第六章(冷沖模設(shè)計(jì)-機(jī)械版)

1、12 拉深工藝可以在普通的單動(dòng)壓力機(jī)上進(jìn)行（拉深較淺的工件），也可以在專用的雙動(dòng)、三動(dòng)拉深壓力機(jī)或液壓機(jī)上進(jìn)行。 在沖壓生產(chǎn)中，拉深的種類很多。各種拉深件按變形力學(xué)特點(diǎn)可以分為以下四種基本類型（圖）： ）圓筒形零件（圖-）指直壁旋轉(zhuǎn)體； ）曲面形零件（圖-）指曲面旋轉(zhuǎn)體； ）盒形零件（圖-）指直壁非旋轉(zhuǎn)體； ）非旋轉(zhuǎn)體曲面形狀零件（圖6-1d）指各種不規(guī)則的復(fù)雜形狀零件。345一、拉深變形過(guò)程 直徑為D、厚度為t的圓形毛坯經(jīng)拉深模拉深，得到了具有外徑為d、高度為h的開口圓筒形工件。拉深凸模和凹模與沖裁模不同的是工作部分沒有鋒利的刃口，而是分別有一定圓角半徑R凸與R凹，并且其單面間隙稍大于板料厚

2、度。毛坯在這樣的條件下沖壓時(shí)，在凸模的壓力作用下，被拉進(jìn)凸模和凹模之間的間隙中形成了筒形件的直壁部分。6 圓形平板毛坯拉成筒形時(shí)，材料的轉(zhuǎn)移情況。若將平板毛坯的三角形陰影部分切去，把留下部分的狹條沿著直徑為d的圓周彎折過(guò)來(lái)，再把它們加以焊接，就可以做成一個(gè)高度h（Dd）/的圓筒形工件。78二、拉深過(guò)程中毛坯各部分的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)分析9三、拉深變形的力學(xué)分析（一）凸緣變形區(qū)的應(yīng)力分布1011四、拉深時(shí)的主要質(zhì)量問(wèn)題起皺與拉裂（一）起皺（二）拉裂.拉深件筒壁部的危險(xiǎn)斷面.筒壁所受的拉應(yīng)力分析.拉裂1213一、旋轉(zhuǎn)體拉深件毛坯尺寸的計(jì)算（一）確定毛坯形狀與尺寸的依據(jù) ）毛坯的形狀應(yīng)符合金屬在塑性變形

3、時(shí)的流動(dòng)規(guī)律。其形狀一般與拉深件周邊形狀相似。毛坯的周邊應(yīng)該是光滑的曲線而無(wú)急劇的轉(zhuǎn)折，所以，對(duì)于旋轉(zhuǎn)體來(lái)說(shuō)，毛坯的形狀無(wú)疑是一塊圓板，只要求出它的直徑。 ）拉深前后，拉深件與其毛坯的重量不變、體積不變，對(duì)于不變薄拉深，則其面積基本不變。重量法：14體積法：面積法：15 ）由于板料具有方向性以及毛坯在拉深過(guò)程中的摩擦條件不均勻等因素的影響，拉深后的工件頂端一般都不平齊，需要修邊，所以在毛坯尺寸中，應(yīng)包括修邊余量。表-為筒形件的修邊余量。表-為帶凸緣筒形件的修邊余量。16（二）簡(jiǎn)單形狀的旋轉(zhuǎn)體拉深件17例6-11 求無(wú)凸緣筒形件的毛坯直徑。18例6-12求帶凸緣的筒形件的毛坯直徑19（三）復(fù)雜形

4、狀的旋轉(zhuǎn)體拉深件20（）作圖解析法 適用于曲線連接的形狀21二、拉深系數(shù)（一）拉深系數(shù)m的概念22（二）影響拉深系數(shù)的因素.材料的力學(xué)性能.板料的相對(duì)厚度t/D.拉深條件（）模具工作部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)（）壓邊條件（）摩擦與潤(rùn)滑條件（三）極限拉深系數(shù)的確定23三、拉深次數(shù)的確定.計(jì)算法.推算法24.查表法25四、筒形件各次拉深件的半成品尺寸計(jì)算.各次半成品的直徑.各次半成品的高度2627一、以后各次拉深的特點(diǎn) ）首次拉深時(shí)，平板毛坯的厚度和力學(xué)性能都是均勻的，而以后各次拉深時(shí)，筒形件毛坯的壁厚與力學(xué)性能都不均勻。 ）首次拉深時(shí)，凸緣變形區(qū)是逐漸縮小的而在以后各次拉深時(shí)，其變形區(qū)（dndn）保持不變，

