第四章 拉深工艺与拉深模设计

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h2 ... hn dn
h
dn
❖ 否则需多次拉深。
b: 阶梯形件的多次拉深
如果阶梯形件需要采用多次拉深，则需用以下两种情况处理。
当每相邻阶梯的直径比d2/d1 ，d3/d2 ，… 均大于相应筒形件的极限拉深系数时，则可 以在每次拉深工序里成形一个阶梯。拉深顺 序是由大直径阶梯到小直径阶梯依次拉出。
开始拉深时，A、B 两点应力集中， 应变最大，变薄最大；
随拉深进行， A、B 两点下行，最 后位于筒壁底部——危险断面（最薄拉 破）；
主应力（切向）为压应力，越外值越 大——厚度越来越大。
B
A
拉深过程中的两大工艺问题：外沿起皱和底部拉破
4.2 筒形件的拉深
1. 拉深件的工艺性 A）拉深件材料
材料的硬化指数n越大，屈强比越小，厚向异性指标r越大，则其拉深 性能越好；
无法兰矩形件的拉深工艺
1. 拉深次数 （目前精确地决定矩形拉深次数的方法还没有）
2. 多次拉深 一）从腰圆形（圆形）工序直接拉
方法： 深成矩形（方形）工件。
二）安排一或两道带有过渡大圆 角的矩形（方形）工序件。
B）拉深件的结构
凸缘与筒壁的转角半径一般取rd=（4～8）t ； 底部与筒壁的转角半径一般取rp=（3～5）t ；
C）拉深件的精度
拉深件的横断面尺寸的精度一般要求在IT13级以下；壁厚一般都有上 厚下薄的现象；其口部允许有少量回弹，侧壁应允许有工艺斜度；其内外 壁上或凸缘上应允许有压痕。
2. 圆筒件毛坯尺寸的确定
RX R a
S 1 • 2R • (2• 2R • )
4
S 2R2
RX
R 180(1 cosa)
a
b）拉深系数 （通常用拉深系数m表示变形量）
对于首次拉深：
对于第二次拉深：
m1 d1 / d0
m2 d2 / d1
… …
对于第 n 次拉深：
mn dn / dn1
❖ 经分析可知，d1越小，则变形程度越大。但拉深件却易被拉破，故成在 某个拉深极限值［m1］，要想获取好质量的拉深件，必须使：
这对进一步拉深和工件的质量极为 不利。
综合以上分析，拉深变形过程可描述为：处于凸模底部的材料在拉深 过程中变化很小，变化主要集中在处于凹模平面上的（D－d）圆环部分。 该处的金属在切向压应力和径向拉应力的共同作用下沿切向被压缩，且越 到口部压缩越利害，沿径向伸长，且越到口部伸长越多。
2. 拉深件的壁厚变化
第3次拉深
第2次拉深
首次拉深
（在此次拉深中，应拉 入比工件最后拉深部分 多出5%的表面积。因此 在算毛坯尺寸时，除考 虑修边余量外，还应注 意这一点。）
❖ 同样每次拉深需要校核每次的极限拉深系数（查表）
4.3 复杂旋转体件拉深
1. 阶梯形件的拉深
a. 阶梯形件的一次成形条件
❖ 若满足 下式条件时， 则可一次拉 深成形；否 则需要多次 拉深成形。
m1 m1
否则拉深件一次就不能成形，需分多次拉深。这时便可确定拉深次数。
例：
dn … d2 d1
89圆板料 30拉深件
这时有：
m1
30 89
m1
则拉深需要分成至少Ⅰ 、Ⅱ两次拉深。第Ⅰ次按极限拉深系数核算拉
至d1(如43)后，再第Ⅱ次拉深。同样如果第Ⅱ次拉深：
m2
30 43
m2
则需要增加第Ⅲ次。如此直到： dn 30
若与上一情况相反，则应先成形 阶梯d2 ，再由此阶梯向小阶梯直径依 次成形，最后再向大阶梯直径依次成 形。
2. 矩形件拉深
矩形件的侧壁是由两对长度（A－2r） 和（B－2r）的直边以及四个半径为 r 的转 角所构成。
拉深变形特点： ➢ 变形沿侧壁周向的分布是不均匀的， 直边区变形小，圆角区变形量大，类似 筒形拉深变形。 ➢ 矩形件可取较小的拉深系数。 ➢ 圆角部分的起皱现象较筒形件少。
依据：近似认为拉深前后表面积不变
步骤：❖ 确定修边余量
Байду номын сангаас
在计算毛坯尺寸前，就应 考虑修边余量Δh 或Δdf 。
（结合工件的高度、相对高 度h／d ）
❖ 毛坯尺寸的确定
方法： 解析法和形心法
解析法 因变形体前后体积不变，在忽略工件壁厚不变的情况下， 可认为表面积不变。
深度方向分段
计算每段表面积
求和
例：
再次拉深过程
变形区域：（dn-1 ~ dn）
去掉图中的阴影部分，再加以焊 接，就可以得到底部直径为d，高 度为h =（D－d）/ 2 ，中部呈波浪 的开口筒形件。
通过网格法了解变形区域的材料流动情况：
在拉深过程中，变形区的部分材料的 单元面积由扇形变为矩形。其受力形式为 上图所示，切向受压，径向受拉。一旦失 稳，就会起拱弯曲而形成皱折。
第四章 拉深工艺与拉深模设计
➢ 4.1 拉深工艺概述 ➢ 4.2 筒形件拉深工艺 ➢ 4.3 拉深模典型结构 ➢ 4.4 压边装置 ➢ 4.5 拉深模工作部分设计
4.1 拉深变形特征
概 念： 是在压力机上利用模具使平板毛坯（中间工序件）成形 为开口空心零件的一种冲压加工方法。拉深也称为拉延、引 伸或压延。
n——拉深次数
3. 带法兰筒形件的拉深
带法兰筒形件的拉深是无法兰筒形件拉深的某一中间状态。
m 拉深系数： f
d1 / d0
同样，存在某极限值[mf] ,要获得质量好 的拉深件，必须使：
mf mf
否则，拉深件不可一次拉出，需要分成 多次拉深才能产生。
需多次拉深的带法兰工件，应在首次拉深中就获取工件所需要求的法兰 直径。在以后的各道工序中，法兰直径不再变化，只是逐次减小筒形部分的 直径而已。
成形工件类型：筒形、阶梯形、锥形、球形、盒形、不规则形状零件。
开口、空心、容器类 或盒形
1. 拉深过程分析
首次拉深过程
变形区域：（d0 ~ dT）
首次拉深毛坯变形情况
从毛坯变形情况看， 变形发生在（D5 ~ D1） 的环形部分（法兰变形 区）。变形区的切向为 压缩变形，径向为伸长 变形，切向变形的最大 值在最外边缘，为： （d0－d1 ）／d0
AAA1A1A2A2A3 AA34 A54 A5 dd00 44 A A................
形心法： 原理：任意形状的母线，绕同一平面内轴线旋转所成的 旋转体，其表面积等于母线长度与其形心旋转轨迹长度的乘 积。
例：
中心角α= 90º时弧的形心 到YY 轴距离：Rx = 2R/π
180sin a