模具技術(shù)概論課題課件4

1、課題4 拉深工藝與拉深模拉深工藝及拉深件的工藝性拉深：利用拉深模將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的沖壓工序。通常所說的拉深主要指不變薄拉深課題4 拉深工藝與拉深模拉深工藝及拉深件的工藝性拉深變形過程分析和特點拉深過程：隨著凸模的作用，D與d之間的材料向凹模里流動，毛坯板料逐漸被拉進凸、凹模之間的間隙里，形成高度為H，內(nèi)徑為d的空心件。拉深變形過程分析和特點拉深過程：隨著凸模的作用，D與d之間的拉深過程中筒壁形成和材料轉(zhuǎn)移“多余的材料” 在拉深過程中產(chǎn)生了塑性流動而轉(zhuǎn)移，使得拉深后工件的高度增加了，所以實際拉深件高度H(Dd)/2。拉深過程中筒壁形成和材料轉(zhuǎn)移“多余的材料” 在拉深過程中產(chǎn)

2、生網(wǎng)格試驗說明拉深材料的流動和受力情況D與d差值越大，需轉(zhuǎn)移的材料面積也越大，變形程度就大。通常拉深工藝中用拉深后筒形件的直徑d與拉深前坯料直徑D的比值表示其變形程度，即 md/D網(wǎng)格試驗說明拉深材料的流動和受力情況D與d差值越大，需轉(zhuǎn)移的拉深變形的特點：拉深變形凸緣部分是主要變形區(qū)，底部基本不變；變形區(qū)內(nèi)的材料切向受壓應(yīng)力和徑向受拉應(yīng)力的共同作用產(chǎn)生塑性變形形成筒壁，其變形程度由底部向上逐漸增大，口部變形無論是切向壓縮還是徑向伸長都是最大的；拉深件會產(chǎn)生厚度和硬度的變化拉深變形的特點：拉深變形凸緣部分是主要變形區(qū)，底部基本不變；拉深過程中坯料各部分的應(yīng)力、應(yīng)變凸緣部分：主要變形區(qū)凸緣圓角部分

3、：過渡區(qū)筒壁部分：已變形區(qū)和傳力區(qū)底部圓角部分：“危險斷面”筒底部分：傳力區(qū)拉深過程中坯料各部分的應(yīng)力、應(yīng)變凸緣部分：主要變形區(qū)拉深件工藝性公差一般情況下拉深件的尺寸精度應(yīng)在IT13級以下，不宜高于IT11級。對于精度高的拉深件，應(yīng)在拉深后增加整形工序提高其精度。拉深件壁厚公差或變薄量要求一般不應(yīng)超出拉深工藝壁厚變化規(guī)律。據(jù)統(tǒng)計，不變薄拉深工藝的筒壁的最大增厚量約為(0.20.3) t；最大變薄量約為(0.100.18)t。拉深件工藝性公差結(jié)構(gòu)工藝性拉深件形狀應(yīng)盡量簡單、對稱，盡可能一次拉深成形。需多次拉深的零件，在保證必要的表面質(zhì)量前提下，應(yīng)允許內(nèi)、外表面存在拉深過程中可能產(chǎn)生的痕跡。在保證

4、裝配要求的前提下，應(yīng)允許拉深件側(cè)壁有一定的斜度。結(jié)構(gòu)工藝性拉深件形狀應(yīng)盡量簡單、對稱，盡可能一次拉深成形。拉深件的底部或凸緣上有圓角時，孔邊到側(cè)壁的距離應(yīng)滿足：aR0.5，(或r0.5) 。拉深件的圓角半徑應(yīng)滿足：rt ，R2 t，rd3 t，否則，應(yīng)增加整形工序。整形圓角半徑可取r(0.10.3) t，R(0.10.3) t。拉深件的徑向尺寸應(yīng)只標(biāo)注外形尺寸或內(nèi)形尺寸，而不能同時標(biāo)注內(nèi)、外形尺寸。帶臺階的拉深件，其高度方向的尺寸標(biāo)注一般應(yīng)以拉深件底部為基準(zhǔn)。拉深件的底部或凸緣上有圓角時，孔邊到側(cè)壁的距離應(yīng)滿足：aR拉深件的主要質(zhì)量問題及控制生產(chǎn)中拉深件可能出現(xiàn)的問題很多，起皺、拉裂是拉深不能

5、順利進行或造成不良品的主要現(xiàn)象。起皺起皺現(xiàn)象分析凸緣區(qū)出現(xiàn)波紋狀的皺褶現(xiàn)象稱為起皺。原因是切向壓應(yīng)力3較大而板料又相對較薄。拉深件的主要質(zhì)量問題及控制生產(chǎn)中拉深件可能出現(xiàn)的問題很多，起影響起皺的主要原因材料的力學(xué)性能：板料的屈強比Re/Rm小，板料不容易起皺。板厚方向性系數(shù)1時，也不容易起皺。；凸緣部分的相對厚度t/D：坯料的相對厚度越小越容易起皺；變形程度：拉深變形程度越大，越容易起皺；拉深模工作部分幾何形狀：凸模和凹模圓角及凸、凹模之間的間隙過大時，則坯料容易起皺。錐形凹模拉深的坯料不容易起皺。影響起皺的主要原因材料的力學(xué)性能：板料的屈強比Re/Rm小，控制起皺的方法防止起皺最有效的措施是

