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冲床拉深工艺概述

文章出处:daxin989 人气:发表时间:2021-07-22 21:01

冲床拉深工艺概述
 
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  拉深是利用模具将平板毛坯或半成品毛坯拉深成开口空心件的一种冷冲床工艺。拉深工艺可制成的制品外形有:圆筒形、门路形、球形、锥形、矩形及其它各种不规则的开口空心零件。拉深工艺与其它冲床工艺结合,可制作外形杂乱的零件,如落料工艺与拉深工艺组合在一起的落料拉深复合模。
 
  日常日子中常见的拉深制品有:旋转体零件:如珐琅脸盆,铝锅。方形零件:如饭盒,轿车油箱。杂乱零件:如轿车掩盖件。
 
拉深工艺进程视频演示
 
拉深的变形进程
 
  用座标网格试验法剖析。拉深时压边圈先把中板毛坯压紧,凸模下行,强迫坐落压边圈下的资料(凸缘部分)产生塑性变形而流进凸凹模空隙构成圆筒侧壁。观察拉深后的网格发现:底部网格根本坚持不变,筒壁部分产生较大改动。
 
  1. 原间格持平的同心圆成了长度持平,距离增大的圆周线,越挨近筒口,距离增大。
 
  2. 原分度持平的辐射线变成垂直的平行线,而且距离持平。
 
  3. 凸缘资料产生径向伸长变形和切向紧缩变形。
 
  总结:拉深资料的变形首要产生在凸缘部分,拉深变形的进程实质上是凸缘处的资料在径向拉应力和切向压应力的效果下产生塑性变形,凸缘不断收缩而转化为筒壁的进程,这种变形程度在凸缘的最外缘为最大。
 
各种拉深现象
 
  因为拉深时各部分的应力(受力状况)和变形状况纷歧样,使拉深工艺呈现了一些特有的现象:
 
  起皱:A. 拉深时凸缘部分的切向压应力大到超出资料的抗失稳才能,凸缘部分资料会失稳而产生隆起现象,这种现象称起皱。起皱首先在切向压应力最大的外边缘产生,起皱严峻时会引起拉度。B. 起皱是拉深工艺产生废品的首要原因之一,正常的拉深工艺中是不答应的。常选用压力圈的压力压住凸缘部分资料来避免起皱。C. 起皱的影响因素:
 
   a)相对厚度:t/D 
 
  其间t-毛坯厚度,D-毛坯直径  
 
  断定是否起皱的条件:D-d<=2Zt,d-工件直径。
 
  b)拉深变形程度的巨细 
 
  但是在拉深变形进程中,切向压应力及凸缘的抗失稳才能都是随着拉深进行,切向压应力是不断增大,变形区变小,厚度相对添加,变形失稳抗力添加,两种效果的彼此抵消,使凸缘最易起皱的时间产生于拉深变形的中心阶段,即凸缘宽度大约缩至一半左右时较易产生起皱现象。
 
  变形的不均匀:拉深时资料各部分厚度都产生改动,而且改动是不均匀的。凸缘外边缘资料厚度改动最大,拉深件成形后,拉深件的坯口资料最厚,往里逐渐减薄,而资料底部因为磨擦效果(拉深凸模与底部资料间)阻挠资料的伸长变形而使底部资料变薄较小,而底部圆角部分资料拉深中一向受凸模圆角的顶力及曲折效果,在整个拉深中一向遭到拉应力效果,构成此处变薄最大。
 
  所以拉深中厚度变薄首要集中于底部圆角部分及圆筒侧壁部分,我们把这一变薄最严峻的部位称作风险断面。
 
  拉深进程中,圆筒侧壁起到传递凸模拉力给凸缘的效果,当传力区的径向拉应力超出资料极限,便呈现拉破现象。
 
  资料硬化不均匀:拉深后资料产生塑性变形,引起资料的冷作硬化。因为各部分变形程度纷歧样,冷作硬化的程度亦纷歧样,其间口部最大,往下硬化程度降低,拉近底部时,因为切向紧缩变形较小,冷作硬化最小,资料的屈服极限和强度都较低,此处最易产生拉裂现象。
 
