模塊4 拉深模具設(shè)計(jì)

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1、模塊4 拉深模具設(shè)計(jì) 4.1概述 ???????拉深（又稱拉延）是利用拉深模在壓力機(jī)的壓力作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。它是沖壓基本工序之一，廣泛應(yīng)用于汽車、電子、日用品、儀表、航空和航天等各種工業(yè)部門的產(chǎn)品生產(chǎn)中，不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件，還可加工盒形零件及其它形狀復(fù)雜的薄壁零件， 如圖4.1.1所示。??????? ?????? ? a) 軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體拉深件　b)盒形件　c) 不對(duì)稱拉深件 ??????? 圖4.1.1拉深件類型 ???????拉深可分為不變薄拉深和變薄拉深。前者拉深成形后的零件，其各部分的壁厚與拉深前的坯料相比基本不變；后者拉深成

2、形后的零件，其壁厚與拉深前的坯料相比有明顯的變薄，這種變薄是產(chǎn)品要求的，零件呈現(xiàn)是底厚、壁薄的特點(diǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)用較多的是不變薄拉深。本章重點(diǎn)介紹不變薄拉深工藝與模具設(shè)計(jì)。 ??????? 拉深所使用的模具叫拉深模。拉深模結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡(jiǎn)單，與沖裁模比較，工作部分有較大的圓角，表面質(zhì)量要求高，凸、凹模間隙略大于板料厚度。圖4.1.2為有壓邊圈的首次拉深模的結(jié)構(gòu)圖，平板坯料放入定位板6內(nèi)，當(dāng)上模下行時(shí)，首先由壓邊圈5和凹模7將平板坯料壓住，隨后凸模10將坯料逐漸拉入凹?？變?nèi)形成直壁圓筒。成形后，當(dāng)上模回升時(shí)，彈簧5恢復(fù)，利用壓邊圈5將拉深件從凸模10上卸下，為了便于成形和卸料，在凸模10上開設(shè)

3、有通氣孔。壓邊圈在這副模具中，既起壓邊作用，又起卸載作用。???? ??? ?????? ? 圖4.1.2 拉深模結(jié)構(gòu)圖??????? １－模柄 ２－上模座 ３－凸模固定板 ４－彈簧５－壓邊圈 ? ６－定位板 ７－凹模 ８－下模座９－卸料螺釘10－凸模 4.2圓筒件拉深的變形分析 4.2.1拉深變形過程 ???????圓筒形件是最典型的拉深件。平板圓形坯料拉深成為圓筒形件的變形過程如圖??????? ??????? 圖4.2.1 　拉深變形過程?????? ? ????? ????????? 4.2.2拉深過程中坯料內(nèi)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài) ???????拉深過

4、程中出現(xiàn)質(zhì)量問題主要是凸緣變形區(qū)的起皺和筒壁傳力區(qū)的拉裂。凸緣區(qū)起皺是由于切向壓應(yīng)力引起板料失去穩(wěn)定而產(chǎn)生彎曲；傳力區(qū)的拉裂是由于拉應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度引起板料斷裂。同時(shí)，拉深變形區(qū)板料有所增厚，而傳力區(qū)板料有所變薄。這些現(xiàn)象表明，在拉深過程中，坯料內(nèi)各區(qū)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)是不同的，因而出現(xiàn)的問題也不同。為了更好地解決上述問題，有必要研究拉深過程中坯料內(nèi)各區(qū)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)。 ??????? 圖4.2.3是拉深過程中某一瞬間坯料所處的狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)不同，可將坯料劃分為五個(gè)部分。 ??????? ??????? ??????? 圖4.2.3 拉深過程的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài) ????

5、??? 1.凸緣部分（見圖4.2.3ａ、圖4.2.3ｂ、圖4.2.3ｃ） ??????? 這是拉深的主要變形區(qū)，材料在徑向拉應(yīng)力 和切向壓應(yīng)力 的共同作用下產(chǎn)生切向壓縮與徑向伸長(zhǎng)變形而逐漸被拉入凹模。力學(xué)分析可證明，凸緣變形區(qū)的是按對(duì)數(shù)曲線分布的，其分布情況如圖4.2.5所示，在=r處（即凹模入口處），凸緣上的值最大。 ???????? ???????在厚度方向，由于壓料圈的作用，產(chǎn)生壓應(yīng)力，通常和的絕對(duì)值比大得多。厚度方向上材料的的變形情況取決于徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力之間比例關(guān)系，一般在材料產(chǎn)生切向壓縮和徑向伸長(zhǎng)的同時(shí)，厚度有所增厚，越接近于外緣，板料增厚越多。如果不壓料（=0），或

