《冲压工艺与模具设计 教学课件 ppt 作者 李大成 第 4 章 拉深工艺及模具设计 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冲压工艺与模具设计 教学课件 ppt 作者 李大成 第 4 章 拉深工艺及模具设计 （62页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 4 章 拉深工艺及模具设计,1 、拉深的基本概念 拉深是利用拉深模具将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心件,或将已制成的开口空心件加工成其他形状空心件的一种冲压加工方法。 2 、典型的拉深件(如图所示) 3 、拉深模具的特点 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。,4.1 拉深变形过程分析,4.1.1 拉深变形过程及特点 (如图所示) 1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。 2拉深变形过程,凸缘产生内应力：径向拉应力1；切向压应3 外力 凸缘塑性变形：径向伸长，切向压缩，形成筒壁 直径为高度为的圆筒形件,4
2、.1.2 拉深中的起皱 1 、起皱(如图所示) (1)凸缘部分材料的相对厚度 凸缘部分的相对料厚，即为 : (2)切向压应力的大小 拉深时 的值决定于变形程度，变形程度越大，需要转移的剩余材料越多，加工硬化现象越严重，则越 大，就越容易起皱。,(3) 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 (4) 凹模工作部分的几何形状 平端面凹模拉深时，毛坯首次拉深不起皱的条件是 :,用锥形凹模首次拉深时，材料不起皱的条件是： 如果不能满足上述式子的要求，就要起皱。在这种情况下，必须采取措施防止起皱发生。最简单的方法(也是实际生产中最常用的方法)是
3、采用压边圈 .,2 、拉裂 拉深后得到工件的厚度沿底部向口部方向是不同的(如图所示) 防止拉裂: 可根据板材的成形性能，采用适当的拉深比和压边力，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，合理设计模具工作部分的形状，选用拉深性能好的材料.,3 、硬化 拉深是一个塑性变形过程，材料变形后必然发生加工硬化，使其硬度和强度增加，塑性下降。 加工硬化的好处是使工件的强度和刚度高于毛坯材料，但塑性降低又使材料进一步拉深时变形困难。,4.2 拉深件的工艺分析,1 对拉深件外形尺寸的要求 设计拉深件时应尽量减少其高度，使其可能用一次或两次拉深工序来完成。对于各种形状的拉深件，用一次工序可制成的条
4、件为： (1)圆筒件一次拉成的高度。 (2)对于盒形件一次制成的条件为：当盒形件角部的圆角半径 (式中B为盒形件的短边宽度)时，拉件高度,(3) 对于凸缘件一次制成的条件为：零件的圆筒形部分直径与毛坯的比值 2. 对拉深件形状的要求 (1)设计拉深件时，应明确注明必须保证的是外形还是内形，不能同时标往内外形尺寸。 (2)尽量避免采用非常复杂的和非对称的拉深件。对半敞开的或非对称的空心件，应能组合成对进行拉深，然后将其成两个或多个零件(如图所示)。,(4)在凸缘面上有下凹的拉深件(如图所示）如下凹的轴线与拉深方向一致，可以拉出。若下凹的轴线与拉深方向垂直，则只能在最后校正时压出 。 3. 对拉深
5、件圆角半径和拉深精度形的要 (1)为了使拉深顺利进行，拉深件的底与壁、凸缘与壁、盒形件的四壁间的圆角半径(如图 所示)应满足 否则，应增加整形工序。,(2) 一般情况下不要对拉深件的尺寸公差要求过严。其断面尺寸公差等级一般都在ITll以下。如果公差等级要求高，可增加整形工序。,4.3 圆筒形零件的拉深工艺计算,4.3.1 拉深毛坯尺寸的确定 拉深毛坯尺寸的确定原则： 体积不变原理、相似性原理 毛坯的计算方法： 等重量、等体积、分析图解法、作图法,（ 1 ）确定修边余量 由于材料的各向导性以及拉深时金属流动条件的差异，拉深后工件口部不平，通常拉深后需切边，因此计算毛坯尺寸时应在工件高度方向上(无
6、凸缘件)或凸缘上增加修边余量 （ 2 ）计算工件表面积（如图所示） 圆筒直壁部分的表面积为 :,圆角球台部分的表面积为 : 底部表面积为： 工件的总面积为 部分之和，即 : （ 3 ）求毛坯尺寸 ：,所以： 4.3.2 拉深系数及其影响因素 1 、拉深系数的概念和意义 拉深系数是指拉深后圆筒形件的直径与拉深前毛坯（或半成品）的直径之比 （如图所示）,工件的直径与毛坯直径D之比称为总拉深系数，即工件所需要的拉深系数,拉深系数的倒数称为拉深程度或拉深比，其值为： 拉举系数表示了拉深前后毛坯直径的变化量，反映了毛坯外边缘在拉深时切向压缩变形的大小，因此可用它作为衡量拉深变形程度的指标。拉深时毛坯外边
