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    [推薦]一文看懂拉深工藝

    圓筒形件拉深系數(shù)

    1.拉深系數(shù)的概念 

      拉深系數(shù)是指拉深后工件直徑d與拉深前毛坯直徑D之比。 M=d/D

    A. M<1)拉深系數(shù)M反映了拉深時材料變形程度的大小,M越小,表明變形程度越大。

     B. 拉深系數(shù)M是拉深工藝中的一個重要參數(shù),是拉深工藝計算和模具設(shè)計的重要依據(jù)。

    C. 實際生產(chǎn)中,為減少拉深次數(shù),M一般取最小值。

     D. 當M小到一定值時,凸緣外邊沿便會出現(xiàn)起皺現(xiàn)象,但可用增加壓力圈的壓邊力防止起皺的出現(xiàn)。

      E. 當M 小到一定值時,出現(xiàn)拉破現(xiàn)象,拉破一般出現(xiàn)在拉深力快出現(xiàn)峰值時,即拉深的初始階段。

      F. 極限拉深系數(shù),在危險斷面不被拉破的條件下所能采用的最小拉深系數(shù)。

    2.影響拉深系數(shù)的因素

    A. 材料的機械性能。材料的塑性好,屈服比σs/σb小的材料,m可小些,因σs小,說明材料易變形,σb大,說明危險斷面承載能力高,不易拉斷。

      B. 毛坯的相對厚度t/D。

      C. 拉深方式:有壓力圈時,拉深系數(shù)M可小些。

      D. 模具結(jié)構(gòu):拉深模的凸,凹模圓角的大小,及凸,凹模之間的間隙大小,對拉深系數(shù)影響很大。

      E.磨擦與潤滑條件:要求凹模、壓力圈與毛坯接觸面應(yīng)光滑,要求潤滑,但凸模與毛坯接觸面要粗糙些好,不要潤滑,以增加磨擦力,減少拉裂的可能性。

     

    3.拉深系數(shù)的確定

      由于影響材料拉深系數(shù)的因素很多,理論計算與實際相差太大,各種材料的拉深系數(shù)都是由實驗方法獲得的。

     

    拉深模的分類

     

    1.再次拉深模

      它是半成品毛坯套在壓力圈上定位,上模下降,下模上的凸模把半成品毛坯拉進凹模中,使半成品直徑減少,主要區(qū)別:是壓邊圈與首次拉深的壓邊圈不同。

     

    2.復(fù)合拉深模

      其中其拉深凹模又起到落料凸模的作用。

     

    圓筒形拉深工藝計算

     

    1.無凸緣筒形件拉深的工藝計算

      (1) 拉深次數(shù)的確定

      A. 求出工件的拉深系數(shù):mz=d/D。

      B. 假如mz>m1,則可一次拉深成形;如mz< m1,則需多次拉深(兩次或兩次以上)。

      C. 求m1, m2, m3……mn直到體積小于mz為止,為時的n即是拉深的次數(shù)。

      D. 另一種方法是由工件的相對高度H/d和相對厚度t/D確定。

      E. 多次拉深的目的是防止拉裂。

     

      (2)再次拉深的特點

      變形仍然是依靠徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力的聯(lián)合作用。使半成品的直徑發(fā)生收縮,增加高度。

     

      它與首次拉深的不同主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

      A. 首次拉深,再次拉深。

      B. 毛坯:平板(厚度均,機械性能均勻),半成品(厚度不均,各處性能不一)。

      C. 變形區(qū):整個凸緣部分始終參與變形,只有臺肩部分參與變形。

      D. 拉深力:初始階段較大,以后逐漸減小。

      F. 危險斷面:拉裂出現(xiàn)在初始階段,在凸模圓角處 拉裂出現(xiàn)在拉深未尾,在凸模圓角處。

      G. 起皺:凸緣易起皺,起皺不易發(fā)生,只是在拉深末尾發(fā)生。

      H. 拉深系數(shù):最小→逐次增大。

     

      (3)工藝計算程序

      A. 確定切邊余量δ。

      B. 計算毛坯的直徑D。

      C. 確定是否用壓邊圈。

      D. 確定拉深系數(shù)與拉深次數(shù)。

      E. 確定各次拉深的直徑

      F. 確定各次拉深的凸凹模圓角半徑:

        ra=0.8 (D-d)t

        ran=(0.6~0.9)ran-1

        rt=(0.6-1)ra

      G.確定各次拉深半成品的高度。

     

