拉深工艺与拉深设备

最易起皱的位置：
凸缘边缘区域
凹模工作部分的几何形状
平端面凹模拉深时，毛坯首次拉深不起皱的条件是 :
t (0.09 ~ 0.17)(1 t )
D
D
用锥形凹模首次拉深时，材料不起皱的条件是：
t 0.031 d
D
D
如果不能满足上述式子的要求，就要起皱。在这种情况 下，必须采取措施防止起皱发生。
拉深工艺与拉深设备
概述 拉深：指将一定形状的平板毛坯通过拉深模冲压
成各种形状的开口空心件，或以开口空心 件为毛坯通过拉深进一步使空心件改变形 状和尺寸的一种冷冲压加工方法。
拉深变形过程
类型：不变薄拉深、变薄拉深
不变薄拉深：在拉深过程中不产生较大的变薄， 筒壁与筒底厚度较一致的拉深工艺。
变薄拉深：指以空心开口零件为毛坯，通过减小 壁厚成形零件的拉深工艺。
3.防止拉裂的措施
（1）合理选择拉深系数；（有合理的高径比） （2）合理选材；（屈强比要小，塑性要好） （3）选择合理的凸凹模圆角半径； （4）选用合理的压边力； （5）适当润滑。（单面润滑）
三. 边缘高低不一致及有折皱
边缘高低不一致的原因： １）毛坯与凸、凹模中心不合； ２）材料厚度不均； ３）凹模圆角半径和凹模间隙不均。
2．拉深时材料的转移
图中三角形部分 称为“多余三角形” 拉深时这部分材料 发生塑性变形转移 到筒高部分。
3．筒形件拉深的网格变化
底部的扇形网格保持不变；筒壁部分拉深前的扇形网格变 成拉深后的矩形网格。
.
二 筒 形 件 拉 深 过 程 中 坯 料 的 应 力 应 变 状 态
厚度变化
筒形件拉深的质量问题及防止措施
表2-3为无凸缘圆筒件的修边余量；
表2-4为带凸缘圆筒件的修边余量。
按图得：
4
D2
A1
A2
A3
Ai
故
D
4
Ai
A1 d (H r)
A2
4
2r(d 2r) 8r 2
A3
整理后可得坯料直径为:
4
(d
2r)2
D (d 2r)2 4d (H r) 2r(d 2r) 8r 2
d 2 4dH 1.72dr 0.56r 2
质量问题：（动画）
起皱——拉深件凸缘周围产生的波浪形连续弯曲现象。 拉裂——拉深件底部圆角与筒臂相切处出现的撕裂现象。 拉深凸耳——拉深件口端出现有规律的高低不平现象。 时效开裂——拉深成形后，由于受撞击或振动，甚至存放 一段时间后出现的口部开裂现象。
下面主要分析起皱和拉裂的原因及防止措施
一.起皱
1.起皱现象
起皱——拉深 件凸缘周围产 生的波浪形连 续弯曲现象。
2.起皱的产生原因
料薄或压缩变形力过大 ——塑性失稳——起皱
凸缘宽度越大，厚度 越薄，材料弹性模量越 小，抵抗失稳能力越小， 越容易失稳起皱。
切向压应力越大， 越容易失稳起皱。
板料的屈强比小，则 屈服极限小，变形区内的 切向压应力也相对减小， 因此板料不容易起皱。
四.边缘有折皱的原因： 凹模圆角半径太大，压边圈压不到最后流进
凹模且起皱的材料。
解决： １）减小凹模圆角半径； ２）采用弧形压边圈。
二、筒形件的拉深
拉深毛坯尺寸的确定原则： 体积不变原理（拉深前毛坯表面积等于拉深后零
件的表面积 ）、相似性原理。 毛坯的计算方法：等重量、等体积、分析图解法、
作图法。
1.等重量法 ：已有拉深件样品时，使用等重量法来求毛 坯直径会非常方便。 2.等体积法 ：适用于变薄拉深件。 3.等面积法：不变薄拉深工序用来计算毛坯尺寸的依据。
计算原则：按等面积（即拉深前后材料面积不变） 原则进行计算，再加上修边余量。
由于材料的各向导性以及拉深时金属流动条件的差异，拉深 后工件口部不平，通常拉深后需切边，因此计算毛坯尺寸时应在 工件高度方向上(无凸缘件)或凸缘上增加修边余量 。
数学计算法： 1）将制件分成若干简单几何形状（包括修边余
量），以其中间层进行计算；
注：厚度小于1mm的拉深件，可根据工件外壁尺寸计算
2）叠加各段中间层面积，求出制件中间层面积；
3）根据“等面积原则”求出毛坯直径。
D
4S
4
f
式中
S——毛坯面积（包括修边余量）； f——简单旋转体拉深件各部分面积； D——毛坯直径。
二.拉裂
1.拉裂现象
拉深件底部圆角与
பைடு நூலகம்
筒臂相切处出现的撕裂现象。
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。
2.产生拉裂的原因 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。 主要原因有四：材料塑性差； 压边力过大； 工件高径比大；凸凹模圆角半径小。
拉深件
了解拉深工艺 一、拉深变形过程
圆筒形件是最典型的拉深件。 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。
(a) 拉深初始阶段
(b) 拉深过程中 (c) 拉深结束阶段
1—凸模；2—压边圈；3—凹模
3.防止起皱的措施
主要措施有二：压边和反拉深
压边——在凹模上口面配置压 边圈，压边圈的下面（工作面） 距凹模上口面的间隙略大于料厚， 在拉深过程中，压边圈给毛坯有 一定的压力，使毛坯在此间隙中 流动，以限制毛坯的起皱。
压边圈有弹性和刚性之分。
加大平面板料厚度t/(Dtd0)，降低σ3的影响。
减小变形程度(降低拉深件 的高度)，减小σ3大小。
2 拉深系数
拉深系数：指用于表示拉深变形程度的工艺指数。 其值为拉深后制件直径与拉深前毛坯 直径之比值。
m=d/D
若需经过多次拉深方能成形，则：
首次拉深
m1=d1/D
以后各次拉深
m2=d2/d1 m3=d3/d2
……
mn=dn/dn-1 m总=d/D=m1•m2•m3•…•mn
式中：
m——拉深系数； d——拉深后制件直径； D——拉深前毛坯直径； m1、m2、m3、…、mn——各次的拉深系数； d1、d2、d3、…、dn-1、dn——各次拉深制件的直径；
m总——需多次拉深成形制件的总拉深系数。 注意：拉深系数系愈小，表示拉深变形程度愈大。
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］
极限拉深系数：指当拉深系数减小至使拉深件起皱、断 裂或严重变薄超差时的临界拉深系数。