9第九章--金屬容器沖壓工藝概述(7學(xué)時(shí)).ppt

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第九章 金屬容器沖壓工藝,包裝容器制造概論,6學(xué)時(shí)講授＋1學(xué)時(shí)練習(xí),教學(xué)重點(diǎn),1、沖裁的概念及作用 2、沖裁模間隙對(duì)沖裁的影響 3、沖裁力及其降低方法 4、應(yīng)變（應(yīng)力）中性層 5、最小彎曲半徑 6、拉深概念及過(guò)程 7、拉深毛坯結(jié)構(gòu) 8、拉深系數(shù),概述,金屬容器是包裝容器中規(guī)格、尺寸最完善的一類，具有較高的標(biāo)準(zhǔn)化程度。一般的金屬容器都有身、頂、底和開(kāi)啟部分構(gòu)成，在頂或底與身連接時(shí)一般都采用卷封形式，常用五層卷邊（二重卷邊），大型容器采用七層卷邊（三重卷邊）。 包裝工業(yè)中的金屬容器一般都屬于薄壁容器，加工時(shí)需要采用冷沖壓工藝。,,冷沖壓工藝是將各種不同規(guī)格的金屬板料和坯料在室溫下（低于再結(jié)晶溫度）對(duì)其施加壓力，使其變形或分離以后獲得所需各種形狀零件的一種加工工藝。 冷沖壓工藝包括分離工藝和成型工藝。,,第一節(jié) 沖裁工藝,沖裁概念 沖裁作用 一、沖裁過(guò)程 二、沖裁模間隙 三、凸凹模刃口尺寸計(jì)算 四、沖裁力及其降低方法 五、精密沖裁 六、修整,第二節(jié) 彎曲成型,一、彎曲變形過(guò)程 二、最小彎曲半徑 三、彎曲回彈現(xiàn)象 四、彎曲件的工藝性,第三節(jié) 拉深原理,概念 一、拉深變形過(guò)程 二、拉深過(guò)程的力學(xué)分析 三、拉深系數(shù)與拉深次數(shù) 四、拉深件的工藝性和拉深工序計(jì)算,,沖裁是利用沖模使材料分離的一種沖壓工藝，包括落料、沖孔、切口、剖切和修邊等工序，但在一般情況下往往指落料和沖孔。 落料：從板材上沖下所需形狀的零件或毛坯。 沖孔：在工件上沖出所需形狀的孔。,,,沖裁作用 ①直接制成零件。 ②為后續(xù)的彎曲、拉深和成型等工序作準(zhǔn)備。,,一、沖裁過(guò)程,1、過(guò)程 2、斷面 3、提高沖裁質(zhì)量的措施,,一、沖裁過(guò)程,1、過(guò)程,一、沖裁過(guò)程,1、過(guò)程,,一、沖裁過(guò)程,2、斷面 光亮帶（b） 圓角帶（a） 剪裂帶（c） 毛 刺（d）,,一、沖裁過(guò)程,3、提高沖裁質(zhì)量的措施 （1）減小模具間隙。 （2）壓緊凹模上材料，對(duì)凸模下的材料施加反壓力。 （3）潤(rùn)滑。 （4）盡可能采用合理間隙下限值。 （5）保質(zhì)沖模刃口的鋒利。,,二、沖裁模間隙,1、沖裁模間隙值的確定 2、沖裁模間隙對(duì)沖裁的影響,,二、沖裁模間隙,1、沖裁模間隙值的確定 （1）理論確定法 依據(jù)：保證沖裁時(shí)材料上、下兩剪切裂紋重合而交于一條連線。