盒形件的拉深

第六节盒形件的拉深盒形件属于非轴对称零件，它包括方形盒件，矩形盒件和椭圆形盒件等，根据矩形盒几何形状的特点，可以将其侧壁分为长度是 A-2r与B-2r的两对直边部分及四个半径为的圆角部分（图4-74）压变形性质与直壁圆筒件有相同之处亦有不同之处相同之处是在变形区都是在径 向拉应力与切向拉应力的作用下产生拉深变形，而存在着变形区产生的拉应力与传力 区的承载能力之间的关系问题不同之处是盒形件的应力状态和所产生的拉深变形在 周边上的分布是不均匀的，由次而引起一系列和圆桶形件成型不同的特点根据盒形件能否一次拉深成形将盒形件分为两类，凡是能一次拉深成形的盒形件称 为低盒形件；凡是需经多次拉深才能成形的盒形件称为高盒形件两类盒形件拉深时 的变形特点是有差别的，因此工艺过程设计和模具设计中需要解决的问题和方法也不 尽相同一、盒形件的拉深1. 变形特点1） 盒形件一次拉深成形时，零件表面网络格发生了明显变化（图 4 - 74），由此 表明凸缘变形区直边部分发生了横向压缩变形，使圆角处的应变强化得到缓和，从而降低了圆角部分传力区的轴向拉应力，相对提高了传力区的承载能力2） 盒形件拉深时，凸缘变形区圆角处的拉深阻力大于直边的拉深阻力圆角处的变形 过程度大于直边处的变形程度。

因此，变形区内金属质点的位移量直边处大于圆角处， 导致了这两处的位移速度的不同，而毛坯的这两部分又是联系在一起的整体，变形时 必然相互牵制，这种位移速度差会 引起剪切力，这种剪切力称为位移速度诱发剪应力 虽然，诱发剪切力在两处交界面达到最大值，并由此向直径和圆角处的中心线逐渐减小变形区内应力状态与剪切力分布情况可定性的用图 4 - 75示意由图4 - 75可知， 圆角部分传力区内轴向拉应力减小了一个剪应力值，从而也相对地提高了传力区的承载能力由于上述原因，盒形件成形极限高于直径为 2r的圆筒形件的成形极限图4-75变形区内应力状态3）图4-75所示的剪应力形成的弯矩引起变形区平面内的弯曲变形，从而使变形区 变得相当复杂板平面内的弯曲变形使变形区直边处外缘 和圆角处内缘形成其皱的危险区，同时还可能引起盒形件壁裂的产生矩形盒的几何特征可以用相对圆角半径 r/B表示，0

2. 毛坯形状和尺寸的确定盒形件拉深时，确定毛坯形状与尺寸的原则是在保证零件质量的前提下，尽可能节约材料，有利于提高成形极限， 由于变形区周边上应力应变分布不均匀，而且零件的几何参数、材料性能、模具结等因素对这种不均匀变形的影响极为复杂，所以，现在 不能精确计算出毛坯形状和尺寸，使零件的口部非常整齐另外，欲设计一种理想的 毛坯形状适用于不同几何参数的盒形件也是不可能的因此，只能对不同几何参数范 围给出较为合理的毛坯形状合理毛坯形状分为三类：A型毛坯、B型毛坯和C型毛坯三种类型毛坯所适用的范 围如图4 - 76及表4 - 25所示因此，对不同几何参数的盒形件，可从图 4 - 76或表4 - 25选用一次拉深成形的毛坯形状r/B图4-76方形盒件一次成形毛坯选用图表4-25 盒形件合理毛坯分区法毛坯类卜7”‘<0.080.5 .130. 27-0. 3535<184iM?L8-1L 〃B/CC―"Hf'Cc >6C注放大者选用*7”下方的堂型盒形拉深毛坯计算高度可用下式表示：H = H 0 +AH式中 H 0——盒型件高度AH ——盒形件修边余量，查表 4-26表4-26 盒形件的修边余量拉深次数1234修边高度(0.03~0.08)(0.04~0.06)(0.05~0.08)(0.06~0.1)AHHHHH0000（1）A形毛坯的确定方法 A形毛坯根据盒形件的相对高度 Hr和相对转角半径3不同又可分成R、气、1三种情况。

1）队形毛坯可用几何作图方法将盒形件直边部分和转角部分分别展开，使毛坯角部具有光滑过渡的轮廓（图 4-77）计算与作图方法如下：AR2图4-77 R形毛坯作图法直边部分按弯曲变形计算，其展开长度 L由下式确定: 无凸缘时带凸缘时L = H + Rf - 0.43(r + r )圆角部分按四分之一圆筒形拉深变形展开的角部毛坯半径R用以下各式计算:无凸缘时若 r 丰 r 则g R = *72 + 2rH — 0.86r (r + 0.16r2)带凸缘时R = . R2 + 2rH — 0.86r (r + r ) + 0.14(r2 + r2)' F p d p p d作出从圆角部分到直边部分呈阶梯形过渡的平面毛坯 ABCDEF从线段BC、DE的中点部分分别向半径为 R的圆弧划切线，并用圆弧圆滑过渡， 使f\ = f，最后画出如图4-77所示的角部毛坯轮廓线根据盒型件的几何尺寸的不同 R形毛坯可有如图4-78所示的三种角部形状2）R形毛坯（图4-79）计算与作图方法①接前述R形毛坯尺寸计算方法展开直边和圆角部分、得到 L和R②作出从圆角部分到直边部分的阶梯形过渡的平面毛坯③求出修正后的角部毛坯半径R] ^ XR式中 X——系数，由查表4-47查得，也可按下式计算:(R)2X = 0.0185 - + 0.982a) h)图4-78 队形毛坯的角部形状①求出在知壁部分展开长度上应切去ha和勺(图4-79)r值由表4-27查得。

