拉深变形过程的分析方法介绍

1.拉深变形过程

下面以圆筒形件拉深来说明拉深变形过程，如图11-38所示，拉深开始时凸模对毛坯中心部分施加压力，使板料产生弯曲，随着凸模下降，凸、凹模对板料所施加的作用力将沿径向移动，构成力矩在突缘部分引起径向拉应力σ_r，由于板料外径减小，在突缘部分的切线方向产生压应力σ_θ，在拉应力和压应力的作用下，如图11-39所示，突缘材料发生塑性变形，其多余的三角形材料沿径向伸长，切向压缩，并不断压入凹模内，形成筒形空心件。

图11-38 平板坯料拉深变形

图11-39 拉深时的应力

2.拉深变形的应力-应变状态

拉深件的起皱和破裂的根本原因是拉深时的应力应变状态，因此在设计模具和制订工艺时，特别要分析拉深时的应力应变状态。

图11-40a为坯料在拉深过程中的某一瞬间所处状态，图11-40b为拉深时坯料的受力情况。如图11-41所示，根据毛坯各部分的应力-应变状态的特点，可将其分成五个区域，即凸缘平面区域（A区）、凸缘圆角区域（B区）、筒壁区域（C区）、底部圆角区域（D区）及筒底区域（E区）。

图11-40 拉深过程受力分析

3.拉深件的起皱与破裂(www.xing528.com)

生产中拉深质量问题主要表现为起皱和拉裂。

（1）起皱 是指拉深过程中毛坯边缘形成沿切向高低不平的皱纹，如图11-42a所示。影响起皱的因素主要有坯料的相对厚度t/D，拉深系数m以及拉深模的形状和参数。防止起皱的最常用的方法是在拉深模具上设置压边装置。压边力一般为第一道拉深力的1/4倍。

图11-41 拉深过程应力-应变状态图

当坯料变形程度小、且坯料相对厚度较大时，一般不会起皱，这时可不必采用压边装置，判断是否采用压边装置可按表11-22确定。

（2）拉裂 筒壁底部稍向上的部位，由于此处参与变形的金属少，冷作硬化程度小，变薄最严重，所以是拉深件最薄弱的部位，若此处拉应力大于板料的抗拉强度，拉深件就会破裂，如图11-42b所示。另外压边力太大和凸缘起皱均会导致拉深零件断裂。

控制拉裂的措施主要有：适当加大凸、凹模圆角半径，降低拉深力，增加拉深次数，在压料圈底部和凹模上涂润滑剂等方法。

图11-42 拉深件的起皱

表11-22 采用或不采用压边装置的条件