【正文】 FΣ——沖壓工藝總力，與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)，包括拉深力、壓料力、沖裁力等。這時應(yīng)計算拉深功，并校核壓力機的電機功率。 W=CFmaxh/1000 （517）式中 Fmax——最大拉深力（包含壓料力）（N）； C——系數(shù)，與拉深力曲線有關(guān)，～。 Pw——電動機功率（kW）； n——壓力機每分鐘行程次數(shù)。重點：1. 階梯圓筒形件的拉深變形特點及工藝計算；2．其它軸對稱零件的拉深變形特點及變形程度的表示；3．盒形件的拉深變形特點及變形程度的表示。 階梯圓筒形件的工藝計算；2． 其它軸對稱零件的拉深變形特點及變形程度的表示；3． 盒形件的拉深變形特點及變形程度的表示。 其他形狀零件的拉深階梯圓筒形件拉深的變形特點與圓筒形件拉深的特點相同，可以認(rèn)為圓筒形件以后各次拉深時不拉到底就得到階梯形件，變形程度的控制也可采用圓筒形件的拉深系數(shù)。圖5282．階梯圓筒形件多次拉深的方法階梯圓筒形件需多次拉深時，根據(jù)階梯圓筒形件的各部分尺寸關(guān)系不同，其拉深方法也有所不相同。圖529該零件可先拉深成階梯形件后切底而成。其中大階梯采用兩次拉深，小階梯一次拉出，拉深工序順序如圖530b所示(工序件Ⅲ為整形工序得到的)。 階梯圓筒形件多次拉深實例(一)(2) 如果某相鄰兩個階梯直徑之比di/di1小于相應(yīng)圓筒形件的極限拉深系數(shù)[mi]，則可先按帶凸緣筒形件的拉深方法拉出直徑di，再將凸緣拉成直徑di1，其順序是由小到大，如圖529b所示。例如圖531所示，Ⅴ為最終拉深的零件，材料為H62。當(dāng)階梯件的最小的階梯直徑很小，過小，其高度又不大時，則最小階梯可以用脹形的方法得到，但材料變薄，影響零件質(zhì)量。圖531用這種方法成形，材料可能有局部變薄，影響零件質(zhì)量。 電喇叭底座的拉深這類零件在拉深成形時，變形區(qū)的位置、受力情況、變形特點等都與直壁拉深件不同，所以在拉深中出現(xiàn)的問題和解決問題的方法與直壁筒形件也有很大的差別。1．軸對稱曲面形狀件的拉深特點(1) 成形過程現(xiàn)以球形件拉深變形為例，來認(rèn)識曲面形狀件拉深變形的共同特點。圖533一定界限之外直至壓料圈下的凸緣區(qū)都是在切向壓應(yīng)力、徑向拉應(yīng)力作用下產(chǎn)生切向壓縮、徑向伸長的變形，這種變形通常稱“拉深變形”。從球形零件的成形過程中可以看出，剛開始拉深時，中間部分坯料幾乎都不與模具表面接觸，即處于“懸空”狀態(tài)。坯料處于這種懸空狀態(tài)，抗失穩(wěn)能力較差，在切向壓應(yīng)力作用下很容易起皺。另一方面，由于坯料中的徑向拉應(yīng)力在凸模頂部接觸的中心部位上最大，因此，曲面中心部分的破裂仍是這類零件成形中需要注意的另一個問題。防止這類零件拉深時中間懸空部分坯料起皺的方法有如下幾種：① 加大坯料直徑這種防皺方法簡單，但增大了材料的消耗。 這種方法實質(zhì)上是增大了凸緣部分的摩擦阻力，其防皺原理與上述相同。 這種模具在拉深時，板料在壓料筋上彎曲和滑動，增大了進料阻力，從而增大了徑向拉應(yīng)力，減少了起皺傾向，而且減少了沖件成形卸載后的回彈，提高了零件的準(zhǔn)確性。壓料筋的結(jié)構(gòu)形狀有圓弧形(圖534)和階梯形(圖535)，其中階梯形又稱壓料檻，它在拉深時對板料滑動阻力較大。 