拉深工艺与拉深模具设计
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• 1）采用适当的拉深比和压边力 • 2）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 • 3）合理设计模具工作部分的形状 • 4）选用拉深性能好的材料.
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拉深工艺与拉深模具设计
拉深模设计程序
•审图
•拉深工艺性分析
•拉深工艺方案制定
•毛坯尺寸计算
•拉深次数确定
•冲压力及压力中心计算
• c:材料的力学性能 • • 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
•3）防皱措施：主要采用压边圈防皱
• a:用于双动冲床的刚性压边圈,主要靠调整压边圈 与凹模表面间隙保证防皱。 • b:用于单动冲床的弹性压边圈，常用动源为橡胶、 弹簧、气垫。
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•②克服变形区上下两个表面的摩擦阻力所必须的力 • •③克服毛坯沿凹模圆角运动必须克服的弯曲阻力
•④材料流过凹模圆角时的摩擦阻力
•所以，筒壁的拉应力总和为
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拉深工艺与拉深模具ห้องสมุดไป่ตู้计
•4.1.3 拉深成形过程中出现的问题及防止措施
• 1 、起皱 • 起皱主要是由于凸缘处的切向压应力超过了板料的临 • 界压应力所引起的。•起皱首先产生在法兰外缘处。
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拉深工艺与拉深模具设计
•拉深过程中某一瞬时毛坯变形和应力情况(如图4.1.4)
•法兰部分－变形区：径向拉应力，切向压应力；材料主要 向径向流动，同时也向厚向流动而加厚 •凹模圆角部位－过渡区：除与法兰部分相同特点外，还承 受凹模圆角的压力和弯曲作用而产生的压应力 •侧壁部分－已变形区、传力区：继续拉深时，将凸模拉深 力传递到法兰区，受单向拉应力作用；发生少量的纵向伸 长和变薄 •凸模圆角部位－过渡区：底部圆角稍上处，变薄最严重， 为零件的危险断面，直接影响极限变形程度 •底部－不变形区、传力区：基本不变形，由于底部圆角部 分的拉深力，材料受两向拉应力作用，厚度略有变薄
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拉深工艺与拉深模具设计
•4.1 拉深变形过程的分析
•4.1.1 拉深变形过程
• •1．金属的流动过程(如图所示) • 工艺网格实验 ••2．拉深变形过程 • 在拉深力的作用下，毛坯内部的各个小单元体之间产 •生了内应力，在径向产生拉应力，在切向产生压应力，在 •这两种压力的作用下，凸缘区的材料发生塑性变形并不断 •的被拉入凹模内,成为圆筒形零件。
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厚度变化：底部略有变薄，壁部上段增厚，下部变
薄，侧壁靠近底部圆角处最严重，甚至断裂，为危险断 面
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拉深工艺与拉深模具设计
１ 、凸缘变形区的应力分析 •
• •其中Rw—瞬时法兰外半径
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• 筒壁传力区的受力分析 • 凸模的压力通过筒壁传递至法兰的内边缘，将变形区的 材料拉入凹模，筒壁区所受的拉应力由以下各部分组成 •• ①使变形区产生塑性变形所必须的拉应力
拉深工艺与拉深模具设计
3）在设计拉深件时，应注明必须保证外形或内形 尺寸，不能同时标注内外形尺寸；带台阶的拉 深件，其高度方向的尺寸标注一般应以底部为 基准。
4）拉深件口部尺寸公差应适当。
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拉深工艺与拉深模具设计
5）一般拉深件允许壁厚变化范围0.6t1.2t,若 不允许存在壁厚不均现象，应注明；
拉深工艺与拉深模具设 计
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2020/11/20
拉深工艺与拉深模具设计
•4.1 拉深变形分析
•1 、拉深的基本概念
• 拉深－也称拉延，是利用模具使平板毛坯成为开
• 口空心零件的冲压加工方法。
••2 、拉深件分类 (如图所示)
• 直壁旋转体－圆筒形零件 • （无凸缘圆筒形件、有凸缘圆筒形件）、阶梯形 件 • 直壁非旋转体－盒形件 • 曲面旋转体－球面、锥面零件 • 曲面非旋转体－复杂形状零件
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•直壁旋 转
•曲面旋 转
•直壁非旋转
•复杂形状零件
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4.1 拉深变形分析