5、只是在拉深終了以前，才逐漸縮小，所以在拉深過(guò)程中，拉深力的變化不一樣。首次拉深時(shí)，拉深力的變化是變形抗力的增加與變形區(qū)域的減小這兩個(gè)相反的因素互相消長(zhǎng)的過(guò)程，因而在開始階段較快達(dá)到最大拉深力，然后逐漸減小為零。 ）以后各次拉深時(shí)的危險(xiǎn)斷面與首次拉深時(shí)一樣，都是在凸模圓角處，但首次拉深時(shí)最大拉深力發(fā)生在初始階段，所以破裂也發(fā)生在拉深的初始階段；而以后各次拉深的最大拉深力發(fā)生在拉深的最后階段，所以破裂就往往出現(xiàn)在拉深的末尾。 ）以后各次拉深的變形區(qū)，因其外緣有筒壁剛性支持，所以穩(wěn)定性較首次拉深為好，不易起皺。只是在拉深的最后階段，筒壁邊緣進(jìn)入變形區(qū)后，變形區(qū)的外緣失去了剛性支持才有起皺的可能。28

6、二、以后各次拉深的方法反拉深與正拉深相比較有如下特點(diǎn)：）反拉深時(shí)，材料的流動(dòng)方向與正拉深相反，有利于相互抵消拉深時(shí)形成的殘余應(yīng)力。）反拉深時(shí)，材料的彎曲與反彎曲次數(shù)較少，加工硬化也少，有利于成形。當(dāng)正拉深時(shí)，位于壓邊圈圓角部的材料，流向凹模圓角處，內(nèi)圓弧成了外圓弧，而在反拉深時(shí)，位于內(nèi)圓弧處的材料在流動(dòng)過(guò)程中始終處于內(nèi)圓弧地位。）反拉深時(shí)，毛坯與凹模接觸面比正拉深大，材料的流動(dòng)阻力也大，材料不易起皺，因此一般反拉深可不用壓邊圈，這就避免了由于壓邊力不適當(dāng)或壓邊力不均勻而造成的拉裂。）反拉深時(shí)，其拉深力比正拉深力大%左右。2930一、拉深力計(jì)算31二、壓邊力計(jì)算32三、拉深時(shí)壓力機(jī)噸位選擇 在選

7、擇壓力機(jī)的噸位時(shí)應(yīng)注意：當(dāng)拉深行程較大，特別是采用落料拉深復(fù)合模時(shí)，不能簡(jiǎn)單地將落料力與拉深力迭加去選擇壓機(jī)噸位。因?yàn)閴毫C(jī)的公稱壓力是指滑塊在接近下止點(diǎn)時(shí)的壓力，所以要注意壓力機(jī)的壓力曲線。如果不注意壓力曲線，很可能由于過(guò)早地出現(xiàn)最大沖壓力而使壓機(jī)超載損壞。33四、拉深功與功率計(jì)算3435一、拉深凹模和凸模的圓角半徑.凹模圓角半徑R凹.凸模圓角半徑R凸36二、拉深模的間隙Z間隙Z可按下列方法確定：）不用壓邊圈時(shí)，考慮起皺可能性，其間隙取：）用壓邊圈時(shí)，其間隙按表-選取。）對(duì)于精度要求較高的拉深件，為了減小拉深后的回彈，降低零件的表面粗糙度，常采用負(fù)間隙拉深，其間隙值?。?7三、拉深凸模和凹模

