塑性成形工艺第四章拉深工艺与模具设计ppt课件

1、第四章第四章 拉深工艺与模具设计拉深工艺与模具设计第四章第四章 拉深工艺与模具设计拉深工艺与模具设计 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工件，或将已制成的开口空心件加工成其它外形的空心的空心工件，或将已制成的开口空心件加工成其它外形的空心件的一种冲压加工方法。拉深也叫拉延。件的一种冲压加工方法。拉深也叫拉延。 用拉深工艺可以制得筒形、阶梯型、球形、锥形、抛物线用拉深工艺可以制得筒形、阶梯型、球形、锥形、抛物线型等旋转体零件，也可制成盒形等非旋转体零件，假设将拉深型等旋转体零件，也可制成盒形等非旋转体零件，假设将拉深与其它成

2、形工艺如胀形、翻边等，那么可加工出外形非常与其它成形工艺如胀形、翻边等，那么可加工出外形非常复杂的零件，如汽车车门等。因此，拉深的运用非常广泛，是复杂的零件，如汽车车门等。因此，拉深的运用非常广泛，是冷冲压的根本工序之一。冷冲压的根本工序之一。第一节第一节 拉深变形过程分析拉深变形过程分析拉深变形过程拉深变形过程一一变形过程变形过程 处于凸模底下的资料在拉处于凸模底下的资料在拉深过程中变化很小，变形主要深过程中变化很小，变形主要集中在处于平面上的集中在处于平面上的Dd部分，该处金属在切向压应力部分，该处金属在切向压应力和径向拉应力的共同作用下，和径向拉应力的共同作用下，沿切向被紧缩，且愈到口部

3、紧沿切向被紧缩，且愈到口部紧缩的愈多；径向伸长，且愈到缩的愈多；径向伸长，且愈到口部伸长的愈多。该部分是拉口部伸长的愈多。该部分是拉深的主要变形区。深的主要变形区。变形特点变形特点二、拉深过程中变形毛坯各部分的应力和应变形状二、拉深过程中变形毛坯各部分的应力和应变形状 变形区凸变形区凸缘部分缘部分 过渡区圆过渡区圆角部分角部分 传力区筒传力区筒壁部分壁部分 小变形区小变形区圆筒底部圆筒底部三、拉深过程的力学分析三、拉深过程的力学分析mRR313110dd一凸缘变形区的应力分析一凸缘变形区的应力分析 1.拉深中某时辰凸缘变形区拉深中某时辰凸缘变形区的应力分布的应力分布RRtmln11 . 13R

4、Rtmln1 . 11tRR61. 0312.拉深过程中拉深过程中和和的变化规律的变化规律max1max3 了解它们的变化规律，对防止拉深时起皱和破裂了解它们的变化规律，对防止拉深时起皱和破裂很有必要。很有必要。二筒壁传力区的受力分析二筒壁传力区的受力分析2WWMmaxmax12eP maxmaxPPdtF四、拉深成形缺陷及防止措施四、拉深成形缺陷及防止措施一起皱一起皱影响要素影响要素凸缘部分资料的相对凸缘部分资料的相对厚度厚度切向压应力的大小切向压应力的大小资料的力学性能资料的力学性能凹模任务部分的几何凹模任务部分的几何外形外形平端面凹模拉深时，毛坯初次拉深不起皱的条件：平端面凹模拉深时，毛

5、坯初次拉深不起皱的条件：DdDt117. 009. 0锥面凹模拉深时，毛坯初次拉深不起皱的条件：锥面凹模拉深时，毛坯初次拉深不起皱的条件：DdDt103. 0拉深起皱的规律：拉深起皱的规律： 由最大切向压应力和凸缘的相对厚度的变化有由最大切向压应力和凸缘的相对厚度的变化有关，其变化规律与最大拉应力的变化规律类似。关，其变化规律与最大拉应力的变化规律类似。二拉裂二拉裂二拉裂二拉裂防止拉裂的措施：防止拉裂的措施： 根据板材成形性能，采根据板材成形性能，采用适当的拉深比和压边用适当的拉深比和压边力；力； 添加凸模外表粗糙度；添加凸模外表粗糙度； 改善凸缘部分的光滑条改善凸缘部分的光滑条件；件； 合理

