模具概論 教學(xué)課件 作者 王昌福 第4章.ppt

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1、第四章　拉　深　模第一節(jié)　拉深的變形過程及變形特點(diǎn)第二節(jié)　拉深模的典型結(jié)構(gòu)第四章　拉　深　模圖4-1　常見拉深件示意圖第一節(jié)　拉深的變形過程及變形特點(diǎn)一、拉深變形過程二、起皺和拉裂三、拉深件的結(jié)構(gòu)工藝性四、拉深工藝的輔助工序一、拉深變形過程1.凸緣部分(主變形區(qū))2.凹模圓角部分(過渡區(qū))3.筒壁部分(傳力區(qū))4.凸模圓角部分(過渡區(qū))5.筒底部分(小變形區(qū))一、拉深變形過程圖4-2　拉深模具示意圖1—凸?！?—壓邊圈　3—凹模一、拉深變形過程圖4-3　拉深用網(wǎng)格試驗(yàn)示意圖1.凸緣部分(主變形區(qū))這是拉深的主要變形區(qū)，材料在徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生切向壓縮與徑向伸

2、長變形而逐漸被拉入凹模。在厚度方向上，壓邊圈對材料施加壓應(yīng)力，因此材料處于二壓一拉的三向應(yīng)力狀態(tài)。切向產(chǎn)生壓縮變形，徑向產(chǎn)生伸長變形，厚度方向上產(chǎn)生的變形取決于徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力之間的比值：當(dāng)徑向拉應(yīng)力的絕對值最大時(shí)，厚度方向上產(chǎn)生的變形為壓應(yīng)變；當(dāng)切向壓應(yīng)力的絕對值最大時(shí)，厚度方向上產(chǎn)生的變形為拉應(yīng)變。所以說，該區(qū)域的應(yīng)變是三向的。一般在材料產(chǎn)生切向壓縮和徑向伸長的同時(shí)，厚度有所增厚，越接近于外緣，板料增厚越多。如果不壓料，或壓料力較小，這時(shí)板料增厚比較大。當(dāng)拉深變形程度較大，板料又比較薄時(shí)，則在坯料的凸緣部分，特別是外緣部分，在切向壓應(yīng)力作用下可能失穩(wěn)而拱起，產(chǎn)生起皺現(xiàn)

3、象。2.凹模圓角部分(過渡區(qū))此部分是凸緣和筒壁的過渡區(qū)，材料變形復(fù)雜。切向受壓應(yīng)力而壓縮，徑向受拉應(yīng)力而伸長，厚度方向受到凹模圓角彎曲作用產(chǎn)生壓應(yīng)力。該區(qū)域的變形狀態(tài)也是三向的：徑向產(chǎn)生的伸長變形是絕對值最大的變形，厚度方向上產(chǎn)生的變形和切向產(chǎn)生的壓縮變形是壓變形，此材料厚度變薄。3.筒壁部分(傳力區(qū))這部分材料已經(jīng)變形完畢，此時(shí)不再發(fā)生大的變形。凸緣部分材料經(jīng)塑性變形后形成的筒壁，它將凸模的作用力傳遞給凸緣變形區(qū)，因此是傳力區(qū)。該部分受單向拉應(yīng)力作用，發(fā)生少量的縱向伸長和厚度變薄。變形和應(yīng)力均為平面狀態(tài)。4.凸模圓角部分(過渡區(qū))此部分是筒壁和圓筒底部的過渡區(qū)。拉深過程一直

4、承受徑向拉應(yīng)力和切向拉應(yīng)力的作用，同時(shí)厚度方向受到凸模圓角的壓力和彎曲作用，形成較大的壓應(yīng)力，因此這部分材料變薄嚴(yán)重，尤其是與筒壁相切的部位，此處最容易出現(xiàn)拉裂，是拉深的“危險(xiǎn)斷面”。其原因是：此處傳遞拉深力的截面積較小，因此產(chǎn)生的拉應(yīng)力較大。同時(shí)，該處所需要轉(zhuǎn)移的材料較少，故該處材料的變形程度很小，冷作硬化(冷塑性變形對金屬組織和性能的影響之一)較低，材料的屈服極限也就較低。而與凸模圓角部分相比，該處又不像凸模圓角處那樣，存在較大的摩擦阻力。因此，在拉深過程中，此處變薄便最為嚴(yán)重，是整個(gè)零件強(qiáng)度最薄弱的地方，易出現(xiàn)變薄超差甚至拉裂。5.筒底部分(小變形區(qū))這部分材料與凸模底面

5、接觸，直接接收凸模施加的拉深力傳遞到筒壁，是傳力區(qū)。該處材料在拉深開始時(shí)即被拉入凹模，并在拉深的整個(gè)過程中保持其平面形狀。它受到徑向和切向雙向拉應(yīng)力作用，變形為徑向和切向伸長，厚度變薄，但變形量很小。二、起皺和拉裂1.凸緣變形區(qū)的起皺2.筒壁的拉裂1.凸緣變形區(qū)的起皺圖4-4　拉深起皺示意圖2.筒壁的拉裂(1)防止失穩(wěn)起皺　在拉深中采用壓邊裝置是通常的防皺措施。(2)防止桶壁的拉裂　要防止筒壁的拉裂，一方面要通過改善材料的力學(xué)性能，提高筒壁抗拉強(qiáng)度；另一方面是通過正確制定拉深工藝和設(shè)計(jì)模具，合理確定拉深變形程度、凹模圓角半徑、合理改善條件潤滑等，以降低筒壁傳力區(qū)中的拉應(yīng)力；此外

6、，通過建立不同的溫度條件而改變傳力區(qū)和變形區(qū)的強(qiáng)度性能的拉深方法，也可以防止桶壁的拉裂。2.筒壁的拉裂圖4-5　拉深拉裂示意圖(1)防止失穩(wěn)起皺在拉深中采用壓邊裝置是通常的防皺措施。設(shè)計(jì)具有高抗失穩(wěn)能力的中間半成品的形狀，采用厚度方向上異向指數(shù)大的材料等，都能有利于提高圓筒形件抵抗起皺。(2)防止桶壁的拉裂要防止筒壁的拉裂，一方面要通過改善材料的力學(xué)性能，提高筒壁抗拉強(qiáng)度；另一方面是通過正確制定拉深工藝和設(shè)計(jì)模具，合理確定拉深變形程度、凹模圓角半徑、合理改善條件潤滑等，以降低筒壁傳力區(qū)中的拉應(yīng)力；此外，通過建立不同的溫度條件而改變傳力區(qū)和變形區(qū)的強(qiáng)度性能的拉深方法，也可以防止桶

7、壁的拉裂。三、拉深件的結(jié)構(gòu)工藝性1)拉深件形狀應(yīng)盡量簡單、對稱，盡可能一次拉深成形。2)需多次拉深的零件，在保證必要的表面質(zhì)量前提下，應(yīng)允許內(nèi)、外表面存在拉深過程中可能產(chǎn)生的痕跡。3)在保證裝配要求的前提下，應(yīng)允許拉深件側(cè)壁有一定的斜度。4)拉深件的底或凸緣上的孔邊到側(cè)壁的距離應(yīng)滿足(見圖4-6)：5)拉深件不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)外形尺寸；帶臺階的拉深件，其高度方向的尺寸標(biāo)注一般應(yīng)以底部為基準(zhǔn)。圖4-6　拉深件的孔邊距及圓角半徑四、拉深工藝的輔助工序1.潤滑2.熱處理3.酸洗1.潤滑摩擦力對于板料成