6、壓料力較?。ㄐ。@時(shí)板料增厚比較大。當(dāng)拉深變形程度較大，板料又比較薄時(shí)，則在坯料的凸緣部分，特別是外緣部分，在切向壓應(yīng)力 作用下可能失穩(wěn)而拱起，產(chǎn)生起皺現(xiàn)象。 ??????? 2.凹模圓角部分（見圖4.2.3ａ、圖4.2.3ｂ、圖4.2.3ｄ） ??????? 此部分是凸緣和筒壁的過渡區(qū)，材料變形復(fù)雜。切向受壓應(yīng)力而壓縮，徑向受拉應(yīng)力而伸長(zhǎng)，厚度方向受到凹模圓角彎曲作用產(chǎn)生壓應(yīng)力。由于該部分徑向拉應(yīng)力 的絕對(duì)值最大， 所以，是絕對(duì)值最大的主應(yīng)變，為拉應(yīng)變，而和為壓應(yīng)變。????? ?? ??????? 3.筒壁部分（見圖4.2.3ａ、圖4.2.3ｂ、圖4.2.3ｅ） ?

7、?????? 這部分是凸緣部分材料經(jīng)塑性變形后形成的筒壁，它將凸模的作用力傳遞給凸緣變形區(qū)，因此是傳力區(qū)。該部分受單向拉應(yīng)力作用，發(fā)生少量的縱向伸長(zhǎng)和厚度變薄。 ??????? 4.凸模圓角部分（見圖4.2.3ａ、圖4.2.3ｂ、圖4.2.3ｆ） ??????? 此部分是筒壁和圓筒底部的過渡區(qū)。拉深過程一直承受徑向拉應(yīng)力和切向拉應(yīng)力的作用，同時(shí)厚度方向受到凸模圓角的壓力和彎曲作用，形成較大的壓應(yīng)力，因此這部分材料變薄嚴(yán)重，尤其是與筒壁相切的部位，此處最容易出現(xiàn)拉裂，是拉深的“危險(xiǎn)斷面”。原因是：此處傳遞拉深力的截面積較小，因此產(chǎn)生的拉應(yīng)力較大。同時(shí)，該處所需要轉(zhuǎn)移的材料較少，故該處材料的變

8、形程度很小，冷作硬化較低，材料的屈服極限也就較低。而與凸模圓角部分相比，該處又不象凸模圓角處那樣，存在較大的摩擦阻力。因此在拉深過程中，此處變薄便最為嚴(yán)重，是整個(gè)零件強(qiáng)度最薄弱的地方，易出現(xiàn)變薄超差甚至拉裂。 ??????? 5.筒底部分（見圖4.2.3ａ、圖4.2.3ｂ、圖4.2.3ｇ） ??????? 這部分材料與凸模底面接觸，直接接收凸模施加的拉深力傳遞到筒壁，是傳力區(qū)。該處材料在拉深開始時(shí)即被拉入凹模，并在拉深的整個(gè)過程中保持其平面形狀。它受到徑向和切向雙向拉應(yīng)力作用，變形為徑向和切向伸長(zhǎng)、厚度變薄，但變形量很小。 ??????? 從拉深過程坯料的應(yīng)力應(yīng)變的分析中可見：坯料各區(qū)的

9、應(yīng)力與應(yīng)變是很不均勻的。即使在凸緣變形區(qū)內(nèi)也是這樣，越靠近外緣，變形程度越大，板料增厚也越多。從圖4.2.5所示拉深成形后制件壁厚和硬度分布情況可以看出，拉深件下部壁厚略有變薄，壁部與圓角相切處變薄嚴(yán)重，口部最厚。由于坯料各處變形程度不同，加工硬化程度也不同，表現(xiàn)為拉深件各部分硬度不一樣，越接近口部，硬度愈大。 4.2.3拉深件的起皺及拉裂 ???????凸緣變形區(qū)的“起皺”和筒壁傳力區(qū)的“拉裂”是拉深工藝能否順利進(jìn)行的主要障礙。為此，必須了解起皺和拉裂的原因，在拉深工藝和拉深模設(shè)計(jì)等方面采取適當(dāng)?shù)拇胧?，保證拉深工藝的順利進(jìn)行，提高拉深件的質(zhì)量。 ??????? 1.凸緣變形區(qū)的起皺

10、 ??????? 拉深過程中，凸緣區(qū)變形區(qū)的材料在切向壓應(yīng)力σ的作用下，可能會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)起皺，如圖4.2.6所示。凸緣區(qū)會(huì)不會(huì)起皺，主要決定于兩個(gè)方面：一方面是切向壓應(yīng)力σ的大小，越大越容易失穩(wěn)起皺；另一方面是凸緣區(qū)板料本身的抵抗失 穩(wěn)的能力，凸緣寬度越大，厚度越薄，材料彈性模量和硬化模量越小，抵抗失穩(wěn)能力越小。這類似于材料力學(xué)中的壓桿穩(wěn)定問題。壓桿是否穩(wěn)定不僅 取決于壓力而且取決于壓桿的粗細(xì)。在拉深過程中 是隨著拉深的進(jìn)行而增加的，但凸緣變形區(qū)的相對(duì)厚度 也在增大。這說明拉深過程中失穩(wěn)起皺的因素在增加而抗失穩(wěn)起皺的能力也在增加。??????? ??????? 圖4.2.6 凸緣變形區(qū)的

