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4招教会你板料的拉深成形
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4招教会你板料的拉深成形

浏览数量:25     作者:本站编辑     发布时间: 2021-06-17      来源:本站

拉深成形是将平面板料在凸模压力作用下通过凹模形成一个开口空心零件的冲压成形工序。在各类钣金构件中,对于尺寸较大或较厚料组成的各种圆筒形件、半球形及抛物线形封头的加工,往往采用拉深成形。

主图2

拉深加工的过程及要求

一般来讲,拉深加工必须采用拉深模通过液压机的压力才能完成,一般情况下采用冷加工,只有对外形尺寸或变形较大的较厚板料的拉深成形才采用热加工。

主图2(白底)

拉深过程

下图为将直径为D、厚度为t的圆形平板毛坯置于凹模定位孔中,拉深成圆筒形件的拉深过程示意图。

图片1

拉深加工时,由于拉深力F与凸、凹模间间隙Z形成弯矩,凸模下行接触板料后向下施压,使板料弯曲下凹,并在凸、凹模圆角导引下拉入凹模洞口,板料慢慢演变成筒底(凸模下的中心部分板料)、简壁(拉入洞口内的圆环部分板料)、凸缘(未被拉入洞口内的环形部分)三大部分;随着凸模的继续下降,简底基本不动,环形凸缘不断向洞口收缩并被拉入凹模洞口转变成筒壁,于是简壁逐渐加高,凸缘逐渐缩小,最后凸缘全部拉入凹模洞口转变为简壁,则拉深过程结束。圆形板料变成了一个直径为d1、高度为h的开口空心圆简。

拉深变形分析

根据拉深变形过程可知:拉深过程就是环形凸缘逐渐收缩向凹模洞口流动转移成为筒壁的过程。拉深过程是一个比较复杂的塑性变形过程,毛坯各部位按其变形情况可分成几个区域。

1.圆筒底部(小变形区)凸模底部下压接触到板料中心区的圆形部分为简底,在拉深过程中,这一区域始终保持平面形状,受着四周均匀径向拉力作用,可以认为是不产生塑性变形或很小塑性变形区域,底部材料将凸模作用力传给圆筒壁部,使其产生轴向拉应力。

2.凸缘部分(大变形区)凹模上面的环状区域即凸缘,是拉深时的主要变形区。拉深时,凸缘部分材料因拉深力的作用产生径向拉应力σ1,在向凹模洞口方向收缩流动时,材料相互挤压产生切向压应力σ3。其作用与将毛坯F的一个扇形部分被拉着通过一个假想的楔形槽而成为F2的变形相似,见下图。

图片2

当凸缘较大、板料又较薄时,拉深时凸缘部分会由于切向压应力的作用而失去稳定而拱起,形成所谓“起皱现象”,故常用压边圈对凸缘进行压边。

3.筒壁(传力区)这是已变形区,由凸缘部分材料经切向压缩、径向拉伸收缩流动转移而成,基本上不再发生大的变形。在继续拉深时,起着将凸模的拉深力传递到凸缘上的作用,简壁材料在传递拉深力的过程中自身承受单向拉应力作用,纵向稍有伸长,厚度稍有变薄。

4.凹模圆角部分(过渡区)凸缘与简壁交合过渡部分,此处材料的变形较复杂,除有与凸缘部分相同的特点即受径向拉应力和切向压应,力作用外,还承受凹模圆角的挤压和弯曲作用而形成的厚向压应力作用。

5.凸模圆角部分(过渡区)简壁与简底交合过渡部分,径向和切向承受拉应力作用,厚向受凸模圆角的挤压和弯曲作用而产生压应力作用,拉深过程中,径向有所拉长,厚度有所减薄,变薄最严重处发生在凸模圆角与筒壁相接部位,拉深开始时,它处于凸、凹模间,需要转移的材料少,受变形的程度小,冷作硬化程度低,又不受凸模圆角处有益的摩擦作用,需要传递拉深力的面积又较小。因此,该处成了拉深时最易破裂的“危险断面”。

拉深件的壁厚变化

拉深件壁厚不均匀从下图可以看出。下图a是碳钢椭圆封头拉深壁厚变化情况,下图b是有凸缘筒件用压边圈拉深的壁厚变化情况。

图片3

拉深加工的工艺要求

采用拉深加工工艺能完成形状复杂制件的加工,得到筒形、阶梯性、锥形、方形、球形和各种不规则形状的薄壁零件。但拉深件加工的精度与很多因素有关,如材料的力学性能和材料厚度、模具结构和模具精度、工序的多少和工序的先后顺序等。拉深件的制造精度一般不高,合适的精度在IT11级以下,同时由于受拉深变形性能的影响,拉深件的工艺性好坏,直接影响到该零件能否用最经济、最简便的方法加工出来,甚至影响到该零件能否用拉深方法加工出来。对拉深件工艺性要求如下。

1. 拉深件的形状应尽量简单、对称。在设计拉深件时,应结合拉深件的加工工艺性,尽量采用较容易成形并能满足使用要求的形式。下图是按拉深成形难易程度的分类。图中各类拉深件,其成形难度从上到下依次增加。同类拉深件难度由左到右依次增加。其中:e表示最小直边长度,f表示拉深件的最大尺寸,a表示短轴长度,b表示长轴长度。

图片4

2.对于带凸缘的圆筒形拉深件,在用压边圈拉深时,最合适的凸缘在以下范围:d+12t≤d≤d+ 25t

式中d——圆简件直径, mm;

T——材料厚度,mm;

d——凸缘直径,mm。

3.拉深深度不宜过大(即H不宜大于2d)。当一次可拉成时,其高度最好为:无凸缘圆简件:H≤(0.5~0.7)d

4.对圆筒拉深件,底与壁部的圆角半径r应满足r≥t,凸缘与壁之间的圆角半径r≥2t,从有利于变形的条件来看,最好取r≈(3~5)t,r≈(4~8)t。 若r(或r)≥(0.1~0.3)t时,可增加整形。

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