模具技术概论课题课件4.pptx

1、课题课题4 拉深工艺与拉深模拉深工艺与拉深模一拉深工艺及拉深件的工艺性拉深：利用拉深模将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的冲压工序。通常所说的拉深主要指不变薄拉深1.拉深变形过程分析和特点拉深过程：随着凸模的作用，D与d之间的材料向凹模里流动，毛坯板料逐渐被拉进凸、凹模之间的间隙里，形成高度为H，内径为d的空心件。拉深过程中筒壁形成和材料转移“多余的材料”在拉深过程中产生了塑性流动而转移，使得拉深后工件的高度增加了，所以实际拉深件高度H(Dd)/2。网格试验说明拉深材料的流动和受力情况D与d差值越大，需转移的材料面积也越大，变形程度就大。通常拉深工艺中用拉深后筒形件的直径d与拉深前坯料直径

2、D的比值表示其变形程度，即 md/D拉深变形的特点：a.拉深变形凸缘部分是主要变形区，底部基本不变；b.变形区内的材料切向受压应力和径向受拉应力的共同作用产生塑性变形形成筒壁，其变形程度由底部向上逐渐增大，口部变形无论是切向压缩还是径向伸长都是最大的；c.拉深件会产生厚度和硬度的变化2.拉深过程中坯料各部分的应力、应变1.凸缘部分：主要变形区主要变形区2.凸缘圆角部分：过渡区3.筒壁部分：已变形区和传力区4.底部圆角部分：“危险断面危险断面”5.筒底部分：传力区3.拉深件工艺性 公差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。对于精度高的拉深件，应在拉深后增加整形工序提高

3、其精度。拉深件壁厚公差或变薄量要求一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律。据统计，不变薄拉深工艺的筒壁的最大增厚量约为(0.20.3)t；最大变薄量约为(0.100.18)t。结构工艺性a.拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉深成形。b.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。c.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。拉深件的底部或凸缘上有圆角时，孔边到侧壁的距离应满足：aR0.5，(或r0.5)。d.拉深件的圆角半径应满足：rt，R2 t，rd3 t，否则，应增加整形工序。整形圆角半径可取r(0.10.3)t，R(0.10.3

4、)t。e.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。二拉深件的主要质量问题及控制生产中拉深件可能出现的问题很多，起皱、拉裂是拉深不能顺利进行或造成不良品的主要现象。1.起皱起皱 起皱现象分析凸缘区出现波纹状的皱褶现象称为起皱。原因是切向压应力3较大而板料又相对较薄。影响起皱的主要原因a.材料的力学性能：板料的屈强比Re/Rm小，板料不容易起皱。板厚方向性系数1时，也不容易起皱。；b.凸缘部分的相对厚度t/D：坯料的相对厚度越小越容易起皱；c.变形程度：拉深变形程度越大，越容易起皱；d.拉深模工作部分几何

5、形状：凸模和凹模圆角及凸、凹模之间的间隙过大时，则坯料容易起皱。锥形凹模拉深的坯料不容易起皱。控制起皱的方法防止起皱最有效的措施是在拉深模具上设置压料装置。a.刚性压边圈刚性压料装置一般用于双动压力机上的拉深模中。刚性压边圈固定在外滑块之上。在每次冲压行程开始时，外滑块带动压边圈下降压在坯料的凸缘上并停止不动，随后内滑块带动凸模下降，进行拉深变形。刚性压边装置的特点是压料力不随行程变化，其大小可通过调节压料圈与凹模面之间的间隙来调整。这种压边装置的拉深效果较好，且模具结构简单。b.弹性压边圈弹性压边装置有弹簧式、橡皮式和气垫式三种。弹簧和橡皮压边装置通常只用于浅拉深。气垫式压边装置的压边效果好

6、，但气垫装置结构复杂。2.拉裂拉裂拉裂现象分析拉裂常发生于“危险断面”处。原因：a.该处所受的拉应力超过了危险断面处材料的有效抗拉强度时，拉深件便会产生拉裂b.当凸缘区起皱时，板料难以或不能通过凸、凹模间隙，也会导致拉裂。防止拉裂的措施防止拉裂的核心是降低筒壁的拉应力和提高“危险断面”的强度。a.降低筒壁拉应力角度来说，可采用适当的拉深系数和压边力、增加拉深次数、改善润滑条件、合理设计模具工作部分的形状及参数等措施来实现；b.提高“危险断面”处材料的有效抗拉强度，可选用拉深性能好的材料、凸缘加热、筒壁冷却等措施来实现。三拉深工艺计算1.坯料尺寸计算原则和修边量原则原则：拉深件坯料的形状和尺寸是