6、设计模具任务部分合理设计模具任务部分外形；外形； 选用拉深性能好的资料。选用拉深性能好的资料。三硬化三硬化 拉深时，资料的硬化规律；拉深时，资料的硬化规律； 资料硬化对多次拉深的影响；资料硬化对多次拉深的影响； 消除硬化的措施；消除硬化的措施；第二节第二节 直壁旋转体零件拉深工艺设计直壁旋转体零件拉深工艺设计一、拉深件毛坯尺寸确实定一、拉深件毛坯尺寸确实定 体积不变原理；体积不变原理； 类似原理。类似原理。毛坯修边余量确实定毛坯修边余量确实定二、拉深系数及其影响要素二、拉深系数及其影响要素拉深系数的概念和意义拉深系数的概念和意义一一DdDdm111DdD111111mDd二影响极限拉深系数的要

7、素二影响极限拉深系数的要素 资料方面的影响：屈强比、伸长率、厚向资料方面的影响：屈强比、伸长率、厚向异性系数、硬化指数、资料的相对厚度和异性系数、硬化指数、资料的相对厚度和资料外表的情况；资料外表的情况； 模具方面：模具间隙、圆角半径、模具外模具方面：模具间隙、圆角半径、模具外表光洁度和凹模外形。表光洁度和凹模外形。 拉深条件拉深条件三拉深系数的值三拉深系数的值4 . 01m理想拉深系数的值理想拉深系数的值实践拉深系数的值实践拉深系数的值60. 046. 01m86. 070. 0nm四拉深次数确实定四拉深次数确实定三、半废品尺寸确实定三、半废品尺寸确实定四、以后各次拉深的特点四、以后各次拉深

8、的特点 初次拉深时，资料的力学性能均匀；初次拉深时，资料的力学性能均匀； 初次拉深时，凸缘变形区是逐渐减小的，而以初次拉深时，凸缘变形区是逐渐减小的，而以后各次拉深时，其变形区坚持不变，直到拉深后各次拉深时，其变形区坚持不变，直到拉深终了之前；终了之前； 拉深力的不同；拉深力的不同； 发生拉深破裂的时辰不同；发生拉深破裂的时辰不同； 变形区的稳定性不同；变形区的稳定性不同； 以后各次拉深时，资料的形状和变外形状不同；以后各次拉深时，资料的形状和变外形状不同；五、有凸缘圆筒件的拉深方法及工艺计算五、有凸缘圆筒件的拉深方法及工艺计算窄凸缘：窄凸缘：df / d = 1.11.4宽凸缘：宽凸缘： d

9、f / d 1.4一一宽凸缘件的拉深特点宽凸缘件的拉深特点drdhdDf44. 342drdhddDdmf/44. 3/412决议宽凸缘件的拉深系数的决议宽凸缘件的拉深系数的 要素：要素：相对凸缘直径相对凸缘直径df / d ;相对拉深高度相对拉深高度h / d ;相对圆角半径相对圆角半径r / d ;其中，其中， df / d的影响最大，而的影响最大，而r / d的影响最小。的影响最小。宽凸缘件的拉深特点：宽凸缘件的拉深特点：宽凸缘件的拉深变形程度不能单纯用拉深系数宽凸缘件的拉深变形程度不能单纯用拉深系数来表示；来表示；宽凸缘件的初次极限拉深系数比圆筒件要小；宽凸缘件的初次极限拉深系数比圆筒

10、件要小；宽凸缘件的初次极限拉深系数与零件的相对凸宽凸缘件的初次极限拉深系数与零件的相对凸缘直径缘直径df / d 有关，有关， df / d越大，那么极限拉越大，那么极限拉深系数越小；深系数越小；宽凸缘件的初次极限拉深系数还应思索毛坯的宽凸缘件的初次极限拉深系数还应思索毛坯的相对厚度。相对厚度。二宽凸缘筒形零件的工艺计算二宽凸缘筒形零件的工艺计算 毛坯的计算；毛坯的计算； 判别工件能否一次拉成：判别工件能否一次拉成： m m1，h / d = h1 / d1 3.拉深次数确实定；拉深次数确实定； 4.半废品尺寸确实定：半废品尺寸确实定：dn，rn，hn222214. 043. 041dnpnn

