第4章-拉深工藝與拉深模.ppt

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2019/10/13,1,,4.1 拉深工藝及拉深件的工藝性,第4章 拉深工藝與拉深模 ,4.1.1 拉深工藝概述,利用模具將平板毛坯沖壓成開(kāi)口空心零件或開(kāi)口空心零件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的一種加工方法。,通過(guò)拉伸方法可以獲得筒形、階梯形、錐形、球形、拋物線形、盒形等軸對(duì)稱薄壁類空心件。如果和其他沖壓工藝相結(jié)合，還可能沖制出形狀極為復(fù)雜的零件（如汽車覆蓋件）。,2019/10/13,2,按照成形前后壁厚的變化可將拉伸分為變薄拉伸和不變薄拉伸兩種。也可以按照側(cè)壁母線分為四大類： (1) 直壁旋轉(zhuǎn)體拉深件 如易拉罐、電池殼、金屬藥瓶和起動(dòng)器殼等；,2019/10/13,3,(2) 曲線旋轉(zhuǎn)體拉深件 如搪瓷盆、汽車燈殼和炒鍋等；,(3) 直壁非旋轉(zhuǎn)體制件(盒形制件) 如計(jì)算機(jī)接口固定架、飯盒和水斗等；,2019/10/13,4,(4) 曲面非旋轉(zhuǎn)體拉深件 如汽車覆蓋件。,按毛坯形狀可分為首次拉深（以平板作毛坯）和以后的各次拉深（以空心件作毛坯）； 按壁厚變化可分為普通拉深（工件壁厚不變）和變薄拉深（工件壁厚變?。?。變薄拉深用于制造薄壁厚底、變壁厚、大高度的筒形件（如易拉罐）,2019/10/13,5,,4.1.2 拉深件的工藝性,1.拉深件的形狀和尺寸,（1）拉深件的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)簡(jiǎn)單、對(duì)稱，盡量避免急劇的外形變化；,（2）標(biāo)注尺寸時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用要求只標(biāo)注內(nèi)形尺寸或只標(biāo)注外形尺寸，不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)、外形尺寸。筒壁和底面連接處的圓角半徑只能標(biāo)注內(nèi)形，材料厚度不宜標(biāo)注在筒壁或凸緣上；,2019/10/13,6,,（3）拉深件的底部或凸緣上有孔時(shí)，孔邊到側(cè)壁的距離應(yīng)滿足a≥rd+0.5t；,（4）多次拉深件的筒壁或凸緣的內(nèi)、外表面應(yīng)允許有壓痕；,（5）非對(duì)稱的空心件應(yīng)進(jìn)行組合，成對(duì)進(jìn)行拉深,然后將其切成兩個(gè)或多個(gè)零件.,2019/10/13,7,,2.拉深件的高度,拉深件的高度h對(duì)拉深成形的次數(shù)和成形質(zhì)量均有重要的影響，常見(jiàn)零件一次成形高度為：,無(wú)凸緣筒形件：h≤（0.5~0.7）d 帶凸緣筒形件：當(dāng)dt/d≤1.5時(shí), h≤（0.4~0.6）d d 拉深件壁厚中徑 dt 拉深件凸緣直徑,2019/10/13,8,,3.拉深件的圓角半徑,拉深件凸緣與筒壁間的圓角半徑應(yīng)取rd≥2t，為便于拉深順利，一般rd=（4~8）t，當(dāng)rd ≤2t，需增加整形工序；,拉深件底面與筒壁間的圓角半徑應(yīng)取rp≥2t，為便于拉深順利，一般rp=（3~5）t，當(dāng)rp ≤2t，需增加整形工序； 凸模圓角半徑大，減小了板料繞凸模彎曲的拉應(yīng)力，增加了危險(xiǎn)斷面的抗拉強(qiáng)度，增加了極限變形程度。,2019/10/13,9,,4.拉深件的尺寸精度,一般不高于IT11級(jí)，如高于，則需增加整形工序。 由于材料的各向異性，拉深件的口部和凸緣外緣一般是不整齊的，拉深結(jié)束后，要增加切邊工序。,5.拉深件的材料選用,良好的塑性，較小的屈強(qiáng)比和較大的厚向異性系數(shù),2019/10/13,10,,4.2 拉深工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算,4.2.1 拉深變形過(guò)程及特點(diǎn),圓形平板毛坯拉深成開(kāi)口直壁圓筒形件，且h(D-d)/2,拉深凸模和凹模與沖裁模不同之處:拉深凸、凹模都有一定的圓角, 而不是鋒利的刃口，其間隙一般稍大于板料的厚度。,2019/10/13,11,,面積相等原則：將三角形陰影部分切除，把留下的狹條沿直徑d的圓周折彎后豎起來(lái)并加以焊接，就得到一個(gè)直徑為d，高度為h=（D-d）/2的圓筒件，說(shuō)明被切除的三角形陰影部分在模具的作用下發(fā)生了塑性流動(dòng)，從而使拉深后的工件高度增加了Δh，所以h（D-d）/2。,2019/10/13,12,,工件的壁厚和硬度也有所變化,2019/10/13,13,,拉深后的網(wǎng)格變化,（1）直徑為d的網(wǎng)格基本保持不變，拉深后成為筒底。,（2）D-d環(huán)形部分的網(wǎng)格發(fā)生了明顯的變化，由扇形網(wǎng)格（A1）變成了矩形網(wǎng)格（A2）。