7、缘的切向压缩变形量为,由此可知，拉深系数是一个小于1的数值，其值愈大表示拉深前后毛坯的直径变化愈小，即变形程度小。其值愈小则毛坯的直径变化愈大，即变形程度大(如图所示) 2 、影响拉深系数的因素 拉深材料：机械性能、料厚、表面质量 拉深模具：间隙、凸模圆角半径、凹模圆角半径、凹模形状(如图所示）凹模表面质量 拉深条件：压边圈、次数、润滑、工件形状.,4.4 压边装置,4.4.1 压边装置的类型 1弹性压边装置 2刚性压边装置 4.4.2 压边圈的型式 1平面压边圈 2弧形压边圈 3局部压边圈 4带限位装置的压边圈,4.5 拉深模典型结构,按拉伸模使用的设备可分为 单动压力机 双动压力机 三动压
8、力机 按工序组合分为 单工序拉深模 级进式拉深模 复合模,1.首次拉深 1) 无压边装置的首次拉深(如图所示) 2)具有弹性装置压边的首次拉深模(如图所示) 3) 落料首次拉深复合模 在通用压力机上使用的落料首次拉深复合模(如图所示) 4)双动压力机上使用的首次拉深模(如图所示),此模具因装有刚性压边装置，所以模具结构显得很简单，制造周期也短，成本也低，但压力机设备投资较高. 2后续各工序拉深模 后续各工序拉深模的定位方法常用的有三种： 第一种采用特定的定位板(如图所示) 第二种是凹模上加工出供半成品定位的凹窝 第三种为利用半成品内孔，用凸模外形或压边圈的外形来定位(如图所示),4.6 拉深工
9、作部分设计,拉深模工作部分的尺寸指的是凹模圆角半径 凸模圆角半径 ，凸、凹模的间隙c，凸模直径，凹模直径等，(如图所示) 1凹模圆角半径 (1)拉深力的大小 小时材料流过凹模时产生较大的弯曲变形，结果需承受较大的弯曲变形阻力，此时凹模圆角对板料施加的厚向压力加大，引起摩擦力增加 .,(2)拉深件的质量 当 过小时，坯料在滑过凹模圆角时容易被刮伤，结果使工件的表面质量受损。而当 太大时，拉深初期毛坯没有与模具表面接触的宽度加大，由于这部分材料不受压边力的作用，因而容易起皱 .,(3)拉深模的寿命 小时，材料对凹模的压力增加，摩擦力增大，磨损加剧，使模具的寿命降低。所以 的值既不能太大也不能太小.
10、 通常可按经验公式计算：,2凸模圆角半径 凸模圆角半径对拉深工序的影响没有凹模圆角半径大，但其值也必须合适。 太小，拉深初期毛坯 在处弯曲变形大，危险断面受拉力增大，工件易产生局部变薄或拉裂，且局部变薄和弯曲变形的痕迹在后续拉深时将会遗留在成品零件的侧壁上，影响零件的质量。,凸模圆角半径不能太小。若凸模圆角半径 过大，会使 处材料在拉深初期不与凸模表面接触，易产生底部变薄和内皱，(如图所示)所示。 一般首次拉深时凸模的圆角半径为： 以后各次可取为各次拉深中直径减小量的一半，即：,最后一次拉深时应等于零件的内圆角半径值，即 3凸模和凹模的间隙 拉深模间隙是指单面间隙。间隙的大小对拉深力、拉深件的
11、质量、拉深模的寿命都有影响 . 确定时要考虑压边状况、拉深次数和工件精度等。其原则是：,既要考虑板料本身的公差，又要考虑板料的增厚现象，间隙一般都比毛坯厚度略大一些。采用压边拉深时其值可按下式计算： 不用压边圈拉深时，考虑到起皱的可能性取间隙值为:,4凸模、凹模的尺寸及公差 若以凹模为基准时，凹模尺寸为： 凸模尺寸为： 当工件的外形尺寸及公差有要求时(如图所示a)所示，以凹模为基准。先确定凹模尺寸因凹模尺寸在拉深中随磨损的增加而逐渐变大，故凹模尺寸开始时应取小些。其值为：,凸模尺寸为 当工件的内形尺寸及公差有要求时(如图所示b)所示，以凸模为基准，先定凸模尺寸。考虑到凸模基本不磨损，以及工件的
12、回弹情况，凸模的开始尺寸不要取得过大。其值为： 凹模尺寸为：,5凸、凹模的结构形式 拉深凸模与凹模的结构形式取决于工件的形状、尺寸以及拉深方法、拉深次数等工艺要求，不同的结构形式对拉深的变形情况、变形程度的大小及产品的质量均有不同的影响。 当毛坯的相对厚度较小，必须采用压边圈进行多次拉深时，应该采用(如图所示)所示的模具结构。,压边圈的形状和尺寸应与前道工序凸模的相应部分相同，拉深凹模的锥面角度也要与前道工序凸模的斜角一致，前道工序凸模的锥顶径 应比后续工序凸模的直径小，以避免毛坯在A部可能产生不必要的反复弯曲，使工件筒壁的质量变差等(如图所示),为了使最后一道拉深后零件的底部平整，如果是圆角
13、结构的冲模，其最后一次拉深凸模圆角半径的圆心应与倒数第二道拉深凸模圆角半径的圆心位于同一条中心线上。如果是斜角的冲模结构，则倒数第二道工序(道)凸模底部的斜线应与最后一道的凸模圆角半径相切，(如图所示)所示。,4.7 拉深工艺的辅助工序,1.润滑 在凹模圆角、平面、压边圈表面及与这些部位相接触的毛坯表面，应每隔一定周期均匀抹涂一层润滑油，并保持润滑部位干净. 2.热处理 在多道拉深时，为了恢复冷加工后材料的塑性，应在工序中间安排退火，以软化金属组织。拉深工序后还要安排去应力退火。一般拉深工序间常采用低温退火,3.酸洗 退火后工件表面必然有氧化皮和其他污物，在继续加工时会增加模具的磨损，因此必需要酸洗，否则使拉深不能正常进行。,