切边余量
 
  是因为模具空隙不均匀,板厚改动,磨擦阻力不等,定位禁绝及资料,机械功能的方向性等,构成拉深件口部凹凸不齐,关于要求高的拉深件,需添加一道切边工序。而屡次拉深就更明显。
 
毛坯尺度核算
 
  首要根据塑变体积不变原理,并略往拉深中的壁厚的改动。拉深前后毛坯与工件表面积持平的原则进行,此种办法称作等面积法。但这种核算办法只是近似的。若旋转体毛坯料厚>0.5mm,核算时以料厚中线为准。
 
圆筒形件拉深系数
 
1.拉深系数的概念 
 
  拉深系数是指拉深后工件直径d与拉深前毛坯直径D之比。
 
  M=d/D
 
  A.(M<1)拉深系数M反映了拉深时资料变形程度的巨细,M越小,表明变形程度越大。
 
  B. 拉深系数M是拉深工艺中的一个重要参数,是拉深工艺核算和模具设计的重要依据。
 
  C. 实践生产中,为削减拉深次数,M一般取最小值。
 
  D. 当M小到必定值时,凸缘外边缘便会呈现起皱现象,但可用添加压力圈的压边力避免起皱的呈现。
 
  E. 当M 小到必定值时,呈现拉破现象,拉破一般呈现在拉深力快呈现峰值时,即拉深的初始阶段。
 
  F. 极限拉深系数,在风险断面不被拉破的条件下所能选用的最小拉深系数。
 
2.影响拉深系数的因素
 
  A. 资料的机械功能。资料的塑性好,屈服比σs/σb小的资料,m可小些,因σs小,阐明资料易变形,σb大,阐明风险断面承载才能高,不易拉断。
 
  B. 毛坯的相对厚度t/D。
 
  C. 拉深办法:有压力圈时,拉深系数M可小些。
 
  D. 模具结构:拉深模的凸,凹模圆角的巨细,及凸,凹模之间的空隙巨细,对拉深系数影响很大。
 
  E.磨擦与光滑条件:要求凹模、压力圈与毛坯接触面应光滑,要求光滑,但凸模与毛坯接触面要粗糙些好,不要光滑,以添加磨擦力,削减拉裂的可能性。
 
3.拉深系数的确认
 
  因为影响资料拉深系数的因素许多,理论核算与实践相差太大,各种资料的拉深系数都是由试验办法取得的。
 
拉深模的分类
 
1.再次拉深模
 
  它是半成品毛坯套在压力圈上定位,上模下降,下模上的凸模把半成品毛坯拉进凹模中,使半成品直径削减,首要差异:是压边圈与初次拉深的压边圈不同。
 
2.复合拉深模
 
  其间其拉深凹模又起到落料凸模的效果。
 
圆筒形拉深工艺核算
 
1.无凸缘筒形件拉深的工艺核算
 
  (1) 拉深次数的确认
 
  A. 求出工件的拉深系数:mz=d/D。
 
  B. 假如mz>m1,则可一次拉深成形;如mz< m1,则需屡次拉深(两次或两次以上)。
 
  C. 求m1, m2, m3……mn直到体积小于mz停止,为时的n即是拉深的次数。
 
  D. 另一种办法是由工件的相对高度H/d和相对厚度t/D确认。
 
  E. 屡次拉深的意图是避免拉裂。
 
  (2)再次拉深的特色
 
  变形仍然是依靠径向拉应力和切向压应力的联合效果。使半成品的直径产生收缩,添加高度。
 
  它与初次拉深的不同首要表现在以下几个方面:
 
