冲压工艺学-5-成形工序_拉深

毛坯过渡形状抗失稳能力强；凹模锥面有助于产生切向压缩变形，拉深力减小； 凹模圆角半径摩擦阻力和弯曲阻力降低。
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第六章 直壁形状零件拉深
从曲线C上某一动点P的切线与某一定直线l的交点Q到点P的
线段长恒为定值，则称曲线C为曳物线（tractrix）。直线l为
其渐近线。
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只要求得总拉深系数，再查得各次拉深系数，即可由下式估算出所需
拉深次数。
19
m总＝m1m2 mn
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第六章 直壁形状零件拉深
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第六章 直壁形状零件拉深
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第六章 直壁形状零件拉深
3）查表法 由生产实践总结的拉深次数表，可直接查找。
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1.拉深系数
拉深系数：每次拉深后圆筒工件的直径与拉深前毛坯（或半成品）的 直径之比。
对于第一次拉深 m1 d1 / D0；以后各次拉深 mn dn / dn1
拉深比－拉深系数的倒数 K=1/m 拉深系数、拉深比均为拉深变形程度的一种表示方法。
任一瞬间内边缘的径向拉应力 1r为 1r 1.1 sm ln(R` r) ，当拉深开始时， 则： R` D0 / 2，r d p / 2，
第六章 直壁形状零件拉深
6.1 概述
拉深－也称拉延，利用模具使平面毛坯成为开口空心零件的冲压工艺方法。
一般特点：
凸凹模均有圆角半径，间隙大于板料厚度，用压边控制起皱；毛坯外环部分是变形区
1
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第六章 直壁形状零件拉深
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第六章 直壁形状零件拉深
对于各种拉深件，由于变形区位置、变形性质，变形分布， 应力状态及分布规律都有很大的区别。确定工艺参数、工序数目 及顺序、模具设计均有差别。
0.70
0.75
0.80
5.0
0.95
0.85
0.75
0.60
0.50
0.43
0.35
0.28
0.20
2.0
1.10
1.00
0.90
0.75
0.60
0.50
0.42
0.35
0.25
1.2
1.10
1.00
0.80
0.68
0.56
0.47
0.37
0.30
0.8
1.10
0.90
0.75
0.66
0.50
0.40
0.85
0.88
0.90
0.92
5.0
0.85
0.70
0.60
0.50
0.42
0.32
0.28
0.20
0.15
0.12
2.0
1.10
0.90
0.75
0.60
0.52
0.42
0.32
0.25
0.20
0.14
1.2
1.10
0.90
0.75
0.62
0.52
0.42
0.30
0.25
0.16
0.8
1.00
0.80
第六章 直壁形状零件拉深
6.4 毛坯尺寸确定
忽略毛坯厚度变化，按拉深前后面积相等的原则进行毛坯计算。并注 意修边余量。
一、按面积相等：
D02
4
F1 F2 F3
F1 d(H r)
F2 4 2r(d 2r) 8r2
F3 4 (d 2r)2
D0