6、在拉深模具上設(shè)置壓料裝置。剛性壓邊圈剛性壓料裝置一般用于雙動壓力機上的拉深模中。剛性壓邊圈固定在外滑塊之上。在每次沖壓行程開始時，外滑塊帶動壓邊圈下降壓在坯料的凸緣上并停止不動，隨后內(nèi)滑塊帶動凸模下降，進行拉深變形。剛性壓邊裝置的特點是壓料力不隨行程變化，其大小可通過調(diào)節(jié)壓料圈與凹模面之間的間隙來調(diào)整。這種壓邊裝置的拉深效果較好，且模具結(jié)構(gòu)簡單?？刂破鸢櫟姆椒ǚ乐蛊鸢欁钣行У拇胧┦窃诶钅＞呱显O(shè)置壓料裝置彈性壓邊圈彈性壓邊裝置有彈簧式、橡皮式和氣墊式三種。彈簧和橡皮壓邊裝置通常只用于淺拉深。氣墊式壓邊裝置的壓邊效果好，但氣墊裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜。彈性壓邊圈彈性壓邊裝置有彈簧式、橡皮式和氣墊式三種。拉裂

7、拉裂現(xiàn)象分析拉裂常發(fā)生于“危險斷面”處。原因：該處所受的拉應(yīng)力超過了危險斷面處材料的有效抗拉強度時，拉深件便會產(chǎn)生拉裂當(dāng)凸緣區(qū)起皺時，板料難以或不能通過凸、凹模間隙，也會導(dǎo)致拉裂。拉裂拉裂現(xiàn)象分析防止拉裂的措施防止拉裂的核心是降低筒壁的拉應(yīng)力和提高“危險斷面”的強度。降低筒壁拉應(yīng)力角度來說，可采用適當(dāng)?shù)睦钕禂?shù)和壓邊力、增加拉深次數(shù)、改善潤滑條件、合理設(shè)計模具工作部分的形狀及參數(shù)等措施來實現(xiàn)；提高“危險斷面”處材料的有效抗拉強度，可選用拉深性能好的材料、凸緣加熱、筒壁冷卻等措施來實現(xiàn)。防止拉裂的措施防止拉裂的核心是降低筒壁的拉應(yīng)力和提高“危險斷拉深工藝計算坯料尺寸計算原則和修邊量原則：拉深件坯

8、料的形狀和尺寸是以相似和相等的原則確定。相似：指拉深前坯料的形狀應(yīng)與拉深件斷面形狀相似，但坯料的周邊必須是光滑的曲線連接；相等：指拉深前坯料表面積與拉深后工件表面積近似相等。計算坯料尺寸前應(yīng)加上切邊余量h或R。拉深工藝計算坯料尺寸計算簡單旋轉(zhuǎn)體坯料尺寸計算簡單旋轉(zhuǎn)體坯料尺寸的計算，通常將旋轉(zhuǎn)體分成幾個便于計算的簡單幾何體，分別求出各個部分的面積后相加，即得到零件的總面積。板厚t1mm時，在計算時工件的直徑按厚度中線計算。常見旋轉(zhuǎn)體坯料直徑的計算參考有關(guān)設(shè)計資料或手冊。簡單旋轉(zhuǎn)體坯料尺寸計算簡單旋轉(zhuǎn)體坯料尺寸的計算，通常將旋轉(zhuǎn)體拉深系數(shù)及其極限拉深系數(shù)拉深系數(shù)代表了拉深的變形程度，m越小，拉深變

9、形程度越大。廣義上講，拉深系數(shù)m是以拉深后的直徑d與拉深前的坯料直徑D之比表示。零件的總拉深系數(shù)等于各次拉深系數(shù)的乘積，即mmlm2m n1 mn d/D拉深系數(shù)及其極限拉深系數(shù)極限拉深系數(shù)極限拉深系數(shù)：即能使材料的塑性得到充分利用，同時又不致于拉深件破裂的拉深系數(shù)稱為極限拉深系數(shù)，用m表示。為了保證拉深工藝的順利進行，就必須使實際拉深系數(shù)m大于m，即mm。生產(chǎn)中采用的各種材料的極限拉深系數(shù)見表1-29和表1-30。極限拉深系數(shù)極限拉深系數(shù)：即能使材料的塑性得到充分利用，同時影響極限拉深系數(shù)的因素材料的組織與力學(xué)性能 材料組織均勻、晶粒大小適當(dāng)、屈強比Re/Rm小、塑性好、板平面方向性系數(shù)小、

