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口空心零件或開口空心零件進一步改變形狀和尺寸的一種加工方法。,通過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) 如計算機接口固定架、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)簡單、對稱，盡量避免急劇的外形變化；,（2）標(biāo)注尺寸時，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，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）非對稱的空心件應(yīng)進行組合，成對進行拉深,然后將其切成兩個或多個零件.,2019/10/13,7,,2.拉深件的高度,拉深件的高度h對拉深成形的次數(shù)和成形質(zhì)量均有重要的影響，常見零件一次成形高度為：,無凸緣筒形件：h≤（0.5~0.7）d 帶凸緣筒形件：當(dāng)dt/d≤1.5時, 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，增加了危險斷面的抗拉強度，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，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)計及計算,4.2.1 拉深變形過程及特點,圓形平板毛坯拉深成開口直壁圓筒形件，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并加以焊接，就得到一個直徑為d，高度為h=（D-d）/2的圓筒件，說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，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，在于拉深時每個網(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)于在一個楔形槽中拉著扇形網(wǎng)格通過一樣。 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,（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，越往口部壓縮和伸長得越多。在口部板料的厚度增加。,2019/10/13,17,,4.2.2 拉深過程中材料的應(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ε1、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，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，過渡區(qū)）:由凸緣向筒壁變形的過渡區(qū)，材料變形比較復(fù)雜，除了有I區(qū)的變形特點外，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ε1和厚向壓應(yīng)變ε 2.,2019/10/13,21,,(4)凸模圓角部分(區(qū)IV，過渡區(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ε1、ε3、ε2 ，在厚度方向受到壓應(yīng)力σ2.產(chǎn)生徑向伸長、厚度減薄的變形，形成危險斷面，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，這個拉應(yīng)力不大,材料變薄很小，一般只有1%~3%，可以忽略不計。,拉深主要的質(zhì)量問題是平面凸緣區(qū)起皺和“危險斷面”的拉裂。,2019/10/13,23,,在拉深過程中，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 拉深過程的起皺和破裂,1.起皺：拉深時，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)材料仍能被拉進凹模，會使工件口部產(chǎn)生波紋，影響工件的質(zhì)量。,2019/10/13,26,,起皺嚴(yán)重時，起皺的凸緣材料不能通過凸、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較小時就會起皺。,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，因為采用加壓邊圈等措施后變形程度仍然可以提高。隨著變形程度的提高，變形力也相應(yīng)增大，當(dāng)變形力大于危險斷面的承載能力時拉深件則被拉破，因此危險斷面的承載能力是決定拉深能否順利進行的關(guān)鍵.,2019/10/13,28,,拉深時危險斷面是否被拉裂，取決于材料的性能、變形程度的大小、模具的圓角半徑、潤滑條件等。生產(chǎn)實踐中通常采用硬化指數(shù)大、屈強比小的材料進行拉深，采用適當(dāng)增加拉深凸、凹模圓角半徑、增加拉深次數(shù)、改善潤滑等措施來避免拉裂的產(chǎn)生,2019/10/13,29,,4.2.4 直壁圓筒形件的拉深工藝計算,1.毛坯尺寸計算,（1）修邊余量的確定,板料存在著各向異性，實際生產(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，會造成拉深件口部不齊，尤其是經(jīng)過多次拉深的拉深件，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計算,(1)確定修邊余量：查表4.1、4.2(P119)查處Δh,(2)計算工件表面積，分解成若干簡單幾何體,(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,,用理論計算方法確定坯料尺寸不是絕對準(zhǔn)確，因此對于形狀復(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行試模，經(jīng)反復(fù)試模，直到得到符合要求的沖件時，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 。,多次拉深是因為每次允許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；過小，拉深無法進行。,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、毛坯的相對厚度t/D、模具的幾何參數(shù)及潤滑條件。,材料的屈強比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??；毛坯的相對厚度t/D大、凸、凹模圓角半徑大，拉深系數(shù)可取小；凹模與板料之間、壓邊圈與板料之間良好的潤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算,（1）半成品直徑的計算,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算,4 拉深工藝力的計算,（1）壓邊力,是否采用壓邊圈？查表4.6（P125）,壓邊力過大，會增加坯料拉入凹模的拉力，容易拉裂工件；過小，則不能防止凸緣起皺。,2019/10/13,44,,壓邊力經(jīng)驗公式,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）壓力機噸位,單動壓力機,雙動壓力機：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，不能簡單地將落料力和拉深力疊加去選擇壓力機，因為公稱壓力是指壓力機在接近下死點時的壓力。因此，應(yīng)該注意壓力機的壓力-行程曲線，否則很可能由于過早地出現(xiàn)最大沖壓力而使壓力機超載損壞,在深拉深時，最大拉深力ΣF≤(0.5～0.6) F設(shè)； 在淺拉深時，最大拉深力ΣF≤(0.7～0.8) F設(shè)。,1-壓力機壓力曲線 2-落料力曲線 3-拉深力曲線,2019/10/13,47,,（4）壓力機功率校核：,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,,拉深壓力機所需電動機功率：,ξ—不均衡系數(shù)，1.2-1.4,η1、η2—壓力機效率0.6-0.8.電機效率0.9-0.95,n—壓力機每分鐘行程次數(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，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，只適用于相對厚度較大毛坯。,2019/10/13,54,,寬凸緣件拉深工藝計算：,1）確定修邊余量，預(yù)算毛坯直徑D,2）計算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）計算第一次拉深高度，并校核第1次拉深的相對高度，檢查假定是否安全。,7）計算以后各次拉深高度。