4.2.4 带有凸缘圆筒形件的拉深 有凸缘筒形件的拉深变形原理与一般圆筒形件是相同的，但由于带有凸缘(图4.2.7)，其拉深方法及计算方法与一般圆筒形件有一定的差别。/ y$ x4 E# E" x1 P
1.有凸缘圆筒形件一次成形拉深极限$ R' j' s, T8 E/ ]2 s3 @
有凸缘圆筒形件的拉深过程和无凸缘圆筒形件相比，其区别仅在于前者将毛坯拉深至某一时刻，达到了零件所要求的凸缘直径dt时拉深结束；而不是将凸缘变形区的材料全部拉入凹模内。所以，从变形区的应力和应变状态看两者是相同的. F. n# r. e' d ]8 C
图4.2.7有凸缘圆形件与坯料图????????????? 图4.2.8拉深时凸缘尺寸的变化 在拉深有凸缘筒形件时，在同样大小的首次拉深系数m1＝d ／Ｄ的情况下，采用相同的毛坯直径D和相同的零件直径d 时，可以拉深出不同凸缘直径dt1、dt2和不同高度h1 、h2的制件(图4.2.8)。从图示中可知，其dt值愈小，h值愈高，拉深变形程度也愈大。因此m１＝d／Ｄ并不能表达在拉深有凸缘零件时的各种不同的dt和h 的实际变形程度。, H, }$ r: R1 Q- @4 A3 i* N) M
根据凸缘的相对直径dt/d比值的不同，带有凸缘筒形件可分为窄凸缘筒形件(dt/d=1.1～1.4)和宽凸缘筒形件(dt/d>1.4)（）。窄凸缘件拉深时的工艺计算完全按一般圆筒形零件的计算方法，若h/d大于一次拉深的许用值时，只在倒数第二道才拉出凸缘或者拉成锥形凸缘，最后校正成水平凸缘，如图4.2.9所示。若h/d较小，则第一次可拉成锥形凸缘，后校正成水平凸缘。
- X- S, F- l; |图4.2.9 窄凸缘件拉深 : G$ \; n" k5 ~5 q$ O6 O, W4 `
? 下面着重对宽凸缘件的拉深进行分析，主要介绍其与直壁圆筒形件的不同点。) @/ l/ O- `6 b8 z' T
当R=r时( 图 4.2.7) ，宽凸缘件毛坯直径的计算公式为(表4.2.3)：1 X; ^+ y5 L, [8 ?2 h9 Y) j
[img=163,31]mhtml:file://F:\冲压\4 _ 2 直壁旋转体零件拉深工艺的设计.mht!http://211.83.32.106/jpkc/cygysj/top_all/w_kecheng/k_jieshao/4.5/weadang/4.2_clip_image020.gif[/img](4.2.9)
/ P8 j% a, ?0 I+ D7 u0 b4 | ? 根据拉深系数的定义，宽凸缘件总的拉深系数仍可表示为：
2 j: p8 e2 n" n9 r( |! `: P[img=252,52]mhtml:file://F:\冲压\4 _ 2 直壁旋转体零件拉深工艺的设计.mht!http://211.83.32.106/jpkc/cygysj/top_all/w_kecheng/k_jieshao/4.5/weadang/4.2_clip_image022_0001.gif[/img]4.2.10)
% Z5 E6 m; F' g4 ]. O4 ~8 y式中：
- [7 G9 \) _+ k2 m' AD—— 毛坯直径（mm）
9 z7 r, p; W+ L( v0 Qdt—— 凸缘直径（包括修边余量） (mm) ；
+ P8 a8 X( o7 O. K. gd—— 筒部直径 (中径)(mm) ； $ }: u4 \1 Y6 n0 Y, t
r—— 底部和凸缘部的圆角半径 (当料厚大于1 mm时，r值按中线尺寸计算)。5 `" o; u1 I( x
从式4.2.10知，凸缘件总的拉深系数m，决定三个比值。其中dt／d 的影响最大，其次是h／d ，由于拉深件的圆角半径r较小，所以r／d 的影响小。当dt／d 和h／d 的值愈大，表示拉深时毛坯变形区的宽度愈大，拉深成形的难度也大。当两者的值超过一定值时，便不能一次拉深成形，必须增加拉深次数。表4.2.6是带凸缘圆筒形件第一次拉深成形可能达到的最大相对高度h／d值。! S& [, \( z( q4 R' X
表4.2.6带凸缘筒形件第一次拉深的最大相对高度h/d
6 G# A5 Q5 [' Z5 ^凸缘相对直径dt/d | 毛坯的相对厚度t/D ×100& e" S6 E: ]% D4 z1 V- T; {4 G
| ≤2～1.5
& i2 c& m! o c8 D4 t- t* d9 S | ＜1.5～1.0
1 ?" ?' ^# K# D) F | ＜1.0～0.6
) F& @% u. F; p* c | ＜0.6～0.3
/ _( V6 z# H) {! t3 h) ^ | ＜0.3～0.157 V ^( {9 U: _1 D! q5 U
| ≤1.1 9 U7 S$ f0 V- N4 U3 t8 x
＞1.1～1.3 ; N' v2 O# A2 Z! b F- O
＞1.3～1.5 " I& [: F @ W: O
＞1.5～1.8 $ }; G# Q, t1 C' x$ E" a6 m
＞1.8～2.0
& E2 f0 _# `& q( }- G9 s; w＞2.0～2.2 " y7 @4 C; e9 Q. z) D- h- E
＞2.2～2.5
5 W/ e% C/ @! R* m- T5 P$ I＞2.5～2.8
: ]7 v; x, h" @3 C＞2.8～3.0* v5 C3 H" C8 w3 h0 X! V
| 0.90～0.75: U3 A6 o. E; M" C5 s5 [' R
0.80～0.65 + g; s, l% Q: d; f( S0 u, b* ]( R
0.70～0.58
# W0 j5 f7 y* X( J0.58～0.48
( v$ A. C7 @" ? l* l0.51～0.42
8 N, N7 C9 V$ U; @0.45～0.35
- q: i, a/ d7 l0.35～0.28
& W$ ~% C% e+ x0.27～0.22 % ]- w) N1 B8 z
0.22～0.183 ^9 C7 n- v. n( }, A
| 0.82～0.65 # j, K) X a$ \& l5 } e0 S W
0.72～0.56
* a& ]: r) ~# v% K, I/ L3 ~+ M0.63～0.50
7 H0 Z; S% M9 I, P: G2 C' e0.53～0.42 ' H& c- x: f1 [/ u; k- b
0.46～0.36
! D) L1 e5 z1 w$ E9 W1 m% f! J0.40～0.31
% v2 c; u0 z0 P2 E" G. o0.32～0.25 1 h' E' k& x4 u, }, R [. _9 @
0.24～0.19
" d+ U. Z$ _: i1 ]0.20～0.16
0 o1 l* U( [( F$ A5 S | 0.70～0.57
- L2 t& ]3 [2 K; U, D0.60～0.50 ; Z2 h5 H" g7 L% F$ Y9 |7 U
0.53～0.45
( ?. V5 \$ v+ R( _, e7 T0.44～0.37 ) a* R6 D( F4 x h) v8 Y
0.38～0.32
! L7 a! ? y, V. N* ^# c0.33～0.27 5 i) m) f" ^# g
0.27～0.22
0 b% r$ F+ p1 K. P( Y6 P0.21～0.17
8 w( W: k; Z( x+ q8 e9 ], f4 v0.17～0.148 e3 \1 W) r |9 d9 L
| 0.61～0.50
) D9 q- Z; h e8 n- n0.53～0.45
9 g% R I4 B1 f0.48～0.40 ( ~1 S J, D/ k; {
0.39～0.34
( Q9 ^) ?3 Q- P4 F) {* ]0.34～0.29 7 \/ U3 p3 m' v8 y( C$ E- {# t
0.29～0.25
3 J4 r5 O: Q6 b6 e0.23～0.20 3 n, z# c5 ~3 ], W% S& j0 o