11、起皺? ?????? ??????? 圖4.2.7 筒壁的拉裂 ??????? 2.筒壁的拉裂 ??????? 拉深時(shí)，坯料內(nèi)各部分的受力關(guān)系如圖4.2.7ａ所示。筒壁所受的拉應(yīng)力除了與徑向拉應(yīng)力 有關(guān)之外，還與由于壓料力 引起的摩擦阻力、坯料在凹模圓角表面滑動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦阻力和彎曲變形所形成的阻力有關(guān)。 ??????? 筒壁會(huì)不會(huì)拉裂主要取決于兩個(gè)方面：一方面是筒壁傳力區(qū)中的拉應(yīng)力；另一方面是筒壁傳力區(qū)的抗拉強(qiáng)度。當(dāng)筒壁拉應(yīng)力超過筒壁材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，拉深件就會(huì)在底部圓角與筒壁相切處——“危險(xiǎn)斷面”產(chǎn)生破裂，如圖4.2.6ｂ所示。 ??????? 要防止筒壁的拉裂，一方面要通過

12、改善材料的力學(xué)性能，提高筒壁抗拉強(qiáng)度；另一方面是通過正確制定拉深工藝和設(shè)計(jì)模具，合理確定拉深變形程度、凹模圓角半徑、合理改善條件潤(rùn)滑等，以降低筒壁傳力區(qū)中的拉應(yīng)力。 4.3旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料尺寸的確定 4.3.1坯料形狀和尺寸確定的依據(jù) ???????拉深件坯料形狀和尺寸是以沖件形狀和尺寸為基礎(chǔ)，按體積不變?cè)瓌t和相似原則確定。體積不變?cè)瓌t，即對(duì)于不變薄拉深，假設(shè)變形前后料厚不變，拉深前坯料表面積與拉深后沖件表面積近似相等，得到坯料尺寸；相似原則，即利用拉深前坯料的形狀與沖件斷面形狀相似，得到坯料形狀。當(dāng)沖件的斷面是圓形、正方形、長(zhǎng)方形或橢圓形時(shí)，其坯料形狀應(yīng)與沖件的斷面形狀相似，但坯料的

13、周邊必須是光滑的曲線連接。對(duì)于形狀復(fù)雜的拉深件，利用相似原則僅能初步確定坯料形狀，必須通過多次試壓，反復(fù)修改，才能最終確定出坯料形狀，因此，拉深件的模具設(shè)計(jì)一般是先設(shè)計(jì)拉深模，坯料形狀尺寸確定后再設(shè)計(jì)沖裁模。由于金屬板料具有板平面方向性和模具幾何形狀等因素的影響，會(huì)造成拉深件口部不整齊，因此在多數(shù)情況下采取加大工序件高度或凸緣寬度的辦法，拉深后再經(jīng)過切邊工序以保證零件質(zhì)量。切邊余量可參考表4.3.1和表4.3.2。??????? ?? ????? ? ?????? 當(dāng)零件的相對(duì)高度Ｈ/ｄ很小，并且高度尺寸要求不高時(shí)，也可以不用切邊工序。 4.3.2簡(jiǎn)單旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料尺寸的確定

14、???????首先將拉深件劃分為若干個(gè)簡(jiǎn)單的便于計(jì)算的幾何體，并分別求出各簡(jiǎn)單幾何體的表面積。把各簡(jiǎn)單幾何體面積相加即為零件總面積，然后根據(jù)表面積相等原則，求出坯料直徑。??????? ??????? 圖4.3.1圓筒形拉深件坯料尺寸計(jì)算圖? ?????? 在計(jì)算中，零件尺寸均按厚度中線計(jì)算；但當(dāng)板料厚度小于1ｍｍ時(shí)，也可以按外形或內(nèi)形尺寸計(jì)算。常用旋轉(zhuǎn)體零件坯料直徑計(jì)算公式見表4.3.3。 4.4圓筒件的拉深工藝計(jì)算 4.4.1拉深系數(shù)與極限拉深系數(shù) ???????１．拉深系數(shù)的定義??????? ??????? ??????? 圖4.5.1 圓筒形件的多

