冲压工艺及模具设计经典教材 ppt课件

1、第7章 拉深工艺设计 在模具上加工成为具有一定外形、尺寸和运用要求的开口空心件的冲压工序称为拉深，拉深又称为拉延、引伸、延伸等。 7.1.1 拉深的变形过程 拉深所用的模具主要由凸模、凹模和压边圈三部分组成。 拉深中板料的转移 7.1.2 拉深过程中板料的应力应变形状 图7.6 分析制件各部分的应力、应变形状 11.1lntRR均31.1(1 ln)tRR均1max1.1lntRr均3max1.1均图7.7 应力沿半径按对数曲线分布 0.61R R3103113tRRrR1max3mint7.2 拉深件的质量分析 7.2.1 起皱 1 拉深过程中影响起皱的主要要素 板料的相对厚度t/D (2)

2、 拉深系数m (3) 模具任务部分几何外形 防止起皱的措施 采用便于调理压边力的压边安装 (2) 采用锥形凹模 (3) 采用拉深筋(4)采用反拉深7.2.2 拉裂 拉裂缘由 在拉深过程某一时辰，凸缘上拉应力在凹模入口处到达最大值。由实验显示，在整个拉深过程中，当Rt减小到时，出现最大值。此时筒壁接受最大的拉应力为max1maxbbdt121 1.621fQABFRmdtbd11.15521Rt抗式中：Q压边力；f板料与凹模和压边圈之间的摩擦系数；b板料的拉深强度极限；m拉深系数；t板料厚度；Rd凹模的圆角半径；危险截面的抗拉强度为 出现最大值的位置 出现最大值的位置 max1max2. 影响筒

3、形件拉裂的主要要素 板料力学性能的影响 (2) 拉深系数m的影响 (3) 凹模圆角半径的影响 (4) 凸模圆角半径的影响 (5) 摩擦的影响 (6) 压边力的影响 7.4 圆筒形件的拉深 11dmD拉深系数 初次拉深时，拉深系数 后次拉深系数112121121nnnnndddddmm mmmDDddd 多次拉深变形情况 2. 影响极限拉深系数mmin的主要要素 (1)板料的力学性能 (2) 板料的相对厚度t/D (3) 拉深条件 压边力 模具几何参数(4)拉深次数 (5) 光滑条件 (6) 拉深速度 3. 极限拉深系数确实定 用压边圈初次拉伸时的m1为0.50.6；后次拉深mn为0.750.8

4、5，且 m2m3m4，m。 不用压边圈的拉深系数大于用压边圈的拉深系数。 7.4.2 拉深次数确实定 m m1m2mn 取n次7.4.3拉深件工序尺寸的计算 1计算步骤：(1)选取修边余量 (2)计算毛坯直径D。(3)计算板料相对厚度，并按表7-1判别能否采用压边圈拉伸。 (4)计算总的拉深系数，并判别能否一次拉深成形。(5) 确定拉伸次数n。 (6) 初步确定各次拉深系数。 (7) 调整拉深系数，计算各次拉深直径。 (8) 确定各次拉伸凸模、凹模圆角半径。(9) 计算各次拉伸半废品高度。 (10) 绘制工序图。2. 计算实例 【例7.1】 计算图7.19(a)所示筒形制件的板料直径D拉深次数

5、n及各半废品尺寸，包括直径di、高度hi 和圆角半径ri ，资料为08F。 (1) 确定修边余量 由表7-4 查得：mm，取=6mm69.5mm3.3121Hd(2) 计算板料直径D： 83mm 2211246.288Dddhrdr(3) 毛坯相对厚度：查表7-1，初次拉伸和以后各次拉深必需采用压边圈。 /1/83 1001.2,t D /21/830.253,md D(4) 确定拉深次数n按表7-8取拉深系数： 。 10.515,m 20.755,m 30.785,m 40.805m 各次拉深直径：10.51583mm42.75mmd 20.75542.75mm32.27mmd 30.785

6、32.27mm25.33mmd 40.80525.33mm20.39mmd 需求4次拉深。 (5) 确定各次拉深半废品尺寸。 4211.0073520.39nndKd10.51583 1.00735mm43.06mmd 20.75543.06 1.00735mm32.75mmd 30.78532.75 1.00735mm25.90mmd 40.80525.90 1.00735mm21mmd (7) 绘制工序图，如图7.20所示。 7.5 带凸缘圆筒形件的拉深 带凸缘圆筒形件按其凸缘尺寸的大小分为窄凸缘( ) 和宽凸 缘( )两种类型，如图7.21所示。 /dd凸1.1 1.4/dd凸1.47.

7、5.1 窄凸缘圆筒形件的拉深 窄凸缘圆筒形件拉深，有两种拉深方法。第一种方法是，在前几道工序中按无凸缘圆筒形件拉深及尺寸计算，而在最后两道工序中，将制件拉深成为口部带锥形的拉深件。最终将锥形凸缘校平，如图7.22所示。第二种方法是，一开场就拉深成带凸缘外形，凸缘直径为 ，以后各次拉深不断坚持这样的外形，只是改动各部分尺寸，直至拉到所要求的最终尺寸和外形，如图7.23所示。 2ddtR 凸7.5.2 宽凸缘圆筒形件的拉深 2143.44dmDdhrddd凸表12影响变形程度的变量有两个 m111/hd和一样的m1而不同的hi表132. 宽凸缘圆筒形件的拉深方法宽凸缘圆筒形件的拉深方法1) 宽凸缘