10、板厚方向系數(shù)大、硬化指數(shù)n大的板料，極限拉深系數(shù)較小。板料的相對厚度t/D t/D大，凸緣處抵抗失穩(wěn)起皺的能力提高，壓邊力可以減小甚至不需壓邊，從而降低了筒壁“危險斷面”處的拉應(yīng)力，極限拉深系數(shù)較小。影響極限拉深系數(shù)的因素材料的組織與力學(xué)性能 模具的幾何參數(shù) 主要是凸、凹模的圓角半徑和模具間隙對拉深系數(shù)的影響。摩擦與潤滑 凹模與壓料圈的工作表面光滑、潤滑條件好，可以減小拉深系數(shù)。壓邊力大小 合理的壓邊力大小應(yīng)該是在保證不起皺的前提下盡可能的小。模具的幾何參數(shù) 拉深次數(shù)當(dāng)拉深件的拉深系數(shù)m大于第一次極限拉深系數(shù)m1時，即mm1時，拉深件可一次拉成，否則需要多次拉深。需要多次拉深時，其拉深次數(shù)確定

11、方法：查表法推算法d1m1Dd2m2d1dnmndn1直到dnd即當(dāng)計算所得直徑dn稍小于或等于拉深件所要求的直徑d時，計算的次數(shù)即為拉深的次數(shù)。拉深次數(shù)當(dāng)拉深件的拉深系數(shù)m大于第一次極限拉深系數(shù)m1時圓筒形件多次拉深時各工序尺寸的計算工序件的直徑查得各次拉深的極限拉深系數(shù)，適當(dāng)加以調(diào)整，其調(diào)整原則是：保證mlmlm n1 mnd/D；使mlm1，m2 m2，mn mn，且mlm2mn。最后按調(diào)整后的拉深系數(shù)計算各次工序件直徑工序件的圓角半徑工序件的高度圓筒形件多次拉深時各工序尺寸的計算工序件的直徑拉深工藝力拉深工藝力壓力機公稱壓力對于單動壓力機，其標(biāo)稱壓力Fg應(yīng)大于拉深力與壓邊力之和，即Fg

12、FFY對于雙動壓力機，應(yīng)使內(nèi)滑塊的公稱壓力Fg內(nèi)和外滑塊的公稱壓力Fg外分別大于拉深力和壓邊力，即Fg內(nèi)F Fg外FY注意：當(dāng)拉深工作行程較大，尤其是落料拉深復(fù)合模時，應(yīng)使拉深力曲線位于壓力機滑塊的許用壓力曲線之下，而不能簡單地按壓力機公稱壓力大于拉深力或拉深力與壓邊力之和的原則去確定規(guī)格。壓力機公稱壓力對于單動壓力機，其標(biāo)稱壓力Fg應(yīng)大于拉深力與壓拉深模的結(jié)構(gòu)與設(shè)計拉深模典型結(jié)構(gòu) 分類按使用的壓力機分：單動壓力機上使用的拉深模與雙動壓力機上使用的拉深模；按工序的組合方式分：單工序拉深模、復(fù)合工序拉深模與級進工序拉深模；按結(jié)構(gòu)形式與使用要求的不同：首次拉深模與以后各次拉深模、有壓邊裝置拉深模與

13、無壓邊裝置拉深模等。拉深模的結(jié)構(gòu)與設(shè)計拉深模典型結(jié)構(gòu)首次拉深模首次拉深模以后各次拉深模1推件塊 2拉深凹模 3拉深凸模 4壓邊圈 5頂桿 6彈簧以后各次拉深模落料拉深復(fù)合模1卸料板 2擋料銷 3推件板 4推桿 5凸凹模 6落料凹模 7壓邊圈 8頂桿 9拉深凸模落料拉深復(fù)合模拉深模的工作零件凸、凹模結(jié)構(gòu)無壓料圈的凸、凹模結(jié)構(gòu)拉深模的工作零件凸、凹模結(jié)構(gòu)無壓料圈的凸、凹模結(jié)構(gòu)有壓料圈的凸、凹模結(jié)構(gòu)有壓料圈的凸、凹模結(jié)構(gòu)凸、凹模圓角半徑凹模圓角半徑首次拉深凹模圓角半徑以后各次拉深的凹模圓角半徑： rdi(0.60.7) rd(i1)( i2、3、n) 凸模圓角半徑（對拉深的影響不像凹模圓角半徑顯著）首次拉深凸模圓角半徑按下式確定 rpl(0.71.O) rd1凸、凹模圓角半徑凹模圓角半徑凸、凹模間隙拉深模的間隙直接影響著拉深件的質(zhì)量、拉深力的大小以及模具的壽命。確定間隙大小的一般原則是：既要考慮板料公差的影響，又要