作业答案

1.拉深变形的特点？     拉深件的变形有以下特点： 1 ）变形区为毛坯的凸缘部分，与凸模端面接触的部分基本上不变形； 2 ）毛坯变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下，产生切向压缩和径向拉伸的“一拉一压”的变形。 3 ）极限变形参数主要受到毛坯传力区的承载能力的限制； 4 ）拉深件的口部有增厚、底部圆角处有减薄的现象称为“危险断面”（底部的厚度基本保持不变）； 5 ）拉深工件的硬度也有所不同，愈靠近口部，硬度愈高（这是因为口部的塑性变形量最大，加工硬化现象最严重） 2.圆筒件直径为d，高为h，若忽略底部圆角半径r不计，设拉深中材料厚度不变，当极限拉深系数m=0.5时，裘容许的零件最大相对高度（h/d）为多少？
3.拉深工序中的起皱、拉裂是如何产生的，如何防止它？
4.影响拉深时坯料起皱的主要因素是什么?防止起皱的方法有哪些?     影响起皱现象的因素很多，例如：坯料的相对厚度直接影响到材料的稳定性。所以，坯料的相对厚度值 t/D 越大 (D 为坯料的直径) ，坯料的稳定性就越好，这时压应力σ 3 的作用只能使材料在切线方向产生压缩变形 ( 变厚 ) ，而不致起皱。坯料相对厚度越小，则越容易产生起皱现象。在拉深过程中，轻微的皱摺出现以后，坯料仍可能被拉入凹模，而在筒壁形成褶痕。如出现严重皱褶，坯料不能被拉入凹模里，而在凹模圆角处或凸模圆角上方附近侧壁（危险断面）产生破裂。防止起皱现象的可靠途径是提高坯料在拉深过程中的稳定性。其有效措施是在拉深时采用压边圈将坯料压住。压边圈的作用是，将坯料约束在压边圈与凹模平面之间，坯料虽受有切向压应力σ 3 的作用，但它在厚度方向上不能自由起伏，从而提高了坯料在流动时的稳定性。另外，由于压边力的作用，使坯料与凹模上表面间、坯料与压边圈之间产生了摩擦力。这两部分摩擦力，都与坯料流动方向相反，其中有一部分抵消了σ 3 的作用，使材料的切向压应力不会超过对纵向弯曲的抗力，从而避免了起皱现象的产生。由此可见，在拉深工艺中，正确地选择压边圈的型式，确定所需压边力的大小是很重要的。 5.什么是拉深系数?拉深系数对拉深有何影响?     所谓拉深系数，即每次拉深后的断面积与拉深前的断面之比，即：
式中： m— 拉深系数； F N -- 拉深后的断面积（ mm 2 ）；
-- 拉深前的断面积（ mm 2 ）。     圆筒形件拉深系数即为每次拉深后圆筒形件的直径
与拉深前的坯料（或半成品）直径 INCLUDEPICTURE "C:\\winsock\\cymcd\\211.83.32.106\\jpkc\\cygysj\\top_all\\x_jieda\\tupian\\clip_image023.gif" \* MERGEFORMATINET 
 之比。即  INCLUDEPICTURE "C:\\winsock\\cymcd\\211.83.32.106\\jpkc\\cygysj\\top_all\\x_jieda\\tupian\\clip_image025.gif" \* MERGEFORMATINET 
 6.影响拉深系数的因素有哪些?     拉深系数是拉深工艺中一个重要参数。合理地选定拉深系数，可以减少加工过程中的拉深次数，保证工件加工质量。     影响拉深系数的因素有以下几方面： 1)材料的性质与厚度：材料表面粗糙时，应该取较大的拉深系数。材料塑性好时，取较小的拉深系数。材料的相对厚度 t/D×100对拉深系数影响更大。相对厚度越大，金属流动性能有较好的稳定性，可取较小的拉深系数； 2)拉深次数：拉深过程中，因产生冷作硬化现象，使材料的塑性降低。多次拉深时，拉深系数应逐渐加大； 3)冲模结构：若冲模上具有压边装置，凹模具有较大的圆角半径，凸、凹模间具有合理的间隙，这些因素都有利于坯料的变形，可选较小的拉深系数； 4)润滑：具有良好的润滑，较低的拉深速度，均有利于材料的变形，可选择较小的拉深系数。但对凸模的端部不能进行润滑，否则会削弱凸模表面摩擦对危险断面的有益影响。     上述影响拉深系数的许多因素中，以坯料的相对厚度影响最大，生产中常以此作为选择拉深系数的依据。 7.生产中减小拉深系数的途径是什么?     在生产实践中，总希望拉深系数越小越好。这是因为较小的拉深系数 m 值，则说明变形程度大，拉深次数可适当减少。尤其对大批量生产来说，每减少一道工序，对生产都有很大实际意义，都可降低冲压件的成本。因此生产中设法减小拉深系数 m 值是很有必要的，一般取 m=0.50 ～ 0.56( 指首次拉深 ) ，但也不能太小，否则材料易拉裂。拉深过程中，实际上会受到很多因素而使得拉深系数有加大的趋势，影响拉深的变形程度。为了减小拉深系数，增大变形程度，生产中常采用如下方法： 1)材料的选用     材料的机械性能对拉深系数影响很大。屈强比σ s / σ b 小的材料则拉深系数 m 值也小。因此设计拉深时，在机械强度和性能的允许情况下，一般应选用含碳量较低的 05 、 08 及 10 号钢板或塑性较好的铝板、铜板等有色金属。 2)合理的确定凸、凹模结构尺寸    凸、凹模结构形状及工作部分尺寸，对拉深系数影响很大。一般说来，凹模圆角 R 凹 越大，拉深系数 m 值越小。凹模圆角半径应选择在  INCLUDEPICTURE "C:\\winsock\\cymcd\\211.83.32.106\\jpkc\\cygysj\\top_all\\x_jieda\\tupian\\clip_image027.gif" \* MERGEFORMATINET 