,2019/10/13,14,,拉深后的網(wǎng)格變化,（3）原來(lái)間隔相同的同心圓變成筒壁上的不等距的水平圓筒線，且越往上間距增加越大。,（4）原來(lái)分度相等的輻射線在筒壁上成了相互平行且等距的垂直線，其寬度完全相等.,2019/10/13,15,,扇形網(wǎng)格成為矩形網(wǎng)格的原因，在于拉深時(shí)每個(gè)網(wǎng)格均受切向壓應(yīng)力σ3和徑向拉應(yīng)力σ1的作用，這就相當(dāng)于在一個(gè)楔形槽中拉著扇形網(wǎng)格通過(guò)一樣。 σ 1由于拉深力作用， σ3由于直徑縮小，切向互相擠壓產(chǎn)生的。,2019/10/13,16,拉深變形的特點(diǎn),（1）位于凸模下面的材料基本不變形，拉深后成為筒底，變形主要集中在位于凹模表面的平面凸緣區(qū)，該區(qū)是拉深變形的主要變形區(qū)。 （2）變形區(qū)的變形不均勻，沿切向受壓而縮短，沿徑向受拉而伸長(zhǎng)，越往口部壓縮和伸長(zhǎng)得越多。在口部板料的厚度增加。,2019/10/13,17,,4.2.2 拉深過(guò)程中材料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài),凸模將拉深力作用在筒形件底部，通過(guò)壁部傳遞到凸緣，使凸緣部分的毛坯拉入凸、凹模間隙中，變形過(guò)程中毛坯各部位的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)是不同的,2019/10/13,18,,(1)平面凸緣部分(區(qū)I，主要變形區(qū)）:由扇形網(wǎng)格變成矩形區(qū)域，是拉深的主要變形區(qū)。承受徑向拉應(yīng)力σ1和切向壓應(yīng)力σ3以及厚度方向壓應(yīng)力σ2.產(chǎn)生應(yīng)變?chǔ)?、ε3、ε2.當(dāng)切向壓應(yīng)力較大，極限變形程度主要受傳力區(qū)承載能力的限制，而板料較薄時(shí)，材料容易失穩(wěn)彎曲，造成皺褶。,2019/10/13,19,,(2)凹模圓角部分(區(qū)II，過(guò)渡區(qū)）:由凸緣向筒壁變形的過(guò)渡區(qū)，材料變形比較復(fù)雜，除了有I區(qū)的變形特點(diǎn)外，由于材料還在凹模圓角處產(chǎn)生彎曲，在厚度方向受到壓應(yīng)力σ2.,2019/10/13,20,,(3)筒壁部分(區(qū)III，傳力區(qū)）:材料流動(dòng)到這里，筒形已形成承受拉應(yīng)力σ1 ，也產(chǎn)生小量的縱向應(yīng)變?chǔ)?和厚向壓應(yīng)變?chǔ)?2.,2019/10/13,21,,(4)凸模圓角部分(區(qū)IV，過(guò)渡區(qū)）:承受徑向拉應(yīng)力σ1和切向壓應(yīng)力σ3以及厚度方向壓應(yīng)力σ2.產(chǎn)生應(yīng)變?chǔ)?、ε3、ε2 ，在厚度方向受到壓應(yīng)力σ2.產(chǎn)生徑向伸長(zhǎng)、厚度減薄的變形，形成危險(xiǎn)斷面，在此處斷裂，造成廢品。,2019/10/13,22,,(5)筒底部分(區(qū)V，小變形區(qū)）:受到拉深引起的拉應(yīng)力σ1和σ3作用，但由于凸模的摩擦作用，這個(gè)拉應(yīng)力不大,材料變薄很小，一般只有1%~3%，可以忽略不計(jì)。,拉深主要的質(zhì)量問(wèn)題是平面凸緣區(qū)起皺和“危險(xiǎn)斷面”的拉裂。,2019/10/13,23,,在拉深過(guò)程中，坯料各區(qū)的應(yīng)力與應(yīng)變是 不均勻 的。即使在凸緣變形區(qū)也是這樣，愈靠近外緣，變形程度愈大 ，板料增厚也愈大 。,2019/10/13,24,,4.2.3 拉深過(guò)程的起皺和破裂,1.起皺：拉深時(shí)，凸緣部分存在切向壓應(yīng)力σ3，達(dá)到一定程度，板料切向失穩(wěn)而拱起，在凸緣四周沿切向產(chǎn)生波浪形的連續(xù)彎曲,2019/10/13,25,,拉深起皺后，輕者凸緣變形區(qū)材料仍能被拉進(jìn)凹模，會(huì)使工件口部產(chǎn)生波紋，影響工件的質(zhì)量。,2019/10/13,26,,起皺嚴(yán)重時(shí)，起皺的凸緣材料不能通過(guò)凸、凹模間隙而引起拉深件拉裂。,拉深是否起皺與σ3大小有關(guān)，也與毛坯的相對(duì)厚度t/D有關(guān)，而σ3與拉深的變形程度有關(guān)。而每次拉深的變形程度較大而t/D較小時(shí)就會(huì)起皺。,防止起皺的方法是壓邊圈，或者減小拉深變形程度、加大毛坯厚度。,2019/10/13,27,,2.破裂：起皺并不表示板料變形達(dá)到了極限，因?yàn)椴捎眉訅哼吶Φ却胧┖笞冃纬潭热匀豢梢蕴岣摺ｋS著變形程度的提高，變形力也相應(yīng)增大，當(dāng)變形力大于危險(xiǎn)斷面的承載能力時(shí)拉深件則被拉破，因此危險(xiǎn)斷面的承載能力是決定拉深能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵.,2019/10/13,28,,拉深時(shí)危險(xiǎn)斷面是否被拉裂，取決于材料的性能、變形程度的大小、模具的圓角半徑、潤(rùn)滑條件等。