11、dnpnfnnnrrdrrdDdh三宽凸缘零件的拉深方法三宽凸缘零件的拉深方法1 中型件中型件df 200mm；3 凸缘过大而圆角半径过小，首先以适当的圆角半凸缘过大而圆角半径过小，首先以适当的圆角半径成形后按图样尺寸整形；径成形后按图样尺寸整形；4 凸缘过大，利用胀形的方法成形。凸缘过大，利用胀形的方法成形。六六 阶梯圆筒形件的拉深阶梯圆筒形件的拉深一拉深次数一拉深次数nnndhdh/二二 拉深方法确实定拉深方法确实定假设恣意两个相邻阶梯的直径之比假设恣意两个相邻阶梯的直径之比dn / dn-1 都大于都大于或等于相应的圆筒形件的极限拉深系数，那么先或等于相应的圆筒形件的极限拉深系数，那么先

12、从大阶梯拉起，每次拉深一个阶梯，逐一拉深到从大阶梯拉起，每次拉深一个阶梯，逐一拉深到最小的阶梯，阶梯数也就是拉深次数。最小的阶梯，阶梯数也就是拉深次数。假设某相邻两阶梯直径假设某相邻两阶梯直径dn / dn-1之比小于相应的圆筒之比小于相应的圆筒形件的极限拉深系数，那么按带凸缘圆筒形件的形件的极限拉深系数，那么按带凸缘圆筒形件的拉深进展，先拉小直径拉深进展，先拉小直径dn，再拉大直径，再拉大直径dn-1 ，即，即由小阶梯拉深到大阶梯。由小阶梯拉深到大阶梯。二拉深方法确实定二拉深方法确实定二二 拉深方法确实定拉深方法确实定3.假设最小阶梯直径假设最小阶梯直径dn过小，即过小，即dn / dn-1

13、过小，过小， hn又不大时，最小阶梯可用胀形法得到。又不大时，最小阶梯可用胀形法得到。4.假设阶梯形件较浅，且每个阶梯的高度又不大，但假设阶梯形件较浅，且每个阶梯的高度又不大，但相邻阶梯直径相差又较大而又不能一次拉出时，相邻阶梯直径相差又较大而又不能一次拉出时，可先拉成球面外形或带有大圆角的筒形，最后经可先拉成球面外形或带有大圆角的筒形，最后经过整形得到所需零件。过整形得到所需零件。第三节第三节 盒形件拉深盒形件拉深一、盒形件一、盒形件的拉深变形的拉深变形特点特点直边部位的变形直边部位的变形圆角部位的变形圆角部位的变形盒形件变形的特点：盒形件变形的特点：1)盒形件拉深的变形性质与圆筒件一样，也

14、是径向伸盒形件拉深的变形性质与圆筒件一样，也是径向伸长，切向缩短。沿径向愈往口部伸长的愈多，沿切向长，切向缩短。沿径向愈往口部伸长的愈多，沿切向圆角部分变形大，直边部分变形小，圆角部分的资料圆角部分变形大，直边部分变形小，圆角部分的资料向直边流动。即盒形件的变形是不均匀的。向直边流动。即盒形件的变形是不均匀的。2)变形的不均匀导致应力分布不均匀。在圆角部的中变形的不均匀导致应力分布不均匀。在圆角部的中点点 最大，向两边逐渐减小，到直边的中点最大，向两边逐渐减小，到直边的中点 最小。故盒形件拉深时要产生破坏，首先就发生在圆最小。故盒形件拉深时要产生破坏，首先就发生在圆角处。又因圆角部资料在拉深时

