【正文】 ——旋轉(zhuǎn)體母線長度(mm)；D——坯料直徑（mm）。 D = πD2/4=2πRxL A=2πRxL如圖511所示，旋轉(zhuǎn)體表面積為 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。 圓筒形拉深件坯料尺寸計(jì)算圖常用旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料直徑的計(jì)算公式可查表。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。 （52）式中 D=例如，圖510所示的圓筒形拉深件，可分解為無底圓筒1/4凹圓環(huán)2和圓形板3三部分，每一部分的表面積分別為：A1=πd(Hr)A2=π[2πr(d2r)+8r2]/4A3=π(d2r)2/4設(shè)坯料直徑為D，則按坯料表面積與拉深件表面積相等原則有：πD2/4=A1+A2+A3分別將AAA3代入上式并簡化后得： 簡單旋轉(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。但當(dāng)零件的相對高度H/d很小并且高度尺寸要求不高時(shí)，也可以不用切邊工序。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)過切邊工序以保證零件質(zhì)量。實(shí)際生產(chǎn)中，對于形狀復(fù)雜的拉深件，通常是先做好拉深模，并以理論計(jì)算方法初步確定的坯料進(jìn)行反復(fù)試模修正，直至得到的工件符合要求時(shí)，再將符合實(shí)際的坯料形狀和尺寸作為制造落料模的依據(jù)。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。2．表面積相等原則 拉深件的坯料形狀一般與拉深件的截面輪廓形狀近似相同，即當(dāng)拉深件的截面輪廓是圓形、方形或矩形時(shí)，相應(yīng)坯料的形狀應(yīng)分別為圓形、近似方形或近似矩形。 旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料尺寸的確定拉深毛坯形狀與尺寸確定的原則；2． 圓筒形拉深工藝的計(jì)算。 3． 掌握圓筒形拉深工藝的計(jì)算。 掌握拉深毛坯形狀與尺寸確定的原則；2． 旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料尺寸的確定板厚方向性系數(shù)r和板平面方向性系數(shù)?r反映了材料的各向異性性能。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=~。 拉深件的材料用于拉深件的材料，要求具有較好的塑性，屈強(qiáng)比σs/σb小、板厚方向性系數(shù)r大，板平面方向性系數(shù)?r小。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。 帶臺階拉深件的尺寸標(biāo)注2. 拉深件的精度一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在IT13級以下，不宜高于IT11級。帶臺階的拉深件，其高度方向的尺寸標(biāo)注一般應(yīng)以拉深件底部為基準(zhǔn)，如圖59a所示。圖58否則，應(yīng)增加整形工序。(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。(3) 當(dāng)零件一次拉深的變形程度過大時(shí)，為避免拉裂，需采用多次拉深，這時(shí)在保證必要的表面質(zhì)量前提下，應(yīng)允許內(nèi)、外表面存在拉深過程中可能產(chǎn)生的痕跡。(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。 拉深件的工藝性(2) 控制拉裂的措施圖57變薄最嚴(yán)重的部位成為拉深時(shí)的危險(xiǎn)斷面，當(dāng)筒壁的最大拉應(yīng)力超過了該危險(xiǎn)斷面材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，便會產(chǎn)生拉裂，如圖57所示。 在拉深過程中，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；而靠近凹模孔口的坯料拉應(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56判斷要否采用壓料裝置可查表確定。 為了防止起皺，最常用的方法是在拉深模具上設(shè)置壓料裝置，使坯料凸緣區(qū)夾在凹模平面與壓料圈之間通過，如圖56所示。圖55其原因是用錐形凹模拉深時(shí)，坯料形成的曲面過渡形狀(圖55b)比平面形狀具有更大的抗壓失穩(wěn)能力。 凸模和凹模圓角及凸、凹模之間的間隙過大時(shí)，則坯料容易起皺。這說明，在上述兩個(gè)主要影響因素中，拉深系數(shù)的影響顯得更為重要。有時(shí)，雖然坯料的相對厚度較小，但當(dāng)拉深系數(shù)較大時(shí)，拉深時(shí)也不會起皺。 