【正文】 次拉深允許的極限變形程度越大，拉深的性能越好。對(duì)于精度要求高的拉深件，應(yīng)在拉深后增加整形工序，以提高其精度。若以上部為基準(zhǔn)(圖59b)，高度尺寸不易保證。一次整形的，圓角半徑可取r≥(～)t，R≥(～)t。(4) 在保證裝配要求的前提下，應(yīng)允許拉深件側(cè)壁有一定的斜度。 拉深件的形狀、尺寸及精度1. 拉深件的形狀與尺寸(1) 拉深件應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)，并能一次拉深成形。 生產(chǎn)實(shí)際中常用適當(dāng)加大凸、凹模圓角半徑、降低拉深力、增加拉深次數(shù)、在壓料圈底部和凹模上涂潤(rùn)滑劑等方法來(lái)避免拉裂的產(chǎn)生。另外，當(dāng)凸緣區(qū)起皺時(shí)，坯料難以或不能通過(guò)凸、凹模間隙，使得筒壁拉應(yīng)力急劇增大，也會(huì)導(dǎo)致拉裂(見(jiàn)圖54c)。 帶壓料圈的模具結(jié)構(gòu)2．拉裂(1) 拉裂產(chǎn)生的原因當(dāng)然并不是任何情況下都會(huì)發(fā)生起皺現(xiàn)象，當(dāng)變形程度較小、坯料相對(duì)厚度較大時(shí)，一般不會(huì)起皺，這時(shí)就可不必采用壓料裝置。而且，凹模圓角處對(duì)坯料造成的摩擦阻力和彎曲變形的阻力都減到了最低限度，凹模錐面對(duì)坯料變形區(qū)的作用力也有助于使它產(chǎn)生切向壓縮變形，因此，其拉深力比平端面凸模要小得多，拉深系數(shù)可以大為減小。③ 拉深模工作部分的幾何形狀與參數(shù)另一方面，拉深系數(shù)越小，凸緣變形區(qū)的寬度相對(duì)越大，其抵抗失穩(wěn)的能力就越小，因而越容易起皺。 坯料的相對(duì)厚度越小，拉深變形區(qū)抵抗失穩(wěn)的能力越差，因而就越容易起皺。 拉深件的起皺破壞通常起皺首先從凸緣外緣發(fā)生，因?yàn)檫@里的切向壓應(yīng)力絕對(duì)值最大。起皺是一種受壓失穩(wěn)現(xiàn)象。1．起皺但這個(gè)區(qū)域的材料由于受到與凸模接觸面的摩擦阻力約束，基本上不產(chǎn)生塑性變形或者只產(chǎn)生不大的塑性變形。但是，在拉深過(guò)程中，凸模的拉深力要經(jīng)由筒壁傳遞到凸緣區(qū)，因此它承受單向拉應(yīng)力σ1的作用，發(fā)生少量的縱向伸長(zhǎng)變形和厚度減薄。由于這里切向壓應(yīng)力值不大，而徑向拉應(yīng)力最大，且凹模圓角越小，由彎曲引起的拉應(yīng)力越大，板料厚度有所減薄，所以有可能出現(xiàn)破裂。如果不壓料(＝0)，或壓料力較小(小)，這時(shí)板料增厚比較大。根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變的狀態(tài)不同，可將拉深坯料劃分為凸緣平面區(qū)、凸緣圓角區(qū)、筒壁區(qū)、筒底圓角區(qū)、筒底區(qū)等五個(gè)區(qū)域。 （51）其中m稱(chēng)為拉深系數(shù)，m越小，拉深變形程度越大；相反，m越大，拉深變形程度就越小。在和的共同作用下，凸緣部分金屬材料產(chǎn)生塑性變形，其“多余的三角形”材料沿徑向伸長(zhǎng)，切向壓縮，且不斷被拉入凹模中變?yōu)橥脖?，成為圓筒形開(kāi)口空心件。 在拉深過(guò)程中，坯料的中心部分成為筒形件的底部，基本不變形，是不變形區(qū)，坯料的凸緣部分（即Dd的環(huán)形部分）是主要變形區(qū)。 拉深變形過(guò)程及特點(diǎn)圖52所示為圓筒形件的拉深過(guò)程。拉深件的種類(lèi)很多，按變形力學(xué)特點(diǎn)可以分為四種基本類(lèi)型，如圖51所示。難點(diǎn)：1．拉深變形規(guī)律及拉深變形特點(diǎn)；2．拉深件質(zhì)量分析；3．拉深件工藝分析。 拉深工藝及拉深模設(shè)計(jì)本章內(nèi)容簡(jiǎn)介：　　本章在分析拉深變形過(guò)程及拉深件質(zhì)量影響因素的基礎(chǔ)上，介紹拉深工藝計(jì)算、工藝方案制定和拉深模設(shè)計(jì)。圖51直徑為D、厚度為t的圓形 毛坯經(jīng)過(guò)拉深模拉深，得到具有外徑為d、高度為h的開(kāi)口圓筒形工件。