拉深工艺

不变薄拉深
变薄拉深
§11-2 筒形件拉深的主要质量问题
一、拉深件的主要质量问题
拉深过程中的质量问题：
主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。
凸缘区起皱： 由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲； 传力区拉裂： 由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。
§11-2 筒形件拉深的主要质量问题
二、凸缘变形区的起皱
主要决定于：
一方面是切向压应力σ 3的大小，越大越容易失稳起皱； 另一方面是凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力。 凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量越 小，抵抗失稳能力越小。
最易起皱的位置：凸缘边缘区域 起皱最强烈的时刻： 在Rt=（0.7～0.9）R0时 防止起皱：压边
§11-2 筒形件拉深的主要质量问题
第十一章 拉深
内容简介：
拉深是基本冲压工序之一
本章在分析拉深变形过程及拉深件质量影响因素的基础 上，介绍拉深工艺计算、工艺方案制定和拉深模设计。涉及 拉深变形过程分析、拉深件质量分析、拉深系数及最小拉深 系数影响因素、圆筒形件的工艺计算、其它形状零件的拉深
变形特点、拉深工艺性分析与工艺方案确定、拉深模典型结
三、筒壁的拉裂
主要取决于：
一方面是筒壁传力区中的拉应力；
另一方面是筒壁传力区的抗拉强度。
当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在 底部圆角与筒壁相切处——“危险断面”产生破裂。
防止拉裂：
一方面要通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度； 另一方面通过正确制定拉深工艺和设计模具，降低筒壁所 受拉应力。
拉深：
又称拉延，是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯 料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。 它是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件，还可加工盒 形零件及其它形状复杂的薄壁零件。 变薄拉深 拉深模： 拉深所使用的模具。 拉深模特点：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。 拉深
§11-6 拉深件的坯料与工序件尺寸
二、简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定---计 算法
1．将拉深件划分为若干个简单的几何体；
2．分别求出各简单几何体的表面积；
3．把各简单几何体面积相加即为零件总面积；
4．根据表面积相等原则，求出坯料直径。
§11-6 拉深件的坯料与工序件尺寸
二、简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定
构、拉深模工作零件设计、辅助工序等。
第十一章 拉深
学习目的与要求：
1． 了解拉深变形规律及拉深件质量影响因素；
2． 掌握拉深工艺计算方法。 3． 掌握拉深工艺性分析与工艺设计方法； 4． 认识拉深模典型结构及特点，掌握拉深模工作零件设计 方法； 5． 掌握拉深工艺与拉深模设计的方法和步骤。
第十一章 拉深
FY 1

