《冲压模具设计与实践 教学课件 ppt 作者 范建蓓 教学单元五 拉深工艺与拉深模设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冲压模具设计与实践 教学课件 ppt 作者 范建蓓 教学单元五 拉深工艺与拉深模设计（85页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、冲压工艺模具及设备,第五章 拉深工艺与拉深模设计,目录,5.1 任务引入,5.2 相关知识,5.3 任务实施,习题与训练,拉深工艺与拉深模设计,5.1 任务引入,进行这两个拉深件模具结构设计。,这些是学习单元要讨论解决的内容。,进行这两个拉深件的成形工艺分析、工序尺寸计算。,带凸缘圆筒形件与底部带锥皮带盘半成品拉深件，是拉深工艺中较为典型的旋转体零件。,典型拉深件,拉深工艺与拉深模设计,5.2 相关知识,拉深变形过程分析,拉深件的质量问题及控制,拉深件的工艺性,旋转体拉深件坯料尺寸的确定,圆筒形件拉深工艺的计算,其它形状零件的拉深,拉深力、压料力与拉深压力机,拉深模设计与拉深工艺的辅助工序,拉
2、深工艺与拉深模设计,5.2.1 拉深变形过程分析,1. 拉深变形过程及特点,拉深所用的模具主要由凸模、凹模和压边圈三部分组成。,圆筒形件的拉深,拉深工艺与拉深模设计,拉深件的网格变化,拉深工艺与拉深模设计,拉深件沿高度方向壁厚与硬度的变化,拉深工艺与拉深模设计,2. 拉深变形过程应力应变状态,拉深过程的应力与应变状态,根据拉深过程中毛坯各部分应力、应变状态的不同，可将拉深毛坯划分为五个区域：凸缘平面部分（A区）、凸缘圆角部分（B区）、筒壁部分（C区）、底部圆角部分（D区）和筒底部分（E区）。,拉深工艺与拉深模设计,5.2.2 拉深件的质量问题及控制,1. 起皱,起皱：是指拉深过程中，凸缘平面部
3、分材料沿切向产生波浪形的拱起。,（1）起皱产生的原因,当切向压应力较大而坯料的相对厚度t/D（t为料厚，D为坯料直径）又较小时，凸缘部分的料厚与切向压应力之间失去了应用的比例关系，从而在凸缘的整个周围产生波浪形的连续弯曲，这就是拉深时的起皱现象。,拉深工艺与拉深模设计,拉深件的起皱破坏,a）起皱现象 b）轻微起皱影响拉深件质量 c）严重起皱导致破裂,拉深工艺与拉深模设计,（2）影响起皱的主要因素,1）坯料的相对厚度t/D,2）拉深系数m,3）模具工作部分几何形状与参数,（3）控制起皱的措施,1）采用压料装置,2）采用锥形凹模,锥形凹模,带压料圈的模具结构,拉深工艺与拉深模设计,2. 拉裂,（1
4、）拉裂产生的原因,筒壁部分与底部圆角部分交界面附近材料的厚度最薄，硬度最低，此处是发生拉裂的危险断面。,拉深件的拉裂破坏,拉深工艺与拉深模设计,（2）控制拉裂的措施,在生产实际中，常用适当加大凸、凹模圆角半径、降低拉深力、增加拉深次数、在压料圈底部和凹模上涂润滑剂等方法来避免拉裂的产生。,拉深工艺与拉深模设计,5.2.3 拉深件的工艺性,1. 拉深件的结构与尺寸,（1）拉深件的形状应尽量简单、对称，并能一次拉深成形。,（2）需多次拉深时，在保证表面质量的前提下，应允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹。,（3）在保证装配要求的前提下，应允许拉深件侧壁有一定的斜度。,（4）一般不变薄拉深工艺
5、的筒壁最大增厚量约为（0.2-0.3）t，最大变薄量为（0.1-0.18）t，其中t为板料厚度。,拉深工艺与拉深模设计,（5）拉深件的径向尺寸应只标注外形尺寸或内形尺寸，而不能同时标注内、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拉深件底部为基准，如图a所示。,（6）拉深件的底部或凸缘上有孔时，孔边到侧壁的距离应满足aR0.5t或a(r0.5t)，如图b所示。,（7）拉深件的底与壁、凸缘与壁、矩形件的四角等处的圆角半径应满足：rt，R2t，rg3t，如图b、c所示。,拉深工艺与拉深模设计,2. 拉深件的精度,一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。,圆筒