2Q )(1 1.6 ) d pt

2
b
Rd 1
t
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第六章 直壁形状零件拉深
分析上式可知，拉深力决定于拉深变形程度、材料机械性能、零件 尺寸、凹模圆角半径、润滑等。
此时可得拉深力
P pd pt
生产中常用经验公式：
第一次拉深：
P1 d1t b K1
第二次及以后的各次拉深：
直壁回转体件拉深（圆筒形件、带法兰圆筒形件、阶梯形件等）
拉
直壁非回转体件拉深（盒形件、椭圆形件等）
深
曲面回转体件拉深（球面零件、锥面零件、抛物面零件等）
曲面非回转体件拉深（不规则形状零件、汽车覆盖件等复杂形状件）
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第六章 直壁形状零件拉深
a) 轴对称旋转体拉深件 b) 盒形件 c) 不对称拉深件
二、毛坯直径的近似计算 对于平底筒形件的毛坯直径，用下式进行近似计算： D0＝Kd
式中 K——与拉深程度有关的系数，可查表
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第六章 直壁形状零件拉深
6.5 圆筒形零件拉深起皱及防治措施 1.起皱
起皱是毛坯变形区在切向压应力的作用下失稳所造成的。起皱不利于拉 深变形（切向压应力与相对厚度）：
第六章 直壁形状零件拉深
3.起皱的判断
用下式概略估算毛坯是否起皱：
1）锥形凹模拉深不起皱条件 t / D0 0.03(1 m) 2）平端面凹模拉深不起皱条件 t / D0 (0.09 ~ 0.17)(1 m)
3）利用经验表格进行判断
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第六章 直壁形状零件拉深
4.防皱措施：主要采用压边圈防皱
4
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第六章 直壁形状零件拉深
6.2 圆筒形件拉深时的变形特点
材料转移
网格变化
1.变形特点
1）变形分析 ：根据应力应变状态不同，可将拉深过程的毛坯分成五个 部分。
法兰部分－变形区，径向拉应力，切向压应力；
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第六章 直壁形状零件拉深
凹模圆角部位－过渡区；
侧壁部分－已变形区、传力区，受单向拉应力作用；
凸模圆角部位－传力区，危险断面，直接影响极限变形程度；
底部－不变形区、传力区，材料受两向拉应力作用，厚度略有变薄。
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第六章 直壁形状零件拉深
2）厚度分布
拉深变形状态图
拉深过程中板厚应变分布： 实线-未破裂，虚线-破裂
拉深完成板厚应变分布
底部略有变薄，壁部上段增厚，下部变薄，侧壁靠近底部圆角处最严 重，甚至断裂，为危险断面。法兰部分厚度在凹模圆角处稍变薄，在法兰 外缘最厚。另外，拉深件侧壁硬度由底部向口部增大。
4

(F1

F2

F3
)
D0 (d 2r)2 2r(d 2r) 8r2 4d(H r)
当t>1时，工件直径按厚度中心线计算：
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D0 d12 4d2h 6.28rd1 8r 2
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第六章 直壁形状零件拉深
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第六章 直壁形状零件拉深
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第六章 直壁形状零件拉深
3）变形特点
法兰部分是变形区，受切向压应力，径向拉应力，产生切向压缩变形，径向 伸长变形。 极限变形程度主要受传力区承载能力限制，同时受变形区失稳起皱的限制。 厚度发生变化，侧壁上部变厚，下部靠近圆角处变薄最严重，为危险断面。
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第六章 直壁形状零件拉深
3
1.1 sm (1
ln
R`) R
（5）
由（4）（5）式可得毛坯变形区内 1 与 3 的应力分布曲线，
在变形区外边缘 3 最大（绝对值），内边缘 1 最大。
当R＝r时
1m ax
1r
1.1 sm
ln
R` r
（6）
最后得拉深时必须的拉应力：
p

(1.1 sm
ln
R r
（2） （3）
将（3）代入（2）中得： Rd1 sdR 0 取 1.1， s sm （变形区变形抗力的平均值）
故
12
（4）
1

1.1
sm
ln
R
1.1
sm
ln
R`
1.1
sm
ln
R` R
dp
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第六章 直壁形状零件拉深 dp
将（4）代入（3）得

) 11.6
2
代入上式得：
p (1 M )(11.6) W
（1）
其中 1在拉应力中约占65～75％。
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第六章 直壁形状零件拉深
计算 1 1. 平衡条件
2. 塑性条件
Rd1 (1 3 )dR 0 1 3 s
第六章 直壁形状零件拉深
b)极限拉深系数
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第六章 直壁形状零件拉深
c)用h/d判断
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第六章 直壁形状零件拉深
3）多次拉深原则
a) 先拉深成带法兰边的中间毛坯，法兰边外径等于成品零件尺寸（应考 虑修边余量）
b) 以后各次拉深中，仅筒形部分参加变形，逐步减小其直径，而法兰部 分不再变形。（因其很小的变形都将引起传力区的过大拉力而发生破坏）。
2.极限拉深系数影响因素
1）材料机械性能参数 材料的塑性越好，组织均匀；屈强比越小；r值大而 r 小；E越大，拉
深性能越好，可采用较小的极限拉深系数。
2）材料相对厚度 越大，抵抗失稳起皱能力越强，压边力减小或不用压边，减小摩擦损
耗，变形力减小，拉深系数减小。
3）模具结构
（1）凹模圆角半径；
（2）凸模圆角半径；