第四章 拉延模设计1-类型

第四章 拉深模具设计
(3)筒壁部分(C区):已变形区。这部分材料已经形成筒形, 基本不再发生变形。但是它又是传力区,在拉深过程中,凸模的 拉深力要经由筒壁传递到凸缘区,因此它受单向拉应力的作用, 发生少量的纵向伸长和厚度减薄变形。
(4)凸模圆角部分(D区):筒壁区与筒底部分的过渡变形区。 它从拉深开始一直承受径向拉应力σ1和切向拉应力σ3的作用, 同时在厚度方向由于凸模圆角的压力和弯曲作用而受到压应 力σ2的作用。其应变状态与筒壁相同,但是其压应变ε2引起的变 薄现象比筒壁部分要严重得多。因而这部分材料变薄最严重, 尤其与筒壁相切的部位,所以此处最容易出现拉裂,是拉深中的 “危险断面”。
第四章 拉深模具设计
(2)凹模圆角部分(B区):材料由凸缘区进入筒壁部分的过渡 变形区。这部分材料径向受拉伸长而产生拉应力σ1与拉应变ε1, 切向受压缩而产生压应力σ3与压应变ε3,厚度方向受到凹模圆角 的压力和弯曲作用而产生压应力σ2;由于这个区域切向压应力 的值σ3不大,而径向拉应力的值σ1最大,其相应拉应变ε1的绝对 值也最大,因此厚度方向产生压应变ε2,板料厚度有所减薄,所以 有可能出现破裂。
当筒壁的拉应力超过了危险断面处材料的有效抗拉强度 时,拉深件便会产生拉裂,如图4－9所示。另外,当凸缘区起皱 时,坯料难以或不能通过凸、凹模间隙使得筒壁拉应力急剧增 大,也会导致拉裂。
第四章 拉深模具设计 图4-9 拉深件的拉裂
第四章 拉深模具设计 3)控制拉裂的措施
防止拉裂可通过两种途径来解决:一方面是降低筒壁拉应 力的值,生产实际中可采用适当的拉深比和压边力,增加拉深次 数和凸模的表面粗糙度,改善凸缘部分变形材料的润滑条件,合 理设计模具工作部分的形状及参数等措施来实现;另一方面是 提高危险断面处材料的抗拉强度,如选用拉深性能好的材料,采 用凸缘加热、筒壁冷却的拉深的措施来实现。

第4章拉深工艺及拉深模具的设计拉深概述4.1 拉深变形过程的分析4.2 直壁旋转体零件拉深工艺的设计4.3 非直壁旋转体零件拉深成形的特点4.4 盒形件的拉深4.5 拉深工艺设计4.6 拉深模具设计4.7 其他拉深方法第4章拉深工艺及拉深模具的设计1.拉深的基本概念拉深是利用拉深模具将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心件，或将已制成的开口空心件加工成其他形状空心件的一种冲压加工方法。

(如图4.0.1)2.典型的拉深件(如图4.0.2)3.拉深模具的特点结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。

第4章拉深工艺及拉深模具的设计第4章拉深工艺及拉深模具的设计第4章拉深工艺及拉深模具的设计4.1 拉深变形过程的分析4.1.1板料拉深变形过程及其特点(如图4.1.1)在毛坯上画作出距离为a 的等距离的同心圆与相同弧度b 辐射线组成的网格(如图4.1.2) ，然后将带有网格的毛坯进行拉深。

在拉深过程中，毛坯受凸模拉深力的作用，在凸缘毛坯的径向产生拉伸应力，切向产生压缩应力。

在它们的共同作用下，凸缘变形区材料发生了塑性变形，并不断被拉入凹模内形成筒形拉深件。

1σ3σ第4章拉深工艺及拉深模具的设计第4章拉深工艺及拉深模具的设计第4章拉深工艺及拉深模具的设计在拉深后我们发现如图4.1.2：工件底部的网格变化很小，而侧壁上的网格变化很大，以前的等距同心圆，变成了与工件底部平行的不等距的水平线，并且愈是靠近工件口部，水平线之间的距离愈大，同时以前夹角相等的半径线在拉深后在侧壁上变成了间距相等的垂线，如图4.1.3所示，以前的扇形毛坯网格变成了拉深后的矩形网格。