生產(chǎn)實(shí)踐中通常采用硬化指數(shù)大、屈強(qiáng)比小的材料進(jìn)行拉深，采用適當(dāng)增加拉深凸、凹模圓角半徑、增加拉深次數(shù)、改善潤(rùn)滑等措施來(lái)避免拉裂的產(chǎn)生,2019/10/13,29,,4.2.4 直壁圓筒形件的拉深工藝計(jì)算,1.毛坯尺寸計(jì)算,（1）修邊余量的確定,板料存在著各向異性，實(shí)際生產(chǎn)中毛坯和凸、凹模的中心也不可能完全重合，因此拉深口不可能很整齊，通常都要有修邊工序，以切去不整齊部分。表4.1、表4.2,2019/10/13,30,,因材料性能和模具幾何形狀等因素的影響，會(huì)造成拉深件口部不齊，尤其是經(jīng)過(guò)多次拉深的拉深件，起口部質(zhì)量更差。因此在多數(shù)情況下采用加大工序件高度或凸緣直徑的方法，拉深后再經(jīng)過(guò)切邊工序以保證零件質(zhì)量。,2019/10/13,31,,（2）拉深件毛坯尺寸的確定,根據(jù)拉深后工件表面積與拉深前毛坯表面積相等這一原則來(lái)計(jì)算,(1)確定修邊余量：查表4.1、4.2(P119)查處Δh,(2)計(jì)算工件表面積，分解成若干簡(jiǎn)單幾何體,(3)求出毛坯尺寸,2019/10/13,32,表4.1筒形件的修邊余量(mm),2019/10/13,33,表4.2帶凸緣的修邊余量,2019/10/13,34,,(3)求出毛坯尺寸,2019/10/13,35,,用理論計(jì)算方法確定坯料尺寸不是絕對(duì)準(zhǔn)確，因此對(duì)于形狀復(fù)雜的拉深件，通常是先做好拉深模 ，以理論分析方法初步確定的坯料進(jìn)行試模，經(jīng)反復(fù)試模，直到得到符合要求的沖件時(shí)，再將符合要求的坯料形狀和尺寸作為制造落料模的依據(jù) 。,2019/10/13,36,,2.拉深次數(shù),（1）拉深系數(shù)m,拉深后的工件直徑與拉深前工件（或毛坯）直徑之比。m越小，則變形程度越大 。,多次拉深是因?yàn)槊看卧试S的拉深程度是有限制的,2019/10/13,37,,總拉深系數(shù),拉深系數(shù)是否合理是拉深工藝成敗的關(guān)鍵。m小，拉深變形越大；過(guò)小，拉深無(wú)法進(jìn)行。,拉深比k是拉伸系數(shù)m的倒數(shù)。,m大，塑性潛力未被充分利用，拉深次數(shù)增加。,極限拉深系數(shù)：拉深件不被拉裂的最小拉深系數(shù),2019/10/13,38,,影響極限拉深系數(shù)的因素：材料的力學(xué)性能、毛坯的相對(duì)厚度t/D、模具的幾何參數(shù)及潤(rùn)滑條件。,材料的屈強(qiáng)比σs/σb小，塑性好材料的厚向異性系數(shù)γ大，拉深系數(shù)可選??；毛坯的相對(duì)厚度t/D大、凸、凹模圓角半徑大，拉深系數(shù)可取??；凹模與板料之間、壓邊圈與板料之間良好的潤(rùn)滑也可以減小極限拉深系數(shù)。查表4.3、表4.4（P123）,,（2）拉深次數(shù)確定,首先判定是否能夠一次拉深完成（拉深件直徑/毛坯直徑表中值）。,1）推算法：d1=m1D，d2=m1m2D……,2）查表法：表4.5，根據(jù)相對(duì)高度（P124）,2019/10/13,39,表4.3 筒形件帶壓邊圈的極限拉深系數(shù),2019/10/13,40,表4.4 筒形件不帶壓邊圈的極限拉深系數(shù),2019/10/13,41,表4.5 筒形件相對(duì)高度h/d與拉深次數(shù)的關(guān)系,2019/10/13,42,,3.各次拉深后半成品尺寸的計(jì)算,（1）半成品直徑的計(jì)算,1）m1≤[m1]…mn≤[mn]；且m1-[m1]≈ mn≤[mn] 2)m1m2…mn=d/D,（2）半成品圓角半徑 除了最后一次拉深底部的圓角半徑等于工件的圓角半徑外，中間各半成品的底部圓角半徑等于相應(yīng)拉深凸模的圓角半徑,2019/10/13,43,,（3）半成品高度尺寸的計(jì)算,4 拉深工藝力的計(jì)算,（1）壓邊力,是否采用壓邊圈？查表4.6（P125）,壓邊力過(guò)大，會(huì)增加坯料拉入凹模的拉力，容易拉裂工件；過(guò)小，則不能防止凸緣起皺。,2019/10/13,44,,壓邊力經(jīng)驗(yàn)公式,任意形狀的拉深件,圓筒形件首次拉深,q—單位壓邊力N，表4.7（P126),圓筒形件以后各次拉深,2019/10/13,45,,（2）拉深力,圓筒形件首次,k1、k2—修正系數(shù)，表4.8（P127）,以后各次拉深,（3）壓力機(jī)噸位,單動(dòng)壓力機(jī),雙動(dòng)壓力機(jī)：內(nèi)滑塊的公稱壓力大于拉深力，外滑塊的公稱壓力大于壓邊力,2019/10/13,46,,當(dāng)拉深行程較大。特別是落料、拉深復(fù)合沖壓時(shí)，不能簡(jiǎn)單地將落料力和拉深力疊加去選擇壓力機(jī)，因?yàn)楣Q壓力是指壓力機(jī)在接近下死點(diǎn)時(shí)的壓力。