下面是小编为大家整理的拉深,第5节__锥形零件、球面零件及抛物而零件拉深,供大家参考。
第五节
锥形零件、球面零件及抛物而零件的拉深
锥形零件、球面零件及抛物面零件均属于曲面旋转体零件。曲面旋转体零件的冲压成形，在生产中也称之为拉深，但其变形区的位置、受力状态、变形特点和直壁的圆筒件拉深不同，因而对这类零件不能只用拉深次数这一工艺参数来衡量和判断拉深工序的难易程序，也不能用来作为模具设计和工艺过程设计的依据。
由于曲面旋转体零件的几何特征，在冲压成形时，坯料除凸缘部分产生与圆筒件拉深相同的变形之外．其中间部分也产生变形，即毛坯的凸缘部分与中间部分都是变形区。
若以球形件的拉深成形为例(图 4—49)，根据其应力、应变情况，可将变形区分为三个部分。
AB 区—凸缘区，其变形特点和应力、应变状态与圆筒件拉深时相同，径向应力（ ）为拉应力，切向应力( )为压应力； BC 区——拉深变形区，该区材料悬空，在凸模作用下，毛坯受径向拉伸，切向压缩的变形。其上径向应力（ ）为拉应力、切向应力( )为压应力。由于该区的材料悬空，其抗失稳能力差，容易起皱。
CD 区——胀形区，在凸模作用下，材料产生径向和切向拉深，即材料处于双拉应力作用，材料厚度变薄。
由此可见，曲面旋转体零件的拉深．毛坯凸缘部分和中间部分的外缘具有拉深变形的特点，切向应力为压应力；而毛坯最中心的部分具有影响胀形的特点，其切向应力为拉应力，两者之间的分界线为分界圆。所以，可以得出结论：球面零件、锥形件及抛物面零件等曲面旋转体零件的拉深成形机理是胀形与拉深两种变形的复合，其应力、应变既有伸长类，又有压缩类的特征。
胀形变形区属于伸长类成形，其变形程度受材料塑性不足而破裂的限制。而分界图以外的拉深变形区则属压缩类成形，其变形程度是受变形区失稳起皱或传力区破裂的限制。
曲面旋转体零件的成形极限与零件几何形状、模具结构型式、润滑状态、材料冲压性能等因素有关。可见，从材料或模具结构等方而提高胀形变形或拉深变形的成形极限，都可提高曲面旋转体零件的成形极限。一般情况下，为了提高成形极限，是以增加拉深成分效果较明显，而为了提高成形的稳定性和材料利利用率，则的以增加胀形成分更为有利。
对曲面体零件成形影响较大的是材料性能参数 和 值。
值对拉深变形程度的影响较 大， 值对拉深和胀形两种成分都有较大的影响。
曲面零件与直壁圆筒形件相比，其拉深成形特点，列丁表 4—23。
表 4–23
曲面零件成形的特点
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一、锥形件的扎深
锥形件的扎深过程，取决于锥形零件各部分的尺寸关系。在确定锥形件的拉深方法和设计工艺过程时应从其几何参数 、 、 作为依据(图 4—50)。
(1)锥形件的相对高度
假如其他条件相同，当锥形件的高度 较大时，如不产生胀形变形．毛坯贴模所要求的径向收缩量要增大．于是毛坯中间悬空部分起皱的可能性增大.虽然增大胀形成形部分的办法可以减小径向收缩最，但是高度 过大时胀形成分的增大受到板材塑性的限制。另一方面锥形什的高度大时，毛坏的直径也要增大，这就增加了在压边圈下的变形区宽度，其结果使拉深变形所需的径向拉应力增大这又使毛坯中间部分的承载能力所不允许。所以， 越大，成形难度越大。
（2）相对锥顶直径
越小时，毛坯中间部分的承载能力差，易于拉裂。而且毛坏的悬空部分宽度大，容易起皱，所以成形难度大。
（3）相对厚度
毛坏相对厚度小时，中间部分容易失稳起皱，所以成形难度大。
