第六章拉深(5—7)

r rd
D 1.13 B 2 4B(H - 0.43rd ) - 1.72r(H 0.5r) - 4rd (0.11rd - 0.18r)
3、多次拉深成形高矩形盒形件的坯料
坯料形状： 椭圆形——形状准确，公式见P189 长圆形——形状不太准确，但落料模制造容易 圆形——L与B相差不大时 多边形——大型件采用
第五节
一、带凸缘圆筒形件的拉深 窄凸缘 宽凸缘
其它形状零件的拉深特点
dt 1.1 ~ 1.4 d
dt 1. 4 d
共同点：变形区应力应变状态相同
与无凸缘件变形比较 区别：首次拉深 （一）变形程度 1．拉深系数
d mt D
D d t2 4dh 3.44dR
当底部圆角半径r与凸缘圆角R相等
dt 相同时， mt 才能比较变形程度的大小。 d
思考： 表5-5为首次拉深有凸缘件极限拉深系数，由表可见，其值比无凸 缘件表5-3m1小，为什么？
2．判断能否一次拉深成功
查表5-5，总拉深系数大于表中数值 可一次成形 查表5-6，相对高度h/d小于表中数值 查图5-18，位于曲线下侧的点，能一次成形。
lZ H 0.57rd
（2）圆角——按拉深
R r 2 2rH - 0.86rd (r 0.16rd )
r rd
R 2rH
(3)修正光滑过渡
r rd
中点→ 切线 → R连接
2、多次拉深成形高方盒形件坯料的确定 坯料形状：圆形 坯料尺寸：
r rd
D 1.13 B 2 4B(H - 0.43r) - 1.72r(H 0.33r)
保证周边各点不超过其抗拉强度允许极限
保证变形区各部分变形均匀一致。
h1——待变形区 h2——直壁传力区 bn——变形区
bn变形区既有圆角部分，又有直边部分，它还受到h1待变形区的阻碍，产生附 加应力。受附加压应力部位，可能产生起皱；受附加拉应力，可能破裂。
1、初步判断拉深次数 查表5-15， 根据t/D0、H/B → 次数n 2、多次拉深的计算方法 采用角部壁间距δ计算法 （1）方盒 拉深方法：圆形 → 圆 → 圆 → 方形
（3）可能产生的问题——悬空起皱、中心破裂
（二）提高曲面零件成形质量的办法
防皱→б1↑、б3↓→胀形区↑→破裂
1.加大坯料直径 2.适当调整、增大压料力 3.加压料筋
（矛盾）
4.反拉深——一般用于拉深直径较大，板料较薄的零件。 （三）球形件拉深方法 1.半球形零件 判断成形难易程度： 相对厚度
t D
先计算 n-1 道： ① dn-1=1.414B-0.828r+2δ δ ——角部壁间距 查表
控制δ ，实际上控制角部拉深系数。 ② 按等面积原则求高度 Hn-1 ③ 从 0 次 → n-1 次按常规圆筒形件计算 ④ 底部形状：如图
(2) 矩形盒 拉深方法：椭圆（圆）→ 椭圆→ 椭圆 → 矩形 ① 先计算n-1道 椭圆形：
85长短轴距离n2与n1壁间五其它盒形件能一次拉成形的同前面无凸缘盒形件首次拉深不能一次拉成形的计算各中间工序尺寸2阶梯形盒形件先拉小阶梯后拉大阶梯两阶梯相差不大可一次拉深成形3其它阶梯盒形件一般先拉内阶梯后拉外阶梯五非轴对称曲面零件的拉深1变形特点p2352模型主模型补充图样的表达曲面形状尺寸工艺模型按冲压方向增加工艺补充部分数学模型计算机建模3成形工艺1这类零件一般应一次成形
L-L 成形度 a= *100％ L
（2）冲压方向与压料面
冲压方向： ①保证拉深凸模能顺利进入凹模，所有需拉深的部位能一次拉成； ②开始拉深时凸模与板料的接触面要大，避免点接触，接触部位应 在冲模中心，避免产生偏移。 ③应尽量保证毛坯平放，各部分进料阻力均匀。 ④冲压方向与冲压件坐标方向一致，有利于模具尺寸设计计算。
dt 3, d dt 2, d dt 2, d
∴只有
mt mt mt
d 0.33 则 d t 3d D ------变形程度为 0； D d 0.5 D
则 d t 2d D -------变形程度为 0；
d 0.42 则 dt 2d 0.82D ------变形程度>0. D
②变形情况：直边流入凹模的速度＞圆角部分