,c——單邊間隙 t ——材料厚度 b——光亮帶寬度 b/t——產(chǎn)生裂紋時(shí)凸模擠入材料的相對(duì)深度 β——剪裂紋與垂直線之間的夾角,,,,二、沖裁模間隙,1、沖裁模間隙值的確定 （2）經(jīng)驗(yàn)確定法 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，往往采用下述經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算合理間隙： c = m t c ——單邊間隙 t ——材料厚度 m——經(jīng)驗(yàn)系數(shù),軟鋼、純鐵 m＝6～9％ 銅、鋁合金 m＝6～10％ 硬鋼 m＝8～12％ 當(dāng)t3mm時(shí)，由于沖裁力較大，可適當(dāng)方大經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般放大到1.5倍。,根據(jù)材料性能及厚度確定,,,二、沖裁模間隙,2、沖裁模間隙對(duì)沖裁的影響 （1）沖裁模間隙對(duì)沖裁質(zhì)量的影響,間隙過(guò)小,光亮帶大，毛刺、圓角小，斷面裂紋上下偏移，形成第二光亮帶。,,間隙過(guò)大,光亮帶小，圓角斷裂斜度大，毛刺大而厚，不易去除。,,二、沖裁模間隙,2、沖裁模間隙對(duì)沖裁的影響 （2）沖模間隙對(duì)沖裁力、卸料力、推件力的影響,間隙過(guò)小,沖裁力、卸料力、推件力大。,,間隙過(guò)大,沖裁力、卸料力、推件力小，尤其是卸料力、推件力影響明顯。,,二、沖裁模間隙,2、沖裁模間隙對(duì)沖裁的影響 （3）充模間隙對(duì)模具壽命的影響,間隙過(guò)小,模具磨損大，模具壽命短。（若模具不垂直則更為顯著）,,間隙過(guò)大,提高模具壽命。,,二、沖裁模間隙,2、沖裁模間隙對(duì)沖裁的影響,,三、凸凹模刃口尺寸計(jì)算,1、模具刃口尺寸及其制造公差的決定原則 2、具體計(jì)算 3、加工方法,,三、凸凹模刃口尺寸計(jì)算,1、模具刃口尺寸及其制造公差的決定原則 （1）落料件尺寸決定于凹模尺寸，沖孔時(shí)孔的尺寸決定于凸模尺寸。 （2）由于模具在沖裁過(guò)程中存在磨損，因此，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸。 （3）確定沖模刃口制造公差時(shí)，同時(shí)應(yīng)考慮工件的公差要求。,,三、凸凹模刃口尺寸計(jì)算,2、具體計(jì)算,,Dd——落料時(shí)凹模刃口的名義尺寸 Dp——落料時(shí)凸模刃口的名義尺寸 dd——沖孔時(shí)凹模刃口的名義尺寸 dp——沖孔時(shí)凸模刃口的名義尺寸 Dmax——落料件的最大極限尺寸 dmin——沖裁孔的最小極限尺寸 ?——沖裁件公差 Zmin——最小雙邊合理間隙 Zmax——最大雙邊合理間隙 x——磨損量系數(shù) x?——磨損量 δd，δp——凹模與凸模的制造公差,三、凸凹模刃口尺寸計(jì)算,2、具體計(jì)算 落料,沖孔,,,,,,,,,三、凸凹模刃口尺寸計(jì)算,3、加工方法 （1）凸凹模具分別加工 必須保證： （2）配作法（在實(shí)際生產(chǎn)中常用） 落料：先按計(jì)算尺寸制出凹模，再根據(jù)凹模的實(shí)際尺寸，按最小合理間隙配制凸模。 沖孔：先按計(jì)算尺寸制造出凸模，再配制凹模。,,圓形、矩形等形狀規(guī)則刃口的模具,,四、沖裁力及其降低方法,1、沖裁力的計(jì)算 2、降低沖裁力的方法,,四、沖裁力及其降低方法,1、沖裁力的計(jì)算 目的：合理地選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具。 