• 拉深变形过程 • 拉深过程中毛坯的应力应变状态 • 拉深过程中的力学分析 • 拉深过程中出现的问题及其防止措施
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•4.1.2 拉深过程中毛坯的应力与应变状态
• 根据应力应变状态不同，可将拉深过程的毛坯分成 五个部分： • • 1 、平面凸缘区—主要变形 •区 • 2 、凸缘圆角部分—过渡区
• 3 、筒壁部分—传力区
• 4 、底部圆角部分 —过渡区
• 5 、圆筒底部分—小变形区
• •1）起皱的影响 • 起皱不利于拉深变形 • a、由于起皱，毛坯不能被拉过凸凹模间隙面而拉 断 • b、轻微起皱的毛坯即使拉过凸凹模间隙，也会在 筒壁上留下起皱痕迹而影响质量。
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•2）起皱的影响因素：
a:凸缘部分材料的相对厚度t/D
b:切向压应力的大小 • • 拉深时，变形程度越大，就越容易起皱。
6）需多次拉深成形的工件，应允许其内、外壁 及凸缘表面上存在压痕；
构设计；能够根据拉深件的工艺条件，确定拉深件
圆角半径，确定带孔拉深件的孔的位置。
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4.2.1 对拉深件形状尺寸的要求
1）拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉 深成形。
2）尽量避免半敞开及非对称的空心件，应考虑设 计成对称（组合）的拉深，然后剖开；
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•冲压设备选择
•凸、凹模结构设计
•总体结构设计
•冲压模装配图绘制
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•非标零件图绘制
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4.2 审图与拉深工艺性分析
学习目标： 掌握拉深件的结构工艺性要求，了解拉深
件在 公差、材料上的要求，掌握拉深件工序安排的一般 原则。
教学要求：
根据弯曲件的结构工艺性要求改善拉深件 的结
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•2 、拉裂
• 拉深时筒壁总拉应力超过筒壁最薄弱处的材料强度 时，拉深件产生破裂。 •
•
•原因：
• 1）由于法兰起皱，坯料不能通过凸凹模间隙，使
筒壁拉应力增大 • 2）压边力过大，使径向拉应力增大 • 3）变形程度太大
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•防止拉裂的措施:
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拉深模设计程序
•审图
•拉深工艺性分析
•拉深工艺方案制定
•毛坯尺寸计算
•拉深次数确定
•冲压力及压力中心计算
• c:材料的力学性能 • • 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
•3）防皱措施：主要采用压边圈防皱
• a:用于双动冲床的刚性压边圈,主要靠调整压边圈 与凹模表面间隙保证防皱。 • b:用于单动冲床的弹性压边圈，常用动源为橡胶、 弹簧、气垫。
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•②克服变形区上下两个表面的摩擦阻力所必须的力 • •③克服毛坯沿凹模圆角运动必须克服的弯曲阻力
•④材料流过凹模圆角时的摩擦阻力
•所以，筒壁的拉应力总和为
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•4.1.3 拉深成形过程中出现的问题及防止措施
• 1 、起皱 • 起皱主要是由于凸缘处的切向压应力超过了板料的临 • 界压应力所引起的。•起皱首先产生在法兰外缘处。
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•拉深过程中某一瞬时毛坯变形和应力情况(如图4.1.4)
•法兰部分－变形区：径向拉应力，切向压应力；材料主要 向径向流动，同时也向厚向流动而加厚 •凹模圆角部位－过渡区：除与法兰部分相同特点外，还承 受凹模圆角的压力和弯曲作用而产生的压应力 •侧壁部分－已变形区、传力区：继续拉深时，将凸模拉深 力传递到法兰区，受单向拉应力作用；发生少量的纵向伸 长和变薄 •凸模圆角部位－过渡区：底部圆角稍上处，变薄最严重， 为零件的危险断面，直接影响极限变形程度 •底部－不变形区、传力区：基本不变形，由于底部圆角部 分的拉深力，材料受两向拉应力作用，厚度略有变薄
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•4.1 拉深变形过程的分析
•4.1.1 拉深变形过程
