 修正系數(shù)K的值m10.550.570.600.62

48、0.650.670.700.720.750.770.80K11.000.930.860.790.720.660.600.550.500.450.40m20.700.720.750.770.800.850.900.95K21.000.950.900.850.800.700.600.50對(duì)于橫截面為矩形、橢圓形等形狀的拉深件，拉深力也可應(yīng)用上式原理求得P=(0.50.8)Lt式中：L橫截面周邊長度。一般單動(dòng)壓力機(jī)拉深時(shí)，壓邊力(彈性壓邊裝置)與拉深力是同時(shí)產(chǎn)生的，所以，壓力機(jī)噸位的大小應(yīng)根據(jù)拉深力和壓邊力的總和來選擇，即=PPQ (4-8)當(dāng)拉深行程較大，特別是采用落料拉深復(fù)合模(參見圖7.39)

49、時(shí)，不能簡單地將落料力與拉深力疊加上去選擇壓力機(jī)，而應(yīng)確保沖壓力行程曲線位于壓力機(jī)許用負(fù)荷曲線以下，否則很可能出現(xiàn)壓力機(jī)超載損壞。如圖4.24所示情況，雖然落料力與拉深力之和小于公稱壓力，但在模具工作的早期(落料時(shí))已超載了。圖4.24 沖壓力曲線、彈性壓邊裝置壓邊力曲線與壓力機(jī)許用負(fù)荷曲線1壓力機(jī)許用負(fù)荷曲線；2拉深力；3落料力；4氣墊壓邊力；5橡膠墊壓邊力；6彈簧墊壓邊力為了選用方便，一般可按下式概略估算。淺拉深時(shí) (0.70.8)P0深拉深時(shí) (0.50.6)P0式中：拉深力、壓邊力及其他變形力總和；P0壓力機(jī)的公稱壓力。同樣，因?yàn)槔钚谐梯^沖裁行程要長得多，僅僅按拉深力進(jìn)行設(shè)備的選擇并

50、不一定很保險(xiǎn)。因?yàn)橛袝r(shí)設(shè)備的噸位足夠，但因拉深行程很長，設(shè)備具備的功不一定能滿足拉深功的要求。遇到這種情況，可能出現(xiàn)拉深時(shí)，壓力機(jī)的行程速度減緩，甚至?xí)p壞設(shè)備的電動(dòng)機(jī)，為此還需對(duì)拉深功進(jìn)行核算。理論上拉深功是拉深力凸模行程曲線下的面積積分，精確計(jì)算同樣繁瑣。生產(chǎn)實(shí)踐中，常將最大拉深力折算成平均力來計(jì)算，即Pm=(0.60.8)P，所以，拉深功A=(0.60.8)Ph×103式中：A拉深功(J)；P最大拉深力(N)；h拉深深度(凸模工作行程)(mm)。壓力機(jī)電動(dòng)機(jī)功率(kW)可按下式校核計(jì)算Pd=nkA/(61200) (4-9)式中：k不均衡系數(shù)，取1.21.4；n壓力機(jī)每分鐘行程

51、次數(shù)；壓力機(jī)效率，取0.60.8；電動(dòng)機(jī)效率，取0.90.95。4.5 筒形件拉深模工作部分設(shè)計(jì)拉深件的尺寸精度主要取決于拉深模工作部分的制造精度，合理的拉深系數(shù)也必須靠模具工作部分的尺寸來保證。拉深模凸凹模間隙和凸、凹模圓角半徑對(duì)起皺、拉裂等拉深件質(zhì)量問題的產(chǎn)生都有直接的影響。因此，正確設(shè)計(jì)拉深模工作部分，是設(shè)計(jì)拉深模的重要內(nèi)容。4.5.1 凹模圓角半徑和凸模圓角半徑1. 凹模圓角半徑r凹一般來說，大的可以降低極限拉深系數(shù)，而且還可以提高拉深件的質(zhì)量，所以盡可能大些。但太大會(huì)削弱壓邊圈的作用，可能引起起皺現(xiàn)象。筒形件首次拉深時(shí)的可由下式確定：=C1C2t (4-10)或= (4-11)式中：

52、C1與材料力學(xué)性能有關(guān)的系數(shù)，對(duì)于軟鋼、硬鋁，C1=1；對(duì)于純銅、黃銅、鋁，C1=0.8；C2與板料厚度及拉深系數(shù)有關(guān)的系數(shù)，見表4.10；t板料厚度(mm)；D坯料直徑(mm)；凹模直徑(mm)。表4.10 拉深凹模圓角半徑系數(shù)板料厚度t/mm拉深件直徑/mm拉深系數(shù)m10.480.550.550.600.600.55079.567.556502008.51078.567.5200910810790.51.5506856.545.5502007967.556.520081079681.53.05056.54.55.5455020067.556.54.55.520078.567.556.5后續(xù)各次拉深凹模圓角半徑可逐步縮小