【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 因素 在不同的條件 下極限拉深系數(shù)是不同的，影響極限拉深系數(shù)的因素有以下諸方面 (1) 材料方面 ① 材料的力學(xué)性能 屈強(qiáng)比 sb??越小對(duì)拉深越有利。因 sb??小表示變形區(qū)抗力小，材料容易變形。而 sb??大則說明危險(xiǎn)斷面處強(qiáng)度高而不易破裂，因而 sb??小的材料拉深系數(shù)可取小些。材料的塑性差即伸長率 值小時(shí)，因塑性變形能力差，則拉深系數(shù)要取大些。材料的厚向異性系數(shù) r 和硬化指數(shù) n 大時(shí)易于拉深，可以采用較小的拉深系數(shù)。這是由于 r 大時(shí)，板平面方向比厚度方向變形容易，即板厚方向變形較小，不易起皺，傳力區(qū)不易拉破。 n 大表示加工硬化程度大，則抗局部頸縮失穩(wěn)能力強(qiáng)，變形均勻，因此板料的總體成形極限提高。 ② 材料的相對(duì)厚度 材料的相對(duì)厚度大肘，凸緣抵抗失穩(wěn)起皺的 能力增強(qiáng)，因而所需壓邊力減小 ( 甚至不需要 ) ，這就減小了因壓邊力而引起的摩擦阻力，從而使總的變形抗力減少，故極限拉深系數(shù)可減小。 ③ 材料的表面質(zhì)量 材料的表面光滑，拉深時(shí)摩擦力小而容易流動(dòng)，所以極限拉深系數(shù)可減小。 (2) 模具方面 ① 模具間隙 c 模具間隙小時(shí)，材料進(jìn)入間隙后的擠壓力增大，摩擦力增北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 加，拉深力大，故極限拉深系數(shù)提高 . ② 凹模圓角半徑 凹模圓角半徑過小，則材料沿圓角部分流動(dòng)時(shí)的阻力增加，引起拉深力加大，故極限拉深系數(shù)應(yīng)取較大值。 ③ 凸模圓角半徑 凸模圓角半徑過小時(shí)，毛坯在此處的 彎曲 變形程度增加，危險(xiǎn)斷面強(qiáng)度過多地被削弱，故極限拉深系數(shù)應(yīng)取大值。 ④ 模具表面質(zhì)量 模具表面光滑，粗糙度小，則摩擦力小，極限拉深系數(shù)低。 ⑤ 凹模形狀 如果是 錐形凹模，因其支撐材料變形區(qū)的面是錐形而不是平面，防皺效果好，可以減小包角 α ，從而減少材料流過凹模圓角時(shí)的摩擦阻力和彎曲變形力，因而極限拉深系數(shù)降低。 (3) 拉深條件 ① 是否采用壓邊圈 拉深時(shí)若不用壓邊圈，變形區(qū)起皺的傾向增加，每次拉深時(shí)變形不能太大，故極限拉深系數(shù)應(yīng)增大。 ② 拉深次數(shù) 第一次拉深時(shí)材料還沒硬化，塑性好，極限拉深系數(shù)可小些。以后的拉 深因材料已經(jīng)硬化，塑性愈來愈低，變形越來越困難，故一道比一道的拉深系數(shù)大。 ③ 潤滑情況 潤滑好則摩擦小，極限拉深系數(shù)可小些。但凸模不必潤滑，否則會(huì)減弱凸模表面摩擦對(duì)危險(xiǎn)斷面處的有益作用 ( 盒形件例外 ) 。 ④ 工件形狀 工件的形狀不同，則變形時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)不同，極限變形量也就不同，因而極限拉深系數(shù)不同 . 在這些影響拉深系數(shù)的因素中，對(duì)于一定的材料和零件來說，相對(duì)厚度 是主要因素，其次是凹模圓角半徑 。在生產(chǎn)中則應(yīng)注意潤滑以減少摩擦力。 總結(jié)上述影響極限拉深系數(shù)的因素可知：凡是能增加筒壁傳力區(qū)危險(xiǎn)斷 面的強(qiáng)度，降低筒壁傳力區(qū)拉應(yīng)力的因素，均會(huì)使極限拉深系數(shù)減小；反之將使極限拉深系數(shù)增加。 3. 拉深系數(shù)的值 理論上如不考慮摩擦損失以及材料在凸、凹模圓角處的彎曲變形和材料的硬化，根據(jù)拉深時(shí)材料的拉應(yīng)力不應(yīng)超過危險(xiǎn)段面強(qiáng)度的原則，可求出第一次理想極限拉深系數(shù)，其值大約為 ，即在理想情況下毛坯直徑不能大于工件直徑的兩倍，否則就拉破。當(dāng)然，這個(gè)拉深系數(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中通常是不能用北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 的，但可用來衡量實(shí)際拉深工藝的完善程度。 生產(chǎn)上采用的極限拉深系數(shù)是考慮了各種具體條件后用試驗(yàn)方法求出的。通常 1m = ～ ，以后各次的拉深系數(shù)在 ～ 之間。無凸緣圓筒形工件有壓邊圈和無壓邊圈時(shí)的拉深系數(shù)分別可查表。實(shí)際生產(chǎn)中采用的拉深系數(shù)一般均大于表中所列數(shù)字，因采用過小的接近于極限值的拉深系數(shù)會(huì)使工件在凸模圓角部位過分變薄，在以后的拉深工序中這變薄嚴(yán)重的缺陷會(huì)轉(zhuǎn)移到工件側(cè)壁上去，使零件質(zhì)量降低，所以，當(dāng)零件質(zhì)量要求較高時(shí)應(yīng)采用稍大于極限值的拉深系數(shù)。 （二） 拉深次數(shù)的確定 圓筒件的拉深系數(shù)為 m=Dd （ 1） D 是平面毛坯直徑 ； d是拉深后圓筒直徑。 圓筒件第 n次拉深系數(shù)為 nm = nd / 1nndd? (n=1,2,3,? ) 制定 拉深 工藝是為減少 拉深 次數(shù)，希望 拉深 系數(shù)越小越好，但根據(jù)力學(xué)分析可知。 拉深 系數(shù)過小會(huì)在危險(xiǎn)斷面產(chǎn)生破裂。要保證拉深順利進(jìn)行，每次的拉深系數(shù)應(yīng)大于極限拉深系數(shù)。極限拉深系數(shù) m與板料成型性能，毛坯相對(duì)厚度、 凸凹模間隙及其圓角半徑由關(guān)。 m=Dd =382292 = *3824100* ??Dt （ 2） 則查表知道 1m =,m 1m 可以一次 拉深 完成 3． 1． 5 凸、凹模工作部分的尺寸 （一） 凸、凹模圓角半徑 1．凹模圓角半徑 dr 拉深時(shí)，材 料在經(jīng)過凹模圓角時(shí)不僅因?yàn)榘l(fā)生彎曲變形需要克服彎曲阻力，還要克服因相對(duì)流動(dòng)引起的摩擦阻力，所以的大小對(duì)拉深工作的影響非常大。主要有以下影響： 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 (1) 拉深力的大小 dr 小時(shí)材料流過凹模時(shí)產(chǎn)生較大的彎曲變形，結(jié)果需承受較大的彎曲變形阻力，此時(shí)凹模圓角對(duì)板料施加的厚向壓力加大，引起摩擦力增加。當(dāng)彎曲后的材料被拉入凸、凹模間隙進(jìn)行校直時(shí)，又會(huì)使反向彎曲的校直力增加，從而使筒壁內(nèi)總的變形抗力增大，拉深力增加，變薄嚴(yán)重，甚至在危險(xiǎn)斷面處拉破。在這種情況下，材料變形受限 制，必須采用較大的拉深系數(shù)。 (2) 拉深件的質(zhì)量 當(dāng) dr 過小時(shí)，坯料在滑過凹模圓角時(shí)容易被刮傷，結(jié)果使工件的表面質(zhì)量受損。而當(dāng) dr 太大時(shí)，拉深初期毛坯沒有與模具表面接觸的寬度加大 ，由于這部分材料不受壓邊力的作用，因而容易起皺。在拉深后期毛坯外邊緣也會(huì)因過早脫離壓邊圈的作用而起皺，使拉深件質(zhì)量不好，在側(cè)壁下部和口部形成皺褶。尤其當(dāng)毛坯的相對(duì)厚度小時(shí)，這個(gè)現(xiàn)象更嚴(yán)重。在這種情況下，也不宜采用大的變形程度。 (3) 拉深模的壽命 dr 小時(shí)，材料對(duì)凹模的壓力增加，摩擦力增大，磨損加劇 ,使模具的壽命降低。所以 的值既不能太大也不能太小。在生產(chǎn)上一般應(yīng)盡量避免采用過小的凹模圓角半徑，在保證工件質(zhì)量的前提下盡量取大值，以滿足模具壽命的要求。通?？砂唇?jīng)驗(yàn)公式計(jì) 算： 0. 8 ( )dr D d t?? （ 3） 式中 ： D— 毛坯直徑或上道工序拉深件直徑 (mm) d — 本道拉深后的直徑 (mm) 。 首次拉深的 dr 可按表選取。 后續(xù)各次拉深時(shí) dr 應(yīng)逐步減小，其值可按關(guān)系式 ( ? ～ d(n1))r 確定，但應(yīng)大于或等 于 2t 。若其值小于 2t ，一般很難拉出 ,只能靠拉深后整形得到所需零件。 雖然 0. 8 ( )dr D d t?? = 4*)292382( ? = 但是考慮到零件的結(jié)構(gòu)和尺寸，為使減少回彈對(duì)后續(xù)的整形工序的影響，結(jié)合 08F 材料的力學(xué)性能，圓角取 8㎜。 2． 凸模圓角半徑 pr 凸模圓角半徑對(duì)拉深工序的影響沒有凹 模圓角半徑大，但其值也必須合適 . 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 pr太小，拉深初期毛坯在pr處彎曲變形大，危險(xiǎn)斷面受拉力增大，工件易產(chǎn)生局部變薄或拉裂，且局部變薄和彎曲變形的痕跡在后續(xù)拉深時(shí)將會(huì)遺留在成品零件的側(cè)壁上，影響零件的質(zhì)量。而且多工序拉深時(shí)，由于后繼工序的壓邊圈圓角半徑應(yīng)等于前道工序的凸模圓角半徑 ,所以當(dāng) pr 過小時(shí) ,在以后的拉深工序中毛坯沿壓邊圈滑動(dòng)的阻力會(huì)增大 ,這對(duì)拉深過程是不 利的。因而，凸模圓角半徑不能太小。若凸模圓角半徑過 pr 大，會(huì)使 pr 處材料在拉深初期不與凸模表面接觸，易產(chǎn)生底部變薄和內(nèi)皺，如圖 所示。 一般首次拉深時(shí)凸模的圓角半徑為： 以后各 次 可取為各次拉深中直徑減小量的一半，即： ( 1 ) 122n nnpd d tr? ???? （ 4） 式中： ( 1)npr?— 本道拉深的凸模圓角半徑 ； 1nd? — 本道拉深直徑； nd — 下道拉深的工件直徑。 ( ? ～ )dr =*8= ㎜ 最后一次拉深時(shí)npr應(yīng)等于零件的內(nèi)圓角半徑值，即： 但npr不得小于料厚。如必須獲得較小的圓角半徑時(shí)，最后一次拉深時(shí)仍取 pnr r零 件 ，拉深結(jié)束后再增加一道整形工序，以得到 r零 件 。 （二） 凸模、凹模的尺寸及公差 工件的尺寸精度由末 次拉深的凸、凹模的尺寸及公差決定，因此除最后一道拉深模的尺寸公差需要考慮外，首次及中間各道次的模具尺寸公差和拉深半成品的尺寸公差沒有必要作嚴(yán)格限制，這時(shí)模具的尺寸只要取等于毛坯的過渡尺寸即可。若以凹模為基準(zhǔn)時(shí)，凹模尺寸為： ddDD??? （ 5） 凸模尺寸為：( 2 )ppD D c???? 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 （ 6） 對(duì)于最后一道拉深工序，拉深凹模及凸模的尺寸和公差應(yīng)按零件的要求來確定。 當(dāng)工件的外形尺寸及公差有要求時(shí) ， 以凹模為基準(zhǔn)。先確定凹模尺寸因凹模尺寸在拉深中隨磨損的增加而逐漸變大，故凹模尺寸開始時(shí)應(yīng)取小些。