15、允许向直边流动所以角处。又因圆角部资料在拉深时允许向直边流动所以盒形件与相应的圆筒件比较，危险断面处受力小，拉盒形件与相应的圆筒件比较，危险断面处受力小，拉深时可采用小的拉深系数，也不容易起皱。深时可采用小的拉深系数，也不容易起皱。31和31和3) 盒形件拉深时，由于直边部分和圆角部分实践上盒形件拉深时，由于直边部分和圆角部分实践上是联络在一同的整体，因此两部分的变形相互影是联络在一同的整体，因此两部分的变形相互影响。影响的结果是：直边部分除了产生弯曲变形响。影响的结果是：直边部分除了产生弯曲变形外，还产生了径向伸长，切向紧缩的拉深变形。外，还产生了径向伸长，切向紧缩的拉深变形。影响的程度，随

16、盒形件外形不同而不同，也就是影响的程度，随盒形件外形不同而不同，也就是说随相对圆角半径说随相对圆角半径rB和相对高度和相对高度H B的不同的不同而不同。而不同。rB愈小，圆角部分的资料向直边部分愈小，圆角部分的资料向直边部分流的愈多，直边部分对圆角部分的影响愈大，使流的愈多，直边部分对圆角部分的影响愈大，使得圆角部分的变形与相应的圆筒件的差别就大。得圆角部分的变形与相应的圆筒件的差别就大。当当rB=0.5时，件成为圆筒件，盒形件的变形就时，件成为圆筒件，盒形件的变形就与圆筒件一样了。与圆筒件一样了。 当相对高度肜当相对高度肜B大时，圆角部分对直边部分的影大时，圆角部分对直边部分的影响就大，直边

17、部分的变形与简单弯曲的差别就大。因响就大，直边部分的变形与简单弯曲的差别就大。因此盒形件毛坯的外形和尺寸必然与此盒形件毛坯的外形和尺寸必然与rB和和HB的值有的值有关。不同的关。不同的rB和和HB ，盒形件毛坯计算方法和工，盒形件毛坯计算方法和工序计算方法也就不同。序计算方法也就不同。一低盒形件一低盒形件H=0.3B毛坯的计算毛坯的计算二、盒形件毛坯的外形与尺寸确实定二、盒形件毛坯的外形与尺寸确实定二高盒形件二高盒形件H=0.5B毛坯的计算毛坯的计算高盒形件高盒形件H=0.708B毛坯的计算毛坯的计算 对高度和圆角半径都比较大的盒形件对高度和圆角半径都比较大的盒形件H=0.708B，拉深时圆角

18、部分有大量资料向直边，拉深时圆角部分有大量资料向直边流动，直边部分拉深变形也大，这时毛坯外形可做生流动，直边部分拉深变形也大，这时毛坯外形可做生长园形或椭圆形。将尺寸为长园形或椭圆形。将尺寸为AB盒形件，看作由两个盒形件，看作由两个宽度为宽度为B的半方形盒和中间为的半方形盒和中间为A-B的直边部分衔接而成，的直边部分衔接而成，这样，毛坯的外形就是由两个半圆弧和中间两平行边这样，毛坯的外形就是由两个半圆弧和中间两平行边所组成的长圆形，长园形毛坯的圆弧半径为：所组成的长圆形，长园形毛坯的圆弧半径为： Rb=D/2长圆形毛坯的长度为：长圆形毛坯的长度为： L=2Rb+(A-B)=D+(A-B)长圆形

19、毛坯的宽度为：长圆形毛坯的宽度为：rABArHBrBDKp243. 022假设假设KL，那么毛坯做为圆形，半径为，那么毛坯做为圆形，半径为R0.5K三、盒形件的拉深变形程度三、盒形件的拉深变形程度Ddm 当当r=rp时，与圆角部相应圆筒体毛坯直径为：时，与圆角部相应圆筒体毛坯直径为：rHDdmrHD21,22则四、盒形件多工序拉深方法及工件尺寸确实定四、盒形件多工序拉深方法及工件尺寸确实定1、高方形盒件多次拉深、高方形盒件多次拉深282. 041. 11rBDn2、高矩形盒件多次拉深、高矩形盒件多次拉深第四节第四节 拉深工艺拉深工艺一、拉深零件的构造工艺分析一、拉深零件的构造工艺分析 工艺性好

