《拉深工藝設計》課件.ppt

1、第7章 拉深工藝設計,在模具上加工成為具有一定形狀、尺寸和使用要求的開口空心件的沖壓工序稱為拉深，拉深又稱為拉延、引伸、延伸等。,7.1.1 拉深的變形過程,拉深所用的模具主要由凸模、凹模和壓邊圈三部分組成。,拉深中板料的轉移,7.1.2 拉深過程中板料的應力應變狀態(tài),圖7.6 分析制件各部分的應力、應變狀態(tài),圖7.7 應力沿半徑按對數(shù)曲線分布,7.2 拉深件的質量分析,7.2.1 起皺,1 拉深過程中影響起皺的主要因素 板料的相對厚度t/D (2) 拉深系數(shù)m (3) 模具工作部分幾何形狀,防止起皺的措施,采用便于調節(jié)壓邊力的壓邊裝置 (2) 采用錐形凹模 (3) 采用拉深筋 (4)采用反拉

2、深,7.2.2 拉裂,拉裂原因 在拉深過程某一時刻，凸緣上拉應力在凹模入口處達到最大值。由實驗顯示，在整個拉深過程中，當Rt減小到時，出現(xiàn)最大值。此時筒壁承受最大的拉應力為,式中：Q壓邊力； f板料與凹模和壓邊圈之間的摩擦系數(shù)； b板料的拉深強度極限； m拉深系數(shù)； t板料厚度； Rd凹模的圓角半徑；,危險截面的抗拉強度為,出現(xiàn)最大值的位置,出現(xiàn)最大值的位置,2. 影響筒形件拉裂的主要因素,板料力學性能的影響 (2) 拉深系數(shù)m的影響 (3) 凹模圓角半徑的影響 (4) 凸模圓角半徑的影響 (5) 摩擦的影響 (6) 壓邊力的影響,7.4 圓筒形件的拉深,拉深系數(shù) 首次拉深時，拉深系數(shù),后次拉

3、深系數(shù),多次拉深變形情況,2. 影響極限拉深系數(shù)mmin的主要因素,(1)板料的力學性能 (2) 板料的相對厚度t/D (3) 拉深條件 壓邊力 模具幾何參數(shù) (4)拉深次數(shù) (5) 潤滑條件 (6) 拉深速度,3. 極限拉深系數(shù)的確定,用壓邊圈首次拉伸時的m1為0.50.6；后次拉深mn為 0.750.85，且 m2m3m4，m。 不用壓邊圈的拉深系數(shù)大于用壓邊圈的拉深系數(shù)。,7.4.2 拉深次數(shù)的確定,m m1m2mn 取n次,7.4.3拉深件工序尺寸的計算,1計算步驟： (1)選取修邊余量 (2)計算毛坯直徑D。 (3)計算板料相對厚度，并按表7-1判斷是否采用壓邊圈拉伸。 (4)計算總

4、的拉深系數(shù)，并判斷能否一次拉深成形。 (5) 確定拉伸次數(shù)n。 (6) 初步確定各次拉深系數(shù)。 (7) 調整拉深系數(shù)，計算各次拉深直徑。 (8) 確定各次拉伸凸模、凹模圓角半徑。 (9) 計算各次拉伸半成品高度。 (10) 繪制工序圖。,2. 計算實例,【例7.1】 計算圖7.19(a)所示筒形制件的板料直徑D拉深次數(shù)n及各半成品尺寸，包括直徑di、高度hi 和圓角半徑ri ，材料為08F。,(1) 確定修邊余量 由表7-4 查得： mm，取=6mm,(2) 計算板料直徑D： 83mm,(3) 毛坯相對厚度：查表7-1，首次拉伸和以后各次拉深必須采用壓邊圈。,(4) 確定拉深次數(shù)n按表7-8取

5、拉深系數(shù)： 。,各次拉深直徑：,需要4次拉深。,(5) 確定各次拉深半成品尺寸。,(7) 繪制工序圖，如圖7.20所示。,7.5 帶凸緣圓筒形件的拉深,帶凸緣圓筒形件按其凸緣尺寸的大小分為窄凸緣( ) 和寬凸 緣( )兩種類型，如圖7.21所示。,7.5.1 窄凸緣圓筒形件的拉深,窄凸緣圓筒形件拉深，有兩種拉深方法。第一種方法是，在前幾道工序中按無凸緣圓筒形件拉深及尺寸計算，而在最后兩道工序中，將制件拉深成為口部帶錐形的拉深件。最終將錐形凸緣校平，如圖7.22所示。第二種方法是，一開始就拉深成帶凸緣形狀，凸緣直徑為 ，以后各次拉深一直保持這樣的形狀，只是改變各部分尺寸，直至拉到所要求的最終尺寸

6、和形狀，如圖7.23所示。,7.5.2 寬凸緣圓筒形件的拉深,表12,影響變形程度的變量有兩個,m1,和,相同的m1而不同的hi,表13,2. 寬凸緣圓筒形件的拉深方法,1) 寬凸緣圓筒形件拉深應遵循的規(guī)律,(a) 圓角半徑不變,(b) 縮小筒徑,7.6 特殊形狀的制件拉深,階梯形件、球形制件、錐形件等 7.6.1 階梯形件的拉深 階梯形件能否一次拉成，主要根據(jù)零件的總高度與其最小階梯筒部的直徑之比。,2. 拉深方法的確定,(1) 若任意兩個相鄰階梯的直徑之比 都大于或等于相應的圓筒形件的極限拉深系數(shù)。,(2) 若某相鄰兩階梯直徑之比 小于相應的圓筒極限拉深系數(shù)，則按帶凸緣圓筒形件的拉深進行，

