拉伸模设计.doc

模块四拉深模设计本模块设计任务:完成下面两个拉深件模具设计任务。 1. 无凸缘筒形件材料: 08钢料厚: 2mm 2. 有凸缘筒形件材料: 10钢料厚: 学习项目一拉深概述一、拉深的概念及应用拉深(又称拉延)是利用拉深模在压力机的压力作用下,将平板坯料或空心工序件制成空心零件的加工方法,它是冲压生产中应用最广泛的工序之一。拉深可加工旋转体零件、盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件如图 1 所示。它广泛用于汽车、拖拉机、仪表、电子、航空和航天等各种工业部门和日常生活用品的生产中。二、拉深的分类拉深可分为不变薄拉深和变薄拉深。不变薄拉深成形后的零件,其各部分的厚度与拉深前坯料厚度相比,基本不变;而变薄拉深成形后的零件,其壁厚与原坯料厚度相比则有明显的变薄。在实际生产中,应用较多的是不变薄拉深。三、拉深模拉深成形所用的冲模叫拉深模。拉深模结构一般比较简单, 它与冲裁模相比, 凸模与凹模的工作部分均有较大的圆角,表面质量要求高,凸模与凹模的间隙一般略大于坯料厚度。拉深模有许多分类方法。根据使用的压力机类型不同, 可分为单动压力机上图1 拉深件示意图 a )轴对称旋转体拉深件 b )盒形件 c )不对称拉深件用的拉深模和双动压力机上用的拉深模; 根据拉深顺序可分为首次拉深模和以后各次拉深模; 根据工序组合可分为单工序拉深模、复合工序拉深模、连续工序拉深模;根据压料情况可分为有压边装置和无压边装置拉深模。图 2 为一副有压边圈的首次拉深模, 平板坯料放人定位板 6内, 当上模下行时, 首先由压边圈 5 和凹模7 将坯料压住, 随后凸模 10 将坯料逐渐拉人凹模孔内进行拉深成形。成形完后, 当上模回升时, 弹簧 4 恢复, 利用压边圈 5 将拉深件从凸模 10 上卸下, 为了便于成形和卸料,在凸模 10 上开设有通气孔。在这副模具中,压边圈既起压边作用,又起卸料作用。学习项目二圆筒形拉深件的变形分析一、拉深变形过程 1 .宏观分析图3 为平板圆形坯料变为筒形件的变性过程示意图。拉深凸模和凹模与冲裁不同,他们都有一定的圆角而不是锋利的刃口,其间隙一般大于板料厚度。为了说明拉深变形过程,在平板坯料上沿直径方向画出一个局部的扇形区域 oab 。当凸模下压时,将坯料拉入凹模,扇形 oab 变成以下三部分: 凸缘部分 a’b’ cd,变形后逐渐转化为筒壁,凸缘部分减少,筒壁部分逐渐增加,材料完成变形后由变形区转化为传力区。筒壁部分 cdef ,在拉深过程中逐步所占比例逐步增加,其是传力区。图2 有压边圈的首次拉深模 1- 模柄 2- 上模座 3- 凸模固定板 4- 弹簧 5- 压边圈 6- 定位板 7- 凹模 8- 下模座 9- 卸料螺钉 10- 凸模筒底部分 oef ,筒底部分基本不发生变形,在拉深过程中是传力区。 2. 微观分析为了进一步说明拉深时金属变形过程,可进行如下实验: 在圆形坯料上画许多间距都等于 a 的同心圆和分度相等的辐射线如图 4 所示, 由这些同心圆和辐射线组成网格。拉深后, 在圆筒形件底部的网格基本保持原来的形状, 而在圆筒形件的筒壁部分的网格则发生了很大的变化:原来的同心圆变为筒壁上的水平圆周线,而且其间距 a 也增大了,越靠筒的上部增大越多,即 aaaa????? 321 另外,原来分度相等的辐射线变成了筒壁上的垂直平行线,其间距则完全相等,即 4321bbbb?????图3 拉深变形过程网格变化说明,拉深时坯料的外部环形部分是主要变形区,而与凸模底部接触的部分是不变形区。如果拿网格中的一个小单元体来看,在拉深前是扇形(图 4a),其面积是 1A 而在拉深后则变成矩形(图 4b ),其面积是 2A 。由于在拉深后,材料厚度变化很小,故可认为拉深前后小单元体的面积不变,即 21AA?为什么原来是扇形的小单元体,在拉深后却变成矩形了呢?这是由于坯料在模具的作用下, 金属内部产生了内应力, 对于一个小单元来说(图 4c), 径向受拉力 1?作用, 切线方向受压应力 3?作用, 因而径向产生拉伸变形, 切向产生压缩变形, 径向尺寸增加, 切向尺寸减小, 结果形状由扇形变成了矩形。当凸缘部分的材料变为筒壁时,外缘尺寸由初始的 D?逐渐缩短变为 d?;而径向尺寸由初始的 2/)(dD?逐步伸长变为高度 H ,2/)(dDH??。综上所述,拉伸变形过程可概括如下:在拉伸过程中,由于外力的作用,坯料凸缘区内部的各个小单元体之间产生了相互作用的内应力, 径向为拉应力 1?; 切向为压应力。在 1?和 3?的共同作用下,凸缘部分金属材料产生塑性变形,径向伸长,切向压缩,且不断被拉入凹模中变为筒壁,最后得到直径为 d 高度为 H 的筒形件。图4 拉深变形特点二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态在实际生产中可发现拉深件各部分的厚度是不一致