15、次拉深? ?????? 在制定拉深工藝時(shí)，如拉深系數(shù)取得過小，就會(huì)使拉深件起皺、斷裂或嚴(yán)重變薄超差。因此拉深系數(shù)減小有一個(gè)客觀的界限，這個(gè)界限就稱為極限拉深系數(shù)。極限拉深系數(shù)與材料性能和拉深條件有關(guān)。從工藝的角度來看，極限拉深系數(shù)越小越有利于減少工序數(shù)。 ??????? ２．影響極限拉深系數(shù)的因素??????? ??????? （3）拉深工作條件 ??????? 1）凸、凹模之間間隙也應(yīng)適當(dāng)，太小，板料受到太大的擠壓作用和摩擦阻力，增大拉深力；間隙太大會(huì)影響拉深件的精度，拉深件錐度和回彈較大。 ??????? 2）摩擦潤(rùn)滑 凹模和壓料圈與板料接觸的表面應(yīng)當(dāng)光滑，潤(rùn)滑條件要好，以

16、減少摩擦阻力和筒壁傳力區(qū)的拉應(yīng)力。而凸模表面不宜太光滑，也不宜潤(rùn)滑，以減小由于凸模與材料的相對(duì)滑動(dòng)而使危險(xiǎn)斷面變薄破裂的危險(xiǎn)。 ??????? 3）壓料圈的壓料力 壓料是為了防止坯料起皺，但壓料力卻增大了筒壁傳力區(qū)的拉應(yīng)力，壓料力太大，可能導(dǎo)致拉裂。拉深工藝必須正確處理這兩者關(guān)系，做到既不起皺又不拉裂。為此，必須正確調(diào)整壓料力，即應(yīng)在保證不起皺的前堤下，盡量減少壓料力，提高工藝的穩(wěn)定性。 ??????? 此外，影響極限拉深系數(shù)的因素還有拉深方法、拉深次數(shù)、拉深速度、拉深件的形狀等。采用反拉深、軟模拉深等可以降低極限拉深系數(shù)；首次拉深極限拉深系數(shù)比后次拉深極限拉深系數(shù)小；拉深速度慢，有利于拉

17、深工作的正常進(jìn)行，盒形件角部拉深系數(shù)比相應(yīng)的圓筒形件的拉深系數(shù)小。 ??????? ３．極限拉深系數(shù)的確定 ??????? 由于影響極限拉深系數(shù)的因素很多，目前仍難采用理論計(jì)算方法準(zhǔn)確確定極限拉深系數(shù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實(shí)驗(yàn)方法得出的。表4.5.1和表4.5.2是圓筒形件在不同條件下各次拉深的極限拉深系數(shù)。 ??????? 在實(shí)際生產(chǎn)中，并不是在所有情況下都采用極限拉深系數(shù)。為了提高工藝穩(wěn)定性和零件質(zhì)量，適宜采用稍大于極限拉深系數(shù)的值。 4.4.2拉深次數(shù)與工序件尺寸 ???????１．拉深次數(shù)的確定??????? ??????? 2．各

18、次拉深工序件尺寸的確定??????? （１）工序件直徑的確定　??????? 確定拉深次數(shù)以后，由表查得各次拉深的極限拉深系數(shù)，適當(dāng)放大，并加以調(diào)整，其原則是： ??????? ??????? ??????? ??????? 無凸緣圓筒形件拉深工序計(jì)算流程如圖4.5.3所示。 ??????? ??????? 圖4.5.3 無凸緣圓筒形件拉深工序計(jì)算流程 4.4.3圓筒形件拉深的壓料力與拉深力 ???????1.壓料裝置與壓料力 ??????? 為了解決拉深過程中的起皺問題，生產(chǎn)實(shí)際中的主要方法是在模具結(jié)構(gòu)上采用壓料裝置。常用的壓料裝置有剛性壓料裝置和彈性壓料裝置兩種

19、（詳見4.7）。是否采用壓料裝置主要看拉深過程中是否可能發(fā)生起皺，在實(shí)際生產(chǎn)中可按表4.5.5來判斷拉深過程中是否起皺和采用壓料裝置。 ??????? ??????? 圖4.5.5 拉深工序件草圖? ?????? ??????? 壓料裝置產(chǎn)生的壓料力ＦＹ大小應(yīng)適當(dāng)，ＦＹ太小，則防皺效果不好；ＦＹ太大，則會(huì)增大傳力區(qū)危險(xiǎn)斷面上的拉應(yīng)力，從而引起材料嚴(yán)重變薄甚至拉裂。因此，實(shí)際應(yīng)用中，在保證變形區(qū)不起皺的前提下，盡量選用小的壓料力。 ??????? 隨著拉深系數(shù)的減小，所需壓料力是增大的。同時(shí)，在拉深過程中，所需壓料力也是變化的，一般起皺可能性最大的時(shí)刻所需壓料力最大。理想的壓料力

