第五章 拉深工艺与拉深

5.1 圆筒件拉深变形过程分析
一,圆筒件拉深变形过程分析 (二)拉深变形过程
2.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)
5.1 圆筒件拉深变形过程分析
二,拉深过程中坯料内的应力与应变状态
5.4 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
或
rA1 = c1c 2 t
rAi = (0.6 ~ 0.8) rAi 1
以后各次拉深凹模圆角半径应逐渐减小,一般按下式确定: (i=2,3,…,n)
双动压力机用拉深模刚性压边装置 动作原理
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带刚性压边装置拉深模
1-固定板 2-拉深凸模 3-刚性压边圈 4-拉深凹模 5-下模板 6-螺钉
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筒形件的切边原理
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�
m= d n d1 d 2 d 3 d d = n 1 n = m1 m2 m3 mn 1mn D D d1 d 2 d n 2 d n 1
如果m取得过小,会使拉深件起皱,断裂或严重变薄超差. 极限拉深系数[m] 从工艺的角度来看,[m]越小越有利于减少工序数.
5.2 拉深工艺计算
一,拉深系数与极限拉深系数
d1 m 第一次拉深系数: 1 = D
m 第二次拉深系数: 2 =
d2 d1
第n次拉深系数: n = d n m
d n 1
5.2 拉深工艺计算
一,拉深系数与极限拉深系数
1.拉深系数的定义(续) 拉深系数m表示拉深前后坯料(工序件)直径的变化率. m愈小,说明拉深变形程度愈大,相反,变形程度愈小. 拉深件的总拉深系数等于各次拉深系数的乘积,即
不变薄拉深
第五章 拉深工艺与拉深模
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
第五章 拉深工艺与拉深模
不变薄拉深
变薄拉深
第五章 拉深工艺与拉深模
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
第五章 拉深工艺与拉深模
5.1 圆筒件拉深变形过程分析 5.2 拉深工艺计算 5.3 拉深模具结构 5.4 拉深模工作部分设计
第五章 拉深工艺与拉深模
拉深 (drawing)
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
三,拉深件的起皱与拉裂(续)
1.凸缘变形区的起皱
主要决定于:
一方面是切向压应力σ3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:
0
对于多次拉深,中间各工序的凸,凹模尺寸可按下式计算: +δA 0 DA = D 0 DT = ( D Z ) δ凸模 4-拉深凹模
无压边装置的 首次拉深模
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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
5.2 拉深工艺计算
例 求图所示筒形件的坯料尺寸及拉深各工序件尺寸.材料为 10钢,板料厚度t=2mm. 解:因t>1mm,故按板厚中径尺寸计算. (1)计算坯料直径 根据零件尺寸,其相对高度为
H 76 1 75 = ≈ 2.7 = d 30 2 28
查表5-2得切边量 坯料直径为
h = 6mm
5.1 圆筒件拉深变形过程分析
凸 缘 变 形 区 的 起 皱
5.1 圆筒件拉深变形过程分析
三,拉深件的起皱与拉裂(续)
2.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.
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
5.1 圆筒件拉深变形过程分析
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
D = d 2 + 4d ( H + h) 1.72 dr 0.56 r 2
代已知条件入上式得D=98.2mm
5.2 拉深工艺计算
例(续) (2)确定拉深次数 t 2 = × 100% = 2.03% > 2% 坯料相对厚度为
D 98.2
按表5-1可不用压料圈,但为保险,首次拉深仍采用压料圈. 根据t/D=2.03%,查表5-3得各次极限拉深系数m 1 =0.50, m2=0.75,m3=0.78,m4=0.80,…. m=d2/D=(30-2)/98.2=0.285<m1,需要多次拉深 则 m1m2…mn<m 故:0.5×0.75×0.78=0.2925>m
5.3 拉深模具结构
一,首次拉深模
1. 无压边装置的简单拉深模 2. 有压边装置的拉深模 (1)正装拉深模 (2)倒装拉深模 压边装置 ①橡皮压边装置 弹性压边装置 ②弹簧压边装置 ③气垫式压边装置 带限位装置的压边圈 刚性压边装置 带刚性压边装置的拉深模
5.3 拉深模具结构
二,以后各次拉深模
1.无压边装置的以后各次拉深模 2.有压边装置的以后各次拉深摸 无压边装置反拉深摸 3.反拉深摸 压边圈在上模的反拉深摸 压边圈在下模的反拉深摸
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.