0.18～.15
& y/ F" b- b3 K$ ]& `' w0.15～0.12: o9 q% l2 ~! b0 W8 B3 \* B" q" k% [
| 0.52～0.45
: d' p, C9 f" L0 @* W9 |0.47～0.40
$ r: N( n/ m: o" {2 F: Y8 j Y0.42～0.35
$ W3 S9 O; ~7 y% P9 W0.35～0.29 7 Z7 X4 ]* r6 _+ m* G9 g
0.30～0.25
6 w V: D, g3 \+ N0.26～0.22
* X1 M* N- }1 h1 m8 o# S0.21～0.17
) j8 V' t& ?+ P* A' R* O( ~0.16～0.13 - Q6 F2 w" y7 p+ k0 s
0.13～0.10
3 Y) T" z/ L: `2 {8 i |
注：1.表中数值适用于10号钢，对于比10号钢塑性好的金属，取较大的数值，差的金属，取较小的数值；& i4 y! k$ R5 R3 G% Q+ \! N/ D5 W
2.表中大的数值适用于大的圆角半径，小的数值适用于底部及凸缘小的圆角半径。
5 E* Y: Q0 |7 V7 p* u; L0 X带凸缘圆筒形件首次拉深的极限拉深系数，可见表4.2.7。后续拉深变形与圆筒形件的拉深类同，所以从第二次拉深开始可参照表4.2.4确定极限拉深系数。8 Q: d3 e. Z4 T" [5 Z
表4.2.7? 带凸缘筒形件第一次拉深的极限拉深系数m１(适用于08、10铜)
' t5 i; S) D6 [+ Y N凸缘相对直径dt／d | 毛坯的相对厚度ｔ／D×100 | ≤2～1.5 | ＜1.5～1.0 | ＜1.0～0.6 | ＜0.6～0.3 | ＜0.3～0.15 | ≤1.1
y# e1 ?. |0 z% X" ]＞1.1～1.3$ N, l! Y. a2 u+ l
＞1.3～1.5
9 h& T( v- ?. W＞1.5～1.87 Q* T' @8 r; D4 A/ y0 g) R
＞1.8～2.0$ F; y9 g, s }6 W& }1 w# q
＞2.0～2.2) T+ Z) Q' T: m) F% t. E3 v
＞2.2～2.54 p, Z: _! ^! q" ]; L0 R
＞2.5～2.85 Y+ G. n6 p) g
＞2.8～3.0 | 0.51
( w; U- W+ L/ R" l0.49$ W$ U: j. Y- f9 r7 z3 F$ N" a# L/ J
0.47: j3 C4 a. ^, X1 ~1 _
0.45
4 P0 ?/ A: l+ Z* g. l0.42
) F; ^ z; T- t4 p# V7 d$ e0.40
( y- Z' c2 K, ~% d$ Y- r) }0 Q. ]) e0.37# ?% `) B! q5 y; c% d( t
0.34
) j" P% i4 |; i5 w" A9 p0.32 | 0.53
" [6 \& d* I- H s0.51# G# d0 v" p+ t
0.494 d; [8 X2 t& O; @0 @ e! [
0.46
1 R6 M1 h, @3 _4 {. ^ C( [0.43' T X0 e Q3 f% G ? {
0.4
9 v( f" B$ b9 Y& ^+ I. k- X3 h: L0.38
5 f7 ?% P2 n9 g2 J, k2 T* l) o$ B3 a0.35
8 C! X1 m- |3 W) H g0.33 | 0.55 ) e2 V: }( j$ y& `* T. |$ m
0.53 & y+ k, @0 o% ^- h
0.50
) \8 T% u: J9 G* \( Q2 D0.47
- [3 L/ ]1 e0 S* `3 c0.44 @% `; N, m7 k+ Y$ e
0.42
6 V0 G- j# u: D4 x% @0.38
( I: C& K8 s/ y0.35