20、是隨起皺可能性變化而變化，但壓料裝置很難達(dá)到這樣的要求。 ??????? ２．拉深力與壓力機(jī)公稱壓力 ??????? （１） 拉深力 ??????? （２）壓力機(jī)公稱壓力 ??????? 單動(dòng)壓力機(jī)，其公稱壓力應(yīng)大于工藝總壓力。 4.5其他形狀零件的拉深 4.5.1有凸緣圓筒形件的拉深 ???????該類零件的拉深過程，其變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)和變形特點(diǎn)與無凸緣圓筒形件是相同的。但有凸緣圓筒形件拉深時(shí)，坯料凸緣部分不是全部進(jìn)入凹?？诓?，當(dāng)拉深進(jìn)行到凸緣外徑等于零件凸緣直徑（包括切邊量）時(shí)，拉深工作就停止。因此，拉深成形過程和工藝計(jì)算與無凸緣圓筒形件的差別主要在首次拉深。???????

21、 ??????? 圖4.5.1 有凸緣圓形件與坯料圖 ??????? ???????1.有凸緣圓筒形件的拉深變形程度??????? ??????? 2.有凸緣圓筒形件的拉深方法 ??????? （１）窄凸緣圓筒形件的拉深 　　可以將窄凸緣圓筒形件當(dāng)作無凸緣圓筒形件進(jìn)行拉深，在最后兩道工序中將工序件拉成具有錐形的凸緣，最后通過整形壓成平面凸緣。圖4.5.2為窄凸緣圓筒形件及其拉深工藝過程，材料為10鋼，板厚為1ｍｍ。 ??????? （２）寬凸緣圓筒形件的拉深方法 　　如果根據(jù)極限拉深系數(shù)或相對(duì)高度判斷，拉深件不能一次拉深成形時(shí)，則需進(jìn)行多次拉深。 ??????

22、? ? ?????? a) 窄凸緣拉深件 b)窄凸緣件拉深過程 ??????? Ⅰ－第一次拉深 Ⅱ－第二次拉深 Ⅲ－第三次拉深 Ⅳ－成品 ??????? 圖4.5.2 窄凸緣圓筒形件的拉深 ??????? 第一次拉深時(shí)，其凸緣的外徑應(yīng)等于成品零件的尺寸（加修邊量），在以后的拉深工序中僅僅使已拉深成的工序件的直筒部分參加變形，逐步地達(dá)到零件尺寸要求，第一次拉深時(shí)已經(jīng)形成的凸緣外徑必須保持在以后拉深工序中不再收縮。因?yàn)樵谝院蟮睦罟ば蛑?，即使凸緣部分產(chǎn)生很小的變形，筒壁傳力區(qū)將會(huì)產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，使危險(xiǎn)斷面拉裂。為此在調(diào)節(jié)工作行程時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制凸模進(jìn)入凹模的深度。 ??????? 對(duì)于多

23、數(shù)普通壓力機(jī)來說，要嚴(yán)格做到這一點(diǎn)有一定困難，而且尺寸計(jì)算還有一定誤差，再加上拉深時(shí)板料厚度有所變化，所以在工藝計(jì)算時(shí)，除了應(yīng)精確計(jì)算工序件高度外，通常有意把第一次拉入凹模的坯料面積加大3％～5％（有時(shí)可增大至10%），在以后各次拉深時(shí)，逐步減少這個(gè)額外多拉入凹模的面積，最后使它們轉(zhuǎn)移到零件口部附近的凸緣上。用這種辦法來補(bǔ)償上述各種誤差，以免在以后各次拉深時(shí)凸緣受力變形。 ??????? 寬凸緣圓筒形件多次拉深的工藝方法通常有兩種： ??????? 一種是中小型、料薄的零件，采用逐步縮小筒形部分直徑以增加其高度的方法（圖4.5.3ａ）。用這種方法制成的零件，表面質(zhì)量較差，其直壁和凸緣上保留

24、著圓角彎曲和局部變薄的痕跡，需要在最后增加整形工序。 ??????? 另一種方法常用在 >２00mm較大零件，零件的高度在第一次拉深就基本形成。在以后各次拉深中，高度保持不變，逐步減少圓角半徑和筒形部分直徑而達(dá)到最終尺寸要求（圖4.5.3ｂ）。用這種方法拉深的零件，表面質(zhì)量較高，厚度均勻，不存在上述的圓角彎曲和局部變薄的痕跡。適用于坯料的相對(duì)厚度較大，采用大圓角過渡不易起皺的情況。 ??????? 3.有凸緣圓筒形拉深工序件高度的計(jì)算 ??????? ? ?????? ??????? 圖4.5.3 寬凸緣筒形件的拉深方法 ??????? ??????? 圖4.5.5 寬凸緣圓

