拉深工艺与模具设计.pptx

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1、第5章拉深工艺与模具设计5.1拉深变形过程分析5.2拉深件质量分析及控制5.3拉深工艺计算5.4拉深工艺设计5.5拉深模具设计5.6拉深模设计举例能根据拉深件的废品形式分析其产生的原因，熟悉解决的措施。能完成典型拉深件的工艺与模具设计。能力要求拉深示例由平板拉深开口空心件由空心件拉深空心件拉深是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板毛坯压成各种开口的空心件或将已制成的空心件加工成其它形状空心件的加工方法。不变薄拉深（普通拉深）变薄拉深拉深的概念图5-1拉深示意图１—凸模２—压边圈３—毛坯４—凹模拉深变形过程、

2、特点及拉深分类拉深用的模具叫拉深模拉深件类型a）轴对称旋转体拉深件b)盒形件c)不对称拉深件形状更复杂的拉深件5.1.1拉深变形过程及特点5.1拉深变形过程分析拉深是材料塑性流动的过程不用模具，如何将圆形的平板毛坯加工成开口的空心件？H=（D—d）/2拉深前：a=a=……=ab=b=……=b料厚t筒底筒壁h＞（D—d）/2网格拉深前后的变化拉深前拉深后拉深时的网格受力板料厚度沿高度方向的变化处于凸模底下的材料在拉深过程中变化很小，变形主要集中在处于凹模平面上的（D-d）圆环形部分，该处是拉深的主要变形区。变形区

3、的变形不均匀，该处金属在切向压应力和径向拉应力的共同作用下，沿切向被压缩，且愈到口部压缩的愈多；沿径向伸长，且愈到口部伸长的愈多。厚度沿高度方向各处不一样，在拉深件的口部厚度增加的最多。拉深变形特点以带压边圈的直壁圆筒形件的首次拉深为例。下标1、2、3分别代表坯料径向、厚向、切向的应力和应变压边圈5.1.2拉深过程中坯料应力应变状态及分布1．应力应变状态1）忽略厚度方向的应力，不考虑加工硬化2）由塑性变形条件及受力平衡条件两个方程求解两个未知数2．应力应变分布二、拉深过程中毛坯的应力和应变状态图5-4拉深时毛坯

4、的变形特点ａ)平板毛坯的一部分ｂ)毛坯在拉深过程中的变形ｃ)拉深成圆筒形件二、拉深过程中毛坯的应力和应变状态图5-5拉深时毛坯内各部分的内应力图5-6拉深时的应力与应变状态（１）平面凸缘部分（主要变形区）（２）凸缘圆角部分（过渡区）（３）筒壁部分（传力区）（４）底部圆角部分（过渡区）（５）圆筒件底部二、拉深过程中毛坯的应力和应变状态R的取值范围：[r~Rt]和在拉深过程中每时每刻都在变化变形区应力大小Q当时，凸缘最外缘处凹模入口处变形区应力σ1和σ3分布拉深过程中的σ1max和σ3max的变化规律σ1

5、max在Rt=（0.7~0.9）R0时达到拉深过程中的最大值拉深过程中的主要质量问题：凸缘变形区的起皱危险断面的拉裂5.2拉深件质量分析及控制三、拉深时凸缘变形区的应力分布和起皱1.凸缘变形区的力学分析图5-7圆筒形件拉深时的应力分析三、拉深时凸缘变形区的应力分布和起皱2.起皱在拉深过程中，毛坯凸缘在切向压应力作用下，可能产生塑性失稳而拱起的现象称为起皱，如图所示。图5-8凸缘起皱１—凸模２—毛坯３—凹模四、拉深时筒壁传力区的受力情况与拉断1.拉深时筒壁传力区的受力情况拉深时，凸缘内缘处的径向拉应力为最大值，

6、即σ1max。因此，筒壁所受的拉应力主要由σ1max引起。筒壁还存在因压边力产生的摩擦阻力、坯料绕过凹模圆角的摩擦力和弯曲力等，如图所示。图5-9拉深时压边力引起的摩擦阻力四、拉深时筒壁传力区的受力情况与拉断1.拉深时筒壁传力区的受力情况１）由压边力Fy所引起摩擦阻力μFy应与其所引起的筒壁附加拉力相等，设摩擦系数为μ，即2μFy＝πdtσMσM＝２μFyπdt式中Fy——压边力（N）；σM——附加拉应力（Mpa）。四、拉深时筒壁传力区的受力情况与拉断1.拉深时筒壁传力区的受力情况２）拉深开始时，凸模下压使毛坯

7、弯曲绕过凹模圆角，此时要克服凹模圆角的摩擦力，如图所示。图5-10凹模圆角处的受力状态３）凸模处的材料绕过凹模圆角时，筒壁部分还有克服弯曲阻力引起的附加拉应力σW，如图所示。四、拉深时筒壁传力区的受力情况与拉断1.拉深时筒壁传力区的受力情况图5-11毛坯的弯矩示意图四、拉深时筒壁传力区的受力情况与拉断2.拉裂图5-12拉深件拉裂（１）压边力的影响（２）相对圆角半径的影响（３）润滑的影响（４）凸模和凹模间隙的影响（５）表面粗糙度的影响5.2.1起皱起皱是指拉深变形时在凸缘变形区沿切向形成高低不平的皱纹的现象。1．

8、起皱的概念及产生原因2.影响起皱的因素材料的力学性能凸缘部分材料的相对厚度变形程度凹模工作部分的几何形状：锥形凹模不易起皱总的说来：凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量越小，抵抗失稳能力越弱，越容易失稳起皱。是否起皱，可根据板料的相对厚度由表5-1或公式5-3、5-4判断3．防止起皱的措施实际生产中防止拉深起皱最有效的措施是采用压边圈并施加合适的压边力Q（1）起皱规律：实践证