平刃沖模的沖裁力可以按下式計(jì)算： 有時(shí)為計(jì)算方便，也可采用下式估算沖裁力：,P——沖裁力（N）； L——沖裁周邊長(zhǎng)度（mm）； t——材料厚度（mm）； τ——材料抗剪強(qiáng)度（N／m2）； k——系數(shù)，一般取1.3,,,為便于計(jì)算，可取τ=0.8σb，σb是此種材料的強(qiáng)度極限。,,四、沖裁力及其降低方法,2、降低沖裁力的方法 （1）材料加熱紅沖。 （2）階梯狀多凸模沖裁。 （3）斜刃口模具沖裁。,,五、精密沖裁,1、精沖 2、半精沖,,五、精密沖裁,1、精沖 當(dāng)對(duì)沖壓件的尺寸精度、斷面光潔度和垂直度等有較高的要求時(shí)，應(yīng)采用精密沖裁、半精沖或整修等工藝方法。 （1）精沖模的特點(diǎn) ①凹凸模間隙極?。?②比普通沖裁多齒圓壓板和頂出器； ③凹凸模刃口帶圓角。,五、精密沖裁,1、精沖,,,,,,1－頂出器 2－凹模 3－材料 4－齒圓壓板 5－凸模,五、精密沖裁,1、精沖 （2）工藝過(guò)程 ①板料送入模具內(nèi)； ②模具閉合，板料被齒圈壓板、凹模、凸模和頂出器壓緊 ③材料在壓緊狀態(tài)下被沖裁； ④沖裁結(jié)束，上、下模分開(kāi)； ⑤齒圈壓板卸下廢料，并且向前送料； ⑥頂出器頂出零件，并且取走零件。,,五、精密沖裁,2、半精沖 （1）小間隙圓角刃口沖裁。 特點(diǎn)：①小圓角刃口； ②沖裁力大； ③沖裁間隙很?。?④比精沖法簡(jiǎn)單，不需專用設(shè)備。 適用：塑性好的材料。,五、精密沖裁,2、半精沖 （2）負(fù)間隙沖裁 特點(diǎn)：負(fù)間隙是指凸模直徑大于凹模直徑，一般約大（0.05～0.30）t。沖裁過(guò)程中變形特點(diǎn)是出現(xiàn)的裂紋方向與普通沖裁相反，形成一個(gè)倒錐形毛坯，落料從帶小圓角的凹?？卓谥袛D出，因此，負(fù)間隙沖裁力比普通沖裁力大得多，凹模承受壓力很大，應(yīng)采用良好的潤(rùn)滑，以防止材料粘模，延長(zhǎng)模具壽命。 適用：塑性好的軟材料，如軟鋼、銅和軟鋁等。,,2、半精沖 （3）上、下沖裁法（往復(fù)沖裁） 特點(diǎn)：①工件上下都能進(jìn)行沖裁； ②增大光亮帶在斷面上的比例； ③毛刺少，斷面質(zhì)量高。 適用：厚度較大的材料,,六、修整,1、概念： 整修是將普通沖裁后所得到的毛坯放在整修模中進(jìn)行一次或數(shù)次整修加工，去掉粗糙不平的斷面與錐度，得到光滑平整的斷面，提高沖裁件的加工精度。 2、方法 （1）外緣修整：利用凹模切削余料。 （2）內(nèi)孔修整：利用凸模切削余料。,,一、彎曲變形過(guò)程,1、彈性彎曲階段 2、塑性彎曲階段 3、彎曲變形過(guò)程的特點(diǎn),,二、最小彎曲半徑,1、應(yīng)變中性層的位置 2、最小彎曲半徑的確定,,三、彎曲回彈現(xiàn)象,1、回彈值的計(jì)算 2、影響回彈量的因素 3、減小回彈的措施,,四、彎曲件的工藝性,1、彎曲件的彎曲半徑 2、彎曲件的形狀 3、彎曲件孔邊距離 4、彎曲件直邊高度 5、設(shè)計(jì)工藝孔、槽,,一、彎曲變形過(guò)程,1、彈性彎曲階段 特點(diǎn)：變形量很小，應(yīng)力僅產(chǎn)生于彎曲圓弧的切線方向。 應(yīng)力中性層：在拉應(yīng)力與壓應(yīng)力之間，必存在一個(gè)切向應(yīng)力為零的應(yīng)力層。 應(yīng)變中性層：在拉伸變形與壓縮變形之間必存在一個(gè)長(zhǎng)度不變的應(yīng)變層。,與凸模接觸的靠近內(nèi)側(cè)的板料，產(chǎn)生收縮變形，應(yīng)力狀態(tài)為單向受壓。與凹模接觸的靠近外側(cè)的應(yīng)力狀態(tài)為單向受拉。,,一、彎曲變形過(guò)程,2、塑性彎曲階段 隨著外加彎矩的增加，板材的彎曲變形增大，其內(nèi)、外表層金屬先達(dá)到屈服極限，板料開(kāi)始由彈性變形階段轉(zhuǎn)入塑性變形階段。 根據(jù)彎曲變形程度，塑性彎曲可分為三類： （1）彈塑性彎曲,這類彎曲的變形量仍較小。其板料斷面的中心部分仍保持很大的彈性彎曲變形區(qū)域，有內(nèi)外表面已進(jìn)入塑性變形。,一、彎曲變形過(guò)程,（2）線性純塑性彎曲 （3）立體純塑性彎曲,這類彎曲的變形比彈性變形大，板料內(nèi)塑性區(qū)擴(kuò)展到整個(gè)板料斷面，此時(shí)，應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)仍可看成線性應(yīng)力狀態(tài)，中性層仍處在板材厚度中間。,這類彎曲的材料變形最大，不僅外側(cè)部分的板料存在縱向拉應(yīng)力和內(nèi)側(cè)部分存在縱向壓應(yīng)力，而且板料厚度方向產(chǎn)生壓應(yīng)力。,,,,,,,,,一、彎曲變形過(guò)程,3、彎曲變形過(guò)程的特點(diǎn) ①變形區(qū)主要處在彎曲件的圓角部分，而在遠(yuǎn)離圓角區(qū)的兩端則不發(fā)生變形。 ②在彎曲變形區(qū)內(nèi)，其外區(qū)的切向金屬受拉伸長(zhǎng)，其內(nèi)區(qū)的切向金屬受壓縮短。在這兩個(gè)變形區(qū)內(nèi)，有一層金屬層長(zhǎng)度不變，即應(yīng)變中性層。 ③當(dāng)彎曲半徑與板厚之比r／t較小時(shí)、變形后的材料產(chǎn)生厚度變薄現(xiàn)象。,,,,一、彎曲變形過(guò)程,3、彎曲變形過(guò)程的特點(diǎn) ④彎曲變形區(qū)的板料橫截面分為兩類：板寬b與板料厚度t之比b／t＞3時(shí)，稱為寬板；b3t時(shí)，稱為窄板。寬板彎曲時(shí)，橫截面保持原有矩形，而窄板彎曲時(shí)，原矩形截面變成扇形（圖 11—6）。 ⑤隨著板料b／t的比值不同而具有不同的應(yīng)力一應(yīng)變狀態(tài)。窄板彎曲時(shí)的變形區(qū)屬于三向應(yīng)變狀態(tài)，但屬于平面應(yīng)力狀態(tài)；寬板彎曲時(shí)屬于平面應(yīng)變狀態(tài)，但屬于三向應(yīng)力狀態(tài)。,,,,,二、最小彎曲半徑,1、應(yīng)變中性層的位置 應(yīng)變中性層的位置可以利用變形前后體積不變的條件確定（圖11－7）。,,L——板料彎曲部分原長(zhǎng)； ρε——應(yīng)變中性層半徑 ; t——板料原厚； b——板料原寬； R——彎曲件外半徑； r——彎曲件內(nèi)半徑； α——彎曲件中心角。,,,,,（11－2）,,,,,,若R=r+ηt，其中η為材料減薄系數(shù)，代入式（11－2）可得： 這個(gè)關(guān)系式表明了應(yīng)變中性層在變形過(guò)程中逐步內(nèi)移的特性。在彎曲過(guò)程中，r／t是逐步變小的，所以ρε也逐步變小。