# e3 [* I# j+ S4 S9 e) s$ f0.33 | 0.57
: Z3 {% ~- V4 Q# s6 t0.54 % y% u- b q5 p, ^6 ]5 [- z7 ]
0.51 6 k" ]% V* j5 k+ l2 s
0.48
. b3 `# R3 g+ W) B0.45 * L# W5 [* g9 r: G! O5 L3 U
0.42 5 J5 |1 B/ |6 N9 r) U, N
0.38
. }( Q1 A, ~3 Z$ x X* j: L8 ?7 I0.35
- F; B% W/ ~" Z8 X* m0.33 | 0.59
! w& m+ i1 \9 b2 L" i# j3 u0.55
/ r/ m/ E" x% o( [/ H7 k9 }0.52
* h) i5 r% J& d* E' X& U, }, f1 y# P0.48 + T' |: {4 ^' g2 l0 Y8 [
0.45 % |+ S/ e) _ [
0.42
- ^& l3 s" M9 _1 c) I% g0.38
+ Q7 H7 F' o3 u' m' z) M/ j0.35
9 P- `% m A# X# D, M. f, {0.33 |
! ?8 L+ Y: x5 Z/ a1 f 在拉深宽凸缘圆筒形件时，由于凸缘材料并没有被全部拉入凹模，因此同无凸缘圆筒形件相比，宽凸缘圆筒形件拉深具有自己的特点：
+ J7 C6 ^. m, ?# J1 \①宽凸缘件的拉深变形程度不能仅用拉深系数的大小来衡量； + x' Z1 O( @' c
②宽凸缘件的首次极限拉深系数比圆筒件要小;
3 \+ x0 \* H1 D$ c) p8 x; ^③宽凸缘件的首次极限拉深系数值与零件的相对凸缘直径df /d 有关。
' r* m4 I2 K% D! L* d5 }2.宽凸缘圆筒形零件的工艺设计要点
) j. D% }+ \6 ~% B* ~. q' _: y% j（1）毛坯尺寸的计算 ??毛坯尺寸的计算仍按等面积原理进行，参考无圆凸缘筒形零件毛坯的计算方法计算。毛坯直径的计算公式见表4.2.3，其中dt要考虑修边余量ΔR，其值可查表 4.2.2。& f* ^0 B& A3 i, a2 J
(2)判别工件能否一次拉成? ?这只需比较工件实际所需的总拉深系数和h/d与凸缘件第一次拉深的极限拉深系数和极限拉深相对高度即可。当 m总＞m1，h/d≤h1/d1时，可一次拉成，工序计算到此结束。否则则应进行多次拉深。
$ r$ v0 A# l3 [+ R0 y 凸缘件多次拉深成形的原则如下：4 R- L- l- P8 f% U- N; K @, v+ m+ r
按表4.2.6和表4.2.7确定第一次拉深的极限拉深高度和极限拉深系数，第一次就把毛坯拉到凸缘直径拉到工件所要求的直径dt(包括修边量) ,并在以后的各次拉深中保持dt不变 ,仅使已拉成的中间毛坯直筒部分参加变形，直至拉成所需零件为止。, s7 z3 B+ I2 R
凸缘件在多次拉深成形过程中特别需要注意的是: dt一经形成，在后续的拉深中就不能变动。因为后续拉深时 , dt的微量缩小也会使中间圆筒部分的拉应力过大而使危险断面破裂。为此，必须正确计算拉深高度，严格控制凸模进入凹模的深度。为保证后续拉深凸缘直径不减少，在设计模具时，通常把第一次拉深时拉入凹模的材料表面积比实际所需的面积多拉进 3％～10％（拉深工序多取上限，少取下限），即筒形部的深度比实际的要大些。这部分多拉进凹模的材料从以后的各次拉深中逐步分次返回到凸缘上来（每次1.5%～3%。这样做既可以防止筒部被拉破，也能补偿计算上的误差和板材在拉深中的厚度变化，还能方便试模时的调整。返回到凸缘的材料会使筒口处的凸缘变厚或形成微小的波纹，但能保持dt不变，产生的缺陷可通过校正工序得到校正。 , \5 v' G) ~ ]- A" z# r7 W
(3)拉深次数和半成品尺寸的计算 ??凸缘件进行多道拉深时，第一道拉深后得到的半成品尺寸，在保证凸缘直径满足要求的前提下，其筒部直径d1应尽可能小，以减少拉深次数，同时又要能尽量多地将板料拉入凹模。
