拉伸工藝與模具結構知識點學習(第二節),值得收藏

第二節 拉深工藝與模具結構


作為另一種應用廣泛的變形工序,拉深工藝主要用來製造如圖所示圓筒形、圓錐形、矩形、階梯形、球面形和其他不規則形狀的薄壁零件。

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一、拉深工藝

1.拉深及其變形過程:

拉深又稱拉延、壓延,是利用模具使一定形狀的平面板料或毛坯成為開口空心零件的衝壓方法。


拉深工藝中,材料變形過程的主要特徵是金屬產生了流動。如圖所示,即將一個直徑為 D的平板毛坯,變成了一個直徑為d 、高度為h 的筒形件。

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2.拉深件的工藝性分析:

拉深件對拉深工藝的適應能力稱為拉深件的工藝性。

(1)拉深件的形狀

拉深件的結構形狀應簡單對稱,儘量避免急劇的外形變化。在使用條件允許的情況下,拉深件應儘可能採用如圖所示的軸對稱迴轉體。

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3.拉深工藝計算:

現以圓筒形件拉深為例加以說明。


(1)修邊餘量的確定

拉深時,由於金屬流動條件和金屬材料的各向異性,致使拉深製件口邊不齊,如圖所示,必須進行修邊加工,以達到製件的要求。因此在計算拉深毛坯餘量時,必須將修邊餘量計入製件。

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(2)毛坯尺寸的計算

對於比較規則的拉深件,例如圓筒形件等,其毛坯尺寸一般採用等面積法進行計算。具體方法是將製件(含修邊餘量)分解為若干簡單幾何體,分別求出各幾何體的表面積,然後對其求和,即得毛坯面積。至於毛坯形狀,通常按與製件橫截面形狀相似的原則進行初步確定,如製件的截面為圓形、橢圓形,則毛坯的形狀基本上採用圓形、橢圓形。

當然,若能借助衝壓成形分析軟件Blankworks等,僅需幾分鐘就能完成製件的展開及毛坯尺寸的計算。而無需將大量精力花在毛坯的計算上。


(3)拉深係數和拉深次數的確定

1)拉深係數。拉深工藝中,製件的變形程度用拉深係數m來表示。對於圓筒形件,拉深係數為拉深後製件直徑d與拉深前毛坯直徑D的比值。多次拉深時,則為拉深後筒部直徑與拉深前筒部直徑的比值。

實際生產中採用的拉深係數是根據材料的相對厚度,並考慮其他因素,通過試驗決定的。

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(4)半成品工序尺寸的計算

拉深次數確定後,就得確定半成品工序尺寸。半成品工序尺寸主要包括半成品直徑、半成品高度。


1)半成品直徑。半成品直徑可根據各次拉深係數算出,計算得到的最後一次拉深直徑dn必須等於製件直徑d。如果dn小於d,應調整各次拉深係數,最後幾次的拉深係數儘量取大些,最終使dn =d。

需要提醒的是,計算時,若t<1mm,dn取內徑或外徑;若t>1mm,dn取中線尺寸。

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(5)總拉深力的計算

拉深時,總拉深力(包括拉深力和壓邊力)是指製件拉深時所需加在拉深凸模上的總壓力。計算拉深力的根本目的在於合理選用壓力機和設計拉深模。

1)拉深力的計算。在生產中拉深力一般通過經驗公式進行計算 。

2)壓邊力的計算。


4.拉深可能出現的工藝問題:

在拉深過程中,可能出現一些工藝問題,使拉深工作不能順利進行或造成廢品。這些工藝問題主要包括起皺、厚度變化及材料硬化造成的製件拉裂。


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二、拉深模結構


拉深模是指把製件拉壓成空心體,或進一步改變空心體形狀和尺寸的沖模。如圖所示為無凸緣圓筒形制件及其成形用拉深模具。

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在拉深過程中,為使製件不緊貼在凸模上而難以取下或造成製件變形,在拉深凸模上應開設直徑φ3mm以上的通氣孔。孔的大小根據拉深凸模尺寸大小而定,具體見下表。

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需要說明的是,以上結構一般適用於板料較厚(2mm以上),以及拉深深度較小的製件。另外,上模往往做成整體式結構,當凸模直徑過小時,可以加上模柄,以增加上模與滑塊的接觸面積,提高模具的安裝可靠性。


2)有壓邊圈的首次拉深模。工作時,凸模下降,壓邊圈一同下降,壓邊圈接觸板料後,上模部分繼續下行,壓邊圈壓住板料,使板料在拉深過程中緊貼在凹模上,以防止其產生起皺現象。

有壓邊圈的拉深模用於拉深材料薄、深度大,易起皺的工件。當然,壓邊力大小的確定很有講究。壓邊力過大,製件易拉裂;壓邊力過小,製件會起皺。


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