上述分析可知，从防止破裂的角度出发，要减小中间部分的胀形成分，减小凸缘部分的约束，使材料多流人凹模；从防止中间悬空部分起皱出发，要增加胀形部分，加大对凸缘部分的约束使材料少流凹模。因此，如果凸缘部分的约束过小，会使悬空部分起皱，相反则中部发生破裂。显然，合适的约束条件下，既不发生破裂，又不起皱的最大成形高度 是锥形件的成形极限 (图 4—51)。
极限成形深度 与零件几何尺寸、模具尺寸、材料特性及板材厚度等有关锥形件极限成形深度度可用公式(4-13)计算，t 也可用图 4-52 计算图来确定。
式中
板厚异向系数．其他符号参见图 4-50 。
dd hd pd d0 0d tdd Hhhdd hd pd dd pd d0 0d tmaxhmaxhmax 0(0.057 0.0035) 0.17 0.58 36.6 12.1d p pH r d d r t r
图 4-52 锥形件一次拉深高度计算图 应该指出，当 f，且 时，式(4-13)不适用。因为这时毛坯中间部分的起皱极易产生．极限成形高度接近材料无法流入的胀形深度，这种情况最妤按胀形极限考虑。
为保证拉深工艺的稳定性．锥形件拉深过程中一般都需拉出凸缘．再采用修边工序切去多余部分．只有在相对对高度不时，材料相对厚度 时，可以不加凸缘，而直接在拉深结束时精整锥形部分 。
锥形件的拉深过程，取决于它的几何参数(图 4-53 如下)．即相对高度、锥度及材料的相对厚度的不同，拉深方法亦不同 1 浅锥形件 指 一类零件。这种零件由于深变形不足，弹复量大，因此对形状的尺寸，精度要求高时，须设法增加压边力
以加大径向拉应力，具体措施有：
1）无凸缘的可补加凸缘：
2）采用带拉深肋的凹模(图 4-54)， 3）用橡皮或液压代替凸模进行拉深。
2
中等深度锥形件 指 一类零件．这利一零件变形程度也不大，主要问题是在拉深过程中，0 00.002 t D p dd d2.5%tD0.1~ 0.25, 50 ~80 h d 0.3~ 0.7, 50 ~80 h d
有很大一部分毛坯处在压边圈之外呈悬空状态，而容易起皱。
图 4-53 锥形拉深见
图 4-54 带拉深肋的凹模
按材料的相对厚度 不同．又可分为三种情况：
1）当 时，由于稳定性好，可用无压边的拉探模一次拉出。
2）当 时 ， 应采用带压边边装置的模具一次拉成。
3）当 或有较宽的图缘时，须用压边装置一经两、三次拉深而成。首次拉深常拉出大圆角或半球形圆筒件，然后按图纸尺寸成形。如图 4-45 所示，有时第二次采用反拉深可有效的防止皱纹的产生(图 4-56）。
图 图 4 4- - 55
由大圆弧过渡拉成的锥形件 t D100 2.5tD 100 1.5~ 2tD 100 1.5tD
图 4-56
用反拉深成锥形件 3．深锥形件 指 一类零件，这种零件由于变形程度大，且锥角大，凸模的压力仅通过毛坯中部的一小块面积传递到变形区，因而产生很大的局部变薄，有时甚至使材料拉裂。故需多次拉深。
锥形件的拉深方法有以下几种：
1）阶梯拉深法 （图 4-57）这种方法是将毛坯分数道工序逐步拉成阶梯形，阶梯与成品的内形相切，最后在成形模内整形。
这种成形的方法的缺点是：有壁厚不均匀的现象，有明显的印痕，工件表面不光滑。，所用的模具套数多，结构、加工比较复杂。
2）锥面逐步成形法
这种方法先将毛坯拉成圆筒形，使其表面积等于大于成品圆锥表面积，而直径等于圆株锥大端直径，以后各道工序逐步拉出圆锥面。这种方法与阶梯法比较，在表面光滑与壁厚均匀性方面有所好转，但需模具套数还是较多。
图 4-57 阶梯拉深法
图 4-58 锥面逐步成形法
