拉深变形过程及拉深工艺详解

Rd1 (1 3 )dR 0
塑性变形时需满足的塑性方程为 :
1 3 m
1 0 )，经数学 由上述两式，并考虑边界条件(当 R Rt 时， 推导就可以求出径向拉应力，和切向压应力的大小为：
Rt 1 1.1 m ln R
Rt 3 1.1 m 1 ln R
在拉深后我们发现如图4.1.2：工件底部的网格变化很 小，而侧壁上的网格变化很大，以前的等距同心圆，变成 了与工件底部平行的不等距的水平线，并且愈是靠近工件 口部，水平线之间的距离愈大，同时以前夹角相等的半径 线在拉深后在侧壁上变成了间距相等的垂线，如图4.1.3所 示，以前的扇形毛坯网格变成了拉深后的矩形网格。
t Df d 或 t Rf r
(4)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 t (0.09 ~ 0.17 )(1 ) D D
用锥形凹模首次拉深时，材料不起皱的条件是：
t d 0.031 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。最简单的方法(也是实际生 产中最常用的方法)是采用压边圈 。
F dt p sin
4.1.4 拉深成形的障碍及防止措施
1.起皱(如图4.1.8)，影响起皱的因素： (1)凸缘部分材料的相对厚度 凸缘部分的相对料厚，即为 : (2)切向压应力的大小 拉深时 3 的值决定于变形程度，变形程度越大，需要转移 的剩余材料越多，加工硬化现象越严重，则越 3 大，就越容易起 皱。 (3)材料的力学性能 板料的屈强比 s b 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。
（2）拉深过程中的 1 max 和 | 3 | max变化规律
1max 和 3 max 是当毛坯凸缘半径变化到 Rt 时，在
凹模洞口的最大拉应力和凸缘最外边的最大压应力。 2.筒壁传力区的受力分析 （1）压边力 引起的摩擦力 FQ 该摩擦应力为：
M
2uFQ
dt
（2）材料流过凹模圆角半径产生弯曲变形的阻力 可 根据弯曲时内力和外力所作功相等的条件按下式计算：
2.拉裂 拉深后得到工件的厚度沿底部向口部方向是不同的 (如图4.1.9) 防止拉裂: 可根据板材的成形性能，采用适当的拉深比和压边 力，增加凸模的表面粗糙度，改善凸缘部分变形材料的 润滑条件，合理设计模具工作部分的形状，选用拉深性 能好的材料。 3.硬化 拉深是一个塑性变形过程，材料变形后必然发生加 工硬化，使其硬度和强度增加，塑性下降。 加工硬化的好处是使工件的强度和刚度高于毛坯材 料，但塑性降低又使材料进一步拉深时变形困难。
p 1max M 2 w e
'' w
μα
μα Rt 2FQ t t p 1.1 m ln r dt b 2r t b 2r 2t e d d
由上式把影响拉深力的因素，如拉深变形程度，材 料性能，零件尺寸，凸、凹模圆角半径，压边力，润滑 条件等都反映了出来，有利于研究改善拉深工艺。 拉深力可由下式求出：
1.1 m ln Rt R 1.1 m 1 ln Rt R
化简得：
ln Rt R 1 2
R 0.61Rt 即： 即交点在 R 0.61Rt 处。用R所作出 的圆将凸缘变形区分成两部分，由此圆 向凹模洞口方向的部分拉应力占优势 （ 1 3 ），拉应变为绝对值最大的主 变形，厚度方向的变形 是压缩应变。
拉深概述 6.1 拉深变形过程的分析 6.2 直壁旋转体零件拉深工艺的设计 6.3 非直壁旋转体零件拉深成形的特点 6.4 盒形件的拉深 6.5 拉深工艺设计 6.6 拉深模具设计 6.7 其他拉深方法
1.拉深的基本概念 拉深是利用拉深模具将冲裁好的平板毛坯压制成各种 开口的空心件，或将已制成的开口空心件加工成其他形状 空心件的一种冲压加工方法。(如图6.0.1) 2.典型的拉深件(如图6.0.2) 3.拉深模具的特点 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。
W
1 t b 4 rd t 2
（3）材料流过凹模圆角后又被拉直成筒壁的反向弯 曲力仍按式上式进行计算: 1 t 'W W b
4 rd t 2
拉深初期凸模圆角处的弯曲应力也按上式计算，即：
1 t ' 'W b 4 rp t 2
（4）材料流过凹模圆角时的摩擦阻力 通讨凸模圆角处危险断面传递的径向拉应力即为：
在变形区的内边缘（即 R r 处）径向拉应力最大，其值 为：
1max
Rt 1.1 m ln r
在变形区外边缘处压应力最大，其值为：
3 max 1.1 m
凸缘外边向内边 1 由低到高变化， 3 则由高到低变化，在凸缘中间必有一交 点存在（如右图所示），在此点处有 1 3 所以：
4.1.2拉深过程中变形毛坯各部分的应力与应变状态
拉深过程中某一瞬时毛坯变形和应力情况(如图4.1.5)
1.平面凸缘部分
2.凹模圆角区壁部分
4.凸模圆角部分 5.圆筒底部分
传力区
过渡区 小变形区
图 4.1.5 拉深中毛坯的应力应变情况
4.1.3 拉深变形过程的力学分析
1.凸缘变形区的应力分析 （1）拉深中某时刻变形区应力分布 根据微元体的受力平衡可得
d t 0 1 d 1 R dR dt 1 Rd t 2 3 dR sin 2
因为 3
3
取sind 2 d 2 并略去高阶无穷小，得:
4.1 拉深变形过程的分析
4.1.1板料拉深变形过程及其特点 (如图4.1.1)
在毛坯上画作出距离为a的等距离的同心圆与相同弧度b 辐射线组成的网格(如图4.1.2) ，然后将带有网格的毛坯进行 拉深。 在拉深过程中，毛坯受凸模拉深力的作用，在凸缘毛坯的 径向产生拉伸应力 3，切向产生压缩应力 1 。在它们的共同 作用下，凸缘变形区材料发生了塑性变形，并不断被拉入凹模 内形成筒形拉深件。