拉深工艺与拉深模具设计.pptx

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4.1 拉深变形分析
1 、拉深的基本概念 拉深－也称拉延，是利用模具使平板毛坯成为开口
空心零件的冲压加工方法。
2 、拉深件分类 (如图所示)
直壁旋转体－圆筒形零件 （无凸缘圆筒形件、有凸缘圆筒形件）、阶梯形
件 直壁非旋转体－盒形件 曲面旋转体－球面、锥面零件 曲面非旋转体－复杂形状零件
直壁旋转
b:切向压应力的大小 拉深时，变形程度越大，就越容易起皱。
c:材料的力学性能 板料的屈强比小，则屈服极限小，变形区内的切向压
应力也相对减小，因此板料不容易起皱
3）防皱措施：主要采用压边圈防皱
a:用于双动冲床的刚性压边圈,主要靠调整压边圈与 凹模表面间隙保证防皱。
b:用于单动冲床的弹性压边圈，常用动源为橡胶、 弹簧、气垫。
材料拉入凹模，筒壁区所受的拉应力由以下各部分组成 ①使变形区产生塑性变形所必须的拉应力
②克服变形区上下两个表面的摩擦阻力所必须的力 ③克服毛坯沿凹模圆角运动必须克服的弯曲阻力 ④材料流过凹模圆角时的摩擦阻力
所以，筒壁的拉应力总和为
p max M e 2 W
4.1.3 拉深成形过程中出现的问题及防止措施
可减小1/2。
pg
pg
py
3.矩形拉深件壁间圆角半径rpy 矩形拉深件壁间圆角半径rpy：
指矩形拉深件的四个壁的转角半径。
要求：rpy≥3t及rpy≥H/5
生了内应力，在径向产生拉应力，在切向产生压应力，在 这两种压力的作用下，凸缘区的材料发生塑性变形并不断 的被拉入凹模内,成为圆筒形零件。
4.1.2 拉深过程中毛坯的应力与应变状态
根据应力应变状态不同，可将拉深过程的毛坯分成 五个部分：
1 、平面凸缘区—主要变形区 2 、凸缘圆角部分—过渡区 3 、筒壁部分—传力区 4 、底部圆角部分 —过渡区 5 、圆筒底部分—小变形区
曲面旋转
直壁非旋转
复杂形状零件
4.1 拉深变形分析
• 拉深变形过程 • 拉深过程中毛坯的应力应变状态 • 拉深过程中的力学分析 • 拉深过程中出现的问题及其防止措施
4.1 拉深变形过程的分析
4.1.1 拉深变形过程
1．金属的流动过程(如图所示) 工艺网格实验
2．拉深变形过程 在拉深力的作用下，毛坯内部的各个小单元体之间产
3）在设计拉深件时，应注明必须保证外形或内形 尺寸，不能同时标注内外形尺寸；带台阶的拉 深件，其高度方向的尺寸标注一般应以底部为 基准。
4）拉深件口部尺寸公差应适当。
5）一般拉深件允许壁厚变化范围0.6t1.2t,若 不允许存在壁厚不均现象，应注明；
6）需多次拉深成形的工件，应允许其内、外壁 及凸缘表面上存在压痕；
1 、起皱 起皱主要是由于凸缘处的切向压应力超过了板料的临
界压应力所引的。起皱首先产生在法兰外缘处。
1）起皱的影响 起皱不利于拉深变形 a、由于起皱，毛坯不能被拉过凸凹模间隙面而拉断 b、轻微起皱的毛坯即使拉过凸凹模间隙，也会在筒
壁上留下起皱痕迹而影响质量。
2）起皱的影响因素：
a:凸缘部分材料的相对厚度t/D
教学要求： 根据弯曲件的结构工艺性要求改善拉深件的结
构设计；能够根据拉深件的工艺条件，确定拉深件 圆角半径，确定带孔拉深件的孔的位置。
4.2.1 对拉深件形状尺寸的要求
1）拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉 深成形。
2）尽量避免半敞开及非对称的空心件，应考虑设 计成对称（组合）的拉深，然后剖开；
厚度变化：底部略有变薄，壁部上段增厚，下部变薄，
侧壁靠近底部圆角处最严重，甚至断裂，为危险断面
１ 、凸缘变形区的应力分析
1
1.1 s
ln
Rw
3
1.1 s 1 ln
Rw
其中Rw—瞬时法兰外半径
r Rw
max
1.1 s
ln
Rw r
( r)
max 1.1 s ( Rw)
筒壁传力区的受力分析 凸模的压力通过筒壁传递至法兰的内边缘，将变形区的
2 、拉裂
拉深时筒壁总拉应力超过筒壁最薄弱处的材料强度 时，拉深件产生破裂。
原因：
1）由于法兰起皱，坯料不能通过凸凹模间隙，使筒 壁拉应力增大
2）压边力过大，使径向拉应力增大 3）变形程度太大
防止拉裂的措施:
1）采用适当的拉深比和压边力 2）增加凸模的表面粗糙度，改善凸缘部分变形材 料的润滑条件 3）合理设计模具工作部分的形状 4）选用拉深性能好的材料.
4.2.2 拉深件圆角半径的要求
1.凸缘圆角半径rdΦ 凸缘圆角半径rdΦ：指壁与凸缘的转角半径。
要求：
1）rdΦ＞2t 一般取：rdΦ=（48）t
2）当rdΦ＜0.5mm时，应增加整形工序。
pg
pg
py
2.底部圆角半径rpg 底部圆角半径rpg：指壁与底面的转角半径。
要求：
1）rpg≥t，一般取：rpg≥（35）t 2）rpg＜t，增加整形工序，每整形一次，rpg
拉深过程中某一瞬时毛坯变形和应力情况(如图4.1.4)
法兰部分－变形区：径向拉应力，切向压应力；材料主要 向径向流动，同时也向厚向流动而加厚 凹模圆角部位－过渡区：除与法兰部分相同特点外，还承 受凹模圆角的压力和弯曲作用而产生的压应力 侧壁部分－已变形区、传力区：继续拉深时，将凸模拉深 力传递到法兰区，受单向拉应力作用；发生少量的纵向伸 长和变薄 凸模圆角部位－过渡区：底部圆角稍上处，变薄最严重， 为零件的危险断面，直接影响极限变形程度 底部－不变形区、传力区：基本不变形，由于底部圆角部 分的拉深力，材料受两向拉应力作用，厚度略有变薄
拉深工艺与拉深模具设计
概述
4.1 拉深变形过程分析 4.2 审图与拉深工艺性分析 4.3 拉深件毛坯尺寸计算 4.4 圆筒形件拉深计算 4.5 拉深凸、凹模结构设计 4.6 拉深件成形模具总体结构设计 4.7 其它旋转体件的拉深 4.8 盒形件的拉深 4.9 其它拉深方法 4.10拉深次品分析及拉深中的辅助工序
拉深模设计程序
审图 拉深工艺性分析 拉深工艺方案制定
毛坯尺寸计算 拉深次数确定 冲压力及压力中心计算 冲压设备选择 凸、凹模结构设计 总体结构设计 冲压模装配图绘制 非标零件图绘制
4.2 审图与拉深工艺性分析
学习目标： 掌握拉深件的结构工艺性要求，了解拉深件在
公差、材料上的要求，掌握拉深件工序安排的一般 原则。