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冲压模具设计与制造(5-1)


第五章 拉深
复习第四章的内容
1.弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素。 2.影响回弹的因素与减少回弹的措施。 3.弯曲工艺计算方法。 4.弯曲模典型结构及特点,弯曲模工作零件设计方法。

第五章 拉深
内容简介: 内容简介:
拉深是基本冲压工序之一 本章在分析拉深变形过程及拉深件质量影响因素的基础 上,介绍拉深工艺计算

、工艺方案制定和拉深模设计。涉及 拉深变形过程分析、拉深件质量分析、拉深系数及最小拉深 系数影响因素、圆筒形件的工艺计算、其它形状零件的拉深 变形特点、拉深工艺性分析与工艺方案确定、拉深模典型结 构、拉深模工作零件设计、辅助工序等。

第五章 拉深
学习目的与要求: 学习目的与要求:
1. 了解拉深变形规律及拉深件质量影响因素; 2. 掌握拉深工艺计算方法。 3. 掌握拉深工艺性分析与工艺设计方法; 4. 认识拉深模典型结构及特点,掌握拉深模工作零件设计 方法; 5. 掌握拉深工艺与拉深模设计的方法和步骤。

第五章 拉深
重点: 重点:
1. 2. 3. 4. 5. 拉深变形规律及拉深件质量影响因素; 拉深工艺计算方法; 拉深工艺性分析与工艺方案制定; 拉深模典型结构与结构设计; 拉深工艺与拉深模设计的方法和步骤。

难点: 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 。

第五章 拉深
第一节 拉深的基本原理
一、拉深变形过程、特点及拉深分类: 拉深变形过程、
又称拉延,是利用拉深模在压力机的压力作用下,将平板坯 料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。 它是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件,还可加工盒 形零件及其它形状复杂的薄壁零件。 变薄拉深 拉深模: 拉深所使用的模具。 拉深模特点: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。 拉深

不变薄拉深

表5-1 拉深件按变形特点分类:
? 直壁类拉深件与曲面类拉深件 二、拉深过程中毛 坯的应力和应变状态: 拉深时毛 坯各区的应力、应变是不均匀的,且 时刻在变化,因而拉深件的壁厚也是不均匀的。 拉深凸缘区在应力作用下可能产生“起皱”和 筒壁传力区上危险断面可能被“拉裂”是拉深 工艺能否顺利完成的关键所在。

三、起皱
? 在拉深过程中,毛 坯凸缘在切向应力

作用下,可能产生塑性失稳而拱起 的现象称为起皱。

四、拉裂
造成圆筒形件拉裂的主要因素是拉深变形程度、 毛 坯与模具的摩擦阻力和筒壁的承载能力。 1、压边力的影响:只要保证凸缘不起皱,施加 最小的压边力就可以了。 2、相对圆角半径的影响:两模相对圆角半径较 大时,拉深时不易拉断。 3、润滑的影响:

第五章 拉深
圆筒形件拉深变形分析
一、拉深变形过程
圆筒形件是最典型的拉深件。 (一)拉深成形时板料的受力分析 (二)拉深变形过程及特点 1.变形现象 平板圆形坯料的凸缘——弯曲绕过凹模圆角, 然后拉直——形成竖直筒壁。 变形区——凸缘; 已变形区——筒壁; 不变形区——底部。 底部和筒壁为传力区。

第五章 拉深 圆筒形件拉深变形分析
一、拉深变形过程(续)
(二)拉深变形过程及特点(续) 2.金属的流动过程 工艺网格实验 材料转移:高度、厚度发生变化。 3.拉深变形过程 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) 拉深单元变形动画

第五章 拉深 圆筒形件拉深变形分析
二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态
拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态 1.凸缘部分 应力分布图 2.凹模圆角部分 3.筒壁部分 4.凸模圆角部分 5.筒底部分 坯料各区的应力与应变是很不均匀的。 拉深成形后制件壁厚和硬度分布

第五章 拉深 圆筒形件拉深变形分析
三、拉深件的起皱与拉裂
拉深过程中的质量问题: 主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。

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。

第五章 拉深 圆筒形件拉深变形分析
三、拉深件的起皱与拉裂(续)
1.凸缘变形区的起皱

主要决定于:
一方面是切向压应力σ3的大小,越大越容易失稳起皱; 另一方面是凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力。 凸缘宽度越大,厚度越薄,材料弹性模量和硬化模量越 小,抵抗失稳能力越小。

最易起皱的位置:凸缘边缘区域 起皱最强烈的时刻: 在Rt=(0.7~0.9)R0时 防止起皱:压边

第五章 拉深
圆筒形件拉深变形分析
三、拉深件的起皱与拉裂(续)
2.筒壁的拉裂

主要取决于:

一方面是筒壁传力区中的拉应力; 另一方面是筒壁传力区的抗拉强度。

当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时,拉深件就会在 底部圆角与筒壁相切处——“危险断面”产生破裂。

防止拉裂:
一方面要通过改善材料的力学性能,提高筒壁抗拉强度; 另一方面通过正确制定拉深工艺和设计模具,降低筒壁所 受拉应力。

第五章 拉深

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

第五章 拉深

1-模柄 2 -上模座 3凸模固定板 4弹簧 5-压 边圈 6-定位 板 7-凹模 8-下模座 9 -卸料螺钉 10凸模

拉 深 模 结 构 图

第五章 拉深

拉深变形过程

第五章 拉深

拉 深 的 网 格 试 验

第五章 拉深
拉 深 过 程 的 应 力 与 应 变 状 态

下标1、2、3分 别代表坯料径向、 厚度方向、切向 的应力和应变

第五章 拉深
圆 筒 形 件 拉 深 时 凸 缘 变 形 区 的 应 力 分 布

第五章 拉深

拉深件的壁厚和硬度的变化

第五章 拉深

凸 缘 变 形 区 的 起 皱

第五章 拉深

筒 壁 的 拉 裂

第五章 拉深

不变薄拉深

变薄拉深


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