罩壳的拉深模设计与制造

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项目四罩壳的拉深模设计与制造
任务一拉深件质量问题与分析任务二罩壳的工艺性分析任务三罩壳生产方案的制订任务四罩壳的工艺计算任务五罩壳的模具设计与制造
任务一拉深件质量问题与分析
任务引入
拉深是利用拉深模具将冲裁好的平板坯料或工序件变成开口空心件的一种冲压工艺。拉深可以制成圆简形、阶梯形、球面、锥形、抛物面等旋转体零件，也可以制成方形、盒形等非旋转体零件，还可以与其他成形工艺(如胀形、翻边等)复合制成形状非常复杂的零件。生产中经常出现的质量问题就是拉深件的起皱与开裂，是什么原因导致起皱与开裂?拉深变形过程中金属材料是如何发生流动和转移的?如何在模具设计与制造过程中控制起皱与开裂?
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任务一拉深件质量问题与分析
但是圆形平板毛坯在实际的拉深过程中并没有把多余的三角形材料切掉，因此只能认为这部分多余的材料在拉深过程中由于产生塑性流动而转移了，其结果是:一方面，工件壁厚增加△t，另一方面，工件的高度增加了△h，使工件的高度 h>0.5(D一d)。
为进一步了解金属材料的流动状态，在圆形平板毛坯上画许多间距都等于a的同心圆和分度都相等的辐射线，如图4-3 所示。拉深后，圆简形件底部网格的形状基本没有变化，而简壁部分的网格发生了很大的变化，拉深前等距离a的同心圆拉深后变成了与简底平行的不等距离的水平圆圈线，其间距a也增大了，越靠近简的口部增大越多，
下面将通过拉深成形实验来对这些问题进行讲解。
相关知识
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任务一拉深件质量问题与分析
一、拉深的变形过程及特点拉深的变形过程如图4-1所示，拉深模一般由凸模、凹模和
压边圈(有时可不带压边圈)3部分组成。拉深时，直径为D, 厚度为t的圆形平板毛坯4同时受到凸模1和压边圈2的作用，其凸模的压力大于压边圈的压力，坯料便在凸模的压力作用下进人凹模，随着凸模的不断下行，留在凹模3端面上的毛坯外径不断缩小，圆形毛坯逐渐被拉进凸、凹模间的间隙中形成直壁，而处于凸模下面的材料则成为拉深件的底部，当圆形平板坯料全部进人拉深件的间隙时拉深过程结束，圆形平板毛坯就变成直径为d、高度为h的开口圆简形零件5。由此可见圆形平板坯料在拉深过程中，
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任务一拉深件质量问题与分析
即a1>a2>a3>…>an;拉深前分度相等的辐射线拉深后变成了等距离、相互平行且乖直于底部的平行线，即 b1=b2=a3=…=bn. 如果取网格中一个小单元体来看，如图4-4所示，拉深前为扇形的S1，经拉深后，由于毛坯整体内材料相互制约、相互作用，使径向相邻单元体之间产生了拉应力p，切向相邻单元体之间产生了压应力σ3。扇形小单元体在σ1和σ3的共同作用下，直径方向被拉长，切向方向被压缩，因此拉深后扇形小单元体变成矩形小单元体S2，由于材料厚度的变化很小，可认为拉深前后小单元体的面积不变，即S1=S2，小单元体S2即形成零件的简壁，从图中可看出，
二、拉深时坯料内的应力与应变状态在拉深过程中，材料的变形程度由底部向口部逐步增大，故
平板坯料各部分的加工硬化程度有所不同，应力与应变状态相差很大。且随着拉深的继续进行，凸缘部分的材料不断被拉入凸、凹模间的间隙中而形成直拉深件质量问题与分析
即使是变形区同一位置的材料，其应力和应变状态也在时刻变化。而在实际生产中，拉深工艺出现质量问题的形式主要有以下两点。 (1)凸缘变形区起皱并出现板料有所增厚，其主要原因是切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲。 (2)传力区拉裂并出现板料有所变薄，其主要原因是径向拉应力超过抗拉强度而引起板料断裂。要解决上述问题，必须研究拉深过程中坯料内各区的应力与应变状态。现以带压边圈的直壁圆简形件的首次拉深为例，分析在拉深过程中的某一时刻，毛坯处于如图4-6所示的不同区域的应力与应变状态。
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任务一拉深件质量问题与分析
根据圆简形件在拉深时各部分的受力和变形性质不同，可将拉深毛坯件划分为5个部分。
1.平面凸缘部分「如图4-6(a),(b),(c)所示」材料在径向拉应力σ2，和切向压应力σ2的共同作用下产生切
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任务一拉深件质量问题与分析
单元体的高度也发生了变化，离简底部越远矩形单元体的高度越大。综上所述，拉深变形过程可以归纳为以下几点。 (1)在拉深过程中，处于凸模底部的材料几乎不发生变化，变形主要集中在处于凹模端面上的凸缘部分。 (2)由于金属材料内部的相互作用，使金属各单元体之间产生了内应力，在径向产生拉应力，在切向产生压应力σ3。在 σ1和σ3的共同作用下该处金属材料沿径向仲长，且越到口部仲长得越多;沿切向被压缩，且越到口部压缩得越多。毛坯凸缘区的材料在发生塑性变形的条件下不断地被拉入凹模内成为圆简形零件的直壁。
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任务一拉深件质量问题与分析
(3)拉深时，凸缘变形区内各部分的变形是不均匀的。如图 4-5所示为经过拉深后制件材料厚度和硬度变化的示意图。一般是底部厚度略变薄(一般忽略不计)，且简壁由底部向口部逐渐增厚。此外，沿高度方向零件各部分的硬度也不同，越到零件口部硬度越高，这些特点说明了在拉深变形过程中坯料由于所承受的应力应变不同造成了坯料的不均匀变形。
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任务一拉深件质量问题与分析
变形主要是集中在凹模端面上的凸缘部分，即拉深过程的实质就是凸缘部分逐步缩小转变为简壁的过程。坯料的凸缘部分是变形区，底部和已形成的简壁为传力区。在拉深变形过程中，图形的平板毛坯在变形时发生塑性流动，最终成形为圆简形件。把圆形平板毛坯进行划分，如图42所示，如果将三角形阴影部分h1,h2,h3…切去，将留下部分的狭条a1，a2、a3…沿直径为d的圆周弯折过来，再把它们加以焊接，就可以得到一个直径为d，高度为h=0.5(Dd)，周边带有焊缝，口部呈波浪形的开口简形件。这说明圆形平板毛坯在成为简形件的过程中必须去除多余的材料。