,,,二、最小彎曲半徑,2、最小彎曲半徑的確定 在彎曲過(guò)程中，材料外層纖維受拉應(yīng)力，當(dāng)材料的厚度一定時(shí)，彎曲半徑r越小，則拉應(yīng)力越大。當(dāng)彎曲半徑r小到一定極限值時(shí)，材料外層纖維應(yīng)力過(guò)大，而使彎曲件的外層出現(xiàn)裂紋及破裂。 （1）定義：把不致使材料彎曲時(shí)發(fā)生破壞與折斷時(shí)減小彎曲半徑的極限值，稱為此材料的最小彎曲半徑。常用最小相對(duì)彎曲半徑rmin／t來(lái)表示。,二、最小彎曲半徑,2、最小彎曲半徑的確定 （2）計(jì)算 φ max——材料拉伸試驗(yàn)所得到的最大剖面收縮率。 η——材料減薄系數(shù),,二、最小彎曲半徑,2、最小彎曲半徑的確定 （3）影響材料最小彎曲半徑的因素 ①材料的機(jī)械性能。 ②彎曲方向。 ③板料邊緣狀態(tài)。 ④彎曲中心角。,,三、彎曲回彈現(xiàn)象,彎曲變形結(jié)束后不受外力作用時(shí)，總是伴有彈性變形，使彎曲件的彎曲中心角與彎曲半徑變得同模具的尺寸不一致，這種現(xiàn)象稱為回彈。回彈后的中心角變小，曲率半徑增大。 1、回彈值的計(jì)算（圖11－8） ①r＞10t，,,,三、彎曲回彈現(xiàn)象,②r5t，這是屬于小彎曲半徑的自由彎曲，回彈后的彎曲中心角發(fā)生變化，而彎曲半徑的變化卻很小，可以不予考慮。 ?β——彎曲中心角為φ°時(shí)的回彈角； φ°——彎曲件中心角； Δα——彎曲中心角為 90°時(shí)的回彈角。,,,,三、彎曲回彈現(xiàn)象,α——卸載前圓角部分中心角 α′——卸載后圓角部分中心角 r——卸載前彎曲半徑 r′——卸載后彎曲半徑 ?α為回彈角?α=α-α′ m——彎矩系數(shù) E——材料彈性模量 σs——材料的屈服極限,,三、彎曲回彈現(xiàn)象,2、影響回彈量的因素 （1）材料的機(jī)械性能。 （2）彎曲變形程度。 （3）彎曲中心角。 （4）彎曲方式。 （5）工件形狀。 （6）模具結(jié)構(gòu)。,,三、彎曲回彈現(xiàn)象,3、減小回彈的措施 （1）工件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 （2）工件材料的選擇。 （3）模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 （4）采用拉彎工藝法。,,三、彎曲回彈現(xiàn)象,（3）模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 ①在回彈角較小情況下，可在凸?；虬寄Ｉ献鞒鲅a(bǔ)償角或用減小凸、凹模間隙的方法克服回彈。 ②對(duì)于厚度超過(guò)0.8mm的軟材料，可把凸模設(shè)計(jì)成局部端頭凸起的結(jié)構(gòu)以補(bǔ)償回彈角。 ③對(duì)于U形彎曲工件，可以增加工件背壓（即頂板壓力）以改變回彈角。這種方法可使工件從裝有頂板的凹模孔中取出后，由于頂部背壓的弧面部分的回彈伸直而使工件兩側(cè)產(chǎn)生負(fù)回彈，因而補(bǔ)償了其圓角部分的正回彈。,,四、彎曲件的工藝性,1、彎曲件的彎曲半徑 彎曲零件的彎曲半徑不得小于材料的許可最小彎曲半徑，否則會(huì)產(chǎn)生拉裂。 如果零件要求的彎曲半徑比最小彎曲半徑還小時(shí)，則應(yīng)采用兩次彎曲法，首次采用較大的彎曲半徑，然后退火，第二次再按零件要求的彎曲半徑進(jìn)行彎曲。