,2019/10/13,57,盒形件是非旋轉(zhuǎn)體零件，由四個圓角和四條直邊組成，拉深時，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，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)備分為單動壓力機用拉深模、雙動壓力機用拉深模和三動壓力機用拉深模； 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 無壓邊裝置的首次拉深模:,坯料在定位圈中定位,凹模底部臺階完成脫模，由下模板底孔落下。,由于沒有導(dǎo)向機構(gòu)，校模圈完成凹模、凸模對中，工作時，校模圈移去,結(jié)構(gòu)簡單，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，頂桿、壓邊圈進行壓邊；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 雙動壓力機使用的首次拉深模,凸模通過固定桿與內(nèi)滑塊連接,毛坯在凹模上由定位板定位,由于雙動壓力機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,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，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)簡單。這種結(jié)構(gòu)用于雙壓力機，凸模裝在壓力機的內(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，對于寬凸緣件，采用平錐形壓邊圈,2019/10/13,74,,對于寬凸緣件，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,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)簡單，加工方便，是常用結(jié)構(gòu),(b)錐形凹模、（c）漸開線凹模：對抗失穩(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性，減少變形抗力，材料不易變薄的特點外；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,(1)凹模圓角半徑,對拉深工作影響很大，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 過大 的圓角半徑會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,對拉深工作影響沒有凹模圓角半徑大，但其值必須合適，過小的rp會使危險斷面受拉力大，工件易產(chǎn)生局部變?。?而rp過大，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，但對于小于6mm材料，不得小于（2~3）t；對于大于6mm材料，不得小于（1.5~2）t,2019/10/13,82,,(3)凸、凹模間隙,對拉深力、工件質(zhì)量、模具壽命都有影響。間隙過大，容易起皺，工件有錐度，精度差；間隙過小，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,尺寸標(biāo)注在內(nèi)側(cè)，凸模基準(zhǔn)設(shè)計,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出現(xiàn)真空，卸料困難，孔徑查表4.15,2019/10/13,85,,潤滑工序是拉深過程中必不可少的工序 拉深時，凹模和卸料板與板料接觸的表面應(yīng)當(dāng)潤滑； 而凸模圓角與板料接觸的表面不宜太光滑 ，也不宜潤滑 ，以減小由于凸模與材料的相對滑動而使危險斷面易于變薄破裂的危險。,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)盡量減少這個輔助工序。 經(jīng)過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)計舉例,無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,1 零件的工藝性分析,形狀簡單對稱、零件無厚度不變的要求，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：單工序生產(chǎn)，落料-拉深-拉深-拉深-拉深-切邊,,方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，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：級進拉深,2019/10/13,91,,3 工藝計算,（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,,選用單動壓力機，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開式曲柄壓力機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,汽車和拖拉機車身上的大型薄板零件,4.6.1 覆蓋件拉深特點,（1）覆蓋件一般都是復(fù)雜的空間曲面，拉深時變形過程比較復(fù)雜，所以不能按一般拉深理論來分析計算其成形工藝。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、拉深時需采用相應(yīng)的措施，加大進料的阻力，使各部分金屬流動趨于均勻，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、加強筋等部分主要靠局部拉伸成形，為防止開裂，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高和伸長率δ、厚向異性系數(shù)γ高的材料，拉深時可以減小發(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,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)；凸模表面同時接觸毛坯的點要多而分散，并盡可能分布均勻，防止毛坯竄動（b）；當(dāng)凸模與毛坯是點接觸時，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，是保證成形過程中材料不破裂和順利成形的首要條件。拉深時，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。凸模的張開長度應(yīng)大于壓料面展開長度。,（3）確定壓料面時，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。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 工藝補充面設(shè)計,為了給覆蓋件創(chuàng)造一個良好的成形條件，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充面。,作用是：改善覆蓋件拉深條件，通過工藝延伸，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充面小，模具結(jié)構(gòu)簡單，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，也可在成形時穿刺或沖工藝孔。表4.16,4 拉深筋,作用是增加材料的流動阻力，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不均勻。,筋條壓在壓料圈上，槽開在凹模壓料面上，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，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?？卓?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，往往由于不能從毛坯的外部得到材料的補充而導(dǎo)致工件破裂。通過預(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。沖制工藝切口的時間、位置、大小、數(shù)量和形狀應(yīng)在調(diào)整拉深成形模時試驗確定。比較淺的局部成形的工藝切口，在落料時沖出，多數(shù)在成形過程中沖出。工藝切口可設(shè)置一個、兩個甚至三個,因為大型覆蓋件導(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、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：無廢料、定位接觸面積大。兩孔定位，孔徑10—15mm，工藝補充面上修掉,2019/10/13,115,,4.6.4 覆蓋件拉深模典型結(jié)構(gòu),1 單動壓力機上使用的拉深模,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 雙動壓力機上使用的拉深模,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,模具長度2000mm以上，鑄造壁厚60mm；長度1000mm以下，厚度40mm，中間加強筋厚度30-50mm；無吊鉤，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,