6、形拉深件径向尺寸的偏差值,带凸缘圆筒形拉深件高度尺寸的偏差值,拉深工艺与拉深模设计,3. 拉深件的材料,用于拉深成形的材料应具有良好的拉深性能，要求塑性高、屈强比s/b小、板厚方向性系数r大、板平面方向性系数r小。,拉深工艺与拉深模设计,5.2.4 旋转体拉深件坯料尺寸的确定,1. 拉深件坯料尺寸的计算原则,（1）表面积相等,（2）形状相似,（3）拉深件上应增加切边余量,无凸缘圆筒形拉深件的切边余量h/mm,拉深工艺与拉深模设计,2. 简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定,由于旋转体拉深件坯料的形状是圆形的，对于简单旋转体拉深件，可以将它划分为若干个简单的几何形状，分别求出各部分的面积并相加得到拉深
7、件的总表面积。然后根据拉深前后坯料与拉深件表面积相等的原则，即可计算出坯料直径，即：,式中 D坯料直径（mm）； A拉深件总表面积（mm2）； A分解成简单几何形状的表面积（mm2）；,拉深工艺与拉深模设计,常见旋转体拉深件的坯料直径的计算公式,拉深工艺与拉深模设计,拉深工艺与拉深模设计,拉深工艺与拉深模设计,3. 复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定,旋转体表面积为,根据拉深前后表面积相等的原则，坯料直径可按下式求出,式中 A旋转体表面积（mm2）； Rx 旋转体母线形心到旋转轴线 的距离（称旋转半径，mm）； L旋转体母线长度（mm）； D坯料直径（mm）。,旋转体表面积计算图,拉深工艺与拉深模
8、设计,当母线较复杂时，可先将其分成简单的直线和圆弧，分别求出直线和圆弧的长度L1、L2、Ln，以及其形心到旋转轴的距离Rx1、Rx2、Rxn（直线的形心在其中点，圆弧的长度及形心位置可按表计算），再根据下式进行计算：,拉深工艺与拉深模设计,圆弧长度和形心到旋转轴的距离计算公式,拉深工艺与拉深模设计,5.2.5 圆筒形件拉深工艺的计算,1. 拉深系数及其极限,（1）拉深系数,拉深系数m：是每次拉深后筒形件的直径与拉深前坯料（或工序件）直径的比值。,第一次拉深系数,第二次拉深系数,第n次拉深系数,总拉深系数 表示从坯料直径D拉深至dn的总变形程度，即,拉深工艺与拉深模设计,（2）影响极限拉深系数的
9、因素,1）材料的力学性能,2）板料的相对厚度t/D,3）摩擦与润滑条件,4）模具的几何参数,除此以外，影响极限拉深系数的因素还有拉深方法、拉深次数、拉深速度、拉深件形状等。,拉深工艺与拉深模设计,圆筒形件的极限拉深系数（带压料圈）,拉深工艺与拉深模设计,圆筒形件的极限拉深系数（不带压料圈）,注：此表适用于08钢、10钢及15Mn钢等材料。,拉深工艺与拉深模设计,2. 拉深次数的确定,（1）推算法,先根据t/D和是否带压料圈的条件，从表中查出m1、m2、，然后从第一道工序开始依次算出各次拉深工序件直径，即d1m1D、d2m2 d1、dnmn dn1，直到dnd，即当计算所得直径dn稍小于或等于拉
10、深件所要求的直径d时，计算的次数极为拉深的次数。,拉深工艺与拉深模设计,（2）查表法,圆筒形件相对高度H/d与拉深次数的关系,圆筒形件总拉深系数m（t/D）与拉深次数的关系,拉深工艺与拉深模设计,3. 圆筒形件各次拉深工序尺寸的计算,（1）各次拉深工序件的直径,1）m1m2mnd/D。 2）m1m1，m2m2，mnmn，且m1m2mn。 然后根据调整后的各次拉深系数，计算各次拉深工序件直径 d1m1D d2m2 d1 dnmn dn1,拉深工艺与拉深模设计,（2）各次拉深工序件的圆角半径,工序件的圆角半径r等于相应拉深凸模圆角半径rp，但当料厚t1mm时，应按中线尺寸计算，此时rrp+t/2。