根據(jù)拉深系數(shù)的定義m=d/D可知，拉深系數(shù)m越小，拉深變形程度越大，拉深變形區(qū)內(nèi)金屬的硬化程度也越高，因而切向壓應(yīng)力相應(yīng)增大。相反，坯料相對厚度越大，越不容易起皺。圖54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。當(dāng)切向壓應(yīng)力較大而坯料的相對厚度t/D（t為料厚，D為坯料）又較小時(shí)，凸緣部分的料厚與切向壓應(yīng)力之間失去了應(yīng)有的比例關(guān)系，從而在凸緣的整個(gè)周圍產(chǎn)生波浪形的連續(xù)彎曲，如圖54a所示，這就是拉深時(shí)的起皺現(xiàn)象。(1) 起皺產(chǎn)生的原因 拉深時(shí)坯料凸緣區(qū)出現(xiàn)波紋狀的皺折稱為起皺。 拉深件的主要質(zhì)量問題及控制生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的拉深件質(zhì)量問題較多，但主要的是起皺和拉裂。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)。它受切向和徑向的雙向拉應(yīng)力作用，變形是雙向拉伸變形，厚度弱有減薄。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”。 這部分材料已經(jīng)形成筒形，材料不再發(fā)生大的變形。3．筒壁部分(C區(qū)) 拉深過程的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)2．凸緣圓角部分(B區(qū))這是位于凹模圓角部分的材料，徑向受拉應(yīng)力而伸長，切向受壓應(yīng)力而壓縮，厚度方向受到凹模圓角的壓力和彎曲作用產(chǎn)生壓應(yīng)力。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。厚度方向的變形決定于徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力之間的比例關(guān)系，一般板料厚度有所增厚，越接近外緣，增厚越多。1．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變形而被逐漸拉人凹模。因此，有必要分析拉深時(shí)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)，從而找出產(chǎn)生起皺、拉裂的根本原因，在設(shè)計(jì)模具和制訂沖壓工藝時(shí)引起注意，以提高拉深件的質(zhì)量。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的比值來表示，即m=d/D 在轉(zhuǎn)移過程中，凸緣部分材料由于拉深力的作用，徑向產(chǎn)生拉應(yīng)力，切向產(chǎn)生壓應(yīng)力。拉深過程實(shí)質(zhì)上就是將坯料的凸緣部分材料逐漸轉(zhuǎn)移到筒壁的過程。 圓筒形件的拉深1．直徑為D、厚度為t的圓形 毛坯經(jīng)過拉深模拉深，得到具有外徑為d、高度為h的開口圓筒形工件。 拉深變形過程分析圖51拉深工藝可以在普通的單動壓力機(jī)上進(jìn)行，也可在專用的雙動、三動拉深壓力機(jī)或液壓機(jī)上進(jìn)行。重點(diǎn)：1. 拉深變形特點(diǎn)及拉深變形程度的表示； 2．影響拉深件質(zhì)量的因素；3．拉深工藝性分析。學(xué)習(xí)目的與要求：1． 拉深工藝及拉深模設(shè)計(jì)本章內(nèi)容簡介：　　本章在分析拉深變形過程及拉深件質(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)。 涉及拉深變形過程分析、拉深件質(zhì)量分析、圓筒形件的工藝計(jì)算、其它形狀零件的拉深變形特點(diǎn)、拉深工藝性分析與工藝方案確定、拉深模典型結(jié)構(gòu)、拉深模工作零件設(shè)計(jì)、拉深輔助工序等。 了解拉深變形規(guī)律、掌握拉深變形程度的表示；2．掌握影響拉深件質(zhì)量的因素；3． 掌握拉深工藝性分析。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：利用拉深模將一定形狀的平面坯料或空心件制成開口空心件的沖壓工序。拉深件的種類很多，按變形力學(xué)特點(diǎn)可以分為四種基本類型，如圖51所示。 拉深件示意圖 拉深變形過程及特點(diǎn)圖52所示為圓筒形件的拉深過程。圖52 在拉深過程中，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)。2．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，切向壓縮，且不斷被拉入凹模中變?yōu)橥脖?，成為圓筒形開口空心件。 （51）其中m稱為拉深系數(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。 拉深過程中坯料內(nèi)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)拉深過程是一個(gè)復(fù)雜的塑性變形過程，其變形區(qū)比較大，金屬流動大，拉深過程中容易發(fā)生凸緣變形區(qū)的起皺和傳力區(qū)的拉裂而使工件報(bào)廢。