20、，是指既能满足产品的运用要求，又可工艺性好，是指既能满足产品的运用要求，又可以用最简单、最经济和最快的方法消费出来。以用最简单、最经济和最快的方法消费出来。1、对拉深零件的外形尺寸要求、对拉深零件的外形尺寸要求1) 对于圆筒件一次拉成的相对高度：表对于圆筒件一次拉成的相对高度：表4112) 对于盒形件：对于盒形件：r=(0.050.2)B，H=0.42、对拉深零件的外形要求、对拉深零件的外形要求1应明确标出是内形尺寸还是外形尺寸；应明确标出是内形尺寸还是外形尺寸；2尽量防止采用非常复杂的和非对称的拉深件；尽量防止采用非常复杂的和非对称的拉深件；3复杂零件的多次拉深时，要思索中间工序的毛复杂零件

21、的多次拉深时，要思索中间工序的毛坯定位问题；坯定位问题；4凸缘下面有成形的拉深件的成形。凸缘下面有成形的拉深件的成形。3、对拉深件的圆角半径的要求、对拉深件的圆角半径的要求1圆角半径应满足：圆角半径应满足：rp =t， rd =2t， r =3t，2尺寸公差应在尺寸公差应在IT11级以下。级以下。二、拉深工艺力的计算二、拉深工艺力的计算1. 压边安装及压边力压边安装及压边力1) 压边力压边力压边力的大小压边力的大小QAp2压边安装压边安装1弹性压边安装弹性压边安装宽凸缘拉深宽凸缘拉深刚性压边圈刚性压边圈22. 拉深力的计算拉深力的计算111ktdFb初次拉深力初次拉深力后续拉深力后续拉深力nb

22、nnktdF3. 拉深功的计算拉深功的计算浅拉深时浅拉深时08 . 07 . 0FF深拉深时深拉深时06 . 05 . 0FF初次拉深功初次拉深功10001max111hFA后续拉深功后续拉深功1000max2nnnhFA电机功率电机功率1036. 1756021nAN三、拉深工艺的辅助工序三、拉深工艺的辅助工序1. 光滑光滑2. 退火退火3. 酸洗酸洗第五节第五节 拉深模具设计拉深模具设计一、拉深模具的分类及典型构造一、拉深模具的分类及典型构造拉深模拉深模初次拉深模、后续拉深模初次拉深模、后续拉深模单动单动 / 双动双动 / 三动压力机用拉深模三动压力机用拉深模单工序拉深模、复合模和级进式拉

23、深模单工序拉深模、复合模和级进式拉深模无压边圈安装拉深模、有压边圈安装拉深模无压边圈安装拉深模、有压边圈安装拉深模一初次拉深模一初次拉深模无压边安装无压边安装弹性压边安装弹性压边安装落料拉深模落料拉深模双动压力机上运用的拉深模双动压力机上运用的拉深模后续拉深模后续拉深模二二二、拉深模任务部分的构造和尺寸二、拉深模任务部分的构造和尺寸一凹模圆角半径一凹模圆角半径rdrd对拉深工艺的影响对拉深工艺的影响拉深力；拉深力；拉深件的质量；拉深件的质量；拉深模的寿命。拉深模的寿命。tdDrd8 . 0trrrddd28 . 06 . 0n1nn二凸模圆角半径二凸模圆角半径rp凸模圆角半径凸模圆角半径rp对拉深工对拉深工艺的影响艺的影响dprr0 . 17 . 012211ntddrnnp零件rrpntd501td501三凸模和凹模的间隙三凸模和凹模的间隙C间隙间隙C 对拉深力、拉深件、模具寿命的影响。对拉深力、拉深件、模具寿命的影响。2/pdDDC采用压边圈采用压边圈cttCmax无用压边圈无用压边圈tC1 . 11四凸模和凹模的尺寸及公差四凸模和凹模