7、以相似和相等的原则确定。相似：指拉深前坯料的形状应与拉深件断面形状相似，但坯料的周边必须是光滑的曲线连接；相等：指拉深前坯料表面积与拉深后工件表面积近似相等。计算坯料尺寸前应加上切边余量h或R。简单旋转体坯料尺寸计算a.简单旋转体坯料尺寸的计算，通常将旋转体分成几个便于计算的简单几何体，分别求出各个部分的面积后相加，即得到零件的总面积。板厚t1mm时，在计算时工件的直径按厚度中线计算。b.常见旋转体坯料直径的计算参考有关设计资料或手册。2.拉深系数及其极限拉深系数拉深系数代表了拉深的变形程度，m越小，拉深变形程度越大。广义上讲，拉深系数m是以拉深后的直径d与拉深前的坯料直径D之比表示。零件的总

8、拉深系数等于各次拉深系数的乘积，即mmlm2m n1 mn d/D 极限拉深系数极限拉深极限拉深系数系数：即能使材料的塑性得到充分利用，同时又不致于拉深件破裂的拉深系数称为极限拉深系数，用m表示。为了为了保证拉深工艺的顺利进行，就必须保证拉深工艺的顺利进行，就必须使使实际实际拉拉深系数深系数m大于大于m，即，即mm。生产中采用的各种材料的极限拉深系数见表1-29和表1-30。影响极限拉深系数的因素a.材料的组织与力学性能 材料组织均匀、晶粒大小适当、屈强比Re/Rm小、塑性好、板平面方向性系数小、板厚方向系数大、硬化指数n大的板料，极限拉深系数较小。b.板料的相对厚度t/D t/D大，凸缘处抵

9、抗失稳起皱的能力提高，压边力可以减小甚至不需压边，从而降低了筒壁“危险断面”处的拉应力，极限拉深系数较小。c.模具的几何参数 主要是凸、凹模的圆角半径和模具间隙对拉深系数的影响。d.摩擦与润滑 凹模与压料圈的工作表面光滑、润滑条件好，可以减小拉深系数。e.压边力大小 合理的压边力大小应该是在保证不起皱的前提下尽可能的小。3.拉深次数当拉深件的拉深系数m大于第一次极限拉深系数m1时，即mm1时，拉深件可一次拉成，否则需要多次拉深。需要多次拉深时，其拉深次数确定方法：a.查表法b.推算法d1m1Dd2m2d1dnmndn1直到dnd即当计算所得直径dn稍小于或等于拉深件所要求的直径d时，计算的次数

10、即为拉深的次数。4.圆筒形件多次拉深时各工序尺寸的计算工序件的直径查得各次拉深的极限拉深系数，适当加以调整，其调整原则是：a.保证mlmlm n1 mnd/D；b.使mlm1，m2 m2，mn mn，且mlm2mn。最后按调整后的拉深系数计算各次工序件直径 工序件的圆角半径 工序件的高度5.拉深工艺力 压力机公称压力1.对于单动压力机，其标称压力Fg应大于拉深力与压边力之和，即FgFFY1.对于双动压力机，应使内滑块的公称压力Fg内和外滑块的公称压力Fg外分别大于拉深力和压边力，即Fg内F Fg外FYu 注意注意：当拉深工作行程较大，尤其是落料拉深复合模时，应使拉深力曲线位于压力机滑块的许用压

11、力曲线之下，而不能简单地按压力机公称压力大于拉深力或拉深力与压边力之和的原则去确定规格。四拉深模的结构与设计1.拉深模典型结构 分类按使用的压力机分：单动压力机上使用的拉深模与双动压力机上使用的拉深模；按工序的组合方式分：单工序拉深模、复合工序拉深模与级进工序拉深模；按结构形式与使用要求的不同：首次拉深模与以后各次拉深模、有压边装置拉深模与无压边装置拉深模等。首次拉深模 以后各次拉深模1推件块 2拉深凹模 3拉深凸模 4压边圈 5顶杆 6弹簧 落料拉深复合模1卸料板 2挡料销 3推件板 4推杆 5凸凹模 6落料凹模 7压边圈 8顶杆 9拉深凸模2.拉深模的工作零件凸、凹模结构a.无压料圈的凸、

12、凹模结构b.有压料圈的凸、凹模结构凸、凹模圆角半径a.凹模圆角半径首次拉深凹模圆角首次拉深凹模圆角半径半径以后各次拉深的凹模圆角半径：rdi(0.60.7)rd(i1)(i2、3、n)b.凸模圆角半径（对拉深的影响不像凹模圆角半径显著）首次拉深凸模圆角半径按下式确定 rpl(0.71.O)rd1 凸、凹模间隙拉深模的间隙直接影响着拉深件的质量、拉深力的大小以及模具的寿命。确定间隙大小的一般原则是：既要考虑板料公差的影响，又要考虑拉深件口部增厚现象。不使用压边圈拉深时 Z(11.1)tmax。最后一次拉深或精密零件的拉深，取系数的较小值；对于首次或中间各次拉深，取系数的较大值。凸、凹模工作尺寸及公差确定凸模和凹模工作部分的尺寸时，应考虑模具的磨损和拉深件的回弹，其尺寸公差只在最后一道工序考虑。拉深模凸、凹模工作尺寸计算式