5.1 圆筒件拉深变形过程分析
筒 壁 的 拉 裂
5.2 拉深工艺计算
一,拉深系数与极限拉深系数
1.拉深系数的定义 拉深系数m是以拉深后的直 拉深系数m 径d与拉深前的坯料D(工 序件dn)直径之比表示.
正装拉深模
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1-上模座 2-推杆 3-推件板 4-锥形凹模 5-限位柱 6-锥形压边圈 7-拉深凸模 8-固定板 9-下模座
带锥形压边圈的 倒装拉深模
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弹簧压边装置 a) 橡皮b) 弹簧c) 气垫
压边力的变化曲线
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压边力的变化曲线
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带限位装置在压边圈
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1-曲轴 2-凸轮 3-外滑块 4-内滑块 5-凸模 6-压边圈 7-凹模
0.5×0.75×0.78×0.8=0.234<m 所以,拉深次数为n=4
5.2 拉深工艺计算
例(续)
另一种确定拉深次数的方法: d1=m1D=0.50×98.2mm=49.2mm d2=m2d1=0.75×49.2mm=36.9mm d3=m3d2=0.78×36.9mm=28.8mm d4=m4d3=0.8×28.8mm=23mm 此时d4=23mm<28mm,所以应该用4 次拉深成形. 计算各工序尺寸时,可适当调整各拉深次数 的拉深系数,调整后的拉深次数总乘积等于m
5.1 圆筒件拉深变形过程分析
拉深件的壁厚和硬度的变化
5.1 圆筒件拉深变形过程分析
三,拉深件的起皱与拉裂
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.
5.1 圆筒件拉深变形过程分析
2.极限拉深系数的确定 为了提高工艺稳定性和零件质量,适宜采用稍大于极限 拉深系数[m]的值.
m总 >[m]时,拉深件可一次拉成,否则需要多次拉深.
m总
<[m]时, =m1m2……mn,n为拉深次数
m总
5.2 拉深工艺计算
一,拉深系数与极限拉深系数
1.拉深次数的确定 推算方法 1)由表查得各次的极限拉深系数; 2)依次计算出各次拉深直径,即 d1=m1D;d2=m2d1;…;dn=mndn-1; 3)当dn≤d时,计算的次数即为拉深次数.
5.4 拉深模工作部分设计
三,凸,凹模工作部分尺寸及公差
对于最后一道工序的拉深模 当零件尺寸标注在外形时,以凹模为基准,工作部分尺寸为:
D A = ( Dmax 0.75 )
+δA 0
DT = ( Dmax 0.75 Z ) δ T
0
当零件尺寸标注在内形时,以凸模为基准,工作部分尺寸为: 0 δA d T = ( d min + 0.4 ) δ T d A = (d min + 0.4 + Z ) +
以上计算所得凹模圆角半径一般应符合rA≥2t的要求. ≥2t
5.4 拉深模工作部分设计
一,凸,凹模的圆角半径
2.凸模圆角半径的确定 首次拉深可取: rT 1 = (0.7 ~ 1.0)rA1 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
5.1 圆筒件拉深变形过程分析
一,圆筒件拉深变形过程分析
圆筒形件是最典型的拉深件. (一)拉深变形过程
5.1 圆筒件拉深变形过程分析
(二)拉深变形过程
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.
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.
5.4 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