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。在厚度方向，由于壓料圈的作用，產(chǎn)生了壓應(yīng)力，但通常和的絕對值比大得多。如果不壓料(＝0)，或壓料力較小(小)，這時(shí)板料增厚比較大。圖53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。但是，在拉深過程中，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)生少量的縱向伸長變形和厚度減薄。5．筒底部分(E區(qū)) 筒底區(qū)在拉深開始時(shí)即被拉入凹模，并在拉深的整個(gè)過程中保持其平面形狀。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。1．起皺起皺是一種受壓失穩(wěn)現(xiàn)象。 凸緣部分是拉深過程中的主要變形區(qū)，而該變形區(qū)受最大切向壓應(yīng)力作用，其主要變形是切向壓縮變形。通常起皺首先從凸緣外緣發(fā)生，因?yàn)檫@里的切向壓應(yīng)力絕對值最大。起皺嚴(yán)重時(shí)，拉深便無法順利進(jìn)行，這時(shí)起皺部位相當(dāng)于板厚增加了許多，因而不能在凸模與凹模之間順利通過，并使徑向拉應(yīng)力急劇增大，繼續(xù)拉深時(shí)將會在危險(xiǎn)斷面處拉破，如圖54c所示。 拉深件的起皺破壞(2) 影響起皺的主要因素① 坯料的相對厚度t/D 坯料的相對厚度越小，拉深變形區(qū)抵抗失穩(wěn)的能力越差，因而就越容易起皺。② 拉深系數(shù)m另一方面，拉深系數(shù)越小，凸緣變形區(qū)的寬度相對越大，其抵抗失穩(wěn)的能力就越小，因而越容易起皺。例如，拉深高度很小的淺拉深件時(shí)，即屬于這一種情況。③ 拉深模工作部分的幾何形狀與參數(shù)用錐形凹模拉深的坯料與用普通平端面凹模拉深的坯料相比，前者不容易起皺，如圖55所示。而且，凹模圓角處對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。 錐形凹模的拉深(3) 控制起皺的措施當(dāng)然并不是任何情況下都會發(fā)生起皺現(xiàn)象，當(dāng)變形程度較小、坯料相對厚度較大時(shí)，一般不會起皺，這時(shí)就可不必采用壓料裝置。 帶壓料圈的模具結(jié)構(gòu)2．拉裂(1) 拉裂產(chǎn)生的原因因而，當(dāng)凸緣區(qū)轉(zhuǎn)化為筒壁后，拉深件的壁厚就不均勻，口部壁厚增大，底部壁厚減小，壁部與底部圓角相切處變薄最嚴(yán)重(見圖54)。另外，當(dāng)凸緣區(qū)起皺時(shí)，坯料難以或不能通過凸、凹模間隙，使得筒壁拉應(yīng)力急劇增大，也會導(dǎo)致拉裂(見圖54c)。 拉深件的拉裂破壞 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滑劑等方法來避免拉裂的產(chǎn)生。 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)盡量簡單、對稱，并能一次拉深成形。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，不變薄拉深工藝的筒壁最大增厚量約為(～)t，最大變薄量約為(～)t（t為板料厚度）。(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。(6) 拉深件的底與壁、凸緣與壁、矩形件的四角等處的圓角半徑應(yīng)滿足：r≥t，R≥2t，rg≥3t，如圖58所示。一次整形的，圓角半徑可取r≥(～)t，R≥(～)t。 拉深件的孔邊距及圓角半徑(7) 拉深件的徑向尺寸應(yīng)只標(biāo)注外形尺寸或內(nèi)形尺寸，而不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)、外形尺寸。若以上部為基準(zhǔn)(圖59b)，高度尺寸不易保證。圖59對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。屈強(qiáng)比σs/σb值越小，一次拉深允許的極限變形程度越大，拉深的性能越好。所以有關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，作為拉深用的鋼板。當(dāng)r較大或?r較小時(shí)，材料寬度的變形比厚度方向的變形容易，板平面方向性能差異較小，拉深過程中材料不易變薄或拉裂，因而有利于拉深成形。 圓筒形件的拉深工藝計(jì)算（1）學(xué)習(xí)目的與要求：1． 2． 掌握旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料尺寸確定的方法；3．重點(diǎn)：1。難點(diǎn)：圓筒形拉深工藝的計(jì)算。 坯料形狀和尺寸確定的原則1．形狀相似性原則另外，坯料周邊應(yīng)光滑過渡，以使拉深后得到等高側(cè)壁（如果零件要求等高時(shí)）或等寬凸緣。 對于不變薄拉深，雖