其值為： ( ) ddDD ??? ? ? （ 7） 凸模尺寸為： ( 0. 75 2 )ppD D c ??? ? ? ? (8) 當(dāng)工件的內(nèi)形尺寸及公差有要求時(shí) ，以凸模為基準(zhǔn)，先定凸模尺寸。考慮到凸?；静荒p，以及工件的回彈情況，凸模的開始尺寸不要取得過大。其值為： ( 0. 4 ) ppDd ??? ? ? （ 9） 凹模尺寸為： ( 0 .4 2 ) dpD d c ??? ? ? ? (10) 凸、凹模的制造公差 p? 和 d? 可根據(jù)工件的公差來選定。工件公差為 ITl3 級(jí)以上時(shí) , p? 和 d? 可按 IT6～ 8 級(jí)取，工件公差在 ITl4 級(jí)以下時(shí) , p? 和 d?按 ITl0 級(jí)取。 （三） 凸模、凹模 刃口尺寸 本拉深件尺寸 以 外 形尺寸為主，故模具 設(shè)計(jì)時(shí)以凸模為基準(zhǔn)。 凸模 尺寸為： Dp=(△ 2 0)pc?? （ 11） 查表得 △ = δ p= 其工作主要尺寸計(jì)算： Dp=(△ 2 0)pc?? （ 12） =(* )? = ? 其他不屬于 拉深 工作部分的尺寸按零件尺寸計(jì)算 。 凹模尺寸： 0( ) ddDD ??? ? ? 0 . 0 5 0 . 0 500( 2 9 2 0 .7 5 0 .5 ) 2 9 1 .6 2 5??? ? ? ? 3． 1． 7 拉深 力的計(jì)算 解決拉深工作中的起皺問題的主要方法是采用防皺壓邊圈。至于是否需要北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 采用壓邊圈，可按表 1 的條件決定。 壓邊力是為了防止毛坯起皺，保證拉深過程順利進(jìn)行而施加的力，它的大小對(duì)拉深影響很大。壓邊力的數(shù)值應(yīng)適當(dāng)，太小時(shí)防皺效果不好，太大時(shí)則會(huì)增加危險(xiǎn)斷面處的拉應(yīng)力，引起拉裂破壞或嚴(yán)重變薄超差 ( 圖 1 ，圖 2) 。在生產(chǎn)中，壓邊力都有一定的調(diào)節(jié)范圍 ( 圖 2) ，其范圍在最大壓邊力 maxQF 和最小壓邊力 minQF 之間。當(dāng)拉深系數(shù)小至接近極限拉深系數(shù)時(shí)，這個(gè)變動(dòng)范圍就小，壓邊力的變動(dòng)對(duì)拉深工作的影響就顯著。通常是使壓邊力 QF 稍大于防皺作用所需的最低值，并按下列公式進(jìn)行計(jì)算 總壓邊力：QFAq? （ 13） 式中 A 為在開始拉深瞬間不考慮凹模圓角時(shí)的壓邊面積( ) 。 筒 形 件 第 一 次 拉 深 時(shí) ：2214 [ ( 2 ) ]QdF D d r q?? ? ? （ 14） 筒形件后續(xù)各道拉深時(shí)： 2214 [ ( 2 ) ]Q n n n dF d d r q? ?? ? ? （ 15） 式中： q —— 單位壓邊力 (MPa) ， 可 查 表選用； 1d ，?， nd —— 第一次及以后各次工件的外徑 (mm) ； dr —— 凹模洞口的圓角半徑 (mm) 。 在生產(chǎn)中，一次拉深時(shí)的壓邊力 QF 也可按拉深力的 1/4 選取，即： ? (16) 拉深中凸緣起皺的規(guī)律與 1max? 的變化規(guī)律相似。起皺趨勢(shì)最嚴(yán)重的時(shí)刻是毛坯外緣縮小到 時(shí)。理論上合理的壓邊力應(yīng)隨起皺趨勢(shì)的變化而變化。當(dāng)起皺嚴(yán)重時(shí)壓邊力變大，起皺不嚴(yán)重時(shí)壓邊力就隨著減少。但要實(shí)現(xiàn)這種變化是很困難的。 目前在生產(chǎn)實(shí)際中常用的壓邊裝置有以下兩大類： (1) 彈性壓邊裝置 這種裝