拉深,第7节__其它拉深方法

下面是小编为大家整理的拉深,第7节__其它拉深方法,供大家参考。

　

　 第七节

　其它拉深方法

　 一、 变薄拉深

　 变薄拉深不同于普通的拉深，主要是在拉深过程中改变拉深筒壁的厚度，而毛坯直径变化很小。常用于制造弹壳、雷管套、高压容器等，或用于制备薄壁管状毛坯。

　变薄拉深的特点 1）凸、凹模之间的间隙小于毛坯厚度，而毛坯的直径部分在通过间隙时处于较大的均匀压应力之下，产生显著的变薄现象（图 4-91）。

　晶粒细密，强度提高。

　2）

　变薄拉深的工件质量高，壁厚较均匀，壁厚偏差在之间，表面粗糙度在以下。

　3）

　没有起皱问题（与不变薄拉深相比），不需要压边装置。

　4）

　在压力机一次行程中，采用多层凹模进行变薄拉深，可以获得较大的变形程度。图 4-92所示模具在压力机一次行程中完成一次普通拉深（不变薄）和两次变薄拉深。

　图 4-91

　变薄拉深时的应力应变状态

　图 4-92 多层凹模进行变薄拉深 5）变薄拉深的残余应力很大，有的甚至在存放期开裂，常采用低温回火消除之， 2.

　变薄拉深的变形程度 变薄拉深时的最大变形程度受传力区强度的限制，不能过大，一般常用变形系数 表示

　 （4-35）

　式中 、 —— 次及 次变薄拉深后工件的横断面积。

　 对于内径不变的变薄拉深也可用下式表示：

　 式中 、 为 次及 次变薄拉深后工件的工件壁厚

　 、 为 次及 次变薄拉深后工件的工件内径 常用材料变薄列于表 4-33 表 4–33

　变薄系数的极限值 材料 首次变薄系数

　中间工序变薄系数

　末次变薄系数

　钢、黄铜（1168、1180）

　铝 低碳钢、拉深钢板 中碳钢（○=0.25﹪～0.35﹪）

　不锈钢 0.45～0.55 0.50～0.60 0.53～0.63 0.70～0.75 0.65～0.70 0.58～0.65 0.62～0.68 0.63～0.72 0.78～0.82 0.70～0.75 0.65～0.73 0.72～0.77 0.75～0.77 0.85～0.90 0.75～0.80 注：1.中碳钢为试用数据。

　2.料厚取小值，料薄取大值。

　3．变薄拉深工序计算程序 （1）

　毛坯尺寸的计算

　 变薄拉深大多是采用由普通拉深 （不变薄）的方法获得的筒形毛坯，有时可直接采用平板毛坯。

　毛坯尺寸按毛坯体积和工件体积相等的原则求得。

　毛坯直径 的计算。

　 式中

　——毛坯的厚度；

　 ——包括修边余量和工件退火损耗的体积；

　 ——按工件基本尺寸计算的体积

　 考虑修边余量和工件退火损耗的系数。相对高度 愈大时，取上限值。

　毛坯厚度的确定：

　1nnnAAnA1 nA n( 1) n1 1 1n n nnn n nd t td t t   nt1 nt n( 1) nnd1 nd n( 1) n1 nD01.13 D V t 0tV1V1.15~1.20 k H d

　带底的工件

　（ 为工件底部厚度）

　如果底部尚需切削加工，则还应加上切削余量 ，即

　切底的工件 尽量选用较薄的毛坯，以提高材料利用率和减少变魔拉好森次数。但制备较薄的毛坯需增加毛坯的普通拉深次数，因此，应结合工件生产批量，通过各种方案的比较来合理选用。

　（2）

　计算拉深次数

　 变薄拉深次数：

　式中 ——工件壁厚

　 ——坯件厚度

　 ——平均变薄系数（查表 4-33 中间工序变薄系数）

　毛坯制备时的不变薄次数：

　式中 ——毛坯直径；

　 ——不变薄首次拉深次数；

　 ——不变薄平均拉深次数；

　 ——不变薄拉深最后一次半成品外径。

　可按下式推算得到：

　式中 ——工件内径；

　 ——变薄拉深次数

　 ——系数，为保证在拉深时，半成品能方便的套入凸模，通常选的凸模直径比前次半成品直径梢小些，取 =0.97~0.99 故拉深次数为：

　0t t t0t t   0lg lglgnt tnnt0t"lg lg( )1lgn id m Dnm Dimmnd 01 2nn nd c d t  ndncc"N n n  