因此，應(yīng)該注意壓力機(jī)的壓力-行程曲線，否則很可能由于過(guò)早地出現(xiàn)最大沖壓力而使壓力機(jī)超載損壞,在深拉深時(shí)，最大拉深力ΣF≤(0.5～0.6) F設(shè)； 在淺拉深時(shí)，最大拉深力ΣF≤(0.7～0.8) F設(shè)。,1-壓力機(jī)壓力曲線 2-落料力曲線 3-拉深力曲線,2019/10/13,47,,（4）壓力機(jī)功率校核：,第一次拉深,以后每次拉深,W1、Wn—首次和以后各次拉深的拉深功N.m,F1max、Wnmax—首次和以后各次拉深的最大拉深力N,λ1、λn—平均變形力與最大變形力的比值，表4.8,2019/10/13,48,,拉深壓力機(jī)所需電動(dòng)機(jī)功率：,ξ—不均衡系數(shù)，1.2-1.4,η1、η2—壓力機(jī)效率0.6-0.8.電機(jī)效率0.9-0.95,n—壓力機(jī)每分鐘行程次數(shù) 1.36—馬力轉(zhuǎn)換為千瓦的系數(shù),2019/10/13,49,,dt/d≤1.1—1.4 小凸緣件 dt/d1.1—1.4 寬凸緣件,4.2.5 帶凸緣筒形件的拉深,2019/10/13,50,,1. 小凸緣件的拉深,可按筒形件拉深處理，只是在最后一、二次拉深加工出凸緣或帶錐形的凸緣，然后校平。,2019/10/13,51,,2. 寬凸緣件的拉深,第一次拉深就把凸緣拉深到尺寸，為了避免在以后拉深過(guò)程中，凸緣受拉變形，把拉入凹模的材料比所需筒部的材料面積大3%-5%，而在以后的各次拉深中，凸緣直徑保持不變，僅僅減小筒部直徑.實(shí)際生產(chǎn)中減小筒部直徑方法有：,凸、凹模圓角半徑不變，靠直徑縮小來(lái)增加高度和減少凸緣的寬度。,2019/10/13,52,,2. 寬凸緣件的拉深,第一次拉深就把凸緣拉深到尺寸，為了避免在以后拉深過(guò)程中，凸緣受拉變形，把拉入凹模的材料比所需筒部的材料面積大3%-5%，而在以后的各次拉深中，凸緣直徑保持不變，僅僅減小筒部直徑.實(shí)際生產(chǎn)中減小筒部直徑方法有：,凸、凹模圓角半徑不變，靠直徑縮小來(lái)增加高度和凸緣的寬度。,2019/10/13,53,,(2) 高度不變，第一次拉深用大凸、凹模圓角半徑，以后拉深時(shí)，靠減小凸、凹模圓角半徑和工件直徑，以加大凸緣寬度。,第一種方法易留下各次拉深時(shí)的痕跡，需要增加整形工序。 第二種方法工件表面質(zhì)量好，第一次拉深易起皺，只適用于相對(duì)厚度較大毛坯。,2019/10/13,54,,寬凸緣件拉深工藝計(jì)算：,1）確定修邊余量，預(yù)算毛坯直徑D,2）計(jì)算t/D×100并假定dt/d，查表4.9，能否一次完成,表4.9 凸緣件第1次拉深的最大相對(duì)高度（h1/d1）,2019/10/13,55,,3）查表4.10，第1次拉深系數(shù)[m1]，查表4.11以后各次拉深系數(shù)，得到拉深次數(shù),表4.10凸緣件第1次拉深系數(shù)[m1],2019/10/13,56,,4）確定拉深次數(shù)后調(diào)整各次拉深系數(shù)，計(jì)算各工序的拉深筒部直徑,5）參考筒形件方法，確定圓角半徑,6）計(jì)算第一次拉深高度，并校核第1次拉深的相對(duì)高度，檢查假定是否安全。,7）計(jì)算以后各次拉深高度。,2019/10/13,57,盒形件是非旋轉(zhuǎn)體零件，由四個(gè)圓角和四條直邊組成，拉深時(shí)，圓角部分相當(dāng)于圓筒形件拉深，直邊相當(dāng)于彎曲變形，但相互受到牽制。 拉深時(shí)，橫向間距縮小，愈靠近角部縮小愈多；縱向間距加大，愈向上部增大愈多。 直邊承受了圓角部分的拉深變形力，圓角部分受力比圓筒件小。,2019/10/13,58,正方形盒形件的坯料形狀是 圓形 ；矩形盒形件的坯料形狀為 長(zhǎng)圓形 或 橢圓形 。,2019/10/13,59,,4.3 拉深模的典型結(jié)構(gòu),按工藝順序分為首次拉深模和以后各次拉深模； 按使用的設(shè)備分為單動(dòng)壓力機(jī)用拉深模、雙動(dòng)壓力機(jī)用拉深模和三動(dòng)壓力機(jī)用拉深模； 按工序的組合分為單工序拉深模、復(fù)合模和連續(xù)拉深模； 按有無(wú)壓邊裝置分為帶壓邊裝置和不帶壓邊裝置拉深模。,2019/10/13,60,,4.3.1 首次拉深模,1 無(wú)壓邊裝置的首次拉深模:,坯料在定位圈中定位,凹模底部臺(tái)階完成脫模，由下模板底孔落下。,由于沒(méi)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，校模圈完成凹模、凸模對(duì)中，工作時(shí)，校模圈移去,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，用于塑性好、厚度大工件拉深，只適合淺拉深,1-凸模；2-校模圈；3-定位圈；4-凹模,2019/10/13,61,,2 帶壓邊裝置的首次拉深模:,正裝結(jié)構(gòu),壓邊裝置裝在模具內(nèi)，由于受模具空間限制，不能提供太大的壓邊力，適合淺拉深,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,2019/10/13,62,,倒裝結(jié)構(gòu),壓邊裝置裝在模具外面，不受模具空間限制，提供的壓邊力要一大些，模具結(jié)構(gòu)緊湊,是常用的結(jié)構(gòu)形式。