• •1．金属的流动过程(如图所示) • 工艺网格实验 ••2．拉深变形过程 • 在拉深力的作用下，毛坯内部的各个小单元体之间产 •生了内应力，在径向产生拉应力，在切向产生压应力，在 •这两种压力的作用下，凸缘区的材料发生塑性变形并不断 •的被拉入凹模内,成为圆筒形零件。
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厚度变化：底部略有变薄，壁部上段增厚，下部变
薄，侧壁靠近底部圆角处最严重，甚至断裂，为危险断 面
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１ 、凸缘变形区的应力分析 •
• •其中Rw—瞬时法兰外半径
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• 筒壁传力区的受力分析 • 凸模的压力通过筒壁传递至法兰的内边缘，将变形区的 材料拉入凹模，筒壁区所受的拉应力由以下各部分组成 •• ①使变形区产生塑性变形所必须的拉应力
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3）在设计拉深件时，应注明必须保证外形或内形 尺寸，不能同时标注内外形尺寸；带台阶的拉 深件，其高度方向的尺寸标注一般应以底部为 基准。
4）拉深件口部尺寸公差应适当。
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5）一般拉深件允许壁厚变化范围0.6t1.2t,若 不允许存在壁厚不均现象，应注明；
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•4.1 拉深变形分析
•1 、拉深的基本概念
• 拉深－也称拉延，是利用模具使平板毛坯成为开
• 口空心零件的冲压加工方法。
••2 、拉深件分类 (如图所示)
• 直壁旋转体－圆筒形零件 • （无凸缘圆筒形件、有凸缘圆筒形件）、阶梯形 件 • 直壁非旋转体－盒形件 • 曲面旋转体－球面、锥面零件 • 曲面非旋转体－复杂形状零件
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•曲面旋 转
•直壁非旋转
•复杂形状零件
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• 拉深变形过程 • 拉深过程中毛坯的应力应变状态 • 拉深过程中的力学分析 • 拉深过程中出现的问题及其防止措施
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•4.1.2 拉深过程中毛坯的应力与应变状态
• 根据应力应变状态不同，可将拉深过程的毛坯分成 五个部分： • • 1 、平面凸缘区—主要变形 •区 • 2 、凸缘圆角部分—过渡区
• 3 、筒壁部分—传力区
• 4 、底部圆角部分 —过渡区
• 5 、圆筒底部分—小变形区
• •1）起皱的影响 • 起皱不利于拉深变形 • a、由于起皱，毛坯不能被拉过凸凹模间隙面而拉 断 • b、轻微起皱的毛坯即使拉过凸凹模间隙，也会在 筒壁上留下起皱痕迹而影响质量。
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•2）起皱的影响因素：
a:凸缘部分材料的相对厚度t/D
b:切向压应力的大小 • • 拉深时，变形程度越大，就越容易起皱。
6）需多次拉深成形的工件，应允许其内、外壁 及凸缘表面上存在压痕；
构设计；能够根据拉深件的工艺条件，确定拉深件
圆角半径，确定带孔拉深件的孔的位置。
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4.2.1 对拉深件形状尺寸的要求
1）拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉 深成形。
2）尽量避免半敞开及非对称的空心件，应考虑设 计成对称（组合）的拉深，然后剖开；
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•冲压设备选择
•凸、凹模结构设计
•总体结构设计
•冲压模装配图绘制
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•非标零件图绘制
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4.2 审图与拉深工艺性分析
学习目标： 掌握拉深件的结构工艺性要求，了解拉深
件在 公差、材料上的要求，掌握拉深件工序安排的一般 原则。
教学要求：
根据弯曲件的结构工艺性要求改善拉深件 的结
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•2 、拉裂
• 拉深时筒壁总拉应力超过筒壁最薄弱处的材料强度 时，拉深件产生破裂。 •
•
•原因：
• 1）由于法兰起皱，坯料不能通过凸凹模间隙，使
筒壁拉应力增大 • 2）压边力过大，使径向拉应力增大 • 3）变形程度太大
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•防止拉裂的措施: