《冲压工艺与模具设计》图文课件ppt-第4章.ppt
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1、目录目录知识目标1理解拉深工艺的基本概念;2理解并掌握拉深过程中板料的应力应变状态;3理解拉深件常见的质量问题及控制方法;4.掌握回转体拉深件毛坯尺寸的确定原则;5.了解阶梯圆筒形件及盒形件的拉深方法;6.熟悉拉深模的分类及典型结构;7.了解软模及变薄拉深方法。技能目标1.重点掌握无凸缘圆筒形件的拉深方法及相关计算;2.重点掌握带凸缘圆筒形件的拉深方法及相关计算。目录目录基基基基 本本本本 概概概概 念念念念拉深拉深拉深是利用拉深模具将板料毛坯冲压成开口空心件的一种加工方法。拉深模拉深模拉深工艺所使用的模具称为拉深模具,简称为拉深模。拉深后工件的厚度沿底部向口部方向是不同的。在圆筒件侧壁上部厚
2、度增加最多,约为30%;而在筒壁与底部转角稍上的地方材料厚度最小,厚度减少了约10%,该处拉深时最易拉断,通常称为“危险断面”。当该断面的应力超过材料的抗拉强度极限时,工件就在此处产生破裂,这种现象称为拉裂(俗称“掉底”)。拉深系数拉深系数拉深系数表示拉深后圆筒形件的直径与拉深前毛坯(或半成品)的直径之比。拉裂拉裂目录目录基基基基 本本本本 概概概概 念念念念凸、凹模之间的间隙,简称为拉深间隙。修边余量修边余量由于拉深材料厚度有公差,板料具有各向异性,所以拉深后工件的口部或凸缘周边不齐,必须进行修边,以达到工件的要求。修边的值称为修边余量。极限拉深系数极限拉深系数在实际生产中,拉深系数的减少有
3、个限度,这个限度称为极限拉深系数。拉深模的间隙拉深模的间隙拉深件的工艺性是指工件拉深的难易程度。拉深件的工艺性拉深件的工艺性变薄拉深变薄拉深变薄拉深主要是在拉深过程中改变拉深件筒壁厚度,而毛坯的直径变化很小的拉深方法。目录目录拉深件类型拉深件类型拉深件类型拉深件类型目录目录4.1.1拉深变形的过程及特点4 4.1.1拉深变形过程分析拉深变形过程分析拉深过程拉深过程1凸模;2压边圈;3凹模;4制件目录目录拉深中的毛坯材料拉深中的毛坯材料.avi4.1.2拉深过程中板料的应力应变状态4 4.1.1拉深变形过程分析拉深变形过程分析(1)平面凸缘区(2)凹模圆角区(3)筒壁部分(4)凸模圆角区(5)圆
4、筒底部拉深过程中板料各部分的应力应变状态拉深过程中板料各部分的应力应变状态 目录目录4.2.1起皱及其控制4 4.2 2拉深件的质量控制拉深件的质量控制拉深件的起皱断裂现象拉深件的起皱断裂现象拉深件的起皱断裂现象拉深件的起皱断裂现象目录目录4.2.1起皱及其控制4 4.2 2拉深件的质量控制拉深件的质量控制起皱现象起皱现象 目录目录4.2.1起皱及其控制4 4.2 2拉深件的质量控制拉深件的质量控制(1 1)采用压边圈。)采用压边圈。(2 2)采用锥形凹模)采用锥形凹模(3 3)采用拉深筋)采用拉深筋(4 4)采用反拉深)采用反拉深控控控控制制制制起起起起皱皱皱皱的的的的措措措措施施施施:目录
5、目录4.2.1起皱及其控制4 4.2 2拉深件的质量控制拉深件的质量控制锥形凹模锥形凹模 反拉深反拉深 目录目录4.2.2拉裂及其控制4 4.2 2拉深件的质量控制拉深件的质量控制 拉深后工件的厚度沿底部向口部方向是不同的。在圆筒件侧壁上部厚度增加最多,约为30%;而在筒壁与底部转角稍上的地方材料厚度最小,厚度减少了约10%,该处拉深时最易拉断,通常称为“危险断面”。当该断面的应力超过材料的抗拉强度极限时,工件就在此处产生破裂,这种现象称为拉裂(俗称“掉底”)。目录目录4.2.2拉裂及其控制4 4.2 2拉深件的质量控制拉深件的质量控制 防止危险断面拉裂的根本措施是减小拉深时的变形能力。通常根
6、据板料的成形性能,确定合理的拉深系数,采用适当的压边力和较大的模具圆角半径,改善凸缘部分的润滑条件,增大凸模表面的粗糙度等。目录目录4.3.1毛坯尺寸的确定原则4 4.3 3回转体拉深毛坯尺寸的确定回转体拉深毛坯尺寸的确定目录目录4.3.1毛坯尺寸的确定原则4 4.3 3回转体拉深毛坯尺寸的确定回转体拉深毛坯尺寸的确定目录目录4.3.3简单回转体拉深件的毛坯尺寸计算4 4.3 3回转体拉深毛坯尺寸的确定回转体拉深毛坯尺寸的确定简简单单回回转转体体拉拉深深件件毛毛坯坯尺尺寸寸计计算算 目录目录4.3.3简单回转体拉深件的毛坯尺寸计算4 4.3 3回转体拉深毛坯尺寸的确定回转体拉深毛坯尺寸的确定毛
