冲压模具设计与制造(5-1)

复习第四章的内容 1 弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素 第五章拉深 2 影响回弹的因素与减少回弹的措施 3 弯曲工艺计算方法 4 弯曲模典型结构及特点 弯曲模工作零件设计方法 第五章拉深 拉深是基本冲压工序之一本章在分析拉深变形过程及拉深件质量影响因素的基础上 介绍拉深工艺计算 工艺方案制定和拉深模设计 涉及拉深变形过程分析 拉深件质量分析 拉深系数及最小拉深系数影响因素 圆筒形件的工艺计算 其它形状零件的拉深变形特点 拉深工艺性分析与工艺方案确定 拉深模典型结构 拉深模工作零件设计 辅助工序等 内容简介 第五章拉深 1 了解拉深变形规律及拉深件质量影响因素 2 掌握拉深工艺计算方法 3 掌握拉深工艺性分析与工艺设计方法 4 认识拉深模典型结构及特点 掌握拉深模工作零件设计方法 5 掌握拉深工艺与拉深模设计的方法和步骤 学习目的与要求 第五章拉深 1 拉深变形规律及拉深件质量影响因素 2 拉深工艺计算方法 3 拉深工艺性分析与工艺方案制定 4 拉深模典型结构与结构设计 5 拉深工艺与拉深模设计的方法和步骤 重点 难点 1 拉深变形规律及拉深件质量影响因素 2 拉深工艺计算 3 其它形状零件的拉深变形特点 4 拉深模典型结构与拉深模工作零件设计 第一节拉深的基本原理 一 拉深变形过程 特点及拉深分类 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开口空心零件的加工方法 它是冲压基本工序之一 可以加工旋转体零件 还可加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件 第五章拉深 拉深 不变薄拉深 变薄拉深 拉深模 拉深模特点 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 拉深所使用的模具 表5 1拉深件按变形特点分类 直壁类拉深件与曲面类拉深件二 拉深过程中毛坯的应力和应变状态 拉深时毛坯各区的应力 应变是不均匀的 且时刻在变化 因而拉深件的壁厚也是不均匀的 拉深凸缘区在应力作用下可能产生 起皱 和筒壁传力区上危险断面可能被 拉裂 是拉深工艺能否顺利完成的关键所在 三 起皱 在拉深过程中 毛坯凸缘在切向应力作用下 可能产生塑性失稳而拱起的现象称为起皱 四 拉裂 造成圆筒形件拉裂的主要因素是拉深变形程度 毛坯与模具的摩擦阻力和筒壁的承载能力 压边力的影响 只要保证凸缘不起皱 施加最小的压边力就可以了 相对圆角半径的影响 两模相对圆角半径较大时 拉深时不易拉断 润滑的影响 圆筒形件拉深变形分析 圆筒形件是最典型的拉深件 第五章拉深 一 拉深变形过程 二 拉深变形过程及特点 1 变形现象 一 拉深成形时板料的受力分析 平板圆形坯料的凸缘 弯曲绕过凹模圆角 然后拉直 形成竖直筒壁 变形区 凸缘 已变形区 筒壁 不变形区 底部 底部和筒壁为传力区 圆筒形件拉深变形分析 第五章拉深 一 拉深变形过程 续 二 拉深变形过程及特点 续 2 金属的流动过程 工艺网格实验 材料转移 高度 厚度发生变化 3 拉深变形过程 外力 凸缘产生内应力 径向拉应力 1 切向压应力 3 凸缘塑性变形 径向伸长 切向压缩 形成筒壁 直径为 高度为 的圆筒形件 H D d 2 拉深单元变形动画 圆筒形件拉深变形分析 1 凸缘部分 第五章拉深 二 拉深过程中坯料内的应力与应变状态 拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态 应力分布图 2 凹模圆角部分 3 筒壁部分 4 凸模圆角部分 5 筒底部分 坯料各区的应力与应变是很不均匀的 拉深成形后制件壁厚和硬度分布 圆筒形件拉深变形分析 第五章拉深 三 拉深件的起皱与拉裂 拉深过程中的质量问题 主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂 凸缘区起皱 传力区拉裂 由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲 由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂 圆筒形件拉深变形分析 1 凸缘变形区的起皱 第五章拉深 三 拉深件的起皱与拉裂 续 主要决定于 一方面是切向压应力 3的大小 越大越容易失稳起皱 另一方面是凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力 凸缘宽度越大 厚度越薄 材料弹性模量和硬化模量越小 抵抗失稳能力越小 最易起皱的位置 凸缘边缘区域 起皱最强烈的时刻 在Rt 0 7 0 9 R0时 防止起皱 压边 圆筒形件拉深变形分析 第五章拉深 三 拉深件的起皱与拉裂 续 2 筒壁的拉裂 主要取决于 一方面是筒壁传力区中的拉应力 另一方面是筒壁传力区的抗拉强度 当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时 拉深件就会在底部圆角与筒壁相切处 危险断面 产生破裂 防止拉裂 一方面要通过改善材料的力学性能 提高筒壁抗拉强度 另一方面通过正确制定拉深工艺和设计模具 降低筒壁所受拉应力 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 第五章拉深 拉深模结构图 模柄 上模座 凸模固定板 弹簧 压边圈 定位板 凹模 下模座 卸料螺钉10 凸模 第五章拉深 拉深变形过程 第五章拉深 拉深的网格试验 第五章拉深 拉深过程的应力与应变状态 第五章拉深 下标1 2 3