圖534 階梯形壓料筋④ 采用反拉深方法 圖536a為汽車燈前罩，經(jīng)過多次拉深，逐步增大高度，減小頂部曲率半徑，從而達(dá)到零件尺寸要求。圖536c為正、反拉深，用于尺寸較大，板料薄的曲面形狀件的拉深。 反拉深原理以上四種防止曲面形狀件拉深時起皺的方法，其共同特點是：增大坯料凸緣部分的變形抗力和摩擦阻力，提高徑向拉應(yīng)力，從而增大坯料中間部分的脹形成分，減小中間部分起皺的可能性。所以，在實際生產(chǎn)中必須根據(jù)各種曲面零件拉深時具體的變形特點，選擇適當(dāng)?shù)姆腊櫞胧?，正確確定和認(rèn)真調(diào)整壓料力和壓料筋的尺寸，以確保拉深件的質(zhì)量。 反拉深實例 球形件類型2．球形件的拉深球面形狀件有多種類型，見圖538。(1) 半球形件(圖538a) 半球形件的拉深系數(shù)為因此，不能以拉深系數(shù)作為設(shè)計工藝過程的依據(jù)，而以坯料的相對厚度t/D作為判斷成形難易程度和選定拉深方法的依據(jù)。以這種方法拉深，坯料貼模不良，需要用球形底凹模在拉深工作行程終了時進行整形。 半球形件的拉深② 當(dāng)t/D＝％~3％時，采用帶壓料裝置的拉深模進行拉深。所以，當(dāng)坯料直徑D≤9時，可以不壓料，用球形底的凹模一次成形。當(dāng)坯料直徑D＞9時，應(yīng)加大坯料直徑，并用強力壓料裝置或帶壓料筋的模具進行拉深，以克服回彈并防止坯料在成形時產(chǎn)生偏移。3．拋物線形件的拉深(1) 深度較小的拋物線形件(h/d＜~)其變形特點及拉深方法與半球形件相似。根據(jù)h/d＝，t/D＝％＜％，采用上述半球形件的第三種成形方法，即用有壓料筋的凹模進行拉深(圖539c)。圖540(2) 深度較大的拋物線形件(h/d≥~)由于零件高度較大，頂部圓角較小．所以拉深難度較大，一般需進行反拉深或正拉深多工序逐步成形。4．錐形件的拉深錐形件(圖541)拉深的主要困難是：坯料懸空面積大，容易起皺；凸模接觸坯料面積小，變形不均勻程度比球形件大，尤其是錐頂圓角半徑r較小時容易變薄甚至破裂；如果口部與底部直徑相差大時，拉深后回彈較大。 錐形件錐形件各部分的尺寸參數(shù)(見圖541)不同，拉深成形的難易程度不同，成形方法也不同。顯然，其愈大、愈小、愈小則拉深難度愈大。這時相對錐頂直徑影響不大，可根據(jù)相對厚度值決定拉深模的結(jié)構(gòu)。這種成形方法回彈比較嚴(yán)重，通常需要試沖，修正模具。如果零件是無凸緣的，為了成形的需要，可加大坯料直徑，成形后再切邊。 相對高度小的錐形件拉深方法假如值增大，一次拉深可能成功的高度可以相應(yīng)增大。當(dāng)＝~，采用帶壓料裝置的拉深模一次拉深成形。首先拉深成圓筒形件或帶凸緣的筒形件，然后用錐形凸、凹模拉深成錐形件，并在工作行程終了時進行整形。 錐形件拉深方法及拉深模當(dāng)＜(~)、≥、＝~，通常用兩道拉深工序成形。第一道拉深后的工序件尺寸，應(yīng)保證整形時各部分直徑的增大量不超過8％。圖544反拉深能有效防止起皺，所得零件表面質(zhì)量也較好。① 階梯過渡法其拉深方法和拉深次數(shù)計算與階梯形件相同，拉深系數(shù)按圓筒形件拉深系數(shù)選取。② 錐面逐步增大法其拉深系數(shù)可選圓筒形件的拉深系數(shù)。圖545 盒形件的拉深1．盒形件拉深的變形特點盒形件可以劃分為4個長度分別為（L2rg）和（B2rg）的直邊部分及4個半徑均為rg的圓角部分，圓角部分是四分之一的圓柱面，直邊部分是直壁平面，如圖546所示。