7、坯直径为毛坯直径为毛坯直径为毛坯直径为 式中,D 为毛坯直径(mm);A 为拉深件总面积(mm2);ai 为分解成第 I 个简单几何体的表面积(mm2)。目录目录4.4.1拉深系数4 4.4 4圆筒形件的拉深圆筒形件的拉深 拉深系数表示拉深后圆筒形件的直径 d 与拉深前毛坯(或半成品)的直径 D 之比。拉深系数表示拉深时板料的变形程度,用符号 m 表示。M 是小于1的系数,m 值越小,说明拉深时变形程度越大。目录目录4.4.1拉深系数4 4.4 4圆筒形件的拉深圆筒形件的拉深工件总的变形系数:工件总的变形系数:圆圆筒筒形形件件的的多多次次拉拉深深 目录目录4.4.1拉深系数4 4.4 4圆筒形
8、件的拉深圆筒形件的拉深1 1 1 1)材料的力学性能材料的力学性能材料的力学性能材料的力学性能3 3 3 3)材料的表面质量材料的表面质量材料的表面质量材料的表面质量5 5)润滑条件润滑条件2 2 2 2)材料的相对厚度材料的相对厚度材料的相对厚度材料的相对厚度 t/D t/D 及压边圈的使用及压边圈的使用及压边圈的使用及压边圈的使用4 4 4 4)拉深次数拉深次数拉深次数拉深次数6 6 6 6)拉深速度拉深速度拉深速度拉深速度目录目录4.4.2拉深次数的确定4 4.4 4圆筒形件的拉深圆筒形件的拉深 拉深件一般经过几次拉深才能达到最终尺寸形状。如果拉深件总的拉深系数 m总 大于第一次允许的极
9、限拉深系数 m1,即:m总 m1。说明拉深该工件的实际变形程度比第一次容许的极限变形程度要小,工件可以一次拉成。否则需要多次拉深才能成形。目录目录4.4.3各次拉深工序尺寸的确定4 4.4 4圆筒形件的拉深圆筒形件的拉深目录目录4.4.3各次拉深工序尺寸的确定4 4.4 4圆筒形件的拉深圆筒形件的拉深目录目录4 4.5 5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件带凸缘圆筒形件 目录目录4 4.5 5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.1窄凸缘圆筒形件的拉深窄凸缘圆筒形件第一种拉深方法窄凸缘圆筒形件第一种拉深方法 目录目录4 4.5 5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件
10、的拉深4.5.1窄凸缘圆筒形件的拉深窄凸缘圆筒形件第二种拉深方法窄凸缘圆筒形件第二种拉深方法目录目录4 4.5 5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.2宽凸缘圆筒形件的拉深当 r凸=r凹=r 时,宽凸缘圆筒形件毛坯直径 D 为:根据拉深系数的定义,宽凸缘圆筒形件的拉深系数为:目录目录4 4.5 5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.2宽凸缘圆筒形件的拉深宽凸缘圆筒形件的尺寸宽凸缘圆筒形件的尺寸 目录目录4 4.5 5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.2宽凸缘圆筒形件的拉深毛坯尺寸的毛坯尺寸的毛坯尺寸的毛坯尺寸的计算计算计算计算凸缘件多次凸缘件多次凸缘件多次
11、凸缘件多次拉深成形拉深成形拉深成形拉深成形原则原则原则原则判断工件是判断工件是判断工件是判断工件是否一次拉深否一次拉深否一次拉深否一次拉深成形成形成形成形目录目录4 4.5 5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.2宽凸缘圆筒形件的拉深1 1)中小型工件(中小型工件(d dt t200 mm200 mm)2 2)大型工件(大型工件(d dt t 200 mm200 mm)这种工件通常采用减小筒部直径、增加筒部高度来达到最终尺寸。圆角半径在整个拉深过程中基本不变。这类工件的高度在第1次拉深时就基本形成,以后各道拉深中使高度基本保持不变,通过减少凸、凹模圆角半 径逐渐缩小筒部直径 来拉深
12、成形工件。目录目录4 4.5 5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.2宽凸缘圆筒形件的拉深宽宽凸凸缘缘圆圆筒筒形形件件及及毛毛坯坯图图目录目录1)选定修边余量。2)预算毛坯直径 D。3)根据表4-7中的 h1/d1 判断是否一次拉深成形。当 h/d h1/d1 时,可一次拉成。否则需要多次拉成。4)根据表4-8选取 m1,计算 d1=m1D。初选第1次拉深的相对凸缘直径为 dt/d1=1.1,若 m1 选的不合理,选 dt/d1=1.2、1.3,直到 m1 选择合理为止。5)按照式(4-3)、式(4-4)计算第1次拉深模的凹、凸模圆角半径。6)根据宽凸缘圆筒件的拉深原则来修正毛坯直
13、径D,并计算首次拉深半成品高度 h1 为:4 4.5 5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.2宽凸缘圆筒形件的拉深目录目录4 4.5 5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.2宽凸缘圆筒形件的拉深(4-8)7)根据表4-7中 h1/d1,验证 m1是否合适。若计算得到的 h1/d1 小 于或等于表中的 h1/d1 值,说明m1选择合适,否则按步骤(4)重新调整。8)根据表4-5选取以后各次拉深系数 m2、m3、mn,并预算出 各工序的拉深直径 d2=m2d1、d3=m3d2、dn=mndn-1。若 dnd,按式(4-2)放大 K 值,于是各次拉深直径为:d2=m2d1K、
14、d3=m3d2 K、dn=mndn-1 K。目录目录4 4.5 5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.2宽凸缘圆筒形件的拉深 9)确定以后各次拉深模的凸、凹模圆角半径。10)根据宽凸缘圆筒形件的拉深原则,计算以后各次拉深的假设毛坯直径Dn,计算各次拉深高度hn(4-9)11)绘出工序图。目录目录4 4.6 6阶梯圆筒形件的拉深阶梯圆筒形件的拉深阶梯圆筒形件阶梯圆筒形件 目录目录4 4.6 6阶梯圆筒形件的拉深阶梯圆筒形件的拉深4.6.1拉深次数的确定目录目录4 4.6 6阶梯圆筒形件的拉深阶梯圆筒形件的拉深4.6.2拉深方法的确定由大直径到小直径拉深由大直径到小直径拉深 由小直径到
15、大直径拉深由小直径到大直径拉深 目录目录4 4.6 6阶梯圆筒形件的拉深阶梯圆筒形件的拉深4.6.2拉深方法的确定浅阶梯圆筒形件的成形方法浅阶梯圆筒形件的成形方法 目录目录4 4.7 7盒形件的拉深盒形件的拉深4.7.1盒形件的拉深变形特点1.1.圆角部分应力分布不均匀圆角部分应力分布不均匀。2.2.直边部分发生弯曲变形直边部分发生弯曲变形。3.3.圆角部分的平均应力比相同半径的圆筒件的径向拉应力要小得多圆角部分的平均应力比相同半径的圆筒件的径向拉应力要小得多。4 4.圆角部位易出现拉裂、起皱等现象圆角部位易出现拉裂、起皱等现象。5.5.除了在圆角侧壁底部与凸缘圆角相切处容易发生拉裂外,还会因
16、凹模圆除了在圆角侧壁底部与凸缘圆角相切处容易发生拉裂外,还会因凹模圆 角半径过小等原因,引起凸缘根部(圆角附近侧壁处)产生拉裂角半径过小等原因,引起凸缘根部(圆角附近侧壁处)产生拉裂。6.6.圆角与直边相互影响的程度取决于相对圆角半径圆角与直边相互影响的程度取决于相对圆角半径 r r/B B 和相对高度和相对高度 H H/B B。目录目录4 4.7 7盒形件的拉深盒形件的拉深4.7.1盒形件的拉深变形特点盒形件拉深时的应力分布盒形件拉深时的应力分布 目录目录4 4.7 7盒形件的拉深盒形件的拉深4.7.1盒形件的拉深变形特点盒盒形形件件基基本本尺尺寸寸 目录目录4 4.7 7盒形件的拉深盒形件
17、的拉深4.7.2盒形件拉深毛坯形状与尺寸的确定(1)按弯曲计算直边部分的展开长度 l0,即:(2)按拉深计算圆角部分的毛坯半径R,即:目录目录4 4.7 7盒形件的拉深盒形件的拉深4.7.2盒形件拉深毛坯形状与尺寸的确定低低矩矩形形盒盒毛毛坯坯作作图图法法(3)用光滑曲线 连接直边和 圆角部分,即得毛坯的 形状和尺寸。目录目录4 4.7 7盒形件的拉深盒形件的拉深4.7.2盒形件拉深毛坯形状与尺寸的确定所谓高盒形件是指必须用多次拉深才能最后成形的盒形件。采用圆形毛坯,其直径 D 为:当ra=rb=r时,则:目录目录4 4.7 7盒形件的拉深盒形件的拉深4.7.2盒形件拉深毛坯形状与尺寸的确定高
18、盒形件毛坯的形状与尺寸高盒形件毛坯的形状与尺寸 方盒形件毛坯的形状与尺寸方盒形件毛坯的形状与尺寸 目录目录4 4.7 7盒形件的拉深盒形件的拉深4.7.2盒形件拉深毛坯形状与尺寸的确定长圆形毛坯的长度为:长圆形毛坯的宽度为:目录目录4 4.7 7盒形件的拉深盒形件的拉深4.7.3盒形件拉深的变形程度拉深系数拉深系数 m m 盒形件初次拉深的最大相对高度盒形件初次拉深的最大相对高度 目录目录 4 4.8 8拉深工艺设计拉深工艺设计4.8.1拉深件的工艺性分析1 12 23 3拉深材料的拉深材料的拉深材料的拉深材料的要求要求要求要求对拉深件形状对拉深件形状对拉深件形状对拉深件形状和和和和尺寸的要求
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