《冲压模具设计》课件

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1、拉深概述拉深变形过程分析直壁旋转体零件拉深工艺的设计拉深工艺设计拉深模具设计其他拉深方法1拉深的基本概念拉深是利用拉深模具将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心件,或将已制成的开口空心件加工成其他形状空心件的一种冲压加工方法。(如图)1拉深的基本概念2.典型的拉深件(如图)3.拉深模具的特点结构相对较简单,与冲裁模比较,工作部分有较大的圆角,表面质量要求高,凸、凹模间隙略大于板料厚度。4.拉深工艺分类变形力学特点:直壁圆筒形、旋转曲面形状、盒型件、非旋转体曲面拉深件高度:浅拉深(深度小于直径3/4)、深拉深变形特点:直壁类和曲面类直壁圆筒件拉深变

2、形过程及特点之拉深变形过程当凸模继续下压时,筒底部分基本不变,凸缘部分的材料继续转变为筒壁,筒壁部分逐步增高,凸缘部分逐步缩小,直至全部变为筒壁。可见坯料在拉深过程中,变形主要是集中在凹模面上的凸缘部分,可以说拉深过程就是凸缘部分逐步缩小转变为筒壁的过程。坯料的凸缘部分是变形区,底部和已形成侧壁为传力区。直壁圆筒件拉深变形过程及特点之拉深变形过程直壁圆筒件拉深变形过程及特点之变形拉伸过程网格实验,为什么拉深前扇形小单元变为拉深后的矩形呢?这是由于坯料在模具的作用下金属内部产生了内应力,对一个小单元来说(图(c)),径向受拉应力作用,切线方向受压应

3、力作用,因而径向产生拉伸变形,切向产生压缩变形,径向尺寸增大,切向尺寸减小,结果形状由扇形变为矩形。直壁圆筒件拉深变形过程及特点之应力应变在实际生产中,拉深工艺出现质量问题的形式主要是凸缘变形区的起皱和传力区的拉裂。凸缘区起皱显然是由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲;传力区的拉裂是由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。直壁圆筒件拉深变形过程及特点之应力应变直壁圆筒件拉深变形过程及特点之应力应变凸缘的平面部分(图(a)、(b)、(c))这是拉深的主要变形区,材料在径向拉应力和切向压应力共同作用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

4、方向,由于压料圈的作用,产生了压应力,通常拉应力和压应力的绝对值比大得多。直壁圆筒件拉深变形过程及特点之应力应变凸缘的圆角部分(图(a)、(b)、(d))这是位于凹模圆角部分的材料,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的压力和弯曲作用直壁圆筒件拉深变形过程及特点之应力应变筒壁部分(图(a)、(b)、(e))这是拉深时形成的侧壁部分,是已经结束了塑性变形阶段的已变形区。这个区受单向拉深过程的应力作用,变形是拉伸变形。直壁圆筒件拉深变形过程及特点之应力应变底部圆角部分(图(a)、(b)、(f))这是与凸模圆角接触的部分,它从拉

5、深开始一直承受径向拉应力和切向拉应力的作用,并且受到凸模圆角的压力和弯曲作用,因而这部分材料变薄最严重,尤其是与侧壁相切的部位最容易出现拉裂,是拉深的“危险断面”。直壁圆筒件拉深变形过程及特点之应力应变筒底部分(图(a)、(b)、(e))这部分材料与凸模底面接触,在拉深开始时即被拉入凹模,受双向拉应力,由于受到凸模圆角处摩擦制约,筒底材料的应力应变均不大,厚度变化只有1-3%。直壁圆筒件拉深变形过程及特点之拉裂与起皱拉深过程中的质量问题:凸缘区起皱:由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲;传力区拉裂:由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。直壁圆筒

6、件拉深变形过程及特点之起皱影响因素起皱的影响因素及防止措施影响起皱的因素:凸缘部分材料的相对厚度:相对厚度越小,拉深变形区抗失稳能力越差,容易起皱切向压应力的大小/拉深系数:拉深时切向应力的值决定于变形程度,变形程度越大,需要转移的剩余材料越多,加工硬化现象越严重,就越容易起皱。材料的力学性能:板料的屈强比小,则屈服极限小,变形区内的切向压应力也相对减小,因此板料不容易起皱。直壁圆筒件拉深变形过程及特点之起皱影响因素起皱的影响因素及防止措施影响起皱的因素:凸凹模的间隙:凸凹模间隙越大,容易起皱(抗失稳能力越差)凹模工作部分几何形状(锥型凹模不易起

7、皱)凹模圆角半径过大,压边面积小,就越容易起皱。直壁圆筒件拉深变形过程及特点之起皱影响因素起皱影响因素及防止措施防止起皱的措施:加压边圈:压边圈包括刚想和弹性两种,压边力要适中,在保证坯料凸缘部位不起皱前提下,压边力尽量小些,压边力太大,摩擦力太大,易引起破裂。采用锥型凹模:采用反拉延:P198直壁圆筒件拉深变形过程及特点之拉裂拉深后得到工件的厚度沿底部向口部方向是不同的!可根据板材的成形性能,采用适当的拉深比和压边力,增加凸模的表面粗糙度,改善凸缘部分变形材料的润滑条件,合理设计模具工作部分的形状,选用拉深性能好的材料。直壁圆筒件拉深变形过程及

8、特点之硬化拉深是一个塑性变形过程,材料变形后必然发生加工硬化,使其硬度和强度增加,塑性下降。加工硬化的好处是使工件的强度和刚度高于毛坯材

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