沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)經(jīng)典教材-沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)-第7章拉深工藝設(shè)計(jì)課件

第7章拉深工藝設(shè)計(jì)在模具上加工成為具有一定形狀、尺寸和使用要求的開口空心件的沖壓工序稱為拉深，拉深又稱為拉延、引伸、延伸等。

拉深中板料的轉(zhuǎn)移

7.1.2拉深過程中板料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)

圖7.7應(yīng)力沿半徑按對數(shù)曲線分布

7.2拉深件的質(zhì)量分析

7.2.1起皺

1拉深過程中影響起皺的主要因素

板料的相對厚度t/D

(2)拉深系數(shù)m

(3)模具工作部分幾何形狀

防止起皺的措施

采用便于調(diào)節(jié)壓邊力的壓邊裝置

(2)采用錐形凹模

(3)采用拉深筋(4)采用反拉深出現(xiàn)最大值的位置

出現(xiàn)最大值的位置

2.影響筒形件拉裂的主要因素

板料力學(xué)性能的影響

(2)拉深系數(shù)m的影響

(3)凹模圓角半徑的影響

(4)凸模圓角半徑的影響

(5)摩擦的影響

(6)壓邊力的影響

7.4圓筒形件的拉深

拉深系數(shù)

首次拉深時(shí)，拉深系數(shù)

后次拉深系數(shù)2.影響極限拉深系數(shù)mmin的主要因素

(1)板料的力學(xué)性能

(2)板料的相對厚度t/D

(3)拉深條件

①

壓邊力

②

模具幾何參數(shù)(4)拉深次數(shù)(5)潤滑條件(6)拉深速度

3.極限拉深系數(shù)的確定

用壓邊圈首次拉伸時(shí)的m1為0.5～0.6；后次拉深mn為0.75～0.85，且

m2＜m3＜m4，…，＜m。不用壓邊圈的拉深系數(shù)大于用壓邊圈的拉深系數(shù)。

7.4.3拉深件工序尺寸的計(jì)算

1計(jì)算步驟：(1)選取修邊余量δ

(2)計(jì)算毛坯直徑D。(3)計(jì)算板料相對厚度，并按表7-1判斷是否采用壓邊圈拉伸。(4)計(jì)算總的拉深系數(shù)，并判斷能否一次拉深成形。(5)確定拉伸次數(shù)n。(6)初步確定各次拉深系數(shù)。(7)調(diào)整拉深系數(shù)，計(jì)算各次拉深直徑。(8)確定各次拉伸凸模、凹模圓角半徑。(9)計(jì)算各次拉伸半成品高度。

(10)繪制工序圖。2.計(jì)算實(shí)例

【例7.1】

計(jì)算圖7.19(a)所示筒形制件的板料直徑D拉深次數(shù)n及各半成品尺寸，包括直徑di、高度hi

和圓角半徑ri

，材料為08F。

(1)確定修邊余量δ

由表7-4查得：mm，取δ=6mm(2)計(jì)算板料直徑D：≈83mm(3)毛坯相對厚度：查表7-1，首次拉伸和以后各次拉深必須采用壓邊圈。

(4)確定拉深次數(shù)n按表7-8取拉深系數(shù)：

。

各次拉深直徑：需要4次拉深。

(7)繪制工序圖，如圖7.20所示。

7.5帶凸緣圓筒形件的拉深

帶凸緣圓筒形件按其凸緣尺寸的大小分為窄凸緣(＜)和寬凸

緣(＞)兩種類型，如圖7.21所示。

7.5.2寬凸緣圓筒形件的拉深

表12影響變形程度的變量有兩個(gè)

m1和相同的m1而不同的hi表132.寬凸緣圓筒形件的拉深方法1)寬凸緣圓筒形件拉深應(yīng)遵循的規(guī)律

(a)圓角半徑不變

(b)縮小筒徑

7.6特殊形狀的制件拉深

階梯形件、球形制件、錐形件等7.6.1階梯形件的拉深階梯形件能否一次拉成，主要根據(jù)零件的總高度與其最小階梯筒部的直徑之比。2.拉深方法的確定

(1)若任意兩個(gè)相鄰階梯的直徑之比都大于或等于相應(yīng)的圓筒形件的極限拉深系數(shù)。(2)若某相鄰兩階梯直徑之比小于相應(yīng)的圓筒極限拉深系數(shù)，則按帶凸緣圓筒形件的拉深進(jìn)行，先拉小直徑，再拉大直徑，即由小階梯拉深到大階梯。