,,四、彎曲件的工藝性,2、彎曲件的形狀 為保證彎曲件的彎曲精度，彎曲時(shí)應(yīng)防止工件在模具內(nèi)滑動(dòng)，因此，彎曲零件應(yīng)設(shè)計(jì)成形狀對(duì)稱或彎曲半徑左右一致，以求受力平衡。 如果彎曲工件不對(duì)稱，板料易在彎曲過(guò)程中產(chǎn)生滑動(dòng)，為了防止板料的偏移，在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)考慮增加壓料板、定位銷等板料零件的定位裝置。,,四、彎曲件的工藝性,3、彎曲件孔邊距離 （1）先沖孔后彎曲 根據(jù)零件厚度確定孔邊至彎曲半徑r的中心的距離（圖11—9a）： 當(dāng)t2mm時(shí)，取L≥t； 當(dāng)t≥2mm時(shí)，取L≥2t。 （2）先彎曲后沖孔（圖 11－9b） 當(dāng)孔邊至彎曲半徑上中心的距離過(guò)小時(shí)，可在彎曲線上沖工藝孔 。,,,四、彎曲件的工藝性,,,四、彎曲件的工藝性,4、彎曲件直邊高度 如要保證彎曲件的直邊很平直，則其直邊高度不應(yīng)小于2t，最好3t以上。 如果直邊高度小于2t，則采取的保證質(zhì)量措施有二：—是在彎曲線處預(yù)先壓槽，二是先加長(zhǎng)高度后再?gòu)澢?，然后切掉加高處?如果所彎直邊是帶斜角的變形區(qū)（圖 11－10a），則必須改變零件的形狀，加高直邊尺寸，使其高度達(dá)到2t以上（圖11－10b）。,,四、彎曲件的工藝性,,四、彎曲件的工藝性,5、設(shè)計(jì)工藝孔、槽 在零件的一個(gè)局部彎曲某一段邊緣時(shí)，為防止角部彎裂，可預(yù)先在邊緣處切槽，槽深應(yīng)大于彎曲半徑； 在彎曲前預(yù)先沖出工藝孔；也可以將彎曲線移動(dòng)一段距離以便離開(kāi)尺寸突變處。 還有一種邊緣部分有缺口的彎曲件，若在毛坯上先沖出缺口，彎曲時(shí)很易出現(xiàn)叉口。這時(shí)不能先沖缺口，而應(yīng)留有連接帶，待彎曲成型以后，再將連接帶部分沖掉。,,,將平板毛坯通過(guò)拉深模具制成開(kāi)口筒形或其它斷面形狀的零件，這種工序稱為拉深 。,,,一、拉深變形過(guò)程,1、拉深過(guò)程 2、拉深毛坯結(jié)構(gòu),,二、拉深過(guò)程的力學(xué)分析,1、凸緣變形區(qū)的應(yīng)力分布 2、起皺現(xiàn)象分析 3、拉裂問(wèn)題分析 4、克服拉裂和起皺的主要措施,,三、拉深系數(shù)與拉深次數(shù),1、拉深系數(shù) 2、影響拉深系數(shù)的因素 3、拉深次數(shù) 4、首次拉深后各次拉深方法,,四、拉深件的工藝性和拉深工序計(jì)算,1、拉深件工藝要求 2、拉深工序計(jì)算,,一、拉深變形過(guò)程,1、拉深過(guò)程 在凸模的作用下，金屬板料內(nèi)各個(gè)小單元體內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，即在徑向產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，而在切向產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。