,壓邊力由連接在下模座上的彈性壓邊裝置提供，毛坯在壓邊圈上定位，拉深結(jié)束，凹模上行，壓邊圈復(fù)位將工件從凸模上刮下，打料桿卸料。,1-擋銷；2-打料桿；3-推件塊；4-墊板；5-凹模；6-凸模；7-彈性壓邊圈；8--卸料螺釘,2019/10/13,63,,3 落料拉深復(fù)合模:,1-下模座；2-頂桿；3-壓邊圈；4-落料凹模；5、13、21-銷釘；6、12、23-螺釘；7-凸凹模固定板； 8-墊板；9-上模座；10-導(dǎo)套；11-導(dǎo)柱；14-模柄；15-打料桿；16-凸凹模；17-推件塊；18-拉深凸模；19-剛性卸料板；20-導(dǎo)料板；22-凸模固定板；24-擋料銷,2019/10/13,64,,條料做坯料,拉深凸模的頂面要低于落料凹模的頂面，保證先落料后拉深，還需預(yù)留凹模刃口的刃磨量,拉深時(shí)，頂桿、壓邊圈進(jìn)行壓邊；拉深結(jié)束，工件在凸凹模內(nèi)；打料桿、推塊卸工件；剛性卸料板卸廢料；生產(chǎn)效率高、操作方便,2019/10/13,65,,4 雙動(dòng)壓力機(jī)使用的首次拉深模,凸模通過(guò)固定桿與內(nèi)滑塊連接,毛坯在凹模上由定位板定位,由于雙動(dòng)壓力機(jī)外滑塊提供的壓邊力恒定，壓邊效果好。用于變形量大、質(zhì)量要求高、生產(chǎn)批量大。,外滑塊帶動(dòng)壓邊圈壓住毛坯,頂件塊頂出,1-下模座；2-凹模；3-定位板；4-上模座；5-壓邊圈；6-凸模固定桿；7-拉深凸模；8-凹模固定板；9-頂件塊,2019/10/13,66,,4.3.2 以后各次工序拉深模,毛坯是已拉深的半成品筒形件，定位和壓邊與首次拉深模不同,(1)無(wú)壓邊裝置的以后各次工序的拉深模:適用于變形較小的拉深或整形,1-上模座；2-墊板；3-凸模固定板；4-凸模；5-定位板；6-凹模；7-凹模固定板；8-下模板,2019/10/13,67,,(2)帶壓邊裝置以后各次工序的拉深模,倒裝結(jié)構(gòu)形式,壓邊圈兼做定位圈，為防止壓邊力增加，安裝限位銷,1-壓邊圈；2-凸模；,2019/10/13,68,,4.4 拉深模設(shè)計(jì),4.4.1 壓邊裝置,1 壓邊裝置的作用和類型,作用：防止起皺,(1)彈性壓邊裝置，多用于普通沖床，適合拉深中、小型拉深件的模具,2019/10/13,69,,壓料力的選擇應(yīng)在保證變形區(qū)不起皺的前提下，盡量選用小的壓料力。 隨著拉深深度的增加，需要壓邊的凸緣部分不斷減少，所需的壓邊力也逐漸減少。而橡膠、彈簧壓邊力卻逐步增加（適用于淺拉深），氣墊壓邊力不變，壓邊效果好，但復(fù)雜、制造、維修不易，且使用壓縮空氣，許多工廠不具備此條件。,2019/10/13,70,,為了克服橡膠、彈簧的缺點(diǎn)，采用限位裝置（定位銷、柱銷或螺栓），使壓邊圈和凹模始終保持一定的間隙S，在某種程度上限制了壓邊力的增大。,,2019/10/13,71,,(2)剛性壓邊裝置,壓邊力不隨行程而變化，拉深效果較好，且模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。這種結(jié)構(gòu)用于雙壓力機(jī)，凸模裝在壓力機(jī)的內(nèi)滑塊上，壓邊裝置裝在外滑塊上。壓邊力由設(shè)備提供，多用于大件.,1-下模座；2-凹模；3-定位板；4-上模座；5-壓邊圈；6-凸模固定桿；7-拉深凸模；8-凹模固定板；9-頂件塊,2019/10/13,72,,2 壓邊裝置的結(jié)構(gòu)形式,(1)首次拉深用的壓邊裝置,一般采平面壓邊，壓邊圈多為平板結(jié)構(gòu)。,2019/10/13,73,,為了增大單位壓邊力，減少材料與壓邊圈的接觸面積，對(duì)于寬凸緣件，采用平錐形壓邊圈,2019/10/13,74,,對(duì)于寬凸緣件，也可采用成形錐形凸緣壓邊圈,2019/10/13,75,,(2)以后各次拉深用的壓邊裝置,一般采筒形結(jié)構(gòu)。,(3) 壓邊圈的尺寸,首次拉深壓邊圈的內(nèi)徑 dy=1.001dp,但應(yīng)滿足dp+0.01mm≤dpy≤dp+0.25mm,以后各次拉深壓邊圈的內(nèi)徑按上述方法確定,Dy=D-（0.03~0.08）mm,ry=比上一次大0.5~1mm,2019/10/13,76,,4.4.2 凸、凹模工作部分設(shè)計(jì),1 凸、凹模結(jié)構(gòu),(1)不帶壓邊圈的拉深模,(a)圓弧形凹模：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，是常用結(jié)構(gòu),(b)錐形凹模、（c）漸開(kāi)線凹模：對(duì)抗失穩(wěn)起皺有利，但加工復(fù)雜，主要用于拉深系數(shù)較小的拉深件。,2019/10/13,77,,無(wú)壓邊圈多次拉深用的凸、凹模結(jié)構(gòu),2019/10/13,78,,(2)帶壓邊圈的拉深模,(a) 圓角結(jié)構(gòu)：用于拉深直徑d≤100mm,(b)錐形結(jié)構(gòu)：拉深直徑d≥100mm ,除具有改善金屬流動(dòng)性，減少變形抗力，材料不易變薄的特點(diǎn)外；還可減輕毛坯反復(fù)彎曲變形程度，提高零件側(cè)壁質(zhì)量，使毛坯下次工序中容易定位。