第4章拉深工艺及拉深模具的设计第4章拉深工艺及拉深模具的设计第4章拉深工艺及拉深模具的设计4.1.2拉深过程中变形毛坯各部分的应力与应变状态拉深过程中某一瞬时毛坯变形和应力情况(如图4.1.5)1.平面凸缘部分主要变形区2.凹模圆角区过渡区3.筒壁部分传力区4.凸模圆角部分过渡区5.圆筒底部分小变形区第4章拉深工艺及拉深模具的设计图4.1.5 拉深中毛坯的应力应变情况第4章拉深工艺及拉深模具的设计第4章拉深工艺及拉深模具的设计4.1.3 拉深变形过程的力学分析1.凸缘变形区的应力分析（1）拉深中某时刻变形区应力分布根据微元体的受力平衡可得因为取并略去高阶无穷小，得:塑性变形时需满足的塑性方程为:()()02sin 23t111=⎟⎠⎞⎜⎝⎛+−++t d dR Rd t d dR R d ϕσσϕσσϕ33σσ−=()22sin ϕϕd d ≈0)(311=−+dR Rd σσσm31σβσσ=−第4章拉深工艺及拉深模具的设计由上述两式，并考虑边界条件(当时，)，经数学推导就可以求出径向拉应力，和切向压应力的大小为：在变形区的内边缘（即处）径向拉应力最大，其值为：在变形区外边缘处压应力最大，其值为：RR t m 1ln 1.1σσ=⎟⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−=R R t m 3ln 11.1σσrR t m max 1ln 1.1σσ=mmax 31.1σσ=t R R =01=σr R =第4章拉深工艺及拉深模具的设计凸缘外边向内边由低到高变化，则由高到低变化，在凸缘中间必有一交点存在（如右图所示），在此点处有所以：化简得：即：即交点在处。

第四章 拉深（又称拉延、拉伸， Deep Drawing）
• • • • 工件的命名： 筒：侧面呈封闭形，一端开口，另一端存在底面。 管：侧面呈封闭形，两端开口。 拉深：板料或筒坯在凸模作用下通过凹模孔，形成筒状工 件，这种冲压工序称为拉深。 拉深可将平板毛坯直接拉成筒状工件，也可将筒状毛 坯拉成直径变小、长度变长的筒状工件。(P72表4－1） 拉深分类（按拉深件厚度）： 1.不变薄拉深：材料的厚度在拉深前后基本不变。 2.变薄拉深：材料的厚度在拉深后变薄（筒状毛坯长度变长， 直径变化很小。）
2 0
2

2 0
2 ( Rr
ห้องสมุดไป่ตู้

2
r ) Rr 2 r
2 2
2
在本拉深圆筒中 R
4
1 2
d底
2 2

A
( rd 底＋ 2 r ) 2 rd 底＋8 r 2
2
4
1
• 其中d底＝d口－2r h为直壁高度，应加上修边余量Δ h。P88表4 －4示出圆筒件的修边余量Δ h可供选用。
一.圆筒件拉深的变形过程
• 拉深时筒底拐弯区形成 以后，变形位置在凸缘部 位（Ⅰ区）和凹模入口的 圆角处（Ⅱ区）。 1.圆筒件拉深时各区的应 力应变状态示于图4.1 根据应力应变状态的不同，可将拉深毛坯划 分为Ⅰ～Ⅴ五个区域：
• Ⅰ区：凹模口的凸 缘部分（法兰区）。 这是拉深变形的主 要区域。受到径向 拉应力σ ρ 和切向 （圆周方向）压应 力σ θ，并在径向和 切向分别产生伸长 和压缩变形，逐渐 进入凹模，在轴向 板厚稍有增大。
二.圆筒件拉深工艺计算及其模具设计
• 1.拉深零件的毛坯尺寸 计算依据：因为拉深前后体积不变（塑性变形假设）、厚度不 变（不变薄拉深），所以（中间层）面积ΣA（右图三部分 之和P88）不变。 圆筒件的毛坯圆片状直径为：

1.
n
单动拉延模
典型结构
第十一章 拉延模设计
11-1 拉延模典型结构
1.
n
单动拉延模
典型结构
4-5 拉延模结构
n
双动拉延模典型结构
1一凸模固定板 2一压边圈 3一防磨板 4一凸模 5一凹模 6一隐 式定位器 7一毛坯导向装置 8一送料用辊式滑槽 9 一前定位装 置 10一提升器
第十一章 拉延模设计
共通要素
n
研模用基准孔结构（CH孔）
是拉延时在拉延件废料处冲出的孔，因为拉延时或
多或少会产生型面回弹，或者圆角打大的情况。这 样下序就可以用拉延时冲出的孔作基准对修边或其 它后序模具进行型面打磨，以使拉延件与模具贴合。 这些孔在模具打配完成后要去掉的。即拔掉拉延时 CH的冲头。
4-5 拉延模结构

凹模结构
n
装配式凹模
4-5 拉延模结构

凹模结构
n
装配式凹模
4-5 拉延模结构

凹模结构
n
镶拼式凹模（窄而深的拉延）
4-5 拉延模结构

凸模结构
第十一章 拉延模设计
11-2 拉延模工作零件 导向板
4-5 拉延模结构
n
共通要素

凹模入口圆角一般取R凹=(6-10)×t。
4-5 拉延模结构
4-5拉延模结构
n
共通要素

调压垫布置




调压垫的许用承压力：φ60-（20吨）；φ80-（40吨）。 承压力一般为80吨-400吨。 调压垫一般每400mm-500mm一块，调压垫的对应位置应 有立筋。 若手工取件，调压垫上平面应低于压料面。
第十一章 拉延模设计