拉深模设计

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1、模块四拉深模设计本模块设计任务:1.无凸缘筒形件2.有凸缘筒形件完成下面两个拉深件模具设计任务o材料：材料:wo+llg寸学习项目一拉深概述一、拉深的概念及应用拉深（又称拉延）是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成空心零件的加工方法，它是冲压生产中应用最广泛的工序之一。拉深可加工旋转体零件、盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件如图1所示。它广泛用于汽车、拖拉机、仪表、电子、航空和航天等各种工业部门和日常生活用品的生产中。3）口口口b)图1拉深件示意图a）轴对称旋转体拉深件b）盒形件c）不对称拉深件二、拉深的分类拉深可分为不变薄拉深和变薄拉深。不变薄拉深成形

2、后的零件，其各部分的厚度与拉深前坯料厚度相比，基本不变；而变薄拉深成形后的零件，其壁厚与原坯料厚度相比则有明显的变薄。在实际生产中，应用较多的是不变薄拉深。三、拉深模拉深成形所用的冲模叫拉深模。拉深模结构一般比较简单，它与冲裁模相比,凸模与凹模的工作部分均有较大的圆角，表面质量要求高，凸模与凹模的间隙一股略大于坯料厚度。拉深模有许多分类方法。根据使用的压力机类型不同，可分为单动压力机上用的拉深模和双动压力机上用的拉深模；根据拉深顺序可分为首次拉深模和以后各次拉深模；根据工序组合可分为单工序拉深模、复合工序拉深模、连续工序拉深模；根据压料情况可分为有压边装置和无压边装置拉深模

3、。图2为一副有压边圈的首次拉深模，平板坯料放人定位板6内，当上模下行时，首先由压边圈5和凹模7等坯料压住，随后凸模10将坯料逐渐拉人凹模孔内进行拉深成形。成形完后，当上模回升时，弹簧4恢复，利用压边圈5将拉深件从凸模10上卸下，为了便于成形和卸料，在凸模10上开设有通气孔。在这副模具中，压边圈既起压边作用，又起卸料作用。图2有压边圈的首次拉深模1-模柄2-上模座3-凸模固定板4-弹簧5-压边圈6-定位板7-凹模8-下模座9-卸料螺钉10-凸模学习项目二圆筒形拉深件的变形分析、拉深变形过程1.宏观分析图3为平板圆形坯料变为筒形件的变性过程示意图。拉深凸模和凹模与冲裁不同，他们

4、都有一定的圆角而不是锋利的刃口，其间隙一般大于板料厚度。为了说明拉深变形过程，在平板坯料上沿直径方向画出一个局部的扇形区域oab。当凸模下压时，将坯料拉入凹模，扇形oab变成以下三部分：凸缘部分a'b'cd,变形后逐渐转化为筒壁，凸缘部分减少，筒壁部分逐渐增加，材料完成变形后由变形区转化为传力区。筒壁部分cdef,在拉深过程中逐步所占比例逐步增加，具是传力区筒底部分oef,筒底部分基本不发生变形，在拉深过程中是传力区1.微观分析为了进一步说明拉深时金属变形过程，可进行如下实验：在圆形坯料上画许多间距都等于a的同心圆和分度相等的辐射线如图4所示，由这些同心圆和辐射线组成网格。

5、拉深后，在圆筒形件底部的网格基本保持原来的形状，而在圆筒形件的筒壁部分的网格则发生了很大的变化：原来的同心圆变为筒壁上的水平圆周线，而且其间距a也增大了，越靠筒的上部增大越多，即a1a2a3??a另外，原来分度相等的辐射线变成了筒壁上的垂直平行线，其间距则完全相等，即bi=b2=4==b4网格变化说虬拉酒寸坯料的外部环形部分是主要变形区，而与凸模底部接触的部分是不变形区。图4拉深变形特点如果拿网格中的一个小单元体来看，在拉深前是扇形（图4a）,其面积是Ai而在拉深后则变成矩形（图4b）,其面积是A20由于在拉深后，材料厚度变化很小，故可认为拉深前后小单元体的面积不变，即Ai

6、=A2为什么原来是扇形的小单元体，在拉深后却变成矩形了呢？这是由于坯料在模具的作用下，金属内部产生了内应力，对于一个小单元来说（图4c）,径向受拉力。i作用，切线方向受压应力％作用，因而径向产生拉伸变形，切向产生压缩变形，径向尺寸增加，切向尺寸减小，结果形状由扇形变成了矩形。当凸缘部分的材料变为筒壁时，外缘尺寸由初始的nD逐渐缩短变为叼；而径向尺寸由初始的（D-d）/2逐步伸长变为高度H,H＞（D-d）/2o综上所述，拉伸变形过程可概括如下：在拉伸过程中，由于外力的作用，坯料凸缘区内部的各个小单元体之间产生了相互作用的内应力，径向为拉应力仃i;切向为压应力。在仃1和仃3的共

7、同作用下，凸缘部分金属材料产生塑性变形，径向伸长，切向压缩，且不断被拉入凹模中变为筒壁，最后得到直径为d高度为H的筒形件。二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态在实际生产中可发现拉深件各部分的厚度是不一致的（见图5）o一般是:底部略为变薄，但基本上等于原坯料的厚度;壁部下段变薄，越靠下部变薄愈多；在壁部向底部转角稍上处，则出现严重变薄，甚至断裂。另外，沿高度方向，拉深件各部分的硬度也不一样，越到上缘硬度越高。这说明在拉深过程中的不同时刻，坯料内各部分由于所♦.壁部上段增厚，越到上缘增厚越大零件高度拉深件沿高度方