7.6.2球形制件的拉深

半球形件拉深系數(shù)為m=0.707當(dāng)＞3%時(shí)，可以采用不帶壓邊裝置的簡單有底凹模一次拉成。

當(dāng)=0.5%～3%時(shí)，采用帶壓邊圈的拉深模拉深。

當(dāng)＜0.5%時(shí)，采用帶拉深筋的凹?；蚍蠢畎寄３尚?。

(a)反拉深；(b)帶拉深筋拉深；(c)雙彎曲拉深

7.6.3錐形件的拉深

錐形件的拉深次數(shù)及拉深方法取決于錐形件的幾何參數(shù)，即相對高度、錐角α和相對厚度。1、對于(＜0.1～0.25，α

=50°～80°)淺錐形件，可一次拉成。對于(＝0.3～0.70，α＝1°～45°)中錐形拉深件，拉深次數(shù)主要取決于毛坯的相對厚度，一般需一次或多次拉深，根據(jù)相對厚度不同可以分為以下三種情況：當(dāng)＞2.5%時(shí)，可不采用壓邊圈一次拉成。為保證工件的精度，最好在拉深終了時(shí)增加一道整形工序。當(dāng)=1.5%～2.0%時(shí)，也可一次拉成，但需采用壓邊圈、拉深筋、增加工藝凸緣等措施提高徑向拉應(yīng)力防止起皺。當(dāng)＜1.0%時(shí)，因坯料較薄而容易起皺，需采用壓邊圈經(jīng)多次拉深成形。對于(＞0.7～0.80，α≤10°～30°)的高錐形拉深件，其變形程度更大，這時(shí)常需采用多工序的沖壓方法使零件逐漸成形，以防止因局部變薄嚴(yán)重而拉裂。(a)階梯拉深成形法(b)錐面逐步成形法

7.7變

薄

拉

深

變薄拉深用來制造壁部與底部厚度不等而高度很大的工件，例如彈殼、子彈套、雷管套、高壓容器、高壓鍋等或者是用作制備波紋管、多層電容等的薄壁管狀毛坯。(1)壁厚變薄，內(nèi)徑并不顯著縮小；

(2)壁厚變薄，內(nèi)徑也縮小。

(1)凸、凹模之間的間隙小于毛坯的厚度，而毛坯的直壁部分在通過間隙時(shí)受壓，厚度顯著變薄(見圖7.37)，同時(shí)側(cè)壁高度增加，因此，叫變薄拉深。(2)變薄拉深的工件質(zhì)量高，壁厚比較均勻，壁厚偏差在

0.01mm以內(nèi)，表面粗糙度Ra可達(dá)0.2m以下；并且，由于板料兩向受壓，晶粒細(xì)密，提高了拉深件強(qiáng)度。(3)與冷擠壓相比，變薄拉深的變形區(qū)域小，拉深力較小，所需沖壓設(shè)備噸位小。(4)變薄拉深不易起皺，不需要壓邊裝置，可在單動(dòng)壓力機(jī)上進(jìn)行深拉深，并且模具結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低。(5)在一次沖壓行程中，能用多層凹模進(jìn)行變薄拉深，可以獲得很大的變形。圖7.38所示模具可在壓力機(jī)一個(gè)行程中完成一次不變薄拉深和兩次變薄拉深。

7.8壓邊力和拉深力的確定

壓邊力是為了防止起皺保證拉深過程順利進(jìn)行而施加的力，它的大小直接關(guān)系到拉深能否順利進(jìn)行。拉深力從廣義上包括拉深力與拉深功兩部分，拉深力與拉深功常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。

壓邊力的大小可采用以下公式計(jì)算

(7.38)式中：——在壓邊圈上毛坯的投影面積，mm2；

——單位壓邊力，MPa，見表7-17。

壓邊裝置設(shè)計(jì)

橡皮壓邊裝置彈簧壓邊裝置氣墊式壓邊裝置

彈性壓邊裝置

壓邊力與行程的變化曲線

有限位裝置的壓邊裝置

帶剛性壓邊圈的拉深模

第一次拉深

(7.39)以后各次拉深

(7.40)7.8.2拉深力的確定拉深功的計(jì)算

第一次拉深(7.41)

以后各次拉深(7.42)

7.8.3壓力機(jī)的選取

沖壓力與壓力機(jī)許用壓力曲線

壓力機(jī)功率的驗(yàn)算

在深拉深時(shí)，由于拉深行程較長，消耗功多，為保證壓力機(jī)正常工作，需要驗(yàn)算壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率。

7.9凸、凹模工作部分的設(shè)計(jì)凸模和凹模結(jié)構(gòu)形式的選擇、圓角半徑確定、拉深模間隙確定、工作部分的尺寸及其制造公差確定。

帶壓邊圈拉深模工作部分結(jié)構(gòu)形式

7.9.2凸、凹模間隙

1.不帶壓邊圈模具的間隙Z=(1～1.1)tmax (7.48)2.帶壓邊圈模具的間隙拉深模具的間隙按表7-20確定。

7.9.3凸、凹模工作部分的尺寸與公差

圖7.52工件尺寸與模具尺寸

7.9.4凸、凹模圓角半徑

首次拉深凹模圓角半徑可按下式計(jì)算

(7.55)以后各次拉深的凹模圓角半徑，可按下式確定

(7.56)首次拉深凸模圓角半徑按下式確定