盒形件的拉深

1、第六节 盒形件的拉深盒形件属于非轴对称零件，它包括方形盒件，矩形盒件和椭圆形盒件等，根据矩形盒几何形状的特点，可以将其侧壁分为长度是 A-2r与B-2r的两对直边部分及四个半径为 的圆角部分（图 474）。压变形性质与直壁圆筒件有相同之处亦有不同之处。相同之处是在变形区都是在径向拉应力与切向拉应力的作用下产生拉深变形，而存在着变形区产生的拉应力与传力区的承载能力之间的关系问题。不同之处是盒形件的应力状态和所产生的拉深变形在周边上的分布是不均匀的，由次而引起一系列和圆桶形件成型不同的特点。根据盒形件能否一次拉深成形将盒形件分为两类，凡是能一次拉深成形的盒形件称为低盒形件；凡是需经多次拉深才能成形

2、的盒形件称为高盒形件。两类盒形件拉深时的变形特点是有差别的，因此工艺过程设计和模具设计中需要解决的问题和方法也不尽相同。一、盒形件的拉深 1. 变形特点1）盒形件一次拉深成形时，零件表面网络格发生了明显变化（图 474），由此表明凸缘变形区直边部分发生了横向压缩变形，使圆角处的应变强化得到缓和，从而降低了圆角部分传力区的轴向拉应力，相对提高了传力区的承载能力。2）盒形件拉深时，凸缘变形区圆角处的拉深阻力大于直边的拉深阻力圆角处的变形过程度大于直边处的变形程度。因此，变形区内金属质点的位移量直边处大于圆角处，导致了这两处的位移速度的不同，而毛坯的这两部分又是联系在一起的整体，变形时必然相互牵制，

3、这种位移速度差会引起剪切力，这种剪切力称为位移速度诱发剪应力。虽然，诱发剪切力在两处交界面达到最大值，并由此向直径和圆角处的中心线逐渐减小。变形区内应力状态与剪切力分布情况可定性的用图475示意。由图 475可知，圆角部分传力区内轴向拉应力减小了一个剪应力值，从而也相对地提高了传力区的承载能力。由于上述原因，盒形件成形极限高于直径为2r的圆筒形件的成形极限。图4-75 变形区内应力状态3）图 4-75所示的剪应力形成的弯矩引起变形区平面内的弯曲变形，从而使变形区变得相当复杂。板平面内的弯曲变形使变形区直边处外缘和圆角处内缘形成其皱的危险区，同时还可能引起盒形件壁裂的产生。矩形盒的几何特征可以用

4、相对圆角半径r/B表示，0时，或者拉深系数小于极限拉深系数即时，这类盒形件不能一次拉深成形，必须经过多次拉深，才能拉到合格的零什，需多次拉深的盒形件称高盒形件。高盒形件多次拉深的变形情况，不仅与圆筒形件多次拉深不同，向且与低盒形件一次拉深中的变形也有很大差别。所以确定其变形参数以及处理工序数目、工序顺序和模具设汁等问题都必须考虑高盒形件多次拉深的变形特点。1高盒形件多次拉深变形特点盒形件再次拉深时所用的中间毛坯是已经形成直立侧壁的空心体，其变形情况如图4-85所示。毛坯的底部和已经进人凹模高度为的侧壁是不应产生塑性变形的传力区；与凹模端面接触的宽度为的环形凸缘是变形区高度为的直立侧壁是不变形区

5、。当空心体半成品形状与尺寸不合适时，会在变形区内沿周边产生严重的不均匀变形。沿宽度的纵向不均匀伸长变形受到毛坯直立侧壁的阻碍，从而引起附加应力。附加拉应力引起材料的过渡变薄或破裂；附加压应力则引起材料横向堆聚或起皱使拉深变形斟难。甚至失败。所以，高盒形件多次拉深时，必须遵循均匀变形的原则也就是必须保证变形区各处的伸长变形趋于相等。2.拉深方法(1)高方形盒件多次拉深 图4-86所示高方形盒多次拉深时中间各工序的半成品形状与尺寸的确定方法。采用直径为D的圆形毛坯，中间各次拉深成圆筒形，最后一道拉深工序得到方形盒成品零件的形状和尺寸。先计算倒数第二道(即n 1道)工序拉深所得半成品的直径。设计计算

