盒形件的拉深

從幾何形狀特點(diǎn)看，矩形盒狀零件可劃分成2個長度為（A-2r）和2個長度為（B-2r）的直邊加上4-半徑為r的1/4圓筒部分（圖4.4.1）。若將圓角部分和直邊部分分開考慮，則圓角部分的變形相當(dāng)于直徑為2r、高為h的圓筒件的拉深，直邊部分的變形相當(dāng)于彎曲。但實(shí)際上圓角部分和直邊部分聯(lián)系在一起的整體，因此盒形件的拉深又不完全等同于簡單的彎曲和拉深，有其特有的變形特點(diǎn)，這可通過網(wǎng)格試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。拉深前，在毛坯的直邊部分畫出相互垂直的等距平行線網(wǎng)格，在毛坯的圓角部分，畫出等角度的徑向放射線與等距離的同心圓弧組成的網(wǎng)格。變形前直邊處的橫向尺寸是等距的，即，縱向尺寸也是等距的，拉深后零件表面的網(wǎng)格發(fā)生了明顯的變化（如圖4.4.1所示）。這些變化主要表現(xiàn)在：圖4.4.1盒形件的拉深變形特點(diǎn)⑴邊部位的變形直邊部位的橫向尺寸 變形后成為 間距逐漸縮小，煎向邊中間部位縮小煎少，即 縱向尺寸 變形后成為 ，間距漸增大，煎靠近盒形件□部增大煎多，即込沁心＞%?？梢姡颂幍淖冃尾煌诩兇獾膹澢?。（2）圓角部位的變形拉深后徑向放射線變成上部距離寬，下部距離窄的斜線，而并非與底面垂直等距平行線。同心圓弧的間距不再相等，而是變大，越向□部越大，且同心圓弧不位于同一水平面內(nèi)。因此該處的變形不同于純粹的拉深。根據(jù)網(wǎng)格的變化可知盒形件拉深有以下變形特點(diǎn)：（1）盒形件拉深的變形性質(zhì)與圓筒件一樣，也是徑向伸長，切向縮短。沿徑向煎往□部伸長煎多沿切向圓角部分變形大，直邊部分變形小，圓角部分的材料向直邊流動。即盒形件的變形是不均勻的。變形的不均勻?qū)е聭?yīng)力分布不均勻(圖442)。在圓角部的中點(diǎn)巧和包最大，向兩邊逐漸減小，到直邊的中點(diǎn)處最小。故盒形件拉深時破壞首先發(fā)生在圓角處。又因圓角部材料在拉時容許向直邊流動，所以盒形件與相應(yīng)的圓筒件比較，危險斷面處受力小，拉深時可采用小的拉深系數(shù)也不容起皺。圖4.4.2盒形件拉深時的應(yīng)力分布(3)盒形件拉深時，由于直邊部分和圓角部分實(shí)際上是聯(lián)系在一起的整體，因此兩部分的變形相影響，影響的結(jié)果是：直邊部分除了產(chǎn)生彎曲變形外，還產(chǎn)生了徑向伸長，切向壓縮的拉深變形。兩部分相互影響的程度隨盒形件形狀的不同而不同，也就是說隨相對圓角半徑r/B和相對高度H/的不同而不同。r/B煎小，圓角部分的材料向直邊部分流得煎多，直邊部分對圓角部分的影響煎大使得圓角部分的變形與相應(yīng)圓筒件的差別就大。當(dāng)r/B=0.5時，直邊不復(fù)存在，盒形件成為圓筒件盒形件的變形與圓筒件一樣。當(dāng)相對高度H/B大時，圓角部分對直邊部分的影響就大，直邊部分的變形與簡單彎曲的差別就大。因此盒形件毛坯的形狀和尺寸必然與r/B和H/B的值有關(guān)。對于不同的r/B和H/B，盒形件毛坯的計算方法和工序計算方法也就不同。4.4.2盒型零件拉深毛坯的形狀與尺寸的確定毛坯形狀和尺寸的確定應(yīng)根據(jù)零件的r/B和H/B的值來進(jìn)行，因?yàn)檫@兩個因素決定了圓角和直邊在拉深時的影響程度。計算的原則仍然是保證毛坯的面積等于加上修邊量后的工件面積，并盡可能要滿足口部平齊的要求。