25、筒形件拉深工序計(jì)算流程 4.5.2盒形件的拉深 ???????1. 盒形件拉深變形特點(diǎn)? ?????? 盒形件是非旋轉(zhuǎn)體零件，與旋轉(zhuǎn)體零件的拉深相比，其拉深變形要復(fù)雜些。盒形件的幾何形狀是由四個(gè)圓角部分和四條直邊組成，拉深變形時(shí)，圓角部分相當(dāng)于圓筒形件拉深，而直邊部分相當(dāng)于彎曲變形。但是，由于直邊部分和圓角部分是聯(lián)在一塊的整體，因而在變形過程中相互受到牽制，圓角部分的變形與圓筒形件拉深不完全一樣，直邊變形也有別于簡(jiǎn)單彎曲。 ??????? 若在盒形件毛坯上畫上方格網(wǎng)，其縱向間距為a，橫向間距為b，且a=b。拉深后方格網(wǎng)的形狀和尺寸發(fā)生變化（圖4.5.13）：橫向間距縮小，而且愈靠近角

26、部縮小愈多，即b>b1>b2>b3；縱向間距增大，而且愈向上，間距增大愈多，即a1>a2>a3>a 。 這說明，直邊部分不是單純的彎曲，因?yàn)閳A角部分的材料要向直邊部分流動(dòng)，故使直邊部分還受擠壓。同樣，圓角部分也不完全與圓筒形零件的拉深相同，由于直邊部分的存在，圓角部分的材料可以向直邊部分流動(dòng)，這就減輕圓角部分材料的變形 程度（與相同圓角半徑的圓筒形沖件比）。 ??????? 從拉深力觀點(diǎn)看，由于直邊部分和圓角部分的內(nèi)在聯(lián)系，直邊部分除承受彎曲應(yīng)力外，還承受擠壓應(yīng)力；而圓角部分則由于變形程度減小（與相應(yīng)圓筒形件比），則需要克服的變形抗力也就減小?？梢哉J(rèn)為:由于直邊部分分擔(dān)了圓角部分的拉深變形抗

27、力，而使圓角部分所承擔(dān)的拉深力較相應(yīng)圓筒形件的拉深力為小。 4.6拉伸件的工藝性 ???????一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在T13級(jí)以下，不宜高于IT11級(jí)。 ??????? 拉深件壁厚公差要求一般不應(yīng)超出拉深工藝壁厚變化規(guī)律。據(jù)統(tǒng)計(jì)，不變薄拉深，壁的最大增厚量約為（0.2～0.3）ｔ；最大變薄量約為（0.10～0.18）ｔ（ｔ為板料厚度）。 ??????? 1．拉深件形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、對(duì)稱，盡可能一次拉深成形。 ??????? 2．需多次拉深的零件，在保證必要的表面質(zhì)量前提下，應(yīng)允許內(nèi)、外表面存在拉深過程中可能產(chǎn)生的痕跡。 ??????? 3．在保證裝配要求的前提下，應(yīng)允許拉

28、深件側(cè)壁有一定的斜度。 ??????? 4．拉深件的底或凸緣上的孔邊到側(cè)壁的距離應(yīng)滿足：ａ≥Ｒ+0.5ｔ（或+0.5ｔ），如圖4.6.1ａ所示。 ??????? 5．拉深件的底與壁、凸緣與壁、矩形件四角的圓角半徑（圖4.6.1）應(yīng)滿足：　≥ｔ，Ｒ≥2ｔ，ｒ≥3ｔ。否則，應(yīng)增加整形工序。 ??????? 6．拉深件的尺寸標(biāo)注，應(yīng)注明保證外形尺寸，還是內(nèi)形尺寸，不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)外形尺寸。帶臺(tái)階的拉深件，其高度方向的尺寸標(biāo)注一般應(yīng)以底部為基準(zhǔn)，若以上部為基準(zhǔn)，高度尺寸不易保證，如圖4.6.2a、b所示。 ??????? ??????? 4.6.1 拉深件結(jié)構(gòu)工藝性 圖4.6.2 帶臺(tái)階

29、拉深件的尺寸標(biāo)注 4.7拉伸模的典型結(jié)構(gòu) ???????拉深模結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡(jiǎn)單。根據(jù)拉深模使用的壓力機(jī)類型不同，拉深?？煞譃閱蝿?dòng)壓力機(jī)用拉深模和雙動(dòng)壓力機(jī)用拉深模；根據(jù)拉深順序可分為首次拉深模和以后各次拉深模；根據(jù)工序組合可分為單工序拉深模、復(fù)合工序拉深模和連續(xù)工序拉深模；根據(jù)壓料情況可分為有壓邊裝置和無壓邊裝置拉深模。 ??????? 1.無壓邊裝置的簡(jiǎn)單拉深模 ??????? 這種模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，上模往往是整體的，如圖4.7.1所示。當(dāng)凸模3直徑過小時(shí)，則還應(yīng)加上模座，以增加上模部分與壓力機(jī)滑塊的接觸面積，下模部分有定位板1、下模座2與凹模5。為使工件在拉深后不致于緊貼在凸模上難以取