　（3）

　确定各次变薄拉深工序的毛坯厚度

　 …………

　式中

　 ——毛坯的壁厚； 、 ……

　——中间各次工序半成品的壁厚；

　——工件壁厚；

　 ——首次变薄拉深的变薄系数；

　——中间各工序的变薄系数；

　——末次变薄拉深的变薄系数。

　（4）确定各次变薄拉深工序的直径

　为了使凸模能顺利地套入上次的毛坯中，其直径需比内径小 1%~3%（头几次变薄工序取大值，以后逐次取小值；壁厚时取大值，壁薄时取小值）。

　 …… ……

　 式中

　---工件内径； …… ——各工序毛坯内径（即个工序凸模直径）。

　（5）确定各次变薄拉深工序的工件高度（图 4-93）

　图 4-93

　 变薄拉深件的高度计算 1 0 1t t  2 1t t  1 n n nt t 0t1t2t1 n nt t nt1n( 1)(1 0.01~ 0.03)n n nd d ( 2) ( 1) (10.01~ 0.03)n n n nd d  (1) (2) (10.01~ 0.03)n nd d  nd(1) nd(2) nd( 1) n nd

　a）不考虑圆角半径

　b）考虑圆角半径

　1）

　不考虑圆角半径

　（ ）

　 （4-36）

　式中 ——毛坯直径；

　——毛坯的厚度；

　——该道工序的工件外径；

　——该道工序的工件内径；

　 ——该道工序的工件壁厚；

　——该道工序的工件高度（不包括底部厚度 ）

　总高度为：

　 2）

　考虑圆角半径（ ）

　（4-37）

　式中

　——凸模圆角半径；

　 ——圆弧区的面积；

　 ——圆弧的面积的旋转半径

　 ——该道工序的工件高度（不包括底部厚度 及模圆角半径 ）。

　总高度：

　 【例 4】

　定制图 4-94 所示变薄拉深件工序尺寸及程序。计算步骤：

　0nr   2 202nnt D dht d d外外 内D0td 外d 内ntnh0t0 on nh h t  0nr  2 20 3[ ( ) ] 84nnn nt D d r R Aht d t  内内nrA3Rnh0tnr0 on n nh h r t   

　 图 4-94

　 变薄拉深件的工序尺寸及计算程序

　 材料：10 钢

　料厚：

　①按工件图上基本尺寸计算：

　②计算毛坯体积：

　③毛坯厚度：

　④计算毛坯直径：

　⑤计算拉深次数

　估计变薄拉深次数 ：

　取

　（式中 =0.70 由表 4-33 查得）

　估计不变薄拉深次数

　04 t mm 2 2 31 6 63.14( )4 4V d d mm    2 2外 内（25 79-24 75）=484031 11.15 1.15 4840 5650 V KV V mm     04 t t mm  056501.13 1.13 41.54VD mmt  n0lg lg lg0.5 lg4 1.6990 0.62015.8lg 1 0.7 1.8451nt tng      6 n 601 12 24 2 4 25.25 8 33.250.99nn nd d t mmc                 "n

　由于 ， ，拟平板毛坯直接进行第一次变薄拉深。

　⑥计算各次变薄拉深后的半成品臂厚。

　首次变薄拉深的变薄系数定为：

　1 =0.63 中间各工序的变薄系数定为：

　=0.72 末次变薄拉深的变薄系数定为：

　n=0.75

　计算列表结果如下：

　工序号 原来材料厚度

　变薄系数

　变薄后的材料厚

　 工序号 原来材料厚度

　变薄系数

　变薄后的材料厚度

　1 2 3 4.0 2.5 1.8 0.63 0.72 0.72 2.5 1.8 1.3 4 5 6 1.3 0.93 0.67 0.72 0.72 0.75 0.93 0.67 0.50 ⑦计算各工序的内外、径。