8、工作部分的尺寸及其制造公差38四、拉深凸模和凹模的結(jié)構(gòu).不用壓邊圈的拉深凸模和凹模3940.用壓邊圈的拉深凸模和凹模41.帶限制型腔的拉深凹模4243一、首次拉深模（一）無(wú)壓邊裝置的簡(jiǎn)單拉深模44（二）無(wú)壓邊裝置的拉深模45（三）壓邊裝置的分析.彈性壓邊裝置 這種裝置多用于普通的單動(dòng)壓力機(jī)上。通常有如下三種結(jié)構(gòu)：）橡皮壓邊裝置（圖-）；）彈簧壓邊裝置（圖-）；）氣墊式壓邊裝置（圖-）。46.剛性壓邊裝置47二、以后各次拉深模48三、落料拉深復(fù)合模49四、帶料連續(xù)拉深的特點(diǎn)及其模具 連續(xù)拉深是在帶料上直接進(jìn)行拉深，零件拉成后才從帶料上沖裁下來(lái)。用這種拉深方法生產(chǎn)率很高，但模具結(jié)構(gòu)甚為復(fù)雜，只有在

9、大批量生產(chǎn)且零件不大的情況下才宜采用?；蛘吡慵貏e小，操作很不安全，雖不是大批量生產(chǎn)，但有相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)量時(shí)也可考慮采用。 連續(xù)拉深不能進(jìn)行中間退火，所以在選用這種拉深方法時(shí)，首先應(yīng)審查材料不進(jìn)行中間退火所能允許的最大總拉深變形程度（即允許的極限總拉深系數(shù)）是否滿足拉深件的總拉深系數(shù)。50帶料連續(xù)拉深分無(wú)切口與有切口兩種:51 圖-所示為帶料連續(xù)拉深模的結(jié)構(gòu)示意圖。這副模具沖制帶錐形口的短管，共有八個(gè)工位。第一工位沖工字形的切口，第二工位先拉深成錐形，第三、四、五工位將半成品逐漸拉深成筒形件，第六工位切底，第七工位整形，校正工件的內(nèi)、外徑，第八工位落料。在二、三、四、五、七工位的下模中都有彈性頂件器

10、，以便在每次沖壓后托起整個(gè)帶料向前送進(jìn)。5253一、帶凸緣筒形件的拉深特點(diǎn) 在沖壓生產(chǎn)中，經(jīng)常遇到帶凸緣的拉深件，它有時(shí)是成品零件，有時(shí)是形狀復(fù)雜的沖壓件的一個(gè)過(guò)渡形狀。 帶凸緣筒形件的拉深過(guò)程和無(wú)凸緣的筒形件相比，其區(qū)別僅在于前者將毛坯拉深至某一時(shí)刻達(dá)到零件所要求的dt時(shí)不再拉深，而不是將凸緣變形區(qū)的材料全部拉入凹模內(nèi)。所以從變形過(guò)程的本質(zhì)看，兩者是相同的。（一）帶凸緣筒形件的工藝計(jì)算與拉深方法帶凸緣筒形件的毛坯直徑為：帶凸緣筒形件的第一次拉深系數(shù)為：5455（二）寬凸緣筒形件拉深的工藝計(jì)算舉例 例6-4 計(jì)算圖-所示帶凸緣筒形件的毛坯直徑、拉深次數(shù)及各次半成品尺寸。材料為鋼，料厚t。解 :

11、料厚大于，下面均按中線尺寸計(jì)算。56二、階梯形零件的拉深特點(diǎn) 旋轉(zhuǎn)體階梯形零件拉深時(shí)，其變形特點(diǎn)與圓筒形件相同，也就是說(shuō)，每一階梯相當(dāng)于相應(yīng)圓筒形件的拉深。 其沖壓工藝過(guò)程和工序次數(shù)的確定、工序順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的尺寸與形狀區(qū)別對(duì)待。先要判斷能否一次拉出。57當(dāng)上述條件得不到保證時(shí)，則需要多次拉深。其拉深方法如下： ）當(dāng)每相鄰階梯的直徑比d/d、d/ddn/dn-1均大于相應(yīng)的圓筒形零件的極限拉深系數(shù)時(shí)，則可以由大階梯到小階梯，每次拉一個(gè)階梯。其拉深次數(shù)為階梯數(shù)目（圖-）。 ）當(dāng)某相鄰的兩個(gè)階梯直徑的比值小于相應(yīng)圓筒形零件的極限拉深系數(shù)時(shí)，在這個(gè)階梯成形時(shí)應(yīng)采用帶凸緣零件的拉深方法（圖-）。