D 4

0
2
2
(d1 2rd 1 ) 2 p
(d n 2rdn ) 2 p

圆筒形件以后各次拉深 FYn
d 4
n 1

§11-4 拉深力与拉深功
一、圆筒形件拉深的拉深力
采用压料圈拉深时 首次拉深 F d1t b K1 以后各次拉深 不采用压料圈拉深时
二、筒形件拉深过程中坯料内的应力与应变状态
拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态
1.凸缘部分 应力分布图
2.凹模圆角部分 3.筒壁部分 4.凸模圆角部分 5.筒底部分 坯料各区的应力与应变是很不均匀的。 拉深成形后制件壁厚和硬度分布
§11-1 筒形件的拉深变形分析
拉 深 件 类 型
a）轴对称旋转体拉深件 b)盒形件 c)不对称拉深件
拉 深 过 程 的 应 力 与 应 变 状 态
下标1、2、3分 别代表坯料径向、 厚度方向、切向 的应力和应变
§11-1 筒形件的拉深变形分析
圆 筒 形 件 拉 深 时 凸 缘 变 形 区 的 应 力 分 布
§11-1 筒形件的拉深变形分析
拉深件的壁厚和硬度的变化
§11-1 筒形件的拉深变形分析
一、旋转体拉深件坯料尺寸的计算原则
1.以工件最后一次拉深的尺寸为计算基础. 2.按体积不变条件,对于拉深前后料厚不变，拉深前坯料表 面积与拉深后冲件表面积近似相等，得到坯料尺寸。 3.当板料厚度大于1mm时,按工件中线尺寸计算.当板料厚 度小于1mm时,按工件内形或外形尺寸计算. 4.计算毛坯尺寸要加上修边余量.. 拉深件的模具设计顺序： 先设计拉深模，坯料形状尺寸确定后再设计冲裁模。 切边工序：拉深件口部不整齐，需留切边余量。
rn rAZ Z / 2
r rTZ Z / 2
§11-5 筒形件拉深模工作部分设计
三、凸、凹模的结构
1.不用压料的拉深模凸、凹模结构 （1）不用压料的一次拉深成形时所用的凹模结构形式 （2）无压料多次拉深的凸、凹模结构 2.有压料的拉深模凸、凹模结构
最后拉深工序凸模底部的设计
§11-5 筒形件拉深模工作部分设计
0
d A (d min 0.4 Z ) 0
对于多次拉深，中间各工序的凸、凹模尺寸可按下式计算： A 0 DA D 0 DT ( D Z )
T
§11-5 筒形件拉深模工作部分设计
a)尺寸标注在内形
b)尺寸标注在外形
盒形件拉深模角部间隙确定方法
§11-5 筒形件拉深模工作部分设计
§11-1 筒形件的拉深变形分析
一、拉深变形过程（续）
2．金属的流动过程 工艺网格实验 材料转移：高度、厚度发生变化。 3．拉深变形过程 外力 凸缘产生内应力：径向拉应力σ1；切向压应力σ3 凸缘塑性变形：径向伸长，切向压缩，形成筒壁 直径为ｄ高度为Ｈ的圆筒形件（H>（D-d）/2）
§11-1 筒形件的拉深变形分析
§11-5 筒形件拉深模工作部分设计
二、拉深模间隙
1.无压料圈的拉深模 其拉深间隙为： Z / 2 (1 ~ 1.1)t max 2.有压料圈的拉深模 其拉深间隙为： Ｚ/2＝（0.9～0.95）ｔ 3.盒形件拉深模的间隙 当尺寸精度要求高时：Ｚ/2＝（0.9～1.05）ｔ； 当精度要求不高时： Ｚ/2＝（1.1～1.3）ｔ。 末道拉深取较小值。 最后一道拉深：圆角部分的间隙比直边部分大0.1ｔ。
F dit b K2 (i 1,2,3,...,n)
首次拉深 F 1.25 ( D0 d1 )t b
以后各次拉深 F 1.3 (di 1 di )t b （ｉ＝2、3、…、ｎ）
§11-4 拉深力与拉深功
二、拉深力与压力机公称压力 Fg
单动压力机，其公称压力应大于工艺总压力Fz。 工艺总压力为 Fz F FY 注意： 当拉深工作行程较大，尤其落料拉深复合时，应使工艺力 曲线位于压力机滑块的许用压力曲线之下。 在实际生产中，可以按下式来确定压力机的公称压力 Fg ： 浅拉深 Fg (1.6 ~ 1.8) Fz 深拉深 Fg (1.8 ~ 2.0)Fz
不变薄拉深
§11-1 筒形件的拉深变形分析
一、拉深变形过程
圆筒形件是最典型的拉深件。 （一）拉深成形时板料的受力分析
（二）拉深变形过程及特点 1．变形现象
平板圆形坯料的凸缘——弯曲绕过凹模圆角，
然后拉直——形成竖直筒壁。
变形区——凸缘； 已变形区——筒壁； 不变形区——底部。 底部和筒壁为传力区。
§11-3 压边方式设计
一、压边装置： (2)刚性压边装置 这种装置的特点是压边力不随行程变化，拉深效果较好， 且模具结构简单.
压边力是为了防止毛坯起皱，保证拉深过程顺利进行而施 加的力，它的大小对拉深影响很大。压边力的数值应适当，太 小时防皱效果不好，太大时则会增加危险断面处的拉应力，引 起拉裂破坏或严重变薄超差。
中间各拉深工序凸模圆角半径可按下式确定：
rTi 1 d i 1 d i 2t （ｉ＝3、4、…、ｎ） 2
最后一次拉深凸模圆角半径rTn即等于零件圆角半径ｒ。 但零件圆角半径如果小于拉深工艺性要求时， 则凸模圆角半径应按工艺性的要求确定（即rT≥ｔ）， 然后通过整形工序得到零件要求的圆角半径。
§11-4 拉深力与拉深功
三、拉深功的计算
拉深功 W=CFmaxh/1000 电动机功率 N=KWn/(60*1000₣1₣2)
要求压力机电机功率大于上述计算值
§11-5 筒形件拉深模工作部分设计
一、凸、凹模的圆角半径
1.凹模圆角半径的确定 首次（包括只有一次）拉深凹模圆角半径可按下式计算：
rA1 0.8 (D d )t
§11-1 筒形件的拉深变形分析
１-模柄 ２ -上模座 ３凸模固定板 ４弹簧 ５-压 边圈 ６-定位 板 ７-凹模 ８-下模座 ９ -卸料螺钉 10凸模
拉 深 模 结 构 图
§11-1 筒形件的拉深变形分析
拉深变形过程
§11-1 筒形件的拉深变形分析
拉 深 的 网 格 试 验
§11-1 筒形件的拉深变形分析
按图得： 故
A 4

4
D 0 2 A1 A2 A3 Ai
D0
A1 d ( H r ) A2 A3
i

2r (d 2r ) 8r 4
2
4
( d 2r ) 2
整理后可得坯料直径为:
第十一章 拉深
主要内容：
第一节 筒形件的拉深变形分析 第二节 筒形件拉深的主要质量问题 第三节 压边方式设计 第四节 拉深力与拉深功 第五节 筒形件拉深模工作部分设计 第六节 拉深件的坯料与工序件尺寸 第七节 拉深的辅助工序 第八节 拉深工艺设计 第九节 筒形件的拉深变形分析
§11-1 筒形件的拉深变形分析
§11-2 筒形件拉深的主要质量问题