　计算结果列于下表 ：

　工序号 1 2 3 4 5 6 内径

　壁厚

　外径

　高度

　25.25

　2.50

　30.25

　11.6 25.00

　1.80

　28.60

　18.7 24.75

　1.3

　27.35

　29.5 24.50

　0.93

　26.36

　43.4 24.25

　0.67

　25.59

　64.0 24.00

　0.50

　25.00

　89.6

　⑧计算各工序的工件高度。不考虑圆角半径，按式（4-36）计算：

　1133.250.87741.5dmD  1[ ] 0.50 m "6 0 6 N n n     0t mm t mm0t mm t mmd mm内t mmd mm外h mm2 2101 1 02 2202 2 02 2303 3 04 (41.5 30.25 )11.62 (30.25 25.25) 2.511.6 4 15.64 (41.5 28.6 )18.72 (28.6 25) 1.818.7 4 22.74 (41.5 27.35 )29.52 (27.35 24.75) 1.329.5 4 33.5h mmh h t mmh mmh h t mmh mmh h t mmh                        2 2404 4 04 (41.5 26.36 )43.42 (26.36 24.5) 0.9343.4 4 47.4mmh h t mm        

　 4．变薄拉深模具的结构及工作部分参数 (1)凹模结构

　图 4-95 所示为凹模结构。变薄拉深时，凹模结构对变形过程和变形抗力影响很大，其中主要是凹模锥角和工作带高度。

　图 4—95

　凹模结构 1)凹模锥角

　, 过大，变形困难。

　2)工作带高度：工作带高度( h )不宜太大，太大增加摩擦阻力，太小则易磨损，一般可按表 4—34 选取。

　(2)凸模结构

　图 4—96 所示为凸模结构。其特点为：

　1)为便于脱模，取凸模的斜度| ； 2)凸模工作部分长度大于工件长度(加上修边余量)； 3)凸模出气孔直径 。

　2 2505 5 04 (41.5 25.59 )642 (25.59 24.25) 0.6764 4 68h mmh h t mm        2 2606 6 04 (41.5 25 )89.62 (25 24) 0.589.6 4 93.6h mmh h t mm           10 ~ 7    21 1 d D 61~31

　 图 4—96

　凸模结构 表 4—34

　工作带高度 D／mm <10 10～20 20～30 30～50 >50 h／mm 0．9 1 1.5～2 2.5～3 3～4 对于采用液压设备拉深较长工件时，采用浮动凸模形式，便于与凹模自动找正。

　在大量生产中常把两次或三次拉深凹模置于一个模架上(图 4—92)，这样在压力机一次行程中完成两次或三次拉深，有利于提高效率。

　 二、温差拉深

　 温差拉深是拉深过程有效的强化方法，它的实质是借变形区(一般指毛坯凸缘区)局部加热和传力区危险断面(侧壁与底部过渡区)局部冷却的办法，一方面减小变形区材料的变形抗力，另方面又不致减少、甚至提高传力区的承载能力，亦即造成两方合理的温差，而获得大的强度差，以资最大限度地提高一次拉深变形的变形程度，大大降低材料的极限拉深系数。

　下面介绍两种典型的温差拉深方法。

　1. 局部加热并冷却毛坯的拉深 该法的模具结构如图 4—97 所示。在拉深过程中，利用凹模及压边圈之间的加热器将毛坯局部加热到一定温度，以提高材料的塑性，降低凸缘的变形抗力；而拉入凸凹模之间的金属，由于在凹模洞口与凸模内通以冷却水，将其热量散逸，不致降低传力区的抗拉强度。故在一道工序中可获得很大的变形程度。

　 图 4-97

　 温差拉深 这种方法最适宜于拉深低塑性材料(例如镁合金、钛合金)的零件及形状复杂的拉深件。

　局部加热拉深的合理温度可查表 4—35。

　局部加热拉深的极限高度列于表 4-36。

　表 4–35

　局部加热拉深时不同材料的合理温度

　 表

　4 4 – 36

　局部加热拉深的极限高度

　材料 凸缘加热温度/℃ 零件的极限高度 及

　筒形 方形 矩形 铝合金 LF21M 3A2M 硬铝 LY12M 2A12M 镁合金 MB1、MB8 325 325 375 1.30 1.65 2.56 1.44～1.46 1.58～1.82 2.7～3.0 1.44～1.55 1.50～1.83 2.93～3.22 注：

　h —高度； d —直径 ； l —方盒边长

　2．深冷拉深 该法的模具结构如图 4—98 所示。在拉深变形过程中，用液态空气(—183 )或液态氮（—195）深冷凸模，使毛坯的传力区被冷却到—（160～170）

