武汉职业技术学院教案 课根名#：【冲压工艺及模具设计与潮这？ 授课收师：新我和 岸号23 课思牵方 4.1深变形分桥42枚深件的工艺性 收学 内 热眼实形的找充 .热议件的工已性 的和到 了能拉以实梦的代忘发主夫何矩 令期件的工 点 和项点 米应：拉说黄形过农 业 有关
第4章拉深 >拉深（又称拉伸、拉延、压延、引伸等）：它是将 一定形状的平板毛坯冲压成各种开口空心件，或 以开口空心件为毛坯，减小直径，增天高度的一 种冲压加工方法。 >拉深的特点： >生产率高，材料利用率高：具有一定的尺寸精度 和较低的表面粗糙度。能够制造小到几毫米（如 空心铆钉)，天到几米（如汽车覆盖件）的拉深 件和其它加工方法不易成形的薄壁且复杂的制件： 在机械、电子、电器、仪表、汽车、航空、军工 产品和人民白常生活用品的生产中占有很重要的 地位
第4章 拉 深 ➢ 拉深(又称拉伸、拉延、压延、引伸等)：它是将 一定形状的平板毛坯冲压成各种开口空心件，或 以开口空心件为毛坯，减小直径，增大高度的一 种冲压加工方法。 ➢ 拉深的特点： ➢ 生产率高，材料利用率高；具有一定的尺寸精度 和较低的表面粗糙度。能够制造小到几毫米（如 空心铆钉），大到几米（如汽车覆盖件）的拉深 件和其它加工方法不易成形的薄壁且复杂的制件； 在机械、电子、电器、仪表、汽车、航空、军工 产品和人民日常生活用品的生产中占有很重要的 地位
第4章拉深 >拉深件的形状： >可分为旋转体件拉深、盒形件拉深和复杂形状件 拉深等三类。其中，旋转体拉深件又可分为无凸 缘圆筒形件、带凸缘圆筒形件、半球形件、锥形 、抛物线形件、阶梯形件和复杂旋转体拉深件 等 >拉深的变形方法： >拉深工艺可分为不变薄拉深和变薄拉深。不变薄 拉深通过减小毛坯或半成品的直径来增加拉深件 高度，拉深过程中材料厚度的变化很小，可以近 似认为拉深件壁厚等于毛坯厚度。变薄拉深是以 开口空心件为毛坯，通过减小壁厚的方式来增加 拉深件高度，拉深过程中筒壁厚度有显著变薄。 >本章主要讨论圆筒形拉深件的不变薄拉深
第4章 拉 深 ➢ 拉深件的形状： ➢ 可分为旋转体件拉深、盒形件拉深和复杂形状件 拉深等三类。其中，旋转体拉深件又可分为无凸 缘圆筒形件、带凸缘圆筒形件、半球形件、锥形 件、抛物线形件、阶梯形件和复杂旋转体拉深件 等。 ➢ 拉深的变形方法： ➢ 拉深工艺可分为不变薄拉深和变薄拉深。不变薄 拉深通过减小毛坯或半成品的直径来增加拉深件 高度，拉深过程中材料厚度的变化很小，可以近 似认为拉深件壁厚等于毛坯厚度。变薄拉深是以 开口空心件为毛坯，通过减小壁厚的方式来增加 拉深件高度，拉深过程中筒壁厚度有显著变薄。 ➢ 本章主要讨论圆筒形拉深件的不变薄拉深
4.1拉深变形分析 4.1.1拉深变形过程 >1、无凸缘圆筒形件的拉深过程。如图4-1所示 a 图4-1拉深工艺过程 1-凸模2-压边圈3毛坯4凹模5-拉深件6-平面凸缘部分7-凸缘圆角部分 8-筒壁部分9底部圆角部分10-筒底部分
4.1 拉深变形分析 4.1.1 拉深变形过程 ➢ 1、无凸缘圆筒形件的拉深过程。如图4-1所示 2 4 1 3 5 (a) (b) (c) 6 7 8 9 10 图4-1 拉深工艺过程 1-凸模 2-压边圈 3-毛坯 4-凹模 5-拉深件 6-平面凸缘部分 7-凸缘圆角部分 8-筒壁部分 9-底部圆角部分 10-筒底部分