,2019/10/13,79,,均需注意前、后兩道工序的沖模在形狀和尺寸上的協(xié)調(diào)，使前道工序得到的半成品形狀有利于后道工序的成形。,比如壓邊圈的形狀和尺寸與前道工序凸模的相應(yīng)部分相同；拉深凹模的錐面角度α也要與前道工序凸模的錐度一致。,2019/10/13,80,,1 凸、凹模尺寸設(shè)計(jì),(1)凹模圓角半徑,對(duì)拉深工作影響很大，影響到拉深件質(zhì)量、拉深力的大小和拉深模的壽命。拉深凹模圓角半徑大，允許的極限拉深系數(shù)可減小 ，但 過(guò)大 的圓角半徑會(huì)使板料懸空面積增大，容易產(chǎn)生失穩(wěn)起皺 。,首次拉深,也可查表4.12（P141),D-毛坯直徑mm；d-凹模內(nèi)徑mm,2019/10/13,81,,(2)凸模圓角半徑,對(duì)拉深工作影響沒(méi)有凹模圓角半徑大，但其值必須合適，過(guò)小的rp會(huì)使危險(xiǎn)斷面受拉力大，工件易產(chǎn)生局部變?。?而rp過(guò)大，凸模與毛坯接觸面小，易產(chǎn)生底部變薄和內(nèi)部起皺,首次拉深,除最后1次外中間各次,最后1次凸模圓角半徑=工件圓角半徑，但對(duì)于小于6mm材料，不得小于（2~3）t；對(duì)于大于6mm材料，不得小于（1.5~2）t,2019/10/13,82,,(3)凸、凹模間隙,對(duì)拉深力、工件質(zhì)量、模具壽命都有影響。間隙過(guò)大，容易起皺，工件有錐度，精度差；間隙過(guò)小，摩擦加劇，導(dǎo)致工件變薄嚴(yán)重，甚至拉裂。,不帶壓邊的單邊間隙,最后1次拉深或精密工件拉深取偏小值，對(duì)首次或中間取大值,帶壓邊間隙查表4.13（P142）,2019/10/13,83,,(4)凸、凹模工作部分的尺寸及尺寸公差,主要考慮模具的磨損和拉深件的回彈。工件的尺寸公差在最后一道工序考慮，最后一道凸、凹模尺寸，由拉深件的尺寸標(biāo)注方法確定。,尺寸標(biāo)注在外側(cè)，凹?；鶞?zhǔn)設(shè)計(jì),尺寸標(biāo)注在內(nèi)側(cè)，凸?；鶞?zhǔn)設(shè)計(jì),2019/10/13,84,,δpδd—凹模、凸模的制造公差，表4.14,多次拉深中間工序尺寸無(wú)需嚴(yán)格要求,（5）拉深凸模的出氣孔尺寸,拉深凸模中心必須鉆一出氣孔以免卸料時(shí)出現(xiàn)真空，卸料困難，孔徑查表4.15,2019/10/13,85,,潤(rùn)滑工序是拉深過(guò)程中必不可少的工序 拉深時(shí)，凹模和卸料板與板料接觸的表面應(yīng)當(dāng)潤(rùn)滑； 而凸模圓角與板料接觸的表面不宜太光滑 ，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)斷面易于變薄破裂的危險(xiǎn)。,2019/10/13,86,,需多次拉深的工件，在兩次拉深間，許多情況下都不必進(jìn)行 熱處理。 從降低成本、 提高生產(chǎn)率的角度出發(fā)，應(yīng)盡量減少這個(gè)輔助工序。 經(jīng)過(guò)熱處理或表面有油污和其它臟物的工序件表面，需要酸洗 方可繼續(xù)進(jìn)行沖壓加工或其它工序的加工。,2019/10/13,87,,4.5 拉深模設(shè)計(jì)舉例,無(wú)凸緣的直壁圓筒形件，材料08F，料厚1mm，小批量生產(chǎn)，試完成該產(chǎn)品的拉深工藝設(shè)計(jì),1 零件的工藝性分析,形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱、零件無(wú)厚度不變的要求，R3滿足,rp≥2t,未注公差，普通拉深即可,2019/10/13,88,,2 工藝方案的確定,（1）修邊余量,,（2）毛坯直徑計(jì)算（式4.1）,2019/10/13,89,,（3）拉深次數(shù),,2）確定拉深次數(shù),1）判斷是否需要壓邊圈,,第3次即可拉深完成，考慮到都是極限拉深，故調(diào)整到4次,2019/10/13,90,,（4）方案確定,方案一：?jiǎn)喂ば蛏a(chǎn)，落料-拉深-拉深-拉深-拉深-切邊,,方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但首次拉深毛坯定位比較困難，考慮到小批量，選用方案二,方案二：首次復(fù)合（落料拉深復(fù)合）-拉深-拉深-拉深-切邊,方案三：級(jí)進(jìn)拉深,2019/10/13,91,,3 工藝計(jì)算,（1）各次拉深半成品尺寸的確定,,（2）半成品直徑，極限拉深系數(shù)進(jìn)行調(diào)整（P124),（3）半成品底部圓角半徑,2019/10/13,92,,4）半成品高度（式4.3P125）,,（2）沖壓工藝力（式4.8P126），查表4.8，k2=0.6 