a)图4-79 I形毛坯的确定方法 表4-27计算盒形件毛坯尺寸用的系数角部的相对系数x的值系数y的值圆角半径相对拉深高度rB0.30.40.50.60.30.40.50.60.10—1.091.121.16—0.150.200.270.151.051.071.101.120.080.110.170.200.201.041.061.081.100.060.100.120.170.250.301.0351.051.061.080.050.080.100.121.031.041.05—0.040.060.08—将长度减小ha和hb②对展开尺寸进行修正即将半径增大到 ％，③根据修正后的宽度、长度和毛坯直径，再用半径为R的圆弧连接成光滑的外形，就可得所要求的毛坯形状和尺寸上述作法适用于 A: B以下的矩形盒拉深件）0B图4-79 气形毛坯的确定方法3）1形毛坯用于相对尺寸处于图 4-76中区的盒形件对于宽度为b、高度为h （计入修边余量）的方盒形件，毛坯形状采用圆形（图4-80）直径根据盒形件表面积与毛坯面积相等的条件，按下式计算当r = rp时，D0 = 1.13 J B 2 + 4 B( H — 0.43r) — 1.72r (H + 0.33r)(4-23)D0= 1.13、,：B+ 4B(H — 0.43r) — 1.72r(H + 0.5r) — 4r (0.11r - 0.18r)（4-24）图4-80 方盒形件1形毛坯确定方法图4-81 矩形盒1形毛坯确定方法对于长度为（Ax8）高度为H （计入修边余量）的矩形盒形件，可以把它看作由分成两半的宽度为B的方盒件和宽度为B长度为（A-8）的中间部分组成的。

毛坯形状是由两个半径为的半圆及两条平行线构成的扁圆形，如图4-81所示毛坯长度为:（4-25）L = D0( A - B)式中D0——边长为的方盒形件的毛坯直径，用式（ 4-23 ）或式（4-24 ）进行计算2） B （ B '）形毛坯的确定方法 符号与作图法见表4-824-26）R = K Jr2 + 2rhrB > 0.13rB < 0.13% = 1~1.2型毛坯（见表4-82)（4-27）r；B > 0.13 rB < 0.13K2 = 2~ 2.5（3） C形毛坯的确定方法 C形毛坯也称圆切弓形毛坯（图 4-83），即在图形上 对应于盒形件四角处切去四方弓形具体计算方法如下:先按毛坯相等的原则计算圆形毛坯直径D0 = 1.13 B + 4B(H — 0.43r ) -1.72(H + 0.5r) + 4r (0.18r — 0.11r)]12P（4-28）式中r——盒形件的转角半径B—一盒形件的宽度H——盒形件加修边余量的高度rp——盒形件底角半径求直径放大系数及放大后的直径:根据盒形件的相对圆角半径值查表 4-28可得出和值，则弓形毛坯直径 D =《O'图4-82 B （ B '）形毛坯的确定方法图4-83 C形毛坯的确定方法表4-28 圆形切弓形毛坯的形状参数 K和H/D』B盒形件相对转角半径KH / D0〜0.101.037〜1.0320.048〜0.0430.10〜0.251.032〜1.0270.043〜0.0390.25〜0.501.027〜1.00.039〜0求切去的的弓高h:当弓高h由h / D和直径D相乘得到。

3.低盒形件拉深时的成形极限盒形件拉深时的成形极限是在一次拉深成形中，在传力区不破坏的条件下，变形区 所能达到的最大变形程度它是表示盒形件能否一次拉深成形的判据盒形件的成形极限采用一次拉深成形能得到的极限高度（ Hr）或（HB）（第一次成形的最大高度）表示，也可用极限拉深系数 [%]表示1）极限高度（Hr）或（HB）表4-29及表4-30给出的是低碳钢一次拉深的相 对极限高度表 4-29低盒形件一次拉深的相对极限高度 [H / r]r / B0.40.30.20.1h / R2〜32.8〜44〜68〜120.0510〜15表4-30 低盒形件一次拉深的相对极限高度 [H / B]相对转转角半径r / B相对厚度（t / D）X100%2.0〜1.51.5〜1.01.0〜0.50.5〜0.20.301.2〜1.01.1〜0.951.0〜0.90.9〜0.850.201.0〜0.90.9〜0.80.85〜0.70.8〜0.70.150.9〜0.750.8〜0.70.75〜0.650.7〜0.60.100.8〜0.6。