沖壓工實用技術（簡體書）

第一節 拉深工藝和變形過程

一、拉深工藝的種類
拉深工藝的種類及其應用范圍見表4–1。 二、拉深工藝過程及拉深特點
1．拉深變形分析
如圖4–1所示為圓筒形件的拉深過程。拉深所用的模具主要由凸模、凹模和壓邊圈三部分組成。與沖裁所不同的是，凸模、凹模工作部分沒有鋒利的刃口，而是有一定的圓角，并且其間隙稍大于板料的厚度。直徑為D、厚度為t的圓形毛坯經過拉深模拉深，得到具有外徑為d、高度為H的開口圓筒形工件。
（1）拉深變形現象
在拉深過程中，毛坯的中心部分成為筒形件的底部，基本不變形，是不變形區；毛坯的凸緣部分（即D–d的環形部分）是主要變形區。拉深過程實質上就是將毛坯的凸緣部分材料逐漸轉移到筒壁的過程。
（2）深變形過程中金屬的流動
為了了解金屬的流動和形狀、尺寸變化情況，可以通過如下網格實驗：在圓形板料上畫許多間距都等于a的同心圓和分度相等的輻射線，如圖4–2所示。這些同心圓和輻射線組成網格。拉深后，圓筒形件底部網格的形狀基本沒變，而筒壁部分的網格發生了很大變化：原來的同心圓變成筒壁上的水平圓周線，其間距由底部向上逐漸增大，越靠近筒的口部越大，即a1＞a2＞…＞a；原來等分的輻射線變成了筒壁上的垂直平行線，其間距相等，即b1=b2=…=b。如果就網格中一個小單元體A1而言，在拉深前是扇形，拉深后則變成了矩形A2。由于拉深后，板料厚度變化很小，可認為拉深前后單元的面積不變，即A1=A2。 （3）深變形過程
圖4–3所示為在拉深過程中材料的轉移情況。如把陰影部分切除，將余下部分沿直徑d圓周折彎并焊接，就可以成為高度為h=0.5（D–d）的圓筒形工件。而在拉深過程中，凸緣部分材料由于拉深力的作用，徑向產生拉應力σ1，切向產生壓應力σ3。在σ1和σ3的共同作用下，凸緣部分金屬材料產生塑性變形，其“多余的三角形”材料沿徑向伸長，切向壓縮，且不斷被拉入凹模中變為筒壁，形成高度為h1的筒側壁。最終得到高度h＞0.5（D–d）圓筒形開口空心件，這增加的高度部分相當于由三角形部分轉移形成。
從拉深件的縱截面上觀察，厚度和硬度沿筒壁縱向是變化的，變化規律如圖4–4所示。底部略有變薄，但基本上等于原板料的厚度；筒壁上端增厚，越接近上邊緣厚度越大；筒壁下端變薄，越靠近圓角處變薄越嚴重；由筒壁向底部轉角偏上處，出現明顯變薄，嚴重時可產生破裂。硬度沿高度方向也是變化的，越接近上邊緣硬度越高，這說明在拉深過程中，板料各部分的應力、應變狀態是不一樣的。