∴直边对圆角的变形有带动作用，因此，可减少圆角的拉应力σL。 ③直边与圆角相互影响程度决定于r/B和H/B r/B↓→ 直边对圆角变形影响↑ H/B↑→ 直边对圆角变形影响↑
（二）盒形件毛坯形状与尺寸的确定 1、一次拉深成形的低盒形件坯料 作图法： （1）直边——按弯曲变形
Rl
n 1
0.705L 0.41r
Rb 0.705B 0.41r
n 1
底部形状：同盒形件平底+45°斜角+大圆角过渡
若初定n=2，则核算能否从坯料D直接→ n-1道 ；若不行，进行n-2道计算
② n-2道： ∵应保证
Rl
nRb
t 0.1 时：不致起皱，可直接压成，要防偏移，修正回弹 D
(2)
t 0.1 时：会起皱，↑坯料直径→切边；↑压料力或加压料筋 D
（四）抛物面形件的拉深
1.浅抛物形件 (
h 0.5 ~ 0.6) d
拉深方法与半球形件相似
2.深抛物形件 h高，顶部圆角小，承载能力低，拉 深难度大，∴需多次工序逐渐成形。
查表5-14
ri——各次拉深后工序件口部圆角半径
（2）相对高度 当 r rd 也可用H/r表示 首次拉深查表5-13
拉深系数m大于表5-12或相对高度H/r小于表5-13可一次拉深成形。
（四）盒形件多工序的拉深方法及工序件尺寸的确定 盒形件多次拉深的变形特点： （与筒形件多次拉深不同；与盒形件首次拉深不同）
不能用来作为判断依据
m
d d D 2d
2.三种成形方法
（1）
t 3% D
可不用压料圈，但行程终了要整形，
（2）
t 0.5% ~ 3% 采用压料装置拉深 D t 3% D
采用压料筋或反拉深方法
（3）
1. 带直壁 h (0.1 ~ 0.2)d 或带凸缘球形件 dt d (0.2 ~ 0.3)d 有利于球面成形（防皱） 2. 高度小于 r 的浅球形件 问题----------起皱、坯料偏移、回弹 （1）
（三）盒形件拉深变形程度 用拉深系数和相对高度表示——取决于材质、t/D、r/B (1)角部拉深系数——对于圆角半径较小的盒形件 首次拉深
r1 m1 Ry
查表5-12
Ry ——坯料圆角的假想半径 高盒形件 Ry＝Rb-0.7(B-2r) 低盒形件 Ry＝R
以后各次拉深
ri mi ri 1
di mi d i 1
(i=2,3,4…n)
以后各次拉深系数——其值与凸缘宽度及外形尺寸无关，可 查表5-11，与无凸缘拉深相同。
（二）拉深方法
1．小凸缘圆筒件拉深
前几道按无凸缘拉深→最后两道拉为带锥形凸缘件→再整形成平面凸缘。
2．宽凸缘圆筒件拉深方法
表面质量较差，需最后增加整形 工序，适用于薄、深、中小件 （dt<200mm）
为了保证零件的尺寸精度和表面质 量，最后一道应有一定的胀形变形。
（五）锥形件的拉深
特点：变形不均匀程度比球形件大，回弹大，悬空面积大，易皱；锥顶圆角r小 易破裂；各部分尺寸比例不同，则成形的难易程度不同，方法也不同。
1.判断锥形件拉深难易程度的依据 起皱可能性↑ （1）相对高度h/d2↑ 变形区宽度↑→бLmax↑→破裂可能↑ 承载面↓（d1↓）→易破裂 （2）相对锥顶直径d1/d2↓ 悬空面↑（d2↑）→易皱 难度↑ 难度↑，多次拉深
尽量采用平面压料面，单曲率和双曲率压料面多用在深拉深的模
（3）工艺补充部分
作用：为了改善拉深工艺条件，考虑变形（拉深阻力均匀）和压料需要，
t 0.015 ~ 0.02 采用压料，一次成形 d2
t 0.015 为克服破裂，两次成形，第二道应整形 d2
（3）高锥形件
h 0.8 d2
——易破，需多次拉深
阶梯过渡法
d1 d2
—残留痕迹，应用不多 较小 锥面逐步增大法 ——表面质量较好
四、盒形件的拉深 （一）变形特点
假想变形情况： 圆角拉深 + 直角弯曲
n 1
n 1
Rb bn1
0.75 ~ 0.85
ln1 (0.18 ~ 0.33)Rl
长短轴距离（n-2）与（n-1）壁间
n 1
bn1 (0.18 ~ 0.33)Rb
n 1