但實際上直邊和圓角是一個整體，在成形過程中必有互相作用和影響，兩者之間也沒有明顯的界限。圖546(3) 直邊與圓角變形相互影響的程度取決于相對圓角半徑(rg/B)和相對高度(H/B)。因此，rg/B和H/B兩個尺寸參數(shù)不同的盒形件，在坯料展開尺寸和工藝計算上都有較大不同。 拉深模設(shè)計重點：1. 拉深模的典型結(jié)構(gòu)，拉深模工作零件的設(shè)計；2．拉深工藝及拉深模設(shè)計的程序及分析方法。 拉深模工作零件的設(shè)計；3． 拉深工藝及拉深模設(shè)計的分析方法。 拉深工藝的輔助工序為了保證拉深過程的順利進行或提高拉深件質(zhì)量和模具壽命，需要安排一些必要的輔助工序，如潤滑、熱處理和酸洗等。 潤滑在拉深過程中，不但材料的塑性變形強烈，而且板料與模具的接觸面之間要產(chǎn)生相對滑動，因而有摩擦力存在。實踐證明：在拉深工序中，采用潤滑劑以后，其拉深力可降低30%左右。應(yīng)該將潤滑劑涂4在凹模圓角和壓邊面處以及與它們相接觸的毛坯表面上，切忌涂在凸模表面或同它接觸的毛坯表面上，以防材料沿凸模表面滑動并使材料變薄。 熱處理在拉深過程中，由于板料因塑性變形而產(chǎn)生較大的加工硬化，致使繼續(xù)變形困難甚至不可能。對于普通硬化的金屬(如08鋼、10鋼、15鋼、黃銅和退火過的鋁等)，若工藝過程制訂得正確，模具設(shè)計合理，一般可不需要進行中間退火。為了消除加工硬化而進行的熱處理方法，對于一般金屬材料是退火，對于奧氏體不銹鋼、耐熱鋼則是淬火。在許多場合，工件表面的油污及其他污物也必須清洗，方可進行噴漆或搪瓷等后續(xù)工序。在沖壓加工中，清洗的方法一般是采用酸洗。 拉深模設(shè)計2．拉深模典型結(jié)構(gòu)(1) 單動壓力機上使用的拉深模① 首次拉深模拉深件直接從凹模底下落下，為了從凸模上卸下沖件，在凹模下裝有卸件器，當(dāng)拉深工作行程結(jié)束，凸?；爻虝r，卸件器下平面作用于拉深件口部，把沖件卸下。如果板料較厚，拉深件深度較小，拉深后有一定回彈量。這種拉深模具結(jié)構(gòu)簡單，適用于拉深板料厚度較大而深度不大的拉深件。拉深模的壓料裝置在上模，由于彈性元件高度受到模具閉合高度的限制，因而這種結(jié)構(gòu)形式的拉深模只適用于拉深高度不大的零件。圖547 圖548所示為無壓料裝置的以后各次拉深模，前次拉深后的工序件由定位板6定位，拉深后工件由凹?？着_階卸下。該模具適用于變形程度不大、拉深件直徑和壁厚要求均勻的以后各次拉深。 無壓料以后各次拉深模1上模座 3凸模固定板 5通氣孔6定位板 8凹模座壓料圈的高度應(yīng)大于前次工序件的高度，其外徑最好按已拉成的前次工序件的內(nèi)徑配作?？烧{(diào)式限位柱5可控制壓料圈與凹模之間的間距，以防止拉深后期由于壓料力過大造成工件側(cè)壁底角附近過分減薄或拉裂。 有壓料以后各次拉深模1打桿 3推件塊 5 可調(diào)式限位柱 圖550所示為落料由于拉深復(fù)合模，條料由兩個導(dǎo)料銷11進行導(dǎo)向，由擋料銷12定距。工作時，首先由落料凹模1和凸凹模3完成落料，緊接著由拉深凸模2和凸凹模進行拉深。由于有頂件作用，上模回程時，沖件可能留在拉深凹模內(nèi)，所以設(shè)置了推件裝置。圖550 2拉深凸模 4推件塊 7打桿 9壓料圈 11導(dǎo)料銷 (2) 雙動壓力機上使用的拉深模① 雙動壓力機用首次拉深模工作時，坯料由定位板定位，外滑塊先行下降帶動壓料圈將坯料壓緊，接著內(nèi)滑塊下降帶動凸模完成對坯料的拉深。