11、,（3）各次拉深工序件的高度,推导出各次工序件高度的计算公式为,拉深工艺与拉深模设计,5.2.6 其它形状零件的拉深,1. 带凸缘圆筒形件的拉深,带凸缘圆筒形件及其坯料，通常按凸缘尺寸的大小分为窄凸缘（dt/d1.11.4）和宽凸缘（dt/d1.4）两种类型。,带凸缘圆筒形件及其坯料,拉深工艺与拉深模设计,（1）窄凸缘圆筒形件的拉深,窄凸缘圆筒形件的拉深,拉深工艺与拉深模设计,（2）宽凸缘圆筒形件的拉深,生产实际中，宽凸缘圆筒形件需多次拉深时有两种方法：,1）减小筒形直径增加圆筒高度,2）保持圆筒高度减小筒形直径,宽凸缘圆筒形件的拉深方法,拉深工艺与拉深模设计,（3）带凸缘圆筒形件的拉深系数,
12、带凸缘圆筒形件的拉深系数为：,mtd/D,式中 mt带凸缘圆筒形件拉深系数； d拉深件筒形部分的直径； D坯料直径。,当拉深件底部圆角半径r与凸缘处圆角半径R相等，即rR时，坯料直径为,则,拉深工艺与拉深模设计,（4）带凸缘圆筒形件的各次拉深高度,根据带凸缘圆筒形件坯料直径计算公式，可推导出各次拉深高度的计算公式如下：,（i1、2、3、n）,式中 Hi各次拉深工序件的高度； di各次拉深工序件的高度； D坯料直径； ri各次拉深工序件的底部圆角半径； Ri各次拉深工序件的凸缘圆角半径。,拉深工艺与拉深模设计,2. 阶梯圆筒形件的拉深,阶梯圆筒形件,阶梯圆筒形件多次拉深方法,拉深工艺与拉深模设计
13、,3. 轴对称曲面形状件的拉深,（1）球形件的拉深,球形件拉深方法,1-凸模 2-压料圈 3-凹模 4-顶件块,球形件类型,半球形件的校正拉深,拉深工艺与拉深模设计,（2）抛物线形件的拉深,1）浅抛物线形件,对于深度较小的抛物线形件（h/d0.5-0.6），其变形特点与半球形件相似，因此拉深方法可按半球形件进行。,2）深度较大的抛物线形件,a）灯罩零件图 b）灯罩拉深模,拉深工艺与拉深模设计,（3）锥形件的拉深,1）浅锥形件,相对高度小的锥形件拉深方法,2）中等深度锥形件,锥形件拉深方法及拉深模,锥形件两次成形方法,拉深工艺与拉深模设计,3）深锥形件,a）阶梯过渡法,b）锥面逐步增大法,深锥形
14、件的逐步成形方法,拉深工艺与拉深模设计,4. 盒形件的拉深,（1）盒形件拉深的变形特点,圆角部分是四分之一的圆柱面，直边部分是直壁平面。,盒形件,拉深工艺与拉深模设计,盒形件拉深的网格试验,拉深工艺与拉深模设计,盒形件拉深变形有以下特点：,1）盒形件拉深变形的性质与圆筒形件相同，坯料变形区（凸缘）也是一拉一压的应力状态。,盒形件拉深时的应力分布,拉深工艺与拉深模设计,2）盒形件拉深时坯料周边上的应力和变形分布是不均匀的。,3）直边和圆角变形相互影响的程度取决于相对圆角半径rg/B和相对高度H/B。,（2）一次拉深成形低盒形件坯料形状和尺寸的确定,低盒形件在拉深时，其坯料的形状和尺寸可按下述步骤
15、来确定：,拉深工艺与拉深模设计,低盒形件坯料的初步确定,拉深工艺与拉深模设计,a）将盒形件的直边按弯曲变形、圆角部分按四分之一圆筒形拉深变形分别展开，得ABCDEF轮廓的坯料。其中：,b）修正展开的坯料形状，使圆角光滑过渡。作法是：过BC的中点作圆弧R的切线，再以R为半径作圆弧与直边和切线相切。,（当rgr时）,（当rgr时）,拉深工艺与拉深模设计,（3）盒形件拉深变形程度,首次拉深,以后各次拉深,（i2、3、4、n）,式中 Ry坯料圆角的假想半径，RyRb0.7（B2rg）； rg1、rgi首次和以后各次拉深后工序件口部的圆角半径； m1、mi首次和以后各次的拉深系数。,拉深工艺与拉深模设计,5.2.7 拉深力、压料力与拉深压力机,1. 拉深力的确定,拉深过程中拉深力的变化，可以通过拉深力行程曲线来观察。,拉深力变化曲线,拉深工艺与拉深模设计,拉深力的确定，应根据材料塑性力学的理论进行计算，但影响拉深力的因素相当复杂，计算结果往往和实际情况出入较大。因此，在实际生产中多采用经验公式进行计算。对于圆筒形件：,首次拉深,以后各次拉深,（i2、3、n）,式中 F拉深力； di各次拉深工序件直径（mm）； t 板料厚度（mm）； b拉深件材料的抗力强度（MPa）； K1、