拉深過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是將坯料的凸緣部分材料逐漸轉(zhuǎn)移到筒壁的過(guò)程。3．圓筒形件拉深的變形程度，通常以筒形件直徑d與坯料直徑D的比值來(lái)表示，即m=d/D1．凸緣平面部分(A區(qū)) 這是拉深的主要變形區(qū)，材料在徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生切向壓縮與徑向伸長(zhǎng)變形而被逐漸拉人凹模。當(dāng)拉深變形程度較大，板料又比較薄時(shí)，則在坯料的凸緣部分，特別是外緣部分，在切向壓應(yīng)力作用下可能失穩(wěn)而拱起，形成所謂起皺。3．筒壁部分(C區(qū))4．底部圓角部分(D區(qū)) 這是與凸模圓角接觸的部分，它從拉深開(kāi)始一直承受徑向拉應(yīng)力和切向拉應(yīng)力的作用，并且受到凸模圓角的壓力和彎曲作用，因而這部分材料變薄最嚴(yán)重，尤其與側(cè)壁相切的部位，所以此處最容易出現(xiàn)拉裂，是拉深的“危險(xiǎn)斷面”。上述筒壁區(qū)、底部圓角區(qū)和筒底區(qū)這三個(gè)部分的主要作用是傳遞拉深力，即把凸模的作用力傳遞到變形區(qū)凸緣部分，使之產(chǎn)生足以引起拉深變形的經(jīng)向拉應(yīng)力σ1，因而又叫傳力區(qū)。(1) 起皺產(chǎn)生的原因出現(xiàn)輕微起皺時(shí)，凸緣區(qū)板料仍有可能全部拉入凹模內(nèi)，但起皺部位的波峰在凸模與凹模之間受到強(qiáng)烈擠壓，從而在拉深件側(cè)壁靠上部位將出現(xiàn)條狀的擠光痕跡和明顯的波紋，影響工件的外觀質(zhì)量與尺寸精度，如圖54b所示。相反，坯料相對(duì)厚度越大，越不容易起皺。有時(shí)，雖然坯料的相對(duì)厚度較小，但當(dāng)拉深系數(shù)較大時(shí)，拉深時(shí)也不會(huì)起皺。 凸模和凹模圓角及凸、凹模之間的間隙過(guò)大時(shí)，則坯料容易起皺。圖55判斷要否采用壓料裝置可查表確定。 在拉深過(guò)程中，由于凸緣變形區(qū)應(yīng)力應(yīng)變很不均勻，靠近外邊緣的坯料壓應(yīng)力大于拉應(yīng)力，其壓應(yīng)變?yōu)樽畲笾鲬?yīng)變，坯料有所增厚；而靠近凹?？卓诘呐髁侠瓚?yīng)力大于壓應(yīng)力，其拉應(yīng)變?yōu)樽畲笾鲬?yīng)變，坯料有所變薄。圖57(2) 拉深件壁厚公差或變薄量要求一般不應(yīng)超出拉深工藝壁厚變化規(guī)律。(5) 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≥R+(或r+)，如圖58a所示。圖58由于材料各向異性的影響，拉深件的口部或凸緣外緣一般是不整齊的，出現(xiàn)“突耳”現(xiàn)象，需要增加切邊工序。例如，低碳鋼的屈強(qiáng)比σs/σb≈，其一次拉深的最小拉深系數(shù)為m=~；65Mn鋼的σs/σb≈，其一次拉深的最小拉深系數(shù)為m=~。 旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料尺寸的確定 3． 掌握?qǐng)A筒形拉深工藝的計(jì)算。2．表面積相等原則由于塑性變形前后體積不變，因此，可以按坯料面積等于拉深件表面積的原則確定坯料尺寸。因此在多數(shù)情況下還需采取加大工序件高度或凸緣寬度的辦法，拉深后再經(jīng)過(guò)切邊工序以保證零件質(zhì)量。 簡(jiǎn)單旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料尺寸的確定旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料的形狀是圓形，所以坯料尺寸的計(jì)算主要是確定坯料直徑。 D=計(jì)算時(shí)，拉深件尺寸均按厚度中線尺寸計(jì)算，但當(dāng)板料厚度小于1mm時(shí)，也可以按零件圖標(biāo)注的外形或內(nèi)形尺寸計(jì)算。 復(fù)雜旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料尺寸的確定復(fù)雜旋轉(zhuǎn)體拉深件是指母線較復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)體零件，其母線可能由一段曲線組成，也可能由若干直線段與圓弧段相接組成。 A=2πRxL D = 旋轉(zhuǎn)體表面積計(jì)算圖由式(53)知，只要知道旋轉(zhuǎn)體母線長(zhǎng)度及其形心的旋轉(zhuǎn)半徑，就可以求出坯料的直徑。 如圖512所示拉深件，板料厚度為1mm，求坯料直徑。(mm)圖512 拉深系數(shù)及其極限前以述及，圓筒形件的拉深變形程度一般用拉深系數(shù)表示。 ┇ 第n次拉深系數(shù)其中，圖a表示在無(wú)壓料裝置情況下，當(dāng)坯料尺寸較小時(shí)（即拉深系數(shù)較大時(shí)），拉深能夠順利進(jìn)行；當(dāng)坯料直徑加大，使拉深系數(shù)減小到一定數(shù)值（如m=）時(shí)，會(huì)出現(xiàn)起皺。小于這個(gè)數(shù)值，就會(huì)使拉深件起皺、拉裂或嚴(yán)重變薄而超差。 拉深試驗(yàn)影響極限拉深系數(shù)的因素的因素較多，主要有：(1) 材料的組織與力學(xué)性能(3) 摩擦與潤(rùn)滑條件 模具幾何參數(shù)中，影響極限拉深系數(shù)的主要是凸、凹模圓角半徑及間隙。除此以外，影響極限拉深系數(shù)的因素還有拉深方法、拉深次數(shù)、拉深速度、拉深件形狀等。1. 無(wú)凸緣圓筒形件的拉深次數(shù)與工序尺寸的計(jì)算(1) 拉深次數(shù)的確定當(dāng)拉深件的拉深系數(shù)m =d/D大于第一次極限拉深系數(shù)[m1]，即m ＞[m1]時(shí)，則該拉深件只需一次拉深就可拉出，否則就要進(jìn)行多次拉深。② 查表法 當(dāng)拉深次數(shù)確定之后，先從表中查出各次拉深的極限拉深系數(shù)，并加以調(diào)整后確定各次拉深實(shí)際采用的拉深系數(shù)。但當(dāng)料厚t≥1時(shí)，應(yīng)按中線尺寸計(jì)算，這時(shí)r=rT+t/2。材料為10鋼，板料厚度t=2mm。 根據(jù)拉深件尺寸，其相對(duì)高度為h/d=(761)/(302)≈，查表54得切邊余量?h=6mm。故 為了使第四次拉深的直徑與零件要求一致，需對(duì)極限拉深系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。 d1=m1D==(mm)d2=m2d1==(mm)d3=m3d2==(mm)d4=m4d3==28(mm)各次工序件底部圓角半徑取以下數(shù)值： (mm)(mm)(mm)(mm)以上計(jì)算所得工序件尺寸都是中線尺寸，換算成與零件圖相同的標(biāo)注形式后，所得各工序件的尺寸如圖516所示。難點(diǎn)：；2．拉深時(shí)壓力機(jī)標(biāo)稱(chēng)壓力的選擇；3．壓料裝置的結(jié)構(gòu)，優(yōu)缺點(diǎn)。圖517(1) 拉深方法① 窄凸緣圓筒形件的拉深圖518 Ⅳ—成品② 寬凸緣圓筒形件的拉深用這種方法拉成的零件表面質(zhì)量不高，其直壁和凸緣上保留著圓角彎曲和局部變薄的痕跡，需要在最后增加整形工序，適用于材料較薄、高度大于直徑的中小型帶凸緣圓筒形件。 b) 采用高度不變法（圖519b）。圖519② 寬凸緣圓筒形件需多次拉深時(shí)，第一次拉深必須將凸緣尺寸拉到位，以后各次拉深中，凸緣的尺寸應(yīng)保持不變。(3) 帶凸緣圓筒形件的拉深變形程度帶凸緣筒件的拉深系數(shù)為：其中以dt/d影響最大，H/d次之，R/d影響較小。但這并不表明帶凸緣圓筒形件的變形程度大。當(dāng)帶凸緣圓筒形件的總拉深系數(shù)mt=d/D大于表512的極限拉深系數(shù)，且零件的相對(duì)高度H/d小于表513的極限值時(shí)，則可以一次拉深成形，否則需要兩次或多次拉深。 (59)式中 rr…、rn——各次拉深工序件的底部圓角半徑； 試對(duì)圖520所示帶凸緣圓筒形件的拉深工序進(jìn)行計(jì)算。(1) 計(jì)算坯料直徑D(3) 確定首次拉深工序件尺寸 H1 ===(mm)驗(yàn)算所取m1是否合理：根據(jù)t/D = %，dt/d1 = ，查表513可知[H1/d1]= 。調(diào)整以后各次拉深系數(shù)，取m2 = ，m3 = ，m 4 = 。 圖521 圓筒形件的拉深力、壓料力與壓料裝置對(duì)于圓筒形件：首次拉深 （510） (i=…、n) F——拉深力dd…、dn——各次拉深工序件直徑（mm）；t——板料厚度（mm）；σb——拉深件材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）；KK2——修正系數(shù)，與拉深系數(shù)有關(guān)，見(jiàn)表515。應(yīng)該指出，壓料力的大小應(yīng)允許在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 FY=Ap FY=π[]p/4 FY——壓料力(N)；A——壓料圈下坯料的投影面積(mm2)； 壓料裝置目前生產(chǎn)中常用的壓料裝置有彈性壓料裝置和剛性壓料裝置。圖523 4彈性元件（彈頂器或氣墊）上述三種壓料裝置的壓料力變化曲線如圖524所示。但是，這兩種壓料裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在中小型壓力機(jī)上使用較為方便。氣墊式壓料裝置壓料效果好，壓料力基本上不隨工作行程而變化（壓料力的變化可控制在10%～15%內(nèi)），但氣墊裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜。~40176。2．剛性壓料裝置剛性壓料裝置一般設(shè)置在雙動(dòng)壓力機(jī)上用的拉深模中。考慮到拉深過(guò)程中坯料凸緣區(qū)有增厚現(xiàn)象，所以這一間隙應(yīng)略大于板料厚度。 有限位裝置的壓料圈圖527 4壓料圈兼落料凸模 Fg ≥(～) FΣFg ≥(～) FΣ2. 拉深功的計(jì)算當(dāng)拉深高度較大時(shí)，由于凸模工作行程較大，可能出現(xiàn)壓力機(jī)的壓力夠而功率不夠的現(xiàn)象。 h——凸模工作行程（mm）； （518）式中若所選壓力機(jī)的電機(jī)功率小于計(jì)算值，則應(yīng)另選更大規(guī)格的壓力機(jī)。難點(diǎn)：1. 階梯圓筒形件的拉深階梯圓筒形件如圖528所示。 階梯圓筒形件1．判斷能否一次拉深成形判斷階梯圓筒形件能否一次拉深成形的方法是：先計(jì)算零件的高度H與最小直徑dn的比值H/dn(圖528)，然后根據(jù)坯料相對(duì)厚度t/D查表510，如果拉深次數(shù)為1，則可一次拉深成形，否則需多次拉深成形。由圖求得坯料直徑D=106mm，t/D≈%，d2/d1=24/48=，查表58可知，該直徑之比小于相應(yīng)圓筒形件的極限拉深系數(shù)，但由于小階梯高度很小，實(shí)際生產(chǎn)中仍采用從大階梯到小階梯依次拉出。圖中因d2/d1小于相應(yīng)圓筒形件的極限拉深系數(shù)，故先用帶凸緣筒形件的拉深方法拉出直徑d2，d3/d2不小于相應(yīng)圓筒形件的極限拉深系數(shù)，可直接從d2 拉到d3，最后拉出d1。圖532對(duì)這類(lèi)零件不能簡(jiǎn)單地用拉深系數(shù)去衡量和判斷成形的難易程度，也不能用它來(lái)作為工藝過(guò)程設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)的依據(jù)。(2) 成形特點(diǎn)整個(gè)坯料都是變形區(qū).?？梢?jiàn)實(shí)踐證明，一定界限的位置是隨著壓料力等沖壓條件的變化而變化的。這個(gè)現(xiàn)象常成為曲面形狀件拉深必須解決的主要問(wèn)題。 這種方法實(shí)質(zhì)上是增大了坯料凸緣部分的變形抗力和摩擦力，從而增大了徑向拉應(yīng)力，降低了中間部分坯料的切向壓應(yīng)力，增大了中間部分脹形區(qū)，從而起到了防皺的作用。③ 采用帶壓料筋的拉深模(圖534)改變壓料筋的高度、壓料筋的圓角半徑和壓料筋的數(shù)量及其布置，便可調(diào)整徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力的大小。 圖535圖536b為圓筒形件的反拉深。但可能導(dǎo)致凸模頂點(diǎn)附近材料過(guò)分變薄甚至破裂，即防皺卻帶來(lái)拉裂的傾向。 圖537圖538 可見(jiàn)半球形件拉深系數(shù)與零件直徑大小無(wú)關(guān)，是個(gè)常數(shù)。圖539(2) 高度小于球面半徑的淺球形件(圖538d)