　而得到大大强化，在这样的低温下，10～20 号钢的强度可提高到 1.9～2.1 倍，而 18—8 型钢的强度能提高 2.3 倍。从而降低的拉深系dhlhC C  C 

　数，对于 10～20 号钢， m = 0.37～0.385，对于 1Cr18Ni9 及 1Cr18Ni9Ti 不锈钢， m = 0.35～0.37 。

　图 4-98 深冷拉深

　 图 4-99

　M、M 点位置与奥氏体钢合金度的关系 1—

　毛坯凸缘的有利加热温度

　2— 危险断面的冷却关系

　M—塑性变形时，不产生奥氏体向马氏体转变的最低温度

　M—连续冷却时，不变形，而开始形成马氏体的温度

　各类奥氏体钢采用该方法的可能性，将随合金度的增加与奥氏体稳定性的提高而减小（见图4-99），因为只有当毛坯侧壁借助深冷以形成马氏体转变而得到组织强化时才富有成效。

　兹将以上几种拉深方法所能达到的极限拉深系数列表（表 4-37）如下。

　表 4–37

　不同拉深方法的极限拉深系数 材

　料 极限拉深系数 m○ 普通拉深 软凹模拉深 局部加热拉深 深冷拉深 2A12 7A04 5A12 MB1 MB8 TA2 TA3 1Cr18Ni9Ti 0.54～0.56 0.56～0.59 0.50～0.52 0.87～0.91 0.81～0.83 0.57～0.59 0.58～0.61 0.53～0.57 0.46 0.47 0.45 — — — — 0.44 0.37（320～340/℃）

　— 0.42○（320～340/℃）

　0.42～0.46（300～350/℃）

　0.40～0.44（280～350/℃）

　0.42～0.50（305～400/℃）

　0.42～0.50（350～400/℃）

　— — — — — — — — 0.35～0.37 注：表为试验值，其余均为生产推荐值。

　三、软模拉深

　 软模拉深是指用橡胶(包括聚氨酯橡胶)、液体或气体的压力代替刚性凸模或凹模对板料进行拉深。它又分为软凸模拉深和软凹模拉深，由于该法便模具简单化，特别是在成批及小批生产中．获得较为广泛的应用。

　1.软凸模拉深 用液体的压力代替金属凸模进行拉深。其变形过程如图 4-101 所示。液体拉深时典型的压力曲

　线如图 4-101 所示。

　图 4-100

　 液体土模拉深时的变形过程

　图 4-101

　 液体土模拉深时的压力曲线 第一阶段：在液体压力作用下，平板毛坯的中间部分苜先受两向拉应力作用产生胀形，其形状由平面变成半球形，压力增加很快。

　第二阶段：当液体压力继续增大，径向拉应力达到足以使凸缘变形区产生拉深变形，材料逐渐进入凹模。并形成筒壁，压力趋于平缓。

　第三阶段：在形成平底和小圆角的整形时，压力又急剧上升。凸缘区材料产生拉深变形所需的液体压力为：

　用液体凸模拉深时，由于液体与毛坯之间不存在摩擦力，毛坯的稳定性不好。容易偏斜，而且中间部分容易变薄，所以该法应用受到一定限制。但是，由于所用的模具简单，有时不用冲压设备也能进行拉深工作，所以它常用于大尺寸的或形状极为复杂零件的拉深。

　软凸模拉深的另一种形式是采用容框式的聚氨酯凸模进行拉深(图 4 一 102)，聚氨酯橡胶与钢制凹模的边缘部分在拉深过程中对毛坯施加压力，自然形成压边装置，起到防皱作用，故模具结构特别简单，拉出的零件边缘平整，壁厚均匀，对较浅的拉深件十分有效。

　04tpd 

　 图 4—102

　聚氨酯凸模 1 一 凹模

　2 一容框

　3—排气孔 4--聚氨酯凸模

　(1) 软凹模拉深条件

　用液体压力或橡胶代替金属凹模的软凹模拉深具有理想的拉深条：

　1)拉深过程中，软凹模以很大的压力，将板料紧紧包覆于凸模上。这样，不仅可以提高零件的成形准确度；而且，危险断面不断转移(由凸模圆角与筒壁相切处逐渐转移到凹模圆角与筒壁相切处)，使传...

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