2 |' \6 z, M- B! ?宽凸缘件的拉深次数仍可用推算法求出。具体的做法:先假定dt/d的值,由相对材料厚度从表4.2.7中查出第一次拉深系数m1，据此求出d1，进而求出 h1，并根据表4.2.6的最大相对高度验算m1的正确性。若验算合格，则以后各次的半成品直径可以按一般圆筒形件的多次拉深的方法，按表4.2.4的拉深系数值进行计算。即第n次拉深后的直径为：
, T: X7 C$ K9 v: w0 F* p7 w
) ]% I4 z- h4 r2 P/ ~[img=80,24]mhtml:file://F:\冲压\4 _ 2 直壁旋转体零件拉深工艺的设计.mht!http://211.83.32.106/jpkc/cygysj/top_all/w_kecheng/k_jieshao/4.5/weadang/4.2_clip_image024_0001.gif[/img](4.2.11)
- J" k# P% [+ s& ~ K& f& f式中dn为第 n 次拉深系数, 可由表 4.2.4 查得；dn-1为前次拉深的筒部直径（mm）。
% [9 q! ~, Q, x! @. F. T( q当计算到dn≤d(工件直径)时，总的拉深次数 n 就确定了。" \! M' H$ y. \( ]1 P
各次拉深后的筒部高度可按下式计算：
; A1 D% }/ l* L" t5 Q6 x: V[img=320,43]mhtml:file://F:\冲压\4 _ 2 直壁旋转体零件拉深工艺的设计.mht!http://211.83.32.106/jpkc/cygysj/top_all/w_kecheng/k_jieshao/4.5/weadang/4.2_clip_image026.gif[/img]（4.2.12） 8 l" L1 ~) O a1 f0 z6 y6 g
式中： - t2 a4 B. x* e$ J& D6 J/ k7 i$ i
Dn——考虑每次多拉入筒部的材料量后求得的假想毛坯直径；9 W' J' \# n' B. A
dt——零件凸缘直径 (包括修边量)； ) ^& K) y/ F, w- u3 q7 G! x$ X
dn——第n次拉深后的工件直径；0 i' }# z( u+ D) @# y
rpn——第n次拉深后圆筒侧壁与底部间的圆角半径； % w7 t, Z+ ?* o" t4 _
rdn——n次拉深后凸缘与圆筒侧壁间的圆角半径。
t7 f6 m# c( C4 N 3.宽凸缘零件的拉深方法
5 Q9 ]$ @7 m- e, X( G+ W宽凸缘件的拉深方法有两种：一种是薄料、中小型(dt＜200㎜)零件，通常靠减小圆筒形壁部直径，增加高度来达到尺寸要求，即圆角半径rp和rd在首次拉深时就与dt一起成形到工件的尺寸，在后续的拉深过程中基本上保持不变，如图 4.2.10a 所示。这种方法拉深时不易起皱，但制成的零件表面质量较差，容易在直壁部分和凸缘上残留中间工序形成的圆角部分弯曲和厚度局部变化的痕迹，所以最后应加一道压力较大的整形工序。
# ]& p- s1 G, ?) s# c$ ?6 m另一种方法如图 4.2.10b 所示。常用在dt＞200㎜的较大型拉深件中。零件的高度在第一次拉深时就基本形成，在以后的拉深过程中基本保持不变，通过减小圆角半径rp和rd，逐渐缩小圆筒形直径来拉成零件。此法对厚料更为合适。用本法制成的零件表面光滑平整，厚度均匀，不存在中间工序中圆角部分的弯曲与局部变薄的痕迹。但在第一次拉深时，因圆角半径较大，容易发生起皱，当零件底部圆角半径较小，或者对凸缘有不平度要求时，也需要在最后加一道整形工序。在实际生产中往往将上述两种方法综合起来用。 2 Z* a5 f0 y: L, v* \% K ~
图 4.2.10 宽凸缘零件的拉深方法 |
发表于 2007-9-8 13:52:39
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