    2.帶凸緣筒形件拉深的工藝計算

     

      (1)帶凸緣(法蘭邊)筒形件分類:

     

      A. 凸緣相對直徑很小 dt/d=1.1~1.4,相對高度較大 H/d>1,可以按無凸緣筒形件進行工藝計算和拉深,即:首次拉深不留凸緣,再次拉深時留出錐形凸緣,最后工序把凸緣壓平。

      B. 凸緣相對直徑很大 dt/d>4,并且高度H很低,這類零件的變形特點已起出拉深范圍,屬于脹形。

      C. 凸緣相對半徑較大 dt/d>1.4,相對高度已較大,這類稱寬凸緣筒形件,即帶凸緣筒形件,它有兩種成形方法:第一種是每次拉深高度不變,改變達到要求;第二種是改變每次拉深的直徑來增加高度。

     

      (2)帶凸緣筒形件的拉深特點:(原理與不帶凸緣筒形件相似)

     

      A. 拉深系數(shù)

    dt/d——凸緣相對直徑

    H/d——工件相對高度r/d--底部及凸緣部分相對圓角半徑

     

      m由以上三個尺寸因素確定,其中dt/d影響最大,而r/d影響最小,當毛坯直徑D及拉深系數(shù)一定時,dt/d和H/d不同,則材料的變形程度不同,dt/d越小,H/d越大,則變形程度越大。

     

      B.帶凸緣筒形件拉深,凸緣不全轉(zhuǎn)變?yōu)橥脖冢淇梢钥醋魇菬o凸緣拉深過程中的一個中間狀態(tài),因此,其首次拉深系數(shù)可小于或即是無凸緣形件的拉深。

     

      由于極限拉深系數(shù)m的大小主要取決于最大拉深力出現(xiàn)時是否拉破。當拉到凸緣直徑為dt時,出現(xiàn)最大拉深力,則帶凸緣的拉深和不帶凸緣的拉深的極限拉深系數(shù)相同。如當拉到凸緣直徑為dt時,未達到最大拉深力(即拉深力未超出材料的屈服極限),則帶凸緣的拉深系數(shù)還可再小些,其拉深系數(shù)可小于不帶凸緣拉深時的拉深系數(shù),

     

      C. 首次拉深時,m1=d1/D一定時,dt/d1與H1/d1的關(guān)系一定,即dt減小,H1增大,由于d1不變,按體積不變原則,dt與H1的變化關(guān)系不變,即變形程度由H1/d1來表示,即可由材料的極限H1/d1(即m1為極限拉深值時)當工件的H/d<h1/d1時,則可一次拉深,否則需再次拉深。

     

      D. 帶凸緣筒形件的拉深中,dt是首次拉深中形成,在以后的各次拉深中不變,僅僅是靠減小直筒部分的直徑來增加筒形件的高度。凸緣部分由于首次拉深時的冷作硬化作用,在以后的拉深中已難以拉動變形,強行拉動會導(dǎo)致拉破。

     

      使第一次拉深進凹模的材料比最后拉深部分實際所需材料多才多3%~5%,使多余材料在以后的再次拉深中逐步分配,最后被留在凸緣上,防止由于材料不夠,在再次拉深中強行拉深。凸緣進凹模而出現(xiàn)工件拉破現(xiàn)象。

     

      (3)帶凸緣筒形件拉深高度:

        Hn-第n次拉深高度

        D-平板毛坯直徑

        dt-凸緣直徑

        dn-第n次拉深直徑

        Rn-第n次拉深上部圓角半徑

        Rn-第n次拉深底部圓角半徑

     

    拉深的模具結(jié)構(gòu)

     

    1.首次拉深模

     

      (1) 模具結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,制造輕易。

      (2) 壓邊圈即起壓邊作用,又起卸料作用和板料的定位作用。

      (3) 凸模上開有氣孔,以防止拉深件緊吸附于凸模上而造成困難。

      (4) 模具采用倒裝式,以便在下部空間較大的位置安裝和調(diào)節(jié)壓邊裝置。

       

