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1、第四章 拉 深 模,第一节 拉深的变形过程及变形特点 第二节 拉深模的典型结构,第四章 拉 深 模,图4-1 常见拉深件示意图,第一节 拉深的变形过程及变形特点,一、拉深变形过程 二、起皱和拉裂 三、拉深件的结构工艺性 四、拉深工艺的辅助工序,一、拉深变形过程,1.凸缘部分(主变形区) 2.凹模圆角部分(过渡区) 3.筒壁部分(传力区) 4.凸模圆角部分(过渡区) 5.筒底部分(小变形区),一、拉深变形过程,图4-2 拉深模具示意图 1凸模 2压边圈 3凹模,一、拉深变形过程,图4-3 拉深用网格试验示意图,1.凸缘部分(主变形区),这是拉深的主要变形区，材料在径向拉应力和切向压应力的共同作用
2、下产生切向压缩与径向伸长变形而逐渐被拉入凹模。在厚度方向上，压边圈对材料施加压应力，因此材料处于二压一拉的三向应力状态。切向产生压缩变形，径向产生伸长变形，厚度方向上产生的变形取决于径向拉应力和切向压应力之间的比值：当径向拉应力的绝对值最大时，厚度方向上产生的变形为压应变；当切向压应力的绝对值最大时，厚度方向上产生的变形为拉应变。所以说，该区域的应变是三向的。一般在材料产生切向压缩和径向伸长的同时，厚度有所增厚，越接近于外缘，板料增厚越多。如果不压料，或压料力较小，这时板料增厚比较大。当拉深变形程度较大，板料又比较薄时，则在坯料的凸缘部分，特别是外缘部分，在切向压应力作用下可能失稳而拱起，产生
3、起皱现象。,2.凹模圆角部分(过渡区),此部分是凸缘和筒壁的过渡区，材料变形复杂。切向受压应力而压缩，径向受拉应力而伸长，厚度方向受到凹模圆角弯曲作用产生压应力。该区域的变形状态也是三向的：径向产生的伸长变形是绝对值最大的变形，厚度方向上产生的变形和切向产生的压缩变形是压变形，此材料厚度变薄。,3.筒壁部分(传力区),这部分材料已经变形完毕，此时不再发生大的变形。凸缘部分材料经塑性变形后形成的筒壁，它将凸模的作用力传递给凸缘变形区，因此是传力区。该部分受单向拉应力作用，发生少量的纵向伸长和厚度变薄。变形和应力均为平面状态。,4.凸模圆角部分(过渡区),此部分是筒壁和圆筒底部的过渡区。拉深过程一
4、直承受径向拉应力和切向拉应力的作用，同时厚度方向受到凸模圆角的压力和弯曲作用，形成较大的压应力，因此这部分材料变薄严重，尤其是与筒壁相切的部位，此处最容易出现拉裂，是拉深的“危险断面”。其原因是：此处传递拉深力的截面积较小，因此产生的拉应力较大。同时，该处所需要转移的材料较少，故该处材料的变形程度很小，冷作硬化(冷塑性变形对金属组织和性能的影响之一)较低，材料的屈服极限也就较低。而与凸模圆角部分相比，该处又不像凸模圆角处那样，存在较大的摩擦阻力。因此，在拉深过程中，此处变薄便最为严重，是整个零件强度最薄弱的地方，易出现变薄超差甚至拉裂。,5.筒底部分(小变形区),这部分材料与凸模底面接触，直接
5、接收凸模施加的拉深力传递到筒壁，是传力区。该处材料在拉深开始时即被拉入凹模，并在拉深的整个过程中保持其平面形状。它受到径向和切向双向拉应力作用，变形为径向和切向伸长，厚度变薄，但变形量很小。,二、起皱和拉裂,1.凸缘变形区的起皱 2.筒壁的拉裂,1.凸缘变形区的起皱,图4-4 拉深起皱示意图,2.筒壁的拉裂,(1)防止失稳起皱 在拉深中采用压边装置是通常的防皱措施。 (2)防止桶壁的拉裂 要防止筒壁的拉裂，一方面要通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度；另一方面是通过正确制定拉深工艺和设计模具，合理确定拉深变形程度、凹模圆角半径、合理改善条件润滑等，以降低筒壁传力区中的拉应力；此外，通过建立