查表1.4，σb=320MPa（第4次為例）,壓邊力（式4.6），查表4.7，q=2.5MPa,2019/10/13,93,,選用單動(dòng)壓力機(jī)，設(shè)備噸位,,4）模具工作部分尺寸（第4次為例）,（1）帶壓邊圈單邊間隙，查表4.13（P142），c=t=1mm,初選100kN開(kāi)式曲柄壓力機(jī)J23-10,（2）凸凹模圓角半徑,1）凹模圓角半徑，查表4.12（P141)，rd1=8t=8mm rd（n-1）=（0.6~0.8）rdn， rd4=4mm,2）凸模圓角半徑，與工件圓角半徑一致，rp1=3mm,2019/10/13,94,,3）凸、凹模刃口尺寸及公差,,零件的尺寸和精度是由最后一道拉深模保證的，零件對(duì)內(nèi)形尺寸有要求，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。未注公差按IT14，偏差查表4.14（P143），式4.21（P142),4）凸模通氣孔，查表4.15 （P143），6.5mm,2019/10/13,95,,5 模具總體結(jié)構(gòu)形式：倒裝、壓邊圈外形定位,,1-下模座；2-凸模固定板；3-卸料螺釘；4-壓邊圈；5-凹模；6-空心墊板；7-墊板；8-上模座；9、17-銷釘；10-推件板；11-橫銷；12-推桿；13-模柄；14-止動(dòng)銷；15、18-螺釘；16-拉深凸模,2019/10/13,96,,6 模具主要零件 （1）凸模：材料Cr12MoV；熱處理56~60HRC,,2019/10/13,97,,6 模具主要零件 （2）凹模：材料Cr12MoV；熱處理58~62HRC,,2019/10/13,98,,6 模具主要零件 （3）壓邊圈：材料45；熱處理43~48HRC,,2019/10/13,99,,6 模具主要零件 （4）墊板：材料45；熱處理43~48HRC,,2019/10/13,100,,6 模具主要零件 （5）凸模固定板：材料45,,2019/10/13,101,,4.6 覆蓋件拉深,汽車和拖拉機(jī)車身上的大型薄板零件,4.6.1 覆蓋件拉深特點(diǎn),（1）覆蓋件一般都是復(fù)雜的空間曲面，拉深時(shí)變形過(guò)程比較復(fù)雜，所以不能按一般拉深理論來(lái)分析計(jì)算其成形工藝。目前，一般采用類比的方法，并在生產(chǎn)中調(diào)整,（2）覆蓋件形狀復(fù)雜、深度不均、壓邊面積小、拉深時(shí)需采用相應(yīng)的措施，加大進(jìn)料的阻力，使各部分金屬流動(dòng)趨于均勻，防止起皺,（3）一般覆蓋件成形面積都較大，需要的拉深力和壓邊力也較大。拉深模具大都采用合金鑄鐵,2019/10/13,102,,4.6.2 覆蓋件的沖壓工藝性,（1）覆蓋件在成形方向上的深度應(yīng)盡量淺，而且四周各方向的深度差要小，過(guò)渡部分變化應(yīng)平緩，圓角半徑一般取8~10mm，最小不小于5mm,（2）覆蓋件上的裝飾棱線、筋條、凹坑、加強(qiáng)筋等部分主要靠局部拉伸成形，為防止開(kāi)裂，應(yīng)采取加大圓角，并使側(cè)壁成一定斜度和降低深度等措施。兩覆蓋件間的裝飾棱線、筋條、凹坑等銜接與配合要保證光滑過(guò)渡、間隙小、美觀，允許工件尺寸不符合圖紙尺寸,（3）覆蓋件上與沖壓方向相反的部分拉深，主要靠局部拉深，一般采用大圓角和使側(cè)壁成一定斜度的成形方法，反拉深的深度不應(yīng)該超過(guò)正拉深部分的深度,2019/10/13,103,,4.6.2 覆蓋件的沖壓工藝性,（4）形狀對(duì)稱的左、右覆蓋件，一般應(yīng)一起拉深成形，然后剖切成兩件,（5）覆蓋件材料一般應(yīng)采用具有較好沖壓性能的薄鋼板。一般情況下，硬化指數(shù)n高和伸長(zhǎng)率δ、厚向異性系數(shù)γ高的材料，拉深時(shí)可以減小發(fā)生起皺和拉裂的可能,2019/10/13,104,,4.6.3 覆蓋件拉深工藝要點(diǎn),1.沖壓方向 直接影響零件成形質(zhì)量和模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,（1）保證凸模能夠順利進(jìn)入凹模，不應(yīng)出現(xiàn)凸模接觸不到的死區(qū)；需拉深成形的部位要在一次沖壓中完成,2019/10/13,105,,（2）保證成形時(shí)凸模與坯料接觸狀態(tài)良好。凸模與坯料接觸的面積要大，盡可能使凸模兩側(cè)與坯料的傾角一致，使從兩側(cè)拉入凹模的材料保持均勻(a)；凸模表面同時(shí)接觸毛坯的點(diǎn)要多而分散，并盡可能分布均勻，防止毛坯竄動(dòng)（b）；當(dāng)凸模與毛坯是點(diǎn)接觸時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加接觸面積，防止局部應(yīng)力集中造成局部開(kāi)裂,2019/10/13,106,,2壓料面,處于壓邊圈下面的毛坯凸緣部分，是保證成形過(guò)程中材料不破裂和順利成形的首要條件。拉深時(shí)，壓料面被逐漸拉入凹模型腔，形成覆蓋件的本體。因此，壓料面的形狀不但要保證壓料面上的材料不起皺，而且應(yīng)該盡可能使凸模下的材料能下凹，以降低拉深深度。壓料面可以是零件本體，也可以是補(bǔ)充部分。若為后者，拉深完畢后切除。