在這兩種應(yīng)力的共同作用下，拉深件外部凸緣區(qū)的材料發(fā)生塑性變形而不斷地拉入凹模內(nèi)，成為圓筒形零件,,一、拉深變形過(guò)程,2、拉深毛坯結(jié)構(gòu) 根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的不同，可將拉深毛坯劃分為五個(gè)區(qū)域。 （1）凹模口凸緣部分 （2）凹模圓角部分 （3）筒壁部分 （4）凸模圓角部分 （5）筒底部分 ※危險(xiǎn)部分,,,,,,,一、拉深變形過(guò)程,（1）凹模口凸緣部分 有壓邊圈 無(wú)壓邊圈,徑向拉應(yīng)力σ1,切向壓應(yīng)力σ3,厚度方向壓應(yīng)力σ2,,徑向拉應(yīng)力σ1,切向壓應(yīng)力σ3,,,大,小,,毛坯徑向拉深,,起皺現(xiàn)象,,,一、拉深變形過(guò)程,（2）凹模圓角部分 這是一個(gè)過(guò)渡區(qū)，受到以下應(yīng)力作用： 徑向拉應(yīng)力σ1 切向壓應(yīng)力σ3 凹模圓角處的壓力 凹模圓角處的摩擦力 彎曲作用產(chǎn)生的壓應(yīng)力,,一、拉深變形過(guò)程,（3）筒壁部分 起到傳遞拉深力的作用，只受單向拉應(yīng)力，筒壁產(chǎn)生少量伸長(zhǎng)和減薄。,,一、拉深變形過(guò)程,（4）凸模圓角部分 這也是一個(gè)過(guò)渡區(qū)，受到以下應(yīng)力作用： 徑向拉應(yīng)力σ1 切向拉應(yīng)力σ3 凸模圓角處的壓應(yīng)力 彎曲作用產(chǎn)生的壓應(yīng)力,,一、拉深變形過(guò)程,（5）筒底部分 此處材料在拉深過(guò)程中保持平坦，不產(chǎn)生大的變形，只是由于凸模拉伸力的作用，材料承受雙向拉應(yīng)力而略為變薄。,,一、拉深變形過(guò)程,※危險(xiǎn)區(qū)——筒壁與底部轉(zhuǎn)角的稍上處,①處于下部而減小了傳遞拉深力的橫截面積，因而產(chǎn)生的拉應(yīng)力較大。,②此處所需轉(zhuǎn)移的材料較少，變形程度很小，因而冷作硬化的程度低，材料的屈服極限也較低。,③此處不像凸模圓角處那樣存在較大的摩擦阻力。,,容易嚴(yán)重變薄或拉裂,,,二、拉深過(guò)程的力學(xué)分析,1、凸緣變形區(qū)的應(yīng)力分布,,,σ1——凸緣處徑向拉應(yīng)力 σ3——凸緣處切向壓應(yīng)力 R——凸緣內(nèi)任一處半徑 Rt——拉深后凸緣外測(cè)邊緣半徑 σm——凸緣外緣處真實(shí)應(yīng)力和凸緣內(nèi)緣處真實(shí)應(yīng)力的平均值。,二、拉深過(guò)程的力學(xué)分析,當(dāng)R＝r0時(shí)，即在凹模入口處的凸緣上σ1達(dá)到最大值。 當(dāng)R＝Rt時(shí)，即在凸緣上外邊緣，壓應(yīng)力σ3達(dá)到最大值。,,,,二、拉深過(guò)程的力學(xué)分析,2、起皺現(xiàn)象分析 隨拉深的進(jìn)行凸緣變形區(qū)不斷縮小（材料不斷被拉入到凹模內(nèi)），凸緣相對(duì)厚度不斷增加。,,,增加起皺失穩(wěn)的傾向,提高抗起皺的能力,,,二、拉深過(guò)程的力學(xué)分析,3、拉裂問(wèn)題分析 拉深過(guò)程中的變形拉應(yīng)力σP超過(guò)筒壁（主要是在變薄最嚴(yán)重的凸模圓角所在稍上處）的材料抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，拉深件就會(huì)發(fā)生破裂現(xiàn)象。