    2.再次拉深模

     

      再次拉深模,半成品毛坯套在壓邊圈上定位,上模下降,下模上的凸模把半成品毛坯拉進凹模中,使半成品直徑減小,主要區(qū)別:是壓邊圈與首次拉深的壓邊圈不同。

     

    3.復(fù)合拉深模

     

      拉深的凹模又起到落料凸模的作用。

     

    拉深模工作部分尺寸確定

     

      其工作部分主要是指?深凸模、凹模和壓邊圈。這些工作部件的結(jié)構(gòu)尺寸對拉深件的變形和拉深件的質(zhì)量有很大的影響。

     

    .拉深間隙

     

      拉深間隙對拉深件筒形直壁部分有校正作用:間隙大,則校正作用減小,效果不明顯,形成口大底小的錐形;間隙減小,則拉深力增大,易造成拉破的現(xiàn)象,而且模具的磨損快。

     

      考慮到拉深中外緣的變厚,除最后一次拉深間隙取即是或略小于板料厚度以外(以保證工件精度),其余拉深都應(yīng)把間隙取為稍大于材料厚度。對于不用壓邊圈的拉深,Z=(1~1.1)Zmax,未次拉深用小值,中間拉深用大值。

     

    .凸凹模圓角半徑

     

      凹模圓角半徑對拉深件影響更大,凹模圓角不能小,但太大,易造成壓邊面積小而起皺,而且拉深過程中,凸緣較早離開壓邊圈,亦會引起起起皺現(xiàn)象。

     

      凸模圓角小,圓角材料變薄嚴重,易拉裂:

        ran=(0.6~0.9)tan-1

        rt=(0.6~1)ra

        最后工序rt=r工件>(1 ~2)t

     

    .凸凹模工作部分尺寸計算

     

      拉深件尺寸精度主要取決于最后一道工序,拉深凸凹模尺寸,與中間工序尺寸無關(guān),所以中間工序可直接取工序尺寸作為模具工作部分尺寸,而最后一道工序則要根據(jù)工件內(nèi)(外)形尺寸要求和磨損方向來確定凸凹模工作尺寸及公差。

     

        按尺寸標注方式:

        標外形:Da=(D-0.75t)+ δn dt=(D-0.75-2Z)- δt

        按內(nèi)形標注:Da=(d+0.4t+2Z)+ δa dt=(d+0.4t) δt

        其中δa和δt按IT8~9級精度。

        拉深凸模出氣孔按d=(5~10)mm

     

    . 采用壓邊圈條件及壓邊圈類型

     

      (1) 不產(chǎn)生起皺的條件是:D-d<22t

     

      (2) 壓邊裝置的類型:剛性和彈性兩類。

     

      剛性壓邊圈:是雙動壓力機上利用外滑塊壓邊,壓邊不隨拉深的行程變化而變化。

    彈性壓邊裝置:用于單動壓力機上,壓邊力隨沖床的行程變化而變化

     

    (3) 壓邊圈的類型:

    平面壓邊圈:一般用于首次拉深。

    帶弧形的壓邊圈:用于t/D<0.3帶有小凸緣圓角半徑的拉深。

    帶限位裝置的壓邊圈:保持壓邊力均衡,防止壓邊圈把毛坯壓得太死。

     

    拉深的質(zhì)量分析

     (1) 拉裂,起皺:由于壓邊力小,造成起皺,使拉進凹模型腔困難。

      (2) 拉裂:徑向拉應(yīng)力太大。

      (3) 起皺:切向壓應(yīng)力太小,失穩(wěn)。

      (4) 工件邊沿呈鋸齒狀:毛坯邊沿有毛刺。

      (5) 工件邊沿高低不一:毛坯中心與模具中心不一致,或是由于材料壁厚不均,凹模圓角半徑,模具間隙不均。

      (6) 危險斷面明顯變薄:圓角半徑(模具)太小,壓力力太大。

      (7) 工件底部拉脫:凹模圓角太小。材料處于切割狀態(tài)。

      (8) 工作凸緣折皺:凹模圓角半徑太大,拉深未了時壓力圈壓不到,起皺后被繼續(xù)拉進凹模。

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