30、下，在拉深凸模3上應(yīng)有直徑聲φ3mm以上的小通氣孔。拉深后，沖壓件靠凹模下部的脫料頸刮下。這種模具適用于拉深材料厚度較大(t>2mm)及深度較小的零件。 ??????? 2.有壓邊裝置的拉深模? ?????? 如圖4.1.2所示為壓邊圈裝在上模部分的正裝拉深模。由于彈性元件裝在上模，因此凸模要比較長(zhǎng)，適宜于拉深深度不大的工件。 ??????? 目前在生產(chǎn)實(shí)際中常用的壓邊裝置有兩大類： ??????? （1）彈性壓邊裝置 這種裝置多用于普通的單動(dòng)壓力機(jī)上。通常有如下三種：①橡皮壓邊裝置(圖4.7.3a)；②彈簧壓邊裝置(圖4.7.3b)；③氣墊式壓邊裝置(圖4.7.3c)。這三種壓邊裝置

31、壓邊力的變化曲線如圖4.7.5所示。 ??????? 隨著拉深深度的增加，凸緣變形區(qū)的材料不斷減少，需要的壓邊力也逐漸減少。而橡皮與彈簧壓邊裝置所產(chǎn)生的壓邊力恰與此相反，隨拉深深度增加而始終增加，尤以橡皮壓邊裝置更為嚴(yán)重。這種工作情況使拉深力增加，從而導(dǎo)致零件拉裂，因此橡皮及彈簧結(jié)構(gòu)通常只適用于淺拉深。氣墊式壓邊裝置的壓邊效果比較好，但其結(jié)構(gòu)、制造、使用與維修都比較復(fù)雜一些。 ??????? 在普通單動(dòng)的中、小型壓力機(jī)上，由于橡皮、彈簧使用十分方便，還是被廣泛使用。這就要正確選擇彈簧規(guī)格及橡皮的牌號(hào)與尺寸，盡量減少其不利方面。如彈簧，則應(yīng)選用總壓縮量大、壓邊力隨壓縮量緩慢增加的彈簧

32、；而橡皮則應(yīng)選用較軟橡皮。為使其相對(duì)壓縮量不致過大，應(yīng)選取橡皮的總厚度不小于拉深行程的五倍。 ??????? ??????? 1-定位板2-下模板3-拉深凸模5-拉深凹模 ??????? 圖4.7.1無壓邊裝置的首次拉深模 ??????? ??????? 對(duì)于拉深板料較薄或帶有寬凸緣的零件，為了防止壓邊圈將毛坯壓得過緊，可以采用帶限位裝置的壓邊圈，如圖4.7.5所示，拉深過程中壓邊圈和凹模之間始終保持一定的距離s。當(dāng)拉深鋼件時(shí)， ；拉深鋁合金件時(shí)， ；拉深帶凸緣工件時(shí)， mm。 ??????? ??????? 圖4.7.5 帶限位裝置在壓邊圈 ??????? （2）剛性壓邊裝

33、置 這種裝置用于雙動(dòng)壓力機(jī)上，其動(dòng)作原理如圖4.7.6所示。曲軸1旋轉(zhuǎn)時(shí)，首先通過凸輪2帶動(dòng)外滑塊3使壓邊圈6將毛坯壓在凹模7上，隨后由內(nèi)滑塊5帶動(dòng)凸模5對(duì)毛坯進(jìn)行拉深。在拉深過程中，外滑塊保持不動(dòng)。剛性壓邊圈的壓邊作用，并不是靠直接調(diào)整壓邊力來保證的。考慮到毛坯凸緣變形區(qū)在拉深過程中板厚有增大現(xiàn)象，所以調(diào)整模具時(shí)，壓邊圈與凹模間的間隙c應(yīng)略大于板厚t。用剛性壓邊，壓邊力不隨行程變化，拉深效果較好，且模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。圖4.7.7所示即為帶剛性壓邊裝置的拉深模。 ??????? 　 ??????? 1-固定板 2-拉深凸模 3-剛性壓邊圈 5-拉深凹模 5-下模板6-螺釘 ???????