4.1拉深变形分析 >2、无凸缘圆筒形件拉深的变形过程。 通过网络实验可以直观地观察、分析材料在拉深时的变形情况。 在圆形毛坯的表面上画上许多间距都等于a的同心圆和分度相 等的辐射线，如图4-2(a)所示 图4-2拉深网络试验 该毛坯拉深成无凸缘圆筒形件后网格的变化情况如图42(b)所 示。 单元网格的变形情况为切向产生压缩变形，径向产生拉伸变 形，故矩形单元网格的高度ai大于同心圆的间距a。越靠近筒壁的 口部，矩形网格的高度越高，即a5>a4>a3>a2>a1>a,表明越靠近口部 的筒壁材料在拉深时的变形程度越大。如图4-2c)所示
4.1 拉深变形分析 ➢ 2、无凸缘圆筒形件拉深的变形过程。 通过网络实验可以直观地观察、分析材料在拉深时的变形情况。 在圆形毛坯的表面上画上许多间距都等于a的同心圆和分度相 等的辐射线，如图4-2（a）所示 a a a a a a a a a a a a1 2 a a3 a4 a5 F1 F2 F1 F2 (a) (b) (c) 图4-2 拉深网络试验 该毛坯拉深成无凸缘圆筒形件后网格的变化情况如图4-2（b）所 示。 单元网格的变形情况为切向产生压缩变形，径向产生拉伸变 形，故矩形单元网格的高度ai大于同心圆的间距a。越靠近筒壁的 口部，矩形网格的高度越高，即a5>a4>a3>a2>a1>a，表明越靠近口部 的筒壁材料在拉深时的变形程度越大。如图4-2（c）所示
4.1拉深变形分析 4.1.2拉深变形过程中坯料的应力、应变状态 》在拉深过程中，坯料可分为平面凸缘部分、凸缘圆角部分、 筒壁部分、底部圆角部分、筒底部分等五个区域，如图4 1(b)所示。各部分材料在拉深过程中具有不同的应力应 变状态，如图4-3所示。 图43拉深时坯料的应力、应变状态
4.1 拉深变形分析 4.1.2 拉深变形过程中坯料的应力、应变状态 ➢ 在拉深过程中，坯料可分为平面凸缘部分、凸缘圆角部分、 筒壁部分、底部圆角部分、筒底部分等五个区域，如图4- 1（b）所示。各部分材料在拉深过程中具有不同的应力应 变状态，如图4-3所示。 1 2 3 3 2 1 1 1 3 1 2 3 2 1 3 1 2 1 2 3 1 2 3 1 3 图4-3 拉深时坯料的应力、应变状态
4.1拉深变形分折 1.平面凸缘部分 >平面凸缘部分为拉深时的主要变形区。材料产生径向拉应 力s1。同时，材料在切向产生压缩变形，相邻材料之间由 于相互挤压而产生切向压应力$3。当使用压边装置时，压 边力使平面凸缘部分材料产生厚向压应力$2。 由于平面凸缘部分材料在拉深时径向拉长，切向缩短，分 别产生径向拉应变e1和切向压应变e3。其中，切向压应变 3的绝对值大于径向拉应变e1,故根据体积不变原则，材 料将产生厚向拉应变e2,厚度增加。 2.筒壁部分 > 筒壁部分为己变形区。在拉深过程中，该部分材料起到向 变形区传递拉深力的作用，因而也称为传力区。筒壁部分 在拉深时可近似认为受单向拉应力$1作用，应变状态为轴 向产生拉应变1，厚向产生压应变3，厚度减薄