  A. 初次拉深,再次拉深。
 
  B. 毛坯:平板(厚度均,机械功能均匀),半成品(厚度不均,各处功能纷歧)。
 
  C. 变形区:整个凸缘部分一向参加变形,只要台肩部分参加变形。
 
  D. 拉深力:初始阶段较大,今后逐渐减小。
 
  F. 风险断面:拉裂呈现在初始阶段,在凸模圆角处 拉裂呈现在拉深未尾,在凸模圆角处。
 
  G. 起皱:凸缘易起皱,起皱不易产生,只是在拉深末尾产生。
 
  H. 拉深系数:最小→逐次增大。
 
  (3)工艺核算程序
 
  A. 确认切边余量δ。
 
  B. 核算毛坯的直径D。
 
  C. 确认是否用压边圈。
 
  D. 确认拉深系数与拉深次数。
 
  E. 确认各次拉深的直径
 
  F. 确认各次拉深的凸凹模圆角半径:
 
    ra=0.8 (D-d)t
 
    ran=(0.6~0.9)ran-1
 
    rt=(0.6-1)ra
 
  G.确认各次拉深半成品的高度。
 
2.带凸缘筒形件拉深的工艺核算
 
  (1)带凸缘(法兰边)筒形件分类:
 
  A. 凸缘相对直径很小 dt/d=1.1~1.4,相对高度较大 H/d>1,能够按无凸缘筒形件进行工艺核算和拉深,即:初次拉深不留凸缘,再次拉深时留出锥形凸缘,最终工序把凸缘压平。
 
  B. 凸缘相对直径很大 dt/d>4,而且高度H很低,这类零件的变形特色已起出拉深范围,归于胀形。
 
  C. 凸缘相对半径较大 dt/d>1.4,相对高度已较大,这类称宽凸缘筒形件,即带凸缘筒形件,它有两种成形办法:第一种是每次拉深高度不变,改动到达要求;第二种是改动每次拉深的直径来添加高度。
 
  (2)带凸缘筒形件的拉深特色:(原理与不带凸缘筒形件相似)
 
  A. 拉深系数
 
dt/d——凸缘相对直径
 
H/d——工件相对高度r/d--底部及凸缘部分相对圆角半径
 
  m由以上三个尺度因素确认,其间dt/d影响最大,而r/d影响最小,当毛坯直径D及拉深系数必守时,dt/d和H/d不同,则资料的变形程度不同,dt/d越小,H/d越大,则变形程度越大。
 
  B.带凸缘筒形件拉深,凸缘不全转变为筒壁,其能够看作是无凸缘拉深进程中的一个中心状况,因此,其初次拉深系数可小于或即是无凸缘形件的拉深。
 
  因为极限拉深系数m的巨细首要取决于最大拉深力呈现时是否拉破。当拉到凸缘直径为dt时,呈现最大拉深力,则带凸缘的拉深和不带凸缘的拉深的极限拉深系数相同。如当拉到凸缘直径为dt时,未到达最大拉深力(即拉深力未超出资料的屈服极限),则带凸缘的拉深系数还可再小些,其拉深系数可小于不带凸缘拉深时的拉深系数,
 
  C. 初次拉深时,m1=d1/D必守时,dt/d1与H1/d1的联系必定,即dt减小,H1增大,因为d1不变,按体积不变原则,dt与H1的改动联系不变,即变形程度由H1/d1来表明,即可由资料的极限H1/d1(即m1为极限拉深值时)当工件的H/d
 
  D. 带凸缘筒形件的拉深中,dt是初次拉深中构成,在今后的各次拉深中不变,仅仅是靠减小直筒部分的直径来添加筒形件的高度。凸缘部分因为初次拉深时的冷作硬化效果,在今后的拉深中已难以拉动变形,强行拉动会导致拉破。
 
  使第一次拉深进凹模的资料比最终拉深部分实践所需资料多才多3%~5%,使多余资料在今后的再次拉深中逐步分配,最终被留在凸缘上,避免因为资料不够,在再次拉深中强行拉深。凸缘进凹模而呈现工件拉破现象。
 
  (3)带凸缘筒形件拉深高度:
 