圖551 2凹模 4上模座 7凸模 9頂件塊② 雙動壓力機用落料拉深復(fù)合模這種組合式結(jié)構(gòu)特別適用于大型模具，不僅可以節(jié)省模具鋼，而且也便于坯料的制備與熱處理。 雙動壓力機用落料拉深復(fù)合模1凸模座 3壓料圈(兼落料凸模)4拉深凸模 6拉深凹模然后內(nèi)滑塊帶動拉深凸模下行，與拉深凹模6一起完成拉深。回程時，內(nèi)滑塊先上升，然后外滑塊上升，最后由頂件塊7將工件頂出。 拉深模工作零件的設(shè)計1．凸、凹模的結(jié)構(gòu)凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計得是否合理，不但直接影響拉深時的坯料變形，而且還影響拉深件的質(zhì)量。 無壓料一次拉深的凸、凹模結(jié)構(gòu)圖554(1) 無壓料時的凸、凹模圖553所示為無壓料一次拉深成形時所用的凸、凹模結(jié)構(gòu)，其中圓弧形凹模(圖a)結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，是常用的拉深凹模結(jié)構(gòu)形式；錐形凹模(圖b)、漸開線形凹模(圖c)和等切面形凹模(圖d)對抗失穩(wěn)起皺有利，但加工較復(fù)雜，主要用拉深系數(shù)較小的拉深件。上述凹模結(jié)構(gòu)中，a=5~10mm，b=2~5mm，錐形凹模的錐角一般取30176。圖555為了保證拉深時工件底部平整，應(yīng)使前一次拉深所得工序件的平底部分尺寸不小于后一次拉深工件的平底尺寸。因此，在材料不起皺的前提下，rA宜取大一些。 （537）式中 t——材料厚度。rA i = ( ~ )rA (i1) （538）盒形件拉深凹模圓角半徑按下式計算： rA=(4~8)t （539）以上計算所得凹模圓角半徑均應(yīng)符合rA≥2t的拉深工藝性要求。(2) 凸模圓角半徑凸模圓角半徑rT過小，會使坯料在此受到過大的彎曲變形，導(dǎo)致危險斷面材料嚴(yán)重變薄甚至拉裂；rT過大，會使坯料懸空部分增大，容易產(chǎn)生“內(nèi)起皺” 現(xiàn)象。 didi——各次拉深工序件的直徑。但當(dāng)拉深件底部圓角半徑小于拉深工藝性要求時，則凸模圓角半徑應(yīng)按工藝性要求確定(rT≥t)，然后通過增加整形工序得到拉深件所要求的圓角半徑。間隙小時，拉深力大，模具磨損也大，但拉深件回彈小，精度高。間隙過大，拉深時坯料容易起皺，而且口部的變厚得不到消除，拉深件出現(xiàn)較大的錐度，精度較差。(1) 對于無壓料裝置的拉深模，其凸、凹模單邊間隙可按下式確定：Z = (1～ ) t Z──凸、凹模單邊間隙；t──材料厚度的最大極限尺寸。(2) 對于有壓料裝置的拉深模，其凸、凹模單邊間隙可根據(jù)材料厚度和拉深次數(shù)參考表確定。最后一次拉深取較小值。4．凸、凹模工作尺寸及公差拉深件的尺寸和公差是由最后一次拉深模保證的，考慮拉深模的磨損和拉深件的彈性回復(fù)，最后一次拉深模的凸、凹模工作尺寸及公差按如下確定：當(dāng)拉深件標(biāo)注外形尺寸時（圖556a），則 （544）當(dāng)拉深件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時（圖556b），則 DA、dA——凹模工作尺寸； Dmax、d min——拉深件的最大外形尺寸和最小內(nèi)形尺寸；若以凹模為基準(zhǔn)，則 （548）式中，D為各次拉深工序件的基本尺寸