(五）其它盒形件 1、有凸缘盒形件的拉深 能一次拉成形的——同前面无凸缘盒形件首次拉深 不能一次拉成形的——计算各中间工序尺寸 2、阶梯形盒形件 先拉小阶梯，后拉大阶梯 两阶梯相差不大，可一次拉深成形 3、其它阶梯盒形件 一般先拉内阶梯，后拉外阶梯
表面质量较高，适用于t/D 较大（大圆角不易皱）、 较浅、大中件（dt>200mm）
注：以后拉深，不能使凸缘部分产生变形，否则拉应力会↑↑，从而拉裂。因 此，要严格控制凸模进入凹模的深度（即工序件高度要准确），但对多数普 通压力机，难度较大。 解决方法------首次拉深时，拉入凹模量加大（3%～10%）*A（A为坯料 面积），最后一次拉时，将多出的面积转移到口部。这方法可补偿各种 情况造成的误差 。
（表5-4） 则可一次成形 >m圆筒
hn 1 d n 1 d n h1 d1 h2 D0 hn D0 D0 m hn 1 h1 1 h2 hn
（二）多次拉深的方法
1.按由大阶梯→小阶梯
应用条件：
di mi d i 1
拉深次数： n 阶梯数 + 最大阶梯成形前的拉深次数
五、非轴对称曲面零件的拉深
1、变形特点
P235
有 拉 深 、 有 胀 形 、 沿 周 边 变 形 不 均 匀
2、模型 主模型——补充图样的表达 （曲面形状、尺寸） 工艺模型——按冲压方向，增加工艺补充部分 数学模型——计算机建模 3、成形工艺
（1）这类零件一般应一次成形： 对零件设计要求：各部分变形均不能超过其一次成形变形程度极限值 ① 类比法（参照以往相似件来确定） ② 应力应变分析法：拉深成功的必要条件—— CAE ③ 成形度判断法
不大→可先拉深成大圆角筒形或球面形，然后用校形工序得到零件形 状。
三、曲面形零件、锥形零件的拉深特点
（一）拉深变形特点
1.成形过程-----以球形为例 2．成形特点 （1）变形区----整个坯料 （2）变形区内变形性质 胀形：两向受拉 拉深：径向受拉、切向受压 两者复合
切 0这一界线位置随凸模形状、压料力大小等条件而变化。
2.按凸缘件的拉深方法
某个
di mi d i 1
,先拉出 di (按凸缘件拉出)→再拉出 d i 1
如图 b)，d2/d1<m2
3.其它拉深法及应用场合
（1） 当
dn 很小， hn 很小→用胀形的方法，材料变薄； d n1
100t 1，且每个阶梯的高度不大，相邻阶梯直径差又 D
（2） 当相对厚度较大
（3）相对厚度t/D↓→易皱→难度↑
2.锥形件拉深方法
h 0.25 （1）浅锥形件 d2
主要解决回弹，可一次拉深成形
t 0.02 d2
不带压料圈，带底凹模一次成形
t 0.02 或精度要求较高，采用压料圈或压料筋一次成形。 d2
（2）中锥形件
h 0.3 ~ 0.7 d2
d1/d2>0.5时，不压料，用带底 t 0.025 凹模一次成形 d2 d1/d2越大，可一次拉深成功的h越大
（三）宽凸缘件拉深工序计算 P177 工序件直径di-------用试算法来调整； 半径Ri-------参考无凸缘件 高度hi-------P176（5-20、5-21）公式
例：计算带凸缘圆筒形件的拉深工序件尺寸。
二、阶梯形零件的拉深特点 （一）判断能否一次拉深成形
求出
h dn
若
h h d n d1
mt
1 h R dt 4 3.44 d d d
2
dt --------凸缘的相对直径，对拉深系数影响最大； d h --------零件的相对高度，对拉深系数影响次之； d R --------相对圆角半径，对拉深系数影响最小。 d
★ mt 的大小不能单独表明变形程度的大小。 如：
实际变形情况：
圆角部分网格 平板坯料径向放射线 直边部分网格 l1=l2=l3 l1>l2>l3 b1=b2=b3 b3>b2>b1 底部距离大而口部距离小的斜线
1、变形性质 变形区：径向σ1＞0，切向σ3＜0 拉深顺利的必要条件：σLmax＜σk
2、与圆筒形件拉深的区别：
①应力情况：凸缘变形区内沿周边的应力分布（σr、σθ）不同 ——圆角大直边小（圆角中部σr、σθ最大，向直边逐渐↓） ∴直边对圆角有减轻变形的作用