12、 ）對(duì)于淺階梯零件，因階梯直徑差別較大而不能一次拉出時(shí)，可采用首先拉成球面形狀（圖-）或大圓角的筒形件（圖-），然而用校形工序得到零件的形狀和尺寸。58三、曲面形狀零件、錐形零件的拉深特點(diǎn)59（一）拉深時(shí)的變形特點(diǎn)60（二）球形件的拉深方法 對(duì)于半球形件的拉深，其拉深系數(shù)與零件直徑大小無(wú)關(guān)，是個(gè)常數(shù)。其值如下：61（三）拋物面形零件的拉深方法（圖-）62（四）錐形零件的拉深方法63圖 淺錐形零件落料、拉深、卷緣復(fù)合模、墊板 導(dǎo)向銷 卷緣模 成型凹模 推件板 落料凹模 落料凸模成型凸模 卸料板 墊板 彈頂器64四、盒形零件的拉深特點(diǎn) 所謂盒形零件是指非旋轉(zhuǎn)體直壁類形狀的零件，最典型的就是各種方形

13、盒與矩形盒的工件。（一）盒形零件拉深的變形特點(diǎn)）盒形零件拉深時(shí)，其毛坯沿周邊的變形程度是不均勻的。）由于直邊部分切向壓縮變形的存在，使圓角部分的拉深變形程度和由變形而引起的硬化程度與相應(yīng)的以直徑為r、高度為H的圓筒形零件相比均有所降低。）直邊部分對(duì)圓角部分的影響大小，決定于矩形件的形狀65（二）盒形件初次拉深的極限變形程度（三）盒形件的毛坯形狀與尺寸的確定 盒形件拉深時(shí)，正確確定毛坯形狀和尺寸，不僅能夠節(jié)省材料和得到口部平齊的零件，而且也有利于毛坯的變形以保證零件的質(zhì)量。毛坯尺寸過(guò)大，會(huì)引起危險(xiǎn)斷面拉應(yīng)力的無(wú)謂增加，對(duì)提高變形程度和減少工序不利；毛坯局部尺寸過(guò)大，會(huì)加劇毛坯周邊變形分布的不均程

14、度，造成變形困難，以致在變形過(guò)分集中的部位引起局部起皺。 盒形件毛坯的確定同樣應(yīng)根據(jù)面積不變的原則，另外還要根據(jù)盒形件拉深時(shí)沿周邊的切向壓縮與徑向拉深變形不均勻的特點(diǎn)對(duì)毛坯的形狀與尺寸作一定的修正。66.低盒形件毛坯尺寸與形狀的確定 所謂低盒形件是指一次拉深可以完成或雖然要拉兩次，但第二次僅用來(lái)整形以減小壁部轉(zhuǎn)角及底部圓角的盒形件。）對(duì)直邊與圓角的相接處進(jìn)行修正，使其光滑連接。67.高盒形件毛坯形狀和尺寸的確定所謂高盒形件是指必須采用多次拉深才能最后成形的盒形件。（）方形盒（）矩形盒68（四）高盒形零件多工序的拉深方法.高盒形零件多次拉深時(shí)的變形特點(diǎn) 高盒形零件在多次拉深時(shí)的變形特點(diǎn)，不但不同于圓筒形零件的多次拉深，而且也和它本身在首次拉深中的變形有很大差別。.方形盒的拉深方法69.矩形盒的拉深方法70（五）盒形件拉深模工作部分形狀和尺寸的確定71（六）盒形零件拉深模結(jié)構(gòu)舉例72五、非旋轉(zhuǎn)體曲面形狀零件的拉深特點(diǎn)（一）拉深時(shí)的變形特點(diǎn) 雖然非旋轉(zhuǎn)體曲面形狀的零件有多種多樣，但其共同的變形特點(diǎn)可以歸納為既有曲面形狀零件的內(nèi)部脹形和外周拉深的復(fù)合變形的特點(diǎn)，又有變形沿零件周邊分布不均勻的特點(diǎn)。因此，對(duì)曲面形狀零件和盒形件拉深變形的分析方法、得出的結(jié)論和解決各種問(wèn)題的措施等，基本上都可以用于非旋轉(zhuǎn)