    Hn-第n次拉深高度
 
    D-平板毛坯直径
 
    dt-凸缘直径
 
    dn-第n次拉深直径
 
    Rn-第n次拉深上部圆角半径
 
    Rn-第n次拉深底部圆角半径
 
图片拉深的模具结构
 
1.初次拉深模
 
  (1) 模具结构简单,使用方便,制作容易。
 
  (2) 压边圈即起压边效果,又起卸料效果和板料的定位效果。
 
  (3) 凸模上开有气孔,以避免拉深件紧吸附于凸模上而构成困难。
 
  (4) 模具选用倒装式,以便在下部空间较大的方位设备和调理压边设备。
 
2.再次拉深模
 
  再次拉深模,半成品毛坯套在压边圈上定位,上模下降,下模上的凸模把半成品毛坯拉进凹模中,使半成品直径减小,首要差异:是压边圈与初次拉深的压边圈不同。
 
3.复合拉深模
 
  拉深的凹模又起到落料凸模的效果。
 
拉深模作业部分尺度确认
 
  其作业部分首要是指?深凸模、凹模和压边圈。这些作业部件的结构尺度对拉深件的变形和拉深件的质量有很大的影响。
 
1.拉深空隙
 
  拉深空隙对拉深件筒形直壁部分有校对效果:空隙大,则校对效果减小,效果不明显,构成口大底小的锥形;空隙减小,则拉深力增大,易构成拉破的现象,而且模具的磨损快。
 
  考虑到拉深中外缘的变厚,除最终一次拉深空隙取即是或略小于板料厚度以外(以保证工件精度),其余拉深都应把空隙取为稍大于资料厚度。关于不必压边圈的拉深,Z=(1~1.1)Zmax,未次拉深用小值,中心拉深用大值。
 
2.凸凹模圆角半径
 
  凹模圆角半径对拉深件影响更大,凹模圆角不能小,但太大,易构成压边面积小而起皱,而且拉深进程中,凸缘较早离开压边圈,亦会引起起起皱现象。
 
  凸模圆角小,圆角资料变薄严峻,易拉裂:
 
    ran=(0.6~0.9)tan-1
 
    rt=(0.6~1)ra
 
    最终工序rt=r工件>(1 ~2)t
 
 
3.凸凹模作业部分尺度核算
 
    按尺度标注办法:
 
    标外形:Da=(D-0.75t)+ δn dt=(D-0.75-2Z)- δt
 
    按内形标注:Da=(d+0.4t+2Z)+ δa dt=(d+0.4t) δt
 
    其间δa和δt按IT8~9级精度。
 
    拉深凸模出气孔按d=(5~10)mm
 
4. 选用压边圈条件及压边圈类型
 
  (1) 不产生起皱的条件是:D-d<22t
 
  (2) 压边设备的类型:刚性和弹性两类。
 
  刚性压边圈:是双动压力机上利用外滑块压边,压边不随拉深的行程改动而改动。
 
  弹性压边设备:用于单动压力机上,压边力随冲床的行程改动而改动
 
  (3) 压边圈的类型:
 
平面压边圈:一般用于初次拉深。
 
带弧形的压边圈:用于t/D<0.3带有小凸缘圆角半径的拉深。
 
带限位设备的压边圈:坚持压边力均衡,避免压边圈把毛坯压得太死。
 
拉深的质量剖析
 
  (1) 拉裂,起皱:因为压边力小,构成起皱,使拉进凹模型腔困难。二手冲床回收
 
  (2) 拉裂:径向拉应力太大。
 
  (3) 起皱:切向压应力太小,失稳。
 
  (4) 工件边缘呈锯齿状:毛坯边缘有毛刺。
 
  (5) 工件边缘凹凸纷歧:毛坯中心与模具中心纷歧致,或是因为资料壁厚不均,凹模圆角半径,模具空隙不均。
 
  (6) 风险断面明显变薄:圆角半径(模具)太小,压力力太大。
 
  (7) 工件底部拉脱:凹模圆角太小。资料处于切割状况。
 
  (8) 作业凸缘折皱:凹模圆角半径太大,拉深未了时压力圈压不到,起皱后被持续拉进凹模。
 

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