钣金成形与模具设计-拉深的基本原理

拉深是基本冲压工序之一本学习单元在分析拉深变形过程及拉深件质量影响因素的基础上，介绍了拉深工艺计算、工艺方案制定和拉深模设计。涉及到拉深变形过程分析、拉深件质量分析、拉深系数及最小拉深系数的影响因素、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、拉深模的典型结构、拉深模的工作零件设计、辅助工序等。内容简介：学习单元3：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：学习单元3：拉深模设计本学习单元重点：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。本学习单元难点：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。学习单元3：拉深模设计本次课的重点：1.拉深变形过程；2.拉深变形特点；3.拉深过程凸缘区的应变状态；4.拉深过程中某一瞬间，凸缘区的应力分布；5.整个拉深过程中σ1max、σ3max的变化规律；6.在筒壁的什么部位可能拉裂？学习单元3：拉深模设计第一节拉深基本原理拉深：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。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。学习单元3：拉深模设计第一节拉深基本原理圆筒形件是最典型的拉深件。一、拉深变形过程2.拉深变形过程及特点（1）拉深变形过程1.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(凸缘逐渐减小，筒壁逐渐增高的过程）。学习单元3：拉深模设计第一节拉深基本原理（2）网格变化①筒底无变化②筒壁

无变化③凸缘区径向伸长，切向压缩。（2）拉深变形特点①筒底、筒壁是传力区。学习单元3：拉深模设计第一节拉深基本原理②凸缘区是变形区③变形不均匀：凸缘边缘变形最大。二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态1.应变（1）凸缘区径向：切向：厚度方向：（2）凹模圆角部分（3）筒壁部分凸缘部分伸长压缩一定范围内变薄，一定范围外增厚学习单元3：拉深模设计第一节拉深基本原理（4）凸模圆角部分（5）筒底部分2.应力

拉深成形后制件壁厚和硬度分布三、拉深时凸缘区的应力分布与起皱1.拉深过程中某一瞬间，凸缘区的应力分布（1）径向拉应力边缘最小为0，凹模口处最大。（2）切向压应力边缘最大，凹模口处最小，但不为0。学习单元3：拉深模设计第一节拉深基本原理（3）在R′=0.61Rt处，径向拉应力等于切向压应力，往内，拉应力占优、厚度变薄，往外，压应力占优、厚度增厚。2.整个拉深过程中σ1max、σ3max的变化规律（1）σ1max的变化规律由小逐渐增大，当Rt=（0.8~0.9）R时，σ1max最大，即拉深刚开始不久拉应力即达到最大；然后逐渐减小，结束时为零。（2）σ3max的变化规律随拉深的进行逐渐增大，结束时达到最大。3.凸缘区的起皱学习单元3：拉深模设计第一节拉深基本原理（1）什么是起皱？（2）起皱的原因？压应力（3）在什么情况下会起皱？当坯料内的压应力超过其抗起皱的能力时会起皱。（4）凸缘区抗起皱的能力与什么有关？

①坯料厚度越↑，抵抗起皱的能力↑。

②凸缘宽度越↑，抵抗起皱的能力↓。（5）什么时刻最易起皱？凸缘宽度减小到原来宽度一半时最易起皱。学习单元3：拉深模设计第一节拉深基本原理三、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。

学习单元3：拉深模设计拉深件类型a）轴对称旋转体拉深件b)盒形件c)不对称拉深件学习单元3：拉深模设计拉深模结构图１-模柄２-上模座３-凸模固定板４-弹簧５-压边圈６-定位板７-凹模８-下模座９-卸料螺钉10-凸模学习单元3：拉深模设计拉深变形过程学习单元3：拉深模设计拉深的网格试验学习单元3：拉深模设计拉深过程的应力与应变状态下标1、2、3分别代表坯料径向、厚度方向、切向的应力和应变

学习单元3：拉深模设计圆筒形件拉深时凸缘变形区