～ 6 （ t 为料厚）为好。多数情况下，可选择凸模圆角半径 R 凸 等于凹模圆角半径 R 凹 ，最后一道工序凹模圆角半径及凸模圆角半径应等于工件的圆角半径。 3)采用差温拉深法     这种方法是材料凸缘部分加热，使其σ s 降低，并将筒壁部位冷却，使其保持σ b 。因为保持传力区的σ b ，可使其不容易破裂。而降低凸缘部分的σ s ，可塑性增强，有利于拉深的进行、降低拉深系数 m 值。     实践证明：利用这种差温拉深法，变形程度大大改善，用一道工序可代替常温下多道工序的拉深，是一种拉深新工艺。这种拉深新工艺要求加热和冷却装置，使模具结构复杂，生产中采用有一定困难，故目前仅在某些有色合金拉深中用于生产。 4)采用深冷拉深法     深冷拉深法使用极低的温度液态空气（— 183  INCLUDEPICTURE "C:\\winsock\\cymcd\\211.83.32.106\\jpkc\\cygysj\\top_all\\clip_image029.gif" \* MERGEFORMATINET 
）或液氮（— 195  INCLUDEPICTURE "C:\\winsock\\cymcd\\211.83.32.106\\jpkc\\cygysj\\top_all\\clip_image030.gif" \* MERGEFORMATINET 
）来冷却筒部，使材料σ b 值增加，从而减小拉深系数，提高变形能力。这种深冷拉深工艺，主要用于普通低碳钢、不锈钢等工件的拉深。 5)采用中间退火工序     材料经过首次拉深后，将产生生冷作硬化现象。由于冷作硬化，材料的塑性降低，使 m 值加大。为了降低加工硬化而恢复塑性，可.在拉深中间采用退火工序，以减小拉深系数 m 值。此外，在拉深模具中采用压边圈结构形式和在拉深过程中使用适当的润滑油，或提高凹磨表面的光洁度，板料在拉深前经除锈、涂油、磷化处理等，都可以降低拉深系数 m 值，有利于拉深工作的进行。


2 •  拉深的基本过程是怎样的?     如下图 4.0.1 所示的拉深基本过程。拉深所用的模具一般是由凸模 1 、凹模 3 、压边圈 2 （有时可以不带压边圈）三部分构成。其凸模与凹模的结构和形状与冲裁模不同，它们的工作部分没有锋利的刃口，而是做成圆角。凸模与凹模的间隙稍大于板料的厚度。在拉深开始时，平板坯料同时受凸模的压力和压边圈压力的作用，其凸模的压力要比压边圈的压力大得多。坯料受凸模向下的压力作用，随凸模进入凹模，最后使得坯料被拉深成开口的筒形件。  INCLUDEPICTURE "C:\\winsock\\cymcd\\211.83.32.106\\jpkc\\cygysj\\top_all\\x_jieda\\tupian\\clip_image011_0000.jpg" \* MERGEFORMATINET 
 3 •  拉深过程中材料的应力与应变状态是怎样的?     为了分析拉深毛坯在拉深过程中的应力与应变情况，可以做以下的网格实验：     如图 4.1.2 所示，在平板毛坯上画上间距相等的同心圆和夹角相同的半径线。然后将该毛坯放在拉深模中进行拉深（为了方便观察网格的变化情况，将画有网格的面与凹模的接触），在拉深后我们发现：工件底部的网格变化很小，而侧壁上的网格变化很大，以前的等距同心圆，变成了与工件底部平行的不等距的水平线，并且愈是靠近工件口部，水平线之间的距离愈大，同时以前夹角相等的半径线在拉深后在侧壁上变成了间距相等的垂线，如图 6-3 （ b ）所示，以前的扇形毛坯网格变成了拉深后的矩形网格。  INCLUDEPICTURE "C:\\winsock\\cymcd\\211.83.32.106\\jpkc\\cygysj\\top_all\\x_jieda\\tupian\\clip_image013_0000.jpg" \* MERGEFORMATINET 
 (b) 图 4.1.2     产生这样的变化是因为拉深时，毛坯变形区（没有被凸模压住的凸缘部分）在切向压应力的作用下产生压缩，径向在拉应力的作用下伸长的原因，如图 4.1.3 所示。工件底部的网格没有明显的变化，说明对拉深来说，工件底部基本不变形。  INCLUDEPICTURE "C:\\winsock\\