一次拉深成形的低盒形件與多次拉深成形的高盒形件，計算毛坯的方法是不同的。下面主要介紹這兩種零件毛坯的確定方法。1〃一次拉深成形的低盒形件(，B為盒形件的短邊長度)毛坯的計算低盒形件是指一次可拉深成形，或雖兩次拉深，但第二次僅用來整形的零件。這種零件拉深時僅有微量材料從角部轉(zhuǎn)移到直邊，即圓角與直邊間的相互影響很小，因此可以認(rèn)為直邊部分只是簡單的彎曲變形，毛坯按彎曲變形展開計算。圓角部分只發(fā)生拉深變形，按圓筒形拉深展開，再用光滑曲線進(jìn)行修正即得毛坯，如圖4.4.3所示。計算步驟如下：圖4.4.3圖4.4.3低盒形件毛坯的作圖法⑴按彎曲計算直邊部分的展開長度5(4.4.1)珀=丹+0.巧H=Hq^AH(4.4.1)式中為工丹°件高度宀為盒形件修邊余量(見表4.4.1)。(2)把圓角部分看成是直徑為d=2r，高為H的圓筒件，則展開的毛坯半徑為(4.4.2)(4.4.2)當(dāng)心。時，則：g阪通過作圖用光滑曲線連接直邊和圓角部分，即得毛坯的形狀和尺寸。具體作圖步驟如下：表4.4.1盒形件修邊余量△丹所需拯耘數(shù)1234c0.03^0.0J)HC0.0.4^0.0a)HC0.0.5^0.08)HCo.o^o.1)H按上述公式求出直邊部分毛坯的展開長度幾和圓角部位的展開長度R;②1：1比例畫出盒形件平面圖，并過r圓心畫水平線必，再以r圓心為圓心，以及為半徑畫弧交必于a點(diǎn)；畫直邊展開線交必于b點(diǎn)，展開線距離°圓心跡線的長度為幾；④線段必的中點(diǎn)c作圓弧R的切線，再以及為半徑作圓弧與直邊及切線相切。使陰影部分面積浄+了基本相等。這樣修正后即得毛坯的外形。2.高盒形件(H>0.5B)毛坯的計算毛坯尺寸仍根據(jù)工件表面積與毛坯表面積相等的原則計算。當(dāng)零件為方盒形且高度比較大，需要多道工序拉深時，可采用圓形毛坯，其直徑為：4.4.3)￡)=1.13^24.4.3)公式中的符號見圖4.4.4。對高度和圓角半徑都比較大的盒形件(H/B>0.7—0.8)，拉深時圓角部分有大量材料向直邊流動,直邊部分拉深變形也大，這時毛坯的形狀可做成長圓形或橢圓形，如圖4.4.5所示。將尺寸為川況的盒形件，看作由兩個寬度為B的半方形盒和中間為(A-B)的直邊部分連接而成，這樣，毛坯的狀就是由兩個半圓弧和中間兩平行邊所組成的長圓形,長圓形毛坯的圓弧半徑為：圖4.4.4方盒件毛坯的形狀與尺寸圖4.4.5高盒形件的毛坯形狀與尺寸式中D是寬為B的方形件的毛坯直徑，按式(4.4.3)計算。的圓心距短邊的距離為B/2。則長圓形坯的長度為：L=2R.+(A-R)=D^(A-B) (4.4.4)長圓形毛坯的寬度為:一眄2”+0+2閃-0.4先爪4-Q(4.4.5)然后用R=K/2過毛坯長度兩端作弧，既與懇弧相切，又與兩長邊的展開直線相切，則毛坯的外即為一長圓形。如疋小，則毛坯做成圓形，半徑為R=0.5K。4.4.3盒形件拉深的變形程度由于盒形件初次拉深時圓角部分的受力和變形比直邊大，起皺和拉破易在圓角部發(fā)生，故盒形件初次拉深時的極限變形量由圓角部傳力的強(qiáng)度確定。拉深時圓角部分的變形程度仍用拉深系數(shù)表示：式中"為與圓角部相應(yīng)的圓筒體直徑；D為與圓角部相應(yīng)的圓筒體展開毛坯直徑。當(dāng)°時，與圓角部相應(yīng)的圓筒體毛坯直徑為:式中『為工件底部和角部的圓角半徑；H為工件的高。由上式可知初次拉深的變形程度可用盒形件相對高度H/r來表示，這在使用中比較方便。H/r愈大，表示變形程度煎大。用平板毛坯一次能拉出的最大相對高度值見表442。