34、圖4.7.7　帶剛性壓邊裝置拉深模 ???????在以后各次拉深中，因毛坯已不是平板形狀，而是已經(jīng)成形的半成品，所以應(yīng)充分考慮毛坯在模具上的定位。 ??????? 圖4.7.8所示為無壓邊裝置的以后各次拉深模，僅用于直徑變化量不大的拉深。 ??????? ??????? 圖4.7.8 無壓邊裝置的以后各次拉深模 ??????? 圖4.7.11所示為落料、正、反拉深模。由于在一副模具中進(jìn)行正、反拉深，因此一次能拉出高度較大的工件，提高了生產(chǎn)率。件1為凸凹模(落料凸模、第一次拉深凹模)，件2為第二次拉深（反拉深）凸模，件3為拉深凸凹模(第一次拉深凸模、反拉深凹模)，件7為落料凹模

35、。第一次拉深時(shí)，有壓邊圈6的彈性壓邊作用，反拉深時(shí)無壓邊作用。上模采用剛性推件，下模直接用彈簧頂件，由固定卸料板5完成卸料，模具結(jié)構(gòu)十分緊湊。 ??????? ? ?????? 1-凸凹模 2-反拉深凸模 3-拉深凸凹模 5-卸料板 5一導(dǎo)料板 6-壓邊圈 7-落料凹模 ??????? 圖4.7.11 落料、正、反拉深模 4.8拉伸模工作零件的設(shè)計(jì) ???????1. 凹模圓角半徑的確定　??????? 首次（包括只有一次）拉深凹模圓角半徑可按下式計(jì)算： ??????? ? ?????? 拉深模的凸、凹模之間間隙對(duì)拉深力、零件質(zhì)量、模具壽命等都有影響。間隙小，拉深力大、模具磨損

36、大，過小的間隙會(huì)使零件嚴(yán)重變薄甚至拉裂；但間隙小，沖件回彈小，精度高。間隙過大，坯料容易起皺，沖件錐度大，精度差。因此，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)板料厚度及公差、拉深過程板料的增厚情況、拉深次數(shù)、零件的形狀及精度要求等，正確確定拉深模間隙。 ??????? 1. 無壓料圈的拉深模 ??????? 其間隙為 ??????? ??????? 3. 盒形件拉深模的間隙 ??????? 根據(jù)零件精度確定，當(dāng)尺寸精度要求高時(shí)，Ｚ/2＝（0.9～1.05）ｔ；當(dāng)精度要求不高時(shí)，Ｚ/2＝（1.1～1.3）ｔ。末道拉深取較小值。 ??????? 最后一道拉深模間隙，直邊和圓角部分是不同的，圓角部分的間隙比直邊

37、部分大0.1ｔ。圓角部分的間隙確定方法見圖4.8.1。 ??????? ??????? a)尺寸標(biāo)注在內(nèi)形 b)尺寸標(biāo)注在外形 ??????? 圖4.8.1 盒形件拉深模角部間隙確定方法? ?????? 1.不用壓料的拉深模凸、凹模結(jié)構(gòu) ??????? 圖4.8.2為不用壓料的一次拉深成形時(shí)所用的凹模結(jié)構(gòu)形式。錐形凹模和等切面曲線形狀凹模對(duì)抗失穩(wěn)起皺有利。 ??????? ??????? a）圓弧形 b)錐形 c）漸開線形 d）等切面形 ??????? 圖4.8.2 無壓料一次拉深成形的凹模結(jié)構(gòu) ??????? 圖4.8.3為無壓料多次拉深的凸、凹模結(jié)構(gòu)，其中尺寸ａ＝5～

38、10ｍｍ，ｂ＝2～5ｍｍ。? ?????? ??????? 圖4.8.3 無壓料多次拉深的凸、凹模結(jié)構(gòu) ??????? 設(shè)計(jì)拉深凸、凹模結(jié)構(gòu)時(shí)，必須十分注意前后兩道工序的凸、凹模形狀和尺寸的正確關(guān)系，做到前道工序所得工序件形狀和尺寸有利于后一道工序的成形和定位，而后一道工序的壓料圈的形狀與前道工序所得工序件相吻合，拉深凹模的錐角 要與前道工序凸模的斜角一致，盡量避免坯料轉(zhuǎn)角部在成形過程中不必要的反復(fù)彎曲。 ??????? 對(duì)于最后一道拉深工序，為了保證成品零件底部平整，應(yīng)按圖4.8.5所示的確定凸模圓角半徑。對(duì)于盒形件，ｎ-1次拉深所得工序件形狀對(duì)最后一次拉深成形影響很大。因此，ｎ-1次拉深凸模的形狀應(yīng)該設(shè)計(jì)成底部具有與拉深件底部相似的矩形（或方形），然后用55°斜角向壁部過渡（圖4.8.5ｃ），這樣有利于最后拉深時(shí)金屬的變形。圖中斜度開始的尺寸為 ??????? ??????? ??????? 圖4.8.5 有壓料多次拉深的凸、凹模結(jié)構(gòu) ??????? ??????? 圖4.8.5 最后拉深工序凸模底部的設(shè)計(jì) ??????? 對(duì)于最后一道工序的拉深模，其凸、凹模工作部分尺寸及公差應(yīng)按零件的要求來確定。 ??????? ??????? 圖4.8.6 拉深凸、凹模尺寸的確定