6、不同的温度条件而改变传力区和变形区的强度性能的拉深方法，也可以防止桶壁的拉裂。,2.筒壁的拉裂,图4-5 拉深拉裂示意图,(1)防止失稳起皱,在拉深中采用压边装置是通常的防皱措施。设计具有高抗失稳能力的中间半成品的形状，采用厚度方向上异向指数大的材料等，都能有利于提高圆筒形件抵抗起皱。,(2)防止桶壁的拉裂 要防止筒壁的拉裂，一方面要通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度；另一方面是通过正确制定拉深工艺和设计模具，合理确定拉深变形程度、凹模圆角半径、合理改善条件润滑等，以降低筒壁传力区中的拉应力；此外，通过建立不同的温度条件而改变传力区和变形区的强度性能的拉深方法，也可以防止桶壁的拉裂。,三
7、、拉深件的结构工艺性,1)拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉深成形。 2)需多次拉深的零件，在保证必要的表面质量前提下，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)拉深件的底或凸缘上的孔边到侧壁的距离应满足(见图4-6)： 5)拉深件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。,图4-6 拉深件的孔边距及圆角半径,四、拉深工艺的辅助工序,1.润滑 2.热处理 3.酸洗,1.润滑,摩擦力对于板料成形有的是有益的，有的是有害的，我们有必要对其进行润滑。,2.热处理,对于普通硬化的金属(如0
8、8钢、10钢、15钢、黄铜和退火过的铝等)，若工艺过程正确，模具设计合理，一般可不要进行中间热处理。对高度硬化金属(如不锈钢、耐热钢、退火纯铜等)，一般一、二道工序后就要进行中间热处理。而且应及时进行，尤其不锈钢、耐热钢、黄铜更要注意这一点。,3.酸洗,1)酸洗的目的：为了去除热处理工序件的表面氧化皮及其他污物。 2)酸洗的方法：一般是将冲件置于加热的稀酸液中浸蚀，接着在冷水中漂洗，后在弱碱溶液中将残留于冲件上的酸中和，最后在热水中洗涤并经烘干即可。,第二节 拉深模的典型结构,一、拉深模的分类 二、单动压力机上使用的拉深模 三、双动压力机上使用的拉深模 四、其他复杂的拉深模,一、拉深模的分类,
9、图4-7 有压边圈的首次拉深模结构图 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,二、单动压力机上使用的拉深模,图4-8 有压边倒装首次拉深模 1打杆 2推件块 3凹模 4定位圈 5压边圈 6固定板 7顶杆 8下垫板 9凸模,二、单动压力机上使用的拉深模,图4-9 有压边倒装再拉深模 1打杆 2螺母 3推件块 4凹模 5限位柱 6压边圈,三、双动压力机上使用的拉深模,图4-10 双动压力机用首次拉深模 1下模座 2凹模 3定位块 4上模座 5压边圈 6凸模固定板 7凸模 8凹模固定板 9顶板,三、双动压力机上使用的拉深模,图4-11 双动
10、压力机用再拉深模,四、其他复杂的拉深模,(1) 有凸缘圆筒形件的拉深 变形特点：该类零件的拉深过程，其变形区的应力状态和变形特点与无凸缘圆筒形件是相同的，但坯料凸缘部分不是全部拉入凹模。 (2) 阶梯形件的拉深 变形特点：阶梯形件的拉深与圆筒形件的拉深基本相同,也就是说每一阶梯相当于相应圆筒形件的拉深。 (3) 曲面形状零件的拉深 球面、锥面、抛物面形状冲件拉深成形共同特点是由拉深和胀形两种变形方式的复合。 (4) 盒形件的拉深 变形特点：盒形件是非旋转体零件，拉深变形时，圆角部分相当于圆筒形件拉深，而直边部分相当于弯曲变形。,(1) 有凸缘圆筒形件的拉深 变形特点：该类零件的拉深过程，其变形区的应力状态和变形特点与无凸缘圆筒形件是相同的，但坯料凸缘部分不是全部拉入凹模。,(2) 阶梯形件的拉深 变形特点：阶梯形件的拉深与圆筒形件的拉深基本相同,也就是说每一阶梯相当于相应圆筒形件的拉深。,(3) 曲面形状零件的拉深 球面、锥面、抛物面形状冲件拉深成形共同特点是由拉深和胀形两种变形方式的复合。,(4) 盒形件的拉深 变形特点：盒形件是非旋转体零件，拉深变形时，圆角部分相当于圆筒形件拉深，而直边部分相当于弯曲变形。,