若零件的H/r小于4.4.2中的值，則可一次拉成，否則必須采用多道拉深。表4.4.2盒形件初次拉深的最大相對高度相對角部圓角半徑f/B0.40.30.10.05*瞞高度E卜2d2心4乩1210-154.4.4高盒形件多工序拉深方法及工序件尺寸的確定高盒形件必須采用多工序拉深才能最后成形。1〃高方盒件的多次拉深圖446所示為多工序拉深盒形件各中間工序的半成品形狀和尺寸的確定方法。采用直徑為耳圓形板料，中間工序都拉成圓形，最后一道工序拉成要求的正方形形狀和尺寸。工序計算由倒數(shù)第二道（即n-1道）開始往前推算，直到由毛坯能一次拉成相應(yīng)的半成品為止。使過渡形狀變形區(qū)內(nèi)各處的變形相等，是確定各道工序零件半成品形狀和尺寸的出發(fā)點(diǎn)。整個工件所需拉深次數(shù)在計算后也就自然得出。倒數(shù)第二道（n-1道）工序半成品直徑的計算是工藝設(shè)計的關(guān)鍵。對于多次拉成的盒形件，由于毛坯要經(jīng)過多次的拉深變形，角部有大量的材料要轉(zhuǎn)移到直邊上去，即使是最后一道變形沿周邊也是不均勻的，因此角部的變形較大。為使拉深能正常進(jìn)行，需控制圓角部位的邊角距占的大小。由圖446的幾何關(guān)系可知，（n-1）道工序半成品的直徑可用下式計算：=1.415-0.82r+2<5=1.415-0.82r+2<5(4.4.6)式中：z――n-1次拉深工序后半成品的直徑;B――方形盒件的寬度（按內(nèi)表面計算）；廣一一方形盒件角部的內(nèi)圓角半徑；15――方盒形件角部的壁間距離，為n-1道工序半成品內(nèi)表面到盒形件在圓角處內(nèi)表面的距離。般取

般取圖4.4.6方盒件拉深的半成品形狀與尺寸占值對拉深時毛坯變形程度的大小，以及變形分布的均勻程度有直接影響。工件的r/B大則厲小拉深次數(shù)多時厲也小。過大的產(chǎn)值可能使拉深件被拉裂。n-1道直徑確定后，其他各工序的直徑可按圓筒件的計算方法確定。相當(dāng)于用直徑D的毛坯拉成直徑為高為丹I的圓筒形零件。2〃高矩形盒形件的多次拉深這種拉深可采用圖447所示的中間毛坯形狀與尺寸?？砂丫匦魏械膬蓚€邊視為4個方形盒的邊長，在保證同一角部壁間距離厲時，可采用由4段圓弧構(gòu)成的橢圓形筒，作為最后一道工序拉深前的半成品毛坯（是n-1道拉深所得的半成品）。其長軸與短軸處的曲率半徑分別用血7及爲(wèi)＞1）表示，并用下式計算：應(yīng)MP=0707/—04"+占^[3!_13=0.707^-0.41r+5D”圖4.4.7高矩形盒形件多工序拉深的半成品的形狀與尺寸式中A，B為矩形盒的長度與寬度。橢圓長、短半軸比-1和乩，分別用下式求得：ax-l=綣皆1)+(衛(wèi)-月)/2二陰一1)-(貝-月)/2 (4.4.8)由于n-1道拉深得到的半成品形狀是橢圓形筒，所以高矩形盒多工序拉深工藝的計算又可歸結(jié)為高橢圓形筒的多次拉深成形問題。圓弧的圓心可按圖4.4.7的關(guān)系確定。得出n-1道工序后的毛坯過渡形狀和尺寸后應(yīng)該用前面講過的矩形件的第一次拉深的計算方法，檢查是否可能用平板毛坯一次沖壓成n-1道工序的過渡形狀和尺寸。如果不可能，便要進(jìn)行n-2道工序的計算。n-2道拉深工序把橢圓形毛坯沖成橢圓形半成品。這時應(yīng)保證：=0.75-0.85式中a和b分別是橢圓形過渡毛坯之間在長軸和短軸上的壁間距離（圖4.4.7）。得到橢圓形半成品之間的壁間距離a和b之后，可以在對稱軸線上找到兩交點(diǎn)M和N，然后選半徑段和綣,使其圓弧通過N和M，并且又能