,（1）壓料面應(yīng)該是平面、單曲面或曲率很小的雙曲面等可展開(kāi)面。,2019/10/13,107,,（2）壓料面和凸模的形狀應(yīng)保持一定的幾何關(guān)系，使毛坯在成形過(guò)程中始終處于緊張狀態(tài)，并能平穩(wěn)漸次地貼緊凸模。凸模的張開(kāi)長(zhǎng)度應(yīng)大于壓料面展開(kāi)長(zhǎng)度。,（3）確定壓料面時(shí)，要考慮毛坯定位的穩(wěn)定、可靠和送料與取料的方便。,（4）壓料面應(yīng)平整光滑有利于毛坯往凹模內(nèi)流動(dòng)。壓料面上不得有局部的鼓包、凹坑和下陷。有則需整形。,2019/10/13,108,,3 工藝補(bǔ)充面設(shè)計(jì),為了給覆蓋件創(chuàng)造一個(gè)良好的成形條件，在覆蓋件以外增加在后續(xù)工序中又切掉的部分稱為工藝補(bǔ)充面。,作用是：改善覆蓋件拉深條件，通過(guò)工藝延伸，能形成局部側(cè)壁高度，使覆蓋件各處拉深深度較為均勻，促使材料各處的變形均勻一致，方便覆蓋件成形中的定位及后續(xù)修邊、翻邊等工序。,(1)使拉深深度盡量淺。覆蓋件深度淺容易拉深。,(2) 盡量采用垂直修邊。垂直修邊比水平或傾斜修邊所需工藝補(bǔ)充面小，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，廢料也好排除。,2019/10/13,109,,(3)改善成形條件。合理設(shè)置工藝補(bǔ)充面可改善拉深條件。,(a)容易起皺。（b）增加直壁10~20mm，毛坯緊貼凸模，不會(huì)起皺,1-凸模；2-凹模,2019/10/13,110,,(4)使后續(xù)工序定位可靠。后續(xù)工序的定位基準(zhǔn)面主要采用覆蓋件上的側(cè)壁形狀或拉深檻形狀，也可在成形時(shí)穿刺或沖工藝孔。表4.16,4 拉深筋,作用是增加材料的流動(dòng)阻力，使壓料面以內(nèi)的材料有足夠的徑向拉深變形，以防止毛坯起皺或材料流動(dòng)不均勻。,筋條壓在壓料圈上，槽開(kāi)在凹模壓料面上，呈半圓形（圓、方）,2019/10/13,111,,拉深筋的布置視零件的外形、成形特點(diǎn)及深度而定，拉深件的直線段變形阻力小，接近彎曲，凸圓弧段屬拉深成形，變形阻力大。,為了增大直線段的進(jìn)料阻力，將拉深筋設(shè)置在直線段的壓料面上,深度大的邊，拉深筋數(shù)量少；深度淺的邊，拉深筋數(shù)量多。靠近凹模入口處拉深筋長(zhǎng)，遠(yuǎn)離凹模入口處的拉深筋短,2019/10/13,112,,拉深檻剖面成梯形，類似門檻，安裝在凹模孔口,2019/10/13,113,,5 工藝切口,覆蓋件中部需要形成某些深度較大的局部凸起時(shí)，往往由于不能從毛坯的外部得到材料的補(bǔ)充而導(dǎo)致工件破裂。通過(guò)預(yù)沖工藝孔或工藝切口，從變形區(qū)內(nèi)部得到材料，避免局部開(kāi)裂。,工藝切口必須放在拉應(yīng)力最大的拐角處。沖制工藝切口的時(shí)間、位置、大小、數(shù)量和形狀應(yīng)在調(diào)整拉深成形模時(shí)試驗(yàn)確定。比較淺的局部成形的工藝切口，在落料時(shí)沖出，多數(shù)在成形過(guò)程中沖出。工藝切口可設(shè)置一個(gè)、兩個(gè)甚至三個(gè),因?yàn)榇笮透采w件導(dǎo)向精度不高，切口的刃口間隙不穩(wěn)定，刃口容易啃壞，并有碎屑落到凹模表面，影響質(zhì)量，裝配和維修困難。盡量結(jié)構(gòu)改進(jìn)、加大圓角，斜度側(cè)壁。避免工藝切口。,2019/10/13,114,,6 定位形式,（1）用覆蓋件的外表面或內(nèi)表面的側(cè)壁定位:常見(jiàn)凹模下、凸模上，外表面?zhèn)缺诙ㄎ粡V泛應(yīng)用。,（2）拉深檻定位：方便、可靠,(3)傾斜表面上沖孔定位。,(4）水平面上刺孔定位：無(wú)廢料、定位接觸面積大。兩孔定位，孔徑10—15mm，工藝補(bǔ)充面上修掉,2019/10/13,115,,4.6.4 覆蓋件拉深模典型結(jié)構(gòu),1 單動(dòng)壓力機(jī)上使用的拉深模,凸模、凹模、壓料圈三部分組成,凸模鑄造而成，中間鑄空,壓料圈由下面氣墊緩沖銷支承，下面緩沖銷孔,非工作表面制出氣孔,背靠塊式導(dǎo)向板、箱式背靠塊，克服水平推力。,安裝吊鉤，便于安裝、運(yùn)輸,1、14-凸模；2-吊掛鉤；3、12-壓料圈；4-防磨板；5-凹模；6-螺栓槽；7-定位鍵槽；8-背靠塊式導(dǎo)向板；9-箱式背靠板，10、11-氣孔；13-緩沖銷孔,2019/10/13,116,,1 雙動(dòng)壓力機(jī)上使用的拉深模,凸模2、凹模7、壓料圈3、凸模座1（內(nèi)外滑塊高度差大），鑄造而成,模具長(zhǎng)度2000mm以上，鑄造壁厚60mm；長(zhǎng)度1000mm以下，厚度40mm，中間加強(qiáng)筋厚度30-50mm；無(wú)吊鉤，做吊裝孔,背靠塊式導(dǎo)向板10、頂料塊11、擋料塊4,1-凸模座；2-凸模；3-壓料圈；4-防磨板；5-凹模；6-螺栓槽；7-定位鍵槽；8-背靠塊式導(dǎo)向板；9-箱式背靠板，10、11-氣孔；13-緩沖銷孔,