拉深工艺设计 PPT

7.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态
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
1 d 1 R d d R t 1 R td 2 3 ds R d i 2 tn 0
因为 3 3 取sid n 2d 2并略去高阶无穷小，得:
• 质量问题： • 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。
7.1.1 拉深的变形过程
拉深使板料径向被 拉深，周向被压缩， 外径不断减小。
在径向产生拉伸应 力，在周向产生压缩 应力。
板料凸缘区的板料 发生挤压塑性流动。
矩形部分在中间，三角形部分被挤向外部。 板料的各部分重新分布。
7.1.1 拉深的变形过程
厚度和硬度沿筒 壁纵向变化。
底部略有变薄。 筒壁向上厚, 向 下薄。 筒壁底部转角处 最薄，最易破裂。
1max1.1AVlnRrt
在变形区外边缘处压应力最大，其值为：
3 max1.1AV
7.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态
凸缘外边向内边 由1 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
RR RR 所以：
1 . 1 A l Vt n 1 . 1 A 1 V lt n
别代表坯料径向、
状
厚度方向、切向
态
的应力和应变
ⅣⅡ—凸在缘底过部渡圆圆角角和区筒：壁径相向切受处拉，应受力过，度切拉向深受产压生应伸力长。并变薄。 此弯处曲最拉I凸有应缘可力区能随：出凹径现模向破圆拉裂角应或半力过径和度的切变减向薄小压，而应使增力拉大使深。材件料成向为中废间品流。动。 半径过在小厚时度，方破向裂变。厚，极易失稳而起皱。
W 14b
rd
t 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:
'WW14b
t rdt
2
拉深初期凸模圆角处的弯曲应力也按上式计算，即：
''W14b
rp
t t
2
7.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态
（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：
化简得： lnRt R12
即： R0.61Rt
即交点在 R0.61Rt 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。
7.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态
（2）拉深过程中的 1 max 和| 3 | max变化规律
拉深工艺设计
学习目的与要求：
重点难点
重点：
1． 拉深变形规律及拉深件质量影响因素； 2． 拉深工艺计算方法； 3． 拉深工艺性分析与工艺方案制定； 4． 拉深模典型结构与结构设计； 5． 拉深工艺与拉深模设计的方法和步骤。
难点：
1．拉深变形规律及拉深件质量影响因素； 2．拉深工艺计算 ； 3．其它形状零件的拉深变形特点 ； 4．拉深模典型结构与拉深模工作零件设计 。
7.1.1 拉深的变形过程
7.1.1 拉深的变形过程
圆筒形件底 部网格的形状 基本没变。
原来的同心 圆变成筒壁上 的等直径圆周 线。
间距由底部 向上逐渐增大。
7.1.1 拉深的变形过程
7.1.1 拉深的变形过程
挤压 拉伸
拉深过程是板料流入凹模。 板料外径减小，相邻单元体相互产生挤压作用，在周向产生压应力。 在转移过程中，板料中由于拉深力的作用，在径向产生拉应力。
概述
概述
• 拉深模：拉深所使用的模具。
１-模柄
２-上模座
拉
３-凸模固定板
深
４-弹簧
模
５-压边圈
结
６-定位板
构
７-凹模
图
８-下模座
９-卸料螺钉
10-凸模
概述
概述
7.1 拉深变形过程分析
• 直径为D、厚度为t的圆形板料被拉入凹模，形成外径为d、高度 为H的开口圆筒形工件。
凸模 压边圈
凹模
制件
7.1.1 拉深的变形过程
拉深力可由下式求出： Fdtpsin
7.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态
拉深毛坯各部分受力
7.2 拉深件的质量分析
• 凸缘变形区的“起皱”和筒壁传力区的“拉裂”是拉深工艺能否 顺利进行的主要障碍。为此，必须了解起皱和拉裂的原因，在拉 深工艺和拉深模设计等方面采取适当的措施，保证拉深工艺的顺 利进行，提高拉深件的质量。
概述
概述
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
概述
按照转向轮廓线分为四大类： (1) 直壁回转体制件 如易拉罐； (2) 曲线回转体制件 如搪瓷盆； (3) 直壁非回转体制件 如饭盒等； (4) 曲面非回转体制件 如汽车覆盖件。
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
Rd 1(13)d R 0
塑性变形时需满足的塑性方程为 :
13 m
7.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态
由上述两式，并考虑边界条件(当 R Rt时，1 0 )，经数学推 导就可以求出径向拉应力，和切向压应力的大小为：
1 1.1AVlnRRt
3 1.1AV1-lnRRt
在变形区的内边缘（即Rr 处）径向拉应力最大，其值为：
p 1 m a M x 2 w w '' e μα
p 1 .1m ln R rt 2d F Q t b2 r d t tb2 r dt 2 t e μα
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。
1max和 3 max是当毛坯凸缘半径变化到 R t 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）Biblioteka Baidu边力 FQ引起的摩擦力
该摩擦应力为：
M
2uFQ
dt
7.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态
（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：
7.1.1 拉深的变形过程
7.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态
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）
7.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态
拉
深
过
程
的
应
力
某一瞬间：
与
应
下标1、2、3分
变