6、步骤如下：首先按等面积法确定毛坯尺寸D(包括修边余量)；根据零件宽度B和转角半径，求出相对转角半径；利用成形极限图(图4-87)或表4 -32，选定合适的转角相对壁间距当采用图4-48所示的成形过程时可以保证沿毛坯变形区周边产生适度而均匀变形的角部间距之值为：a(0.20.25)r 图4-85高盒形件再次拉深 图4-86高方盒形件多工序拉深时的变形分析 的半成品的形状与尺寸表432 转角极限相对壁间距r / B0.10.20.30.40.50.620.520.460.420.37按下式计算n 1道圆筒直径：(4-31)式中方盒宽度(按内面积)； 方盒角部的内转角半径； 转角壁间距、即圆筒形半成

7、品内表面到零件(盒形件)内表面在圆角处的距离。根据常规的圆筒形件拉深工艺的计算方法，设计由毛坯拉深出直径的圆筒件的拉深工艺过程。图487 及对破坏形式的影响(2)高矩形盒多工序拉深对于高矩形盒的多次拉深，由于长宽两边不等，在对应于长边中心与转角中心的变形区内拉深变形差别较大。而且随着矩形盒长宽比AB的增加，这种差别增大。为了保证高矩形盒的顺利拉深成形，必须遵循均匀变形原则，而保证均匀变形的条件是选用合理的角间距：高矩形盒多次拉深工艺的计算过程，也是从末道向前推算。其末前道工序的形状，是由四段圆弧构成的椭圆形。其长轴与短轴处的曲率半径分别用及表示，并用下式计算(图4-88)。式中 A、B矩形盒的

8、长度与宽度椭圆长半轴，和短半轴可分别用下式求得：由于道工序的形状是椭圆筒，所以高矩形盒多次拉深工艺计算问题又可归结为高椭圆筒的多次拉深问题。(3)椭圆形筒拉深工艺计算 椭圆筒拉深时，沿变形区周边的变形分布也是不均匀的，曲率较大处的变形较大，变形阻力也大。短轴处的曲率大小对曲率较大地方的变形有很大影响，变形特点类似于矩形盒拉深时的情况。随着椭圆度(轴比)ab的增加，曲率小处对曲率大处变形的影响增加，不均匀变形程度也加大，为此，椭圆形筒一次拉深用的毛坯，应使长、短轴两处的变形区宽度比例恰当，以保证得到口部较为平齐的拉深件。图489示出了“K值法”，设长、短轴处变形区宽度分别为和。其中按半径的圆筒形

9、件展开毛坯计算：（4-33）根据比值和椭圆度，由图490查出合理的K值计算毛坯的长半轴和短半轴。图488高矩形盒多工序拉深的半成品的形状和尺寸图489 K值法毛坯示意图能否用平板毛坯一次拉深得到的椭圆形筒，要首先计算它的拉深系数。由图4-89可知，在长轴处毛坯的曲率中心与椭圆形的曲率中心并不重合，毛坯的的曲率中心向几何中心偏移（），其中 （4-34）定义椭圆的拉深系数为：椭圆筒的的极限拉深系数近似等于圆筒形件的极限拉深系数，即 若椭圆筒的的极限拉深系数，应多次拉深。为保证拉深时变形基本均匀，即长、短轴处的拉深变形程序基本相同，对多次拉深中间工序也应采取椭圆（或圆）到椭圆的过渡方法。例如，图4-88所示高矩形盒第道拉深，从椭圆过渡到圆的，应保证：式中 、拉深前后椭圆之间在长、短轴上的壁间距离。求出、之后，得到道工序椭