7、先拉小直徑 ，再拉大直徑 ，即由小階梯拉深到大階梯。,7.6.2 球形制件的拉深,半球形件拉深系數(shù)為m=0.707,當 3%時，可以采用不帶壓邊裝置的簡單有底凹模一次拉成。,當 =0.5%3%時，采用帶壓邊圈的拉深模拉深。,當 0.5%時，采用帶拉深筋的凹?；蚍蠢畎寄３尚?。,(a)反拉深； (b)帶拉深筋拉深； (c)雙彎曲拉深,7.6.3 錐形件的拉深,錐形件的拉深次數(shù)及拉深方法取決于錐形件的幾何參數(shù)，即相對高度 、錐角和相對厚度 。 1、對于 ( 0.10.25，=5080)淺錐形件，可一次拉成。,對于( 0.30.70，145)中錐形拉深件，拉深次數(shù)主要取決于毛坯的相對厚度 ，一般需一

8、次或多次拉深，根據(jù)相對厚度不同可以分為以下三種情況： 當 2.5%時，可不采用壓邊圈一次拉成。為保證工件的精度，最好在拉深終了時增加一道整形工序。 當 =1.5%2.0%時，也可一次拉成，但需采用壓邊圈、拉深筋、增加工藝凸緣等措施提高徑向拉應力防止起皺。 當 1.0%時，因坯料較薄而容易起皺，需采用壓邊圈經多次拉深成形。,對于( 0.70.80，1030)的高錐形拉深件，其變形程度更大，這時常需采用多工序的沖壓方法使零件逐漸成形，以防止因局部變薄嚴重而拉裂。,(a) 階梯拉深成形法 (b) 錐面逐步成形法,7.7 變 薄 拉 深,變薄拉深用來制造壁部與底部厚度不等而高度很大的工件，例如彈殼、子

9、彈套、雷管套、高壓容器、高壓鍋等或者是用作制備波紋管、多層電容等的薄壁管狀毛坯。 (1)壁厚變薄，內徑并不顯著縮?。?(2) 壁厚變薄，內徑也縮小。,(1) 凸、凹模之間的間隙小于毛坯的厚度，而毛坯的直壁部分在通過間隙時受壓，厚度顯著變薄(見圖7.37)，同時側壁高度增加，因此，叫變薄拉深。 (2) 變薄拉深的工件質量高，壁厚比較均勻，壁厚偏差在 0.01mm以內，表面粗糙度Ra可達0.2m以下；并且，由于板料兩向受壓，晶粒細密，提高了拉深件強度。 (3) 與冷擠壓相比，變薄拉深的變形區(qū)域小，拉深力較小，所需沖壓設備噸位小。 (4) 變薄拉深不易起皺，不需要壓邊裝置，可在單動壓力機上進行深拉深

10、，并且模具結構簡單、造價低。 (5) 在一次沖壓行程中，能用多層凹模進行變薄拉深，可以獲得很大的變形。圖7.38所示模具可在壓力機一個行程中完成一次不變薄拉深和兩次變薄拉深。,7.8 壓邊力和拉深力的確定,壓邊力是為了防止起皺保證拉深過程順利進行而施加的力，它的大小直接關系到拉深能否順利進行。 拉深力從廣義上包括拉深力與拉深功兩部分，拉深力與拉深功常用經驗公式計算。,壓邊力的大小可采用以下公式計算 (7.38),式中： 在壓邊圈上毛坯的投影面積，mm2； 單位壓邊力，MPa，見表7-17。,壓邊裝置設計,橡皮壓邊裝置 彈簧壓邊裝置 氣墊式壓邊裝置,彈性壓邊裝置,壓邊力與行程的變化曲線,有限位裝

11、置的壓邊裝置,帶剛性壓邊圈的拉深模,第一次拉深 (7.39),以后各次拉深 (7.40),7.8.2 拉深力的確定,拉深功的計算,第一次拉深 (7.41),以后各次拉深 (7.42),7.8.3 壓力機的選取,沖壓力與壓力機許用壓力曲線,壓力機功率的驗算,在深拉深時，由于拉深行程較長，消耗功多，為保證壓力機正常工作，需要驗算壓力機的電動機功率。,7.9 凸、凹模工作部分的設計,凸模和凹模結構形式的選擇、圓角半徑確定、拉深模間隙確定、工作部分的尺寸及其制造公差確定。,帶壓邊圈拉深模工作部分結構形式,7.9.2 凸、凹模間隙,1. 不帶壓邊圈模具的間隙 Z=(11.1)tmax (7.48),2. 帶壓邊圈模具的間隙 拉深模具的間隙按表7-20確定。,7.9.3 凸、凹模工作部分的尺寸與公差,圖7.52 工件尺寸與模具尺寸,7.9.4 凸、凹模圓角半徑,首次拉深凹模圓角半徑可按下式計算 (7.55),以后各次拉深的凹模圓角半徑，可按下式確定(7.56)