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复习第五章的内容第六章拉深工艺与拉深模具1．影响回弹的因素与减少回弹的措施。2.弯曲工艺计算方法。3.弯曲模典型结构及特点，弯曲模工作零件设计方法。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、拉深模典型结构、拉深模工作零件设计及其它形状零件的拉深特点等。内容简介：第六章拉深工艺与拉深模具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．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；4．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：第六章拉深工艺与拉深模具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．拉深模典型结构与结构设计；4．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。第六章拉深工艺与拉深模具第五节拉深模工作部分结构参数的确定补充内容无凸缘和有凸缘筒形件拉深的工艺计算方法第四节拉深力与压边力的计算第三节筒形件在以后各次拉深时的特点及其方法第六节拉深模的典型结构第七节其它形状零件的拉深变形特点第一节拉深过程分析第二节筒形件拉深的工艺计算本章目录第六章拉深工艺与拉深模具拉深：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。第六章拉深工艺与拉深模具第六章拉深工艺与拉深模具拉深工艺可以在普通的单动压力机上进行（拉深较浅的工件），也可以在专用的双动、三动拉深压力机或液压机上进行。在冲压生产中，拉深的种类很多。各种拉深件按变形力学特点可以分为以下四种基本类型（图6-1）：1）圆筒形零件（图6-la）——指直壁旋转体；2）曲面形零件（图6-lb）——指曲面旋转体；3）盒形零件（图6-lc）——指直壁非旋转体；4）非旋转体曲面形状零件（图6-ld）——指各种不规则的复杂形状零件。第六章拉深工艺与拉深模具虽然这些零件的冲压过程都叫做拉深，但是由于其几何形状的特点不同，在拉深过程中，它们的变形区位置、变形性质、毛坯各部位的应力状态和分布规律都有相当大的差别。所以在确定拉深的工艺参数、工序数目与工艺顺序方面都不一样。第六章拉深工艺与拉深模具第一节拉深过程分析一、拉深变形过程R凸R凹圆筒形件的拉深过程如图6—2所示。直径为D、厚度为t的圆形毛坯经拉深模拉深，得到了具有外径为d、高度为h的开口圆筒形工件。拉深凸模和凹模与冲裁模不同的是其工作部分没有锋利的刃口，而是分别有一定圆角半径,与并且其单面间隙稍大于板料厚度。毛坯在这样的条件下冲压时，在凸模的压力作用下，被拉进凸模和凹模之间的间隙中形成了筒形件的直壁部分。第六章拉深工艺与拉深模具第一节拉深过程分析一、拉深变形过程图6-3表明拉深过程中，圆形平板毛坯拉成筒形时，材料的转移情况。若将平板毛坯的三角形阴影部分切去，把留下部分的狭条沿着直径为d的圆周弯折过来，再把它们加以焊接,就可以做成一个高度h=(D-d)/2的圆筒形工件。但是，在实际的拉深过程中，并没有把这“多余三角形材料”切掉。由此可见，这部分材料在拉深过程中已产生塑性流动而转移了，使得拉深后工件的高度增加了Δh，所以h(D-d)/2，工件壁厚也略有增加。第六章拉深工艺与拉深模具第一节拉深过程分析一、拉深变形过程为了进一步说明金属的流动状态，可在圆形毛坯上画出许多等间距为a的同心圆和等分度的辐射线，如图6-4所示，在拉深后观察由这些同心圆与辐射线所组成的网格，可以发现：在筒形件底部的网格基本上保持原来的形状，而筒壁部分的网格则发生了很大的变化。原来的同心圆变为筒壁上的水平圆周线，而且其间距a也增大了，愈靠近筒的上部增大愈多，即:a1a2a3…a，原来等分度的辐射线变成了筒壁上的垂直平行线，其间距则完全相同，即：b1=b2=b3=…=b。第六章拉深工艺与拉深模具第一节拉深过程分析一、拉深变形过程如果从网格中取一个小单元体来看，在拉深前扇形A1在拉深后变成了矩形A2，若不计其板厚的微变，则小单元的面积不变，即A1=A2。这和一块扇形毛坯被拉着通过一个楔形槽（如图6-4b所示）的变化过程类似,在直径方向被拉长的同时，切向则被压缩了。拉深单元变形动画第六章拉深工艺与拉深模具第一节拉深过程分析一、拉深变形过程由上述分析可知，在拉深过程中，毛坯的中心部分成为筒形件的底部，基本不变形，是不变形区。毛坯的凸缘部分(即D-d的环形部分)是主要变形区。拉深过程实质上就是将毛坯的凸缘部分材料逐渐转移到筒壁部分的过程。在转移过程中，凸缘部分材料由于拉深力的作用，在径向产生拉应力σ1，又由于凸缘部分材料之间相互的挤压作用，在切向产生压应力σ3。