4.1 拉深变形分析 1．平面凸缘部分 ➢ 平面凸缘部分为拉深时的主要变形区。材料产生径向拉应 力s1。同时，材料在切向产生压缩变形，相邻材料之间由 于相互挤压而产生切向压应力s3。当使用压边装置时，压 边力使平面凸缘部分材料产生厚向压应力s2。 ➢ 由于平面凸缘部分材料在拉深时径向拉长，切向缩短，分 别产生径向拉应变e1和切向压应变e3。其中，切向压应变 e3的绝对值大于径向拉应变e1，故根据体积不变原则，材 料将产生厚向拉应变e2，厚度增加。 2．筒壁部分 ➢ 筒壁部分为已变形区。在拉深过程中，该部分材料起到向 变形区传递拉深力的作用，因而也称为传力区。筒壁部分 在拉深时可近似认为受单向拉应力s1作用，应变状态为轴 向产生拉应变e1，厚向产生压应变e3，厚度减薄
4.1拉深变形分析 3.简底部分 >筒底部分为非变形区。 该部分材料在拉深时受双 简拉应力s1、s2作用，径同产生拉应凌e1、e2, 材料厚度将变薄，但变薄量很小，一般只有1~3%。 4。凸缘圆角部分 >凸缘圆角部分为平面凸缘部分和筒璧部分的过渡 区。材料在流经凸缘圆角部分时，除了有径向拉 应力$1和切同压应力$3外，还有因承受凹模圆角 的压力而产生的厚向压应力$2。其中，径向拉应 力s1的绝对值最大，故径向拉应变1的绳对值也 最大，切向压应变e3和厚向压应变e2的量值较小
4.1 拉深变形分析 3．筒底部分 ➢ 筒底部分为非变形区。该部分材料在拉深时受双 向拉应力s1、s2作用，径向产生拉应变e1、e2， 材料厚度将变薄，但变薄量很小，一般只有1~3%。 4．凸缘圆角部分 ➢ 凸缘圆角部分为平面凸缘部分和筒壁部分的过渡 区。材料在流经凸缘圆角部分时，除了有径向拉 应力s1和切向压应力s3外，还有因承受凹模圆角 的压力而产生的厚向压应力s2。其中，径向拉应 力s1的绝对值最大，故径向拉应变e1的绝对值也 最大，切向压应变e3和厚向压应变e2的量值较小
4.1拉深变形分析 5.底部圆角部分 >底部圆角部分为筒壁部分和筒底部分之间的过渡 区，常称为第二过渡区。筒底部分材料主要受拉 深力引起的径向拉应力$1，以及凸模的压力和材 料的弯曲作用产生的厚向压应力$3。切向有拉应 力s2,但量值较小。材料在径向产生拉应变e1, 厚向产生压应变e2,厚度变薄。切向压应变e2很 小，可忍略不计
4.1 拉深变形分析 5．底部圆角部分 ➢ 底部圆角部分为筒壁部分和筒底部分之间的过渡 区，常称为第二过渡区。筒底部分材料主要受拉 深力引起的径向拉应力s1，以及凸模的压力和材 料的弯曲作用产生的厚向压应力s3。切向有拉应 力s2，但量值较小。材料在径向产生拉应变e1， 厚向产生压应变e2，厚度变薄。切向压应变e2很 小，可忽略不计
4.1拉深变形分折 4.1.3拉深的变形特点 >拉深时各部分材料的应力、应变状态有很大的差 异，变形程度也各不相同。平面凸缘部分材料经 拉深转化为简壁时，变形程度很不一致，靠近▣ 部的材料变形程度大，靠近底部的材料变形程度 小。如图4-4所示
4.1 拉深变形分析 4.1.3 拉深的变形特点 ➢ 拉深时各部分材料的应力、应变状态有很大的差 异，变形程度也各不相同。平面凸缘部分材料经 拉深转化为筒壁时，变形程度很不一致，靠近口 部的材料变形程度大，靠近底部的材料变形程度 小。如图4-4所示。 2 1