图 4-59 浮室下盖 图 4-59 所示的浮室下盖是先拉成圆弧曲面形，-然后再过渡到锥形。该零件的锥形部分属于深0.8hd
锥形件，相对高度大（ ），相对厚度（ ）小，大小端直径比大（ ）凸缘部分很宽，这些因素使该锥形件成形困难用通常拉深方法难以民满足产品质量要求，而采用圆弧曲面过渡方法却获得了满意的结果。拉深时材料容易补充，拉出的零件壁轰均匀所需的模具数量少·结构简单。
图 4-60 所示为浮室下盖锥形部分的拉深过程．包括六次拉深工序，第一次的拉深面积略大于或等于成品锥形面积。大头直径可以略小于或等于锥形大头直径。第一、二、三次工序拉出的形体的母线为曲线形，经过着三次拉深，锥形部分已具备锥形，同时具备了多余的家属材料以保证以后三次的工序成形，第四、五、六次拉出为锥顶角 的锥形体，仅是逐道减小锥顶圆弧 的值，逐次加高锥体高度，使锥体逐渐变锐。
图 4-60
浮室下盖的拉深程序 锥形部分成形后，在经外圆翻边，便达到了图纸要求的形状和尺寸。
3）锥形面一次成形法（图 4-61）
这种方法，先拉出相应的圆筒形，然后，锥面从底部开始成形，在各道工序中，锥面逐渐增大，直到最后锥面一次成形，该方法的优点是零件表面质量高，无工序间的压痕，。这种方法的拉伸系数采用平均直径来求，即：
次拉深
次拉深
次拉深的拉深系数
式中
——锥形件上端直径（ ）
——锥形件上端直径（ ）
0.8hd 100 0.47tD 1 234.5 d d 60 R1 n( 1) ( 1)12n nnd dd 下 上n 2n nnd dd下 上n 1nndmdd 上mmd 下mm
图 4-61 整个锥面一次成形法 根据平均直径确定的深锥件的极限拉深系数列于表 4-24。
表 4-24 锥形件的拉深系数 毛坯的相对厚度
0.5 1.0 1.5 2.0 拉深系数
0.85 0.8 0.75 0.7
注：
和 为这次和前次拉深的平均直径。
二、球面零件的拉深
球面零件分为半球面（图 4-62a）与非半球面（图 4-62b、c、d）两大类。
图 4-62
各种球面零件 球面零件的拉深系数 为：
它是与零件直径无关的常数。变形中容易起皱，故毛坯的相对厚度是决定拉深难易和选定拉深1100ntd1 ndmdnd1 ndm0.712d dmD d
方法的主要依据。
在实际生产中，可根据相对厚度的大小，采用不同的拉深方法。
1）相对厚度 时，由于稳定性较好，可不用压边一次拉成，在行程终了需进行整形（图4-63）。拉深这种零件最好采用摩擦压力机。
2）相对厚度 时，一般采用压边装置进行拉深。
3）相对厚度 时，稳定性差，需采取有效的防措施。
图 4-63
半球零件带整形的拉深模 常见的方法有：
1) 采用带拉深肋的凹模（图 4-64a）； 2) 采用反向拉深（图 4-64b）； 3) 正、反向联合拉深法（图 4-64c），既提高了生产率，又防止皱纹的产生。
图 4-64
半球零件拉深的防皱方法 对于带有高度为 的恻简直边或带有宽度为 的圆筒直边或带有宽度为的凸缘的非半球面零件(图 4-62b、c)．虽然拉深系数有一定降低，但对零件的拉深却有100 3tD 100 0.5~ 3tD 100 0.5tD (0.1~ 0.2)d (0.1~ 0.15)d(0.1~ 0.15)d
一定的好处。对半球零件的表面质量和尺寸精度要求较高时，可先拉成带圆筒直边和带凸缘的非半球面零件．然后在拉深后将直径和凸缘切断。