在σ1与σ3的共同作用下，凸缘部分材料发生塑性变形，其“多余三角形材料”将沿着径向被挤出，并不断地被拉入凹模洞口内，成为圆筒形的开口空心件。第六章拉深工艺与拉深模具第一节拉深过程分析二、拉深过程中毛坯各部分的应力、应变状态分析图6-5a所示为在压力圈作用下，毛坯在拉深过程中的某一时刻所处的状态。图6-5b拉深时毛坯的受力情况，图6-5c即各变形区的应力、应变状态。图中：σ1、ε1─表示毛坯的径向应力与应变；σ2、ε2─表示毛坯的厚度方向应力与应变；σ3、ε3─表示毛坯的切向应力与应变。第六章拉深工艺与拉深模具第一节拉深过程分析二、拉深过程中毛坯各部分的应力、应变状态分析根据应力、应变状态的不同，可将拉深毛坯划分为五个区域。Ⅰ——凸缘部分。这是拉深时的主要变形区。拉深变形主要在这个区域内完成。由于凸缘部分的最大主应变是切向压缩应变，ε3的绝对值最大，因此板厚方向产生拉应变ε2，板料略有变厚。Ⅱ——凹模圆角部分。这是由凸缘进入筒壁部分的过渡变形区。材料的变形比较复杂。在这个区域，拉应力σ1的值最大，其相应的拉应变ε1的绝对值也最大，因此板厚方向产生压应变ε2，板料厚度减薄。第六章拉深工艺与拉深模具第一节拉深过程分析二、拉深过程中毛坯各部分的应力、应变状态分析Ⅲ——筒壁部分。这是已变形区。这部分材料已经形成筒形，基本不再发生变形，但是它又是传力区。Ⅳ——凸模圆角部分。这是筒壁与圆筒底部的过渡变形区。它承受径向和切向拉应力σ1和σ3的作用，同时在厚度方向由于凸模的压力和弯曲作用而受到压应力σ2的作用。其应变状态与筒壁部分相同，但是其压应变ε2引起的变薄现象比筒壁部分严重得多。Ⅴ——筒底部分。这部分材料受双向平面拉伸作用，由于凸模圆角处摩擦的制约，筒底材料的应力与应变均不大，板料的变薄甚微，可忽略不计。第六章拉深工艺与拉深模具第一节拉深过程分析四、拉深时的主要质量问题——起皱与拉裂1、起皱前面已经分析，凸缘部分是拉深过程中的主要变形区，而凸缘变形区的主要变形是切向压缩。当切向压应力σ3较大而板料又较薄时，凸缘部分材料便会失去稳定而在凸缘的整个周围产生波浪形的连续弯曲(如图6-8所示)，这就是拉深时的起皱现象。由于σ3在凸缘的外边缘为最大，所以起皱也首先在最外缘出现。起皱是拉深时的主要质量问题之一。起皱现象附图起皱与拉裂现象动画演示第六章拉深工艺与拉深模具第一节拉深过程分析ttDdttDd凸缘部分材料的失稳与压杆两端受压失稳相似，它不仅与切向压应力σ3的大小有关，而且与凸缘的相对厚度(相当与压杆的粗细)有关。σ3愈大，愈小，则愈易起皱。此外，材料的弹性模量E愈大，抵抗失稳的能力也愈大。为了防止起皱，在生产实践中通常采用压边圈。四、拉深时的主要质量问题——起皱与拉裂第六章拉深工艺与拉深模具第一节拉深过程分析2、拉裂（拉裂现象附图）经过拉深后，筒形件壁部的厚度与硬度都会发生变化，图6-9所示。筒壁的上部加工硬化现象也很显著，因此其硬度也比原来的板料高。在筒壁的底部靠近凸模圆角处，该处材料的变形程度很小。加工硬化现象较小，材料的屈服点也就较低，壁厚变薄。整个筒壁部，由上向下厚度逐渐变小，硬度逐渐降低。图6-10所示为某拉深件的厚度变化具体数值，其最大的增厚量可达板厚的20%～30%，其最大的变薄量可达板厚的10%～18%。在筒壁部分与凸模圆角相接处的地方，变薄最为严重。成为筒壁部最薄弱的地方，是拉深时最容易破裂的危险断面。四、拉深时的主要质量问题——起皱与拉裂第六章拉深工艺与拉深模具第一节拉深过程分析起皱与拉裂是拉深过程中的两大障碍，是拉深时的主要质量问题。在一般情况下，起皱并不是筒形件拉深工艺的主要问题，因为它总是可以通过使用压边圈等方法加以解决。因而拉裂就成为拉深时的主要破坏形式。拉深时,极限变形程度的确定就是以不拉裂为前提的。四、拉深时的主要质量问题——起皱与拉裂1.凸缘变形区的起皱主要决定于：一方面是切向压应力σ3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：压边第六章拉深工艺与拉深模具总结：四、拉深时的主要质量问题——起皱与拉裂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。第六章拉深工艺与拉深模具四、拉深时的主要质量问题——起皱与拉裂复习本节内容作业布置：第六章拉深工艺与拉深模具拉深模结构图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-凸模第六章拉深工艺与拉深模具第六章拉深工艺与拉深模具凸缘变形区的起皱第六章拉深工艺与拉深模具筒壁的拉裂第六章拉深工艺与拉深模具不变薄拉深变薄拉深第六章拉深工艺与拉深模具第六章拉深工艺与拉深模具图6-1拉深件分类第六章拉深工艺与拉深模具拉深变形过程第六章拉深工艺与拉深模具第六章拉深工艺与拉深模具第六章拉深工艺与拉深模具第六章拉深工艺与拉深模具第六章拉深工艺与拉深模具第六章拉深工艺与拉深模具