冲压模具设计与制造(4-1、2)

1、拉深工艺与拉深模设计 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：学习目的与要求：拉深拉深： 又称拉延，是利用拉深模在压力机的压力作用下，将又称拉延，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。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。加工盒形

2、零件及其它形状复杂的薄壁零件。拉深工艺与拉深模设计 拉深拉深不变薄拉深不变薄拉深变薄拉深变薄拉深拉深模拉深模：拉深模拉深模特点特点：结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、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。凹模间隙略大于板料厚度。 拉深所使用的模具。拉深所使用的模具。圆筒形件是最典型的拉深件。圆筒形件是最典型的拉深件。拉深工艺与拉深模设计 一、拉深变形过程一、拉深变形过程（二）拉深变形过程及特点（二）拉深变形过程及特点1 1变形现象变形现象（一）拉深成形时板料的受力分析（一）拉深成形时板料的受力分析

3、平板圆形坯料的凸缘平板圆形坯料的凸缘弯曲绕过凹模圆角，弯曲绕过凹模圆角，然后拉直然后拉直形成竖直筒壁。形成竖直筒壁。 变形区变形区凸缘；凸缘；已变形区已变形区筒壁；筒壁；不变形区不变形区底部。底部。底部和筒壁为传力区。底部和筒壁为传力区。 拉深工艺与拉深模设计 一、拉深变形过程（续）一、拉深变形过程（续）（二）拉深变形过程及特点（续）（二）拉深变形过程及特点（续）2 2金属的流动过程金属的流动过程 工艺网格实验工艺网格实验材料转移：高度、厚度发生变化。材料转移：高度、厚度发生变化。3 3拉深变形过程拉深变形过程外力外力凸缘产生内应力：径向拉应力凸缘产生内应力：径向拉应力1 1；切向压应力切向压

4、应力3 3凸缘塑性变形：径向伸长，切向压缩，形成筒壁凸缘塑性变形：径向伸长，切向压缩，形成筒壁直径为高度为的圆筒形件（直径为高度为的圆筒形件（HH（D-dD-d）/2/2）拉深单元变形动画拉深单元变形动画1.1.凸缘部分凸缘部分拉深工艺与拉深模设计 二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态二、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拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态应力分布图应力分布图2.2.凹模圆角部分凹模圆角部分 3.3.筒壁部分筒壁部分 4.4.凸模圆角部分凸模圆角部分5.5.筒底部分筒底部分 坯料各区的应力与应变是很不均匀的。坯料各区的应力与应变是很不均匀的。拉深成形

5、后制件壁厚和硬度分布拉深成形后制件壁厚和硬度分布拉深工艺与拉深模设计 三、拉深件的起皱与拉裂三、拉深件的起皱与拉裂 拉深过程中的拉深过程中的质量问题质量问题：主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。凸缘区起皱凸缘区起皱：传力区拉裂传力区拉裂：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。由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。1.1.凸缘变形区的起皱凸缘变形区的起皱拉深工艺与拉深模设计 三、拉深件的起皱与拉裂（续）三、拉深件的起皱与拉裂（续） 主要决定于主要决定于：一方面是切向压应

6、力一方面是切向压应力3 3的大小，越大越容易失稳起皱；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。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。越小，抵抗失稳能力越小。 最易起皱的位置最易起皱的位置：凸缘边缘区域凸缘边缘区域起皱最强烈的时刻起皱最强烈的时刻： 在在R Rt t= =（0.70.70.90.9）R R0 0时时防止起皱：防止起皱： 压边压边拉深工艺与拉深模设计 三、拉深件的起皱与拉裂（续）三、拉深件的起皱与拉裂（续） 2.2.筒壁的拉裂筒壁的

7、拉裂主要取决于主要取决于： 一方面是筒壁传力区中的拉应力；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。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件就会在底部圆角与筒壁相切处“危险断面危险断面”产产生破裂。生破裂。 防止防止拉裂：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；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。壁所受拉应力。 拉拉深深件件类类型型

8、a）轴对称旋转体拉深件 b)盒形件c)不对称拉深件拉深工艺与拉深模设计 拉拉深深模模结结构构图图- -模柄模柄 - -上模座上模座 - -凸模固定板凸模固定板 - -弹簧弹簧 - -压压边圈边圈 - -定位定位板板 - -凹模凹模 - -下模座下模座 - -卸料螺钉卸料螺钉 10-10-凸模凸模 拉深工艺与拉深模设计 拉深工艺与拉深模设计 拉深变形过程拉深变形过程拉深工艺与拉深模设计 拉拉深深的的网网格格试试验验拉深工艺与拉深模设计 拉拉深深过过程程的的应应力力与与应应变变状状态态拉深工艺与拉深模设计 下标1、2、3分别代表坯料径向、厚度方向、切向的应力和应变 圆圆筒筒形形件件拉拉深深时时凸凸缘缘变变形形区