高度小于球面半径(浅球面零件)的零件(图 4-62d)．其拉深工艺按几何形状可分为两类：当毛坯直径 （ 为板厚) 时，毛坯不易起皱，但成形时毛坯易窜动，而且可能产生一定的回弹，常采用带底拉深模，当毛坏直径 时．起皱将成为必须解决的问题，故常采甩强力压边装置或用带托探肋的模具，拉成有一定宽度凸缘的浅球面零件。这时的变形含有拉深和胀形两种成分。因此，零件回弹小、尺寸精度和表面质量均提高了·其加工余料在成形后予以切除。
对于大球形拉深件有时需采用内、外两圈拉深肋的凹模(见图 4-65)，以进一步增加径向拉应力，才能有效地解决起皱问题。外圈拉深肋比内圈拉深肋稍高些，高出二倍料厚。拉深开始时．外圈拉深肋起主要作用，随着拉深深度的增加，毛坯向里收缩．内圈拉深肋起丰要作用，工件壁部和凸缘不易起皱，材料能顺利进人凸、凹模的间隙之中。拉出平整光洁的零件。图 4-66 所示的不锈钢外锅底就是采用这种模具结构拉深的。
图 4-65 具有内外拉深肋的模具结构 图 4-64c 为正、反向联合拉深模具。设计的关键是 、 及 值的确定，只要取值合理．就不会产生起皱和破裂现象·成品合格率可达 100%。根据实际生产经验 可取 ，
(为材料厚度)即可。此模具磨损极小，寿命高，用一般铸铁就可以制造。此模具拉深大球形件(见图4-67)生产效率高，成本底，经济效益好。
图 4-66 GZ-120 外锅底
图 4-67 GZ-200 外锅底 9 D Rt t9 D Rt a cRa 60(1 0.05) c t 5 R t t
三、抛物面零件的拉深
抛物线形件亦按相对高度和相对厚度，相应采用合适的方法来制造。
浅形的抛物线形件（ ）
由于的的高度小，与半球形零件差不多，因此，拉深方法与半球形相似。
例如，汽车灯的外罩，（图 4-68）
=126mm， =76mm， =0.7mm，材料：08 钢，毛坯直径
=190mm。按照 ， ，属于半球形第三种情况，该零件采用具有两道拉深肋的压边装置在双动压力机上拉成。
图 4-68 汽车灯的外罩 2）深的抛物线形件（ ）
特别
较小时，需要多次拉深，逐步成形。
深抛物线形件的拉深方法有下列几种：
（1）直接拉深法 1）
相对高度较小（ ），材料相对厚度较大时，由于产生皱纹的危险性小，一般，可先使零件上部按图纸尺寸拉成近似形，然后再次拉深时使零件下部接近图纸尺寸，最后全部拉深成形（图 4-69a）。
2）相对高度较小，材料相对厚度较小时，首先作预备形状，凸模头部作成带锥度的或普通 形状，然后再多次拉深，时零件接近大直径（图 4-69a）。
（2）
阶梯拉深法（图 4-70）
用多次拉深大大直径。保持拉深直径不变，拉成近似形状的阶梯圆筒形件，最后以胀形成形。
0.5~ 0.6 h d d h t D76 126 0.603 h d 100 0.37 t D 0.6 h d t D0.5~ 0.7 h d R
图 图 4 4- - 69 抛物线形件的拉深程序
图 4-70 抛物线形件的阶梯拉深法
图 4-71 汽车灯的拉深程序 （3）
反拉深法 反拉深法能增加径想拉应力从而有效地防止起皱，对 h/d 大 t/D 小的抛物线
形零件的拉深可收到较好的效果。图 4–71 所示为汽车灯的拉深程序首次拉深出圆筒形，以后均用反拉深逐渐拉成。
（4）
液压机械拉深法
液压机械拉深时毛坯在液压作用下在凸、凹模的间隙之间形成而反凸而结构成液体“凸坎”（如图 4–72 中的 A 部分），它起着拉深肋的作用，同时，凸模下压时造成的油压里是毛坯反拉而沾靠凸模成形创造了良好的成形条件。这种方法与普通拉深相比可大大增加一道工序的变形程度，且零件壁厚均匀，表面光滑美观，特别适合于抛物线形件和锥形件的拉深。如图 4 ...
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