8、圆筒形件拉深应遵照的规律 (a) 圆角半径不变 (b) 减少筒径 7.6 特殊外形的制件拉深 阶梯形件、球形制件、锥形件等7.6.1 阶梯形件的拉深 阶梯形件能否一次拉成，主要根据零件的总高度与其最小阶梯筒部的直径之比。 2. 拉深方法确实定 (1) 假设恣意两个相邻阶梯的直径之比 都大于或等于相应的圆筒形件的极限拉深系数。1iidd (2) 假设某相邻两阶梯直径之比 小于相应的圆筒极限拉深系数，那么按带凸缘圆筒形件的拉深进展，先拉小直径 ，再拉大直径 ，即由小阶梯拉深到大阶梯。 1iiddid1id7.6.2 球形制件的拉深 半球形件拉深系数为m=0.707 当 3%时，可以采用不带压边安装

9、的简单有底凹模一次拉成。 0tD当 =0.5%3%时，采用带压边圈的拉深模拉深。 0tD当 0.5%时，采用带拉深筋的凹模或反拉深凹模成形。 0tD凸模压边圈凹模顶料板(a)反拉深； (b)带拉深筋拉深； (c)双弯曲拉深 7.6.3 锥形件的拉深 锥形件的拉深次数及拉深方法取决于锥形件的几何参数，即相对高度 、锥角和相对厚度 。 1、对于 ( 0.10.25， =5080)浅锥形件，可一次拉成。 2td2hd2hd 对于( 0.30.70，145)中锥形拉深件，拉深次数主要取决于毛坯的相对厚度 ，普通需一次或多次拉深，根据相对厚度不同可以分为以下三种情况： 当 2.5%时，可不采用压边圈一次

10、拉成。为保证工件的精度，最好在拉深终了时添加一道整形工序。 当 =1.5%2.0%时，也可一次拉成，但需采用压边圈、拉深筋、添加工艺凸缘等措施提高径向拉应力防止起皱。 当 1.0%时，因坯料较薄而容易起皱，需采用压边圈经多次拉深成形。 2hd2td2td2td2td 对于( 0.70.80，1030)的高锥形拉深件，其变形程度更大，这时常需采用多工序的冲压方法使零件逐渐成形，以防止因部分变薄严重而拉裂。2hd(a) 阶梯拉深成形法 (b) 锥面逐渐成形法 7.7 变 薄 拉 深 变薄拉深用来制造壁部与底部厚度不等而高度很大的工件，例如弹壳、子弹套、雷管套、高压容器、高压锅等或者是用作制备波纹管

11、、多层电容等的薄壁管状毛坯。 (1)壁厚变薄，内径并不显著减少； (2) 壁厚变薄，内径也减少。 (1) 凸、凹模之间的间隙小于毛坯的厚度，而毛坯的直壁部分在经过间隙时受压，厚度显著变薄(见图7.37)，同时侧壁高度添加，因此，叫变薄拉深。(2) 变薄拉深的工件质量高，壁厚比较均匀，壁厚偏向在 0.01mm以内，外表粗糙度Ra可达0.2m以下；并且，由于板料两向受压，晶粒细密，提高了拉深件强度。(3) 与冷挤压相比，变薄拉深的变形区域小，拉深力较小，所需冲压设备吨位小。(4) 变薄拉深不易起皱，不需求压边安装，可在单动压力机上进展深拉深，并且模具构造简单、造价低。(5) 在一次冲压行程中，能用

12、多层凹模进展变薄拉深，可以获得很大的变形。图7.38所示模具可在压力机一个行程中完成一次不变薄拉深和两次变薄拉深。 7.8 压边力和拉深力确实定 压边力是为了防止起皱保证拉深过程顺利进展而施加的力，它的大小直接关系到拉深能否顺利进展。 拉深力从广义上包括拉深力与拉深功两部分，拉深力与拉深功常用阅历公式计算。 压边力的大小可采用以下公式计算 (7.38)qFA q式中： 在压边圈上毛坯的投影面积，mm2； 单位压边力，MPa，见表7-17。 Aq 压边安装设计 橡皮压边安装 弹簧压边安装 气垫式压边安装 弹性压边安装 橡皮垫弹簧垫气垫行程压边力压边力与行程的变化曲线 ZZ+0.2Z + 0. 2

13、可调限位柱固定限位柱限位钉有限位安装的压边安装 下模座凹模凹模固定板压边圈压边圈座凸模带刚性压边圈的拉深模 第一次拉深 (7.39)11b1Fd tk 以后各次拉深 (7.40)2binFd tk 7.8.2 拉深力确实定拉深功的计算 第一次拉深 (7.41) 11max111000FhA以后各次拉深 (7.42) 2max1000iiiFhA7.8.3 压力机的选取 P许用压力曲线 落料拉深工艺力曲线 拉深工艺力曲线 弯曲工艺力曲线 冲裁工艺力曲线403020z上止点下止点程行块滑曲轴转角9075604530150109.4061冲压力与压力机许用压力曲线 压力机功率的验算 在深拉深时，由于

14、拉深行程较长，耗费功多，为保证压力机正常任务，需求验算压力机的电动机功率。 7.9 凸、凹模任务部分的设计 凸模和凹模构造方式的选择、圆角半径确定、拉深模间隙确定、任务部分的尺寸及其制造公差确定。 带压边圈拉深模任务部分构造方式 7.9.2 凸、凹模间隙 1. 不带压边圈模具的间隙不带压边圈模具的间隙 Z=(11.1)tmax (7.48) 2. 带压边圈模具的间隙带压边圈模具的间隙拉深模具的间隙按表拉深模具的间隙按表7-20确定。确定。 7.9.3 凸、凹模任务部分的尺寸与公差 图7.52 工件尺寸与模具尺寸 7.9.4 凸、凹模圆角半径 初次拉深凹模圆角半径可按下式计算 (7.55) 1d0.80rDd t以后各次拉深的凹模圆角半径，可按下式确定(7.56) 1