,,,,摩擦阻力,,彎曲阻力,,二、拉深過(guò)程的力學(xué)分析,4、克服拉裂和起皺的主要措施 （1）防止拉裂的主要措施 ①凸、凹模的圓角半徑均不應(yīng)小于（4～6）t； ②壓邊力大小要合適、均勻； ③合理地確定拉深系數(shù)m ； ④改變拉深過(guò)程中材料的內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)。 ⑤材料與凸、凹模及壓邊圈之間要加潤(rùn)滑劑、以減小摩擦系數(shù)。,二、拉深過(guò)程的力學(xué)分析,（2）防止起皺的主要措施 ①采用壓邊圈； ②增大徑向拉應(yīng)力。 a、設(shè)置拉深筋 b、采用反拉深 c、采用軟模拉深,,三、拉深系數(shù)與拉深次數(shù),1、拉深系數(shù)（ m ） 即每次拉深變形后圓筒工件的直徑與拉深前毛坯（或半成品）的直徑之比?？芍?m1。 反映拉深變形程度 拉深系數(shù)m的減小有一個(gè)實(shí)際界限，m取得太小，就容易造成拉深件凸緣處起皺，或者工件筒壁下部斷裂或嚴(yán)重變薄報(bào)廢，此界限稱極限拉深系數(shù)mc,m小，變形大,m大，變形小,,,三、拉深系數(shù)與拉深次數(shù),2、影響拉深系數(shù)的因素 （1）材料的機(jī)械性能。 （2）毛坯的相對(duì)厚度。 （3）拉深方式。 （4）拉深程序。 （5）模具結(jié)構(gòu)。 （6）潤(rùn)滑條件。,,三、拉深系數(shù)與拉深次數(shù),3、拉深次數(shù) 當(dāng)零件總拉深系數(shù)和m0＝d/D大于材料極限拉深系數(shù)mc時(shí)，只需一次拉深就能成型。 反之，需要多次拉深。,,,拉深工件直徑,毛坯直徑,,,三、拉深系數(shù)與拉深次數(shù),4、首次拉深后各次拉深方法 （1）正拉深 （2）反拉深,將已經(jīng)拉深成半成品的零件倒放在凹模上再進(jìn)行拉深。,,四、拉深件的工藝性和拉深工序計(jì)算,1、拉深件工藝要求 （1）形狀力求簡(jiǎn)單和對(duì)稱。 （2）各部分尺寸比例恰當(dāng)。 （3）拉深件的圓角半徑要合適。 （4）孔位的布置要合理。 （5）尺寸精度不宜過(guò)高。,,四、拉深件的工藝性和拉深工序計(jì)算,2、拉深工序計(jì)算 （1）選定修邊余量?h； （2）預(yù)算坯料直徑D； （3）算出坯料相對(duì)厚度和相對(duì)拉深高度； （4）確定拉深次數(shù)； （5）計(jì)算出各次拉深后的工件直徑 ；dn＝mdn-1 （6）驗(yàn)算。,,,,根據(jù)所得的各道工序拉深后的直徑，核查各次拉深系數(shù)值。,,,,思考題,1、什么是冷沖壓工藝？ 2、簡(jiǎn)述沖裁模間隙對(duì)沖裁的影響。 3、為什么要降低沖裁力？降低沖裁力的方法？ 4、彎曲過(guò)程中金屬板料的受力狀況如何？什么是應(yīng)變力性層？在彎曲過(guò)程中應(yīng)變中性層會(huì)發(fā)生位移么？ 5、什么是最小彎曲半徑？影響材料最小彎曲半徑的因素有哪些？,,6、金屬拉深毛坯結(jié)構(gòu)主要由哪幾部分構(gòu)成？拉深過(guò)程中的危險(xiǎn)區(qū)在哪？為什么？ 7、什么是材料的極限拉深系數(shù)？在何種情況下需要多次拉深？,