正文 6.1 拉延變形過程分析(1 / 2)

以平板毛坯通過拉延模製成筒形(或其他斷麵形狀)零件,或以筒形(或其他斷麵形狀)的毛坯,再製成筒形(或其他斷麵形狀)零件的工序稱為拉延(或稱拉深)。

拉延與衝裁的主要區別是:拉延模的凸模和凹模均有較大的圓角半徑,凸、凹模之間的間隙也較大,其值一般大於板厚t。

拉延是衝壓工藝中很主要的一種工序,應用很廣。像汽車、拖拉機的一些罩件、覆蓋零件,航空噴氣發動機上的許多零件以及儀表、電器上的殼體件,還有一些日用品都是應用拉延製成的。拉延件的種類很多,大體可以劃分為三類:旋轉體(軸對稱)零件;矩形(盒形)零件;複雜形狀零件。

在生產實際中,拉延工作往往與成形等工序相結合而製成各種形狀極為複雜的零件。

6.1.1拉延變形過程

直徑為D、厚度為t的圓形毛坯,經拉延模拉延,得到了具有外徑為d的開口圓筒形工件。

圓形的平板毛坯究竟是怎樣變成圓筒形工件的?

如果我們將平板毛坯的三角形陰影部分b1、b2、b3、…切去,留下a1、a2、a3…這樣的一些狹條,然後將這些狹條沿直徑為d的圓周彎折過來,再把它們加以焊接,就可以成為一個圓筒形工件了。這個圓筒形工件的直徑d可按需要裁取,而其高度為

但是,在實際拉延過程中,我們並沒有將陰影部分的三角形材料切掉,這部分材料是在拉延過程中由於產生塑性流動而轉移了。這部分被轉移的三角形材料,我們通常稱之為“多餘三角形”。這部分“多餘三角形”材料的轉移,一方麵要增加工件的高度Δh,使得

另一方麵要增加工件的壁部厚度Δt,是兩種不同材料單次拉延後實際測得的厚度變化情況。

為了更進一步說明金屬的流動過程,可以進行如下實驗:在圓形毛坯上畫許多間距都等於a的同心圓和分度相等的輻射線,由這些同心圓和輻射線組成網格。拉延後,在圓筒形件底部的網格基本保持原來的形狀,而在圓筒形件的筒壁部分的網格則發生了很大的變化:原來的同心圓變為筒壁上的水平圓筒線,而且其間距n也增大了,越靠筒的上部增大越多,即

另外,原來分度相等的輻射線變成了筒壁上的垂直平行線,其間距則完全相等,即

如果拿網格中的一個小單元來看,在拉延前是扇形F1,而在拉延後則變成矩形F2了。但是,一般來說,由於在拉延後,材料厚度變化很小,故可認為拉延前後小單元體的麵積不變,即F1=F2

為什麼原來是扇形的小單元體,在拉延後卻變成矩形了呢?

在變形過程中,我們可以先將毛坯上的扇形小單元體看作是被拉著通過一個假想的楔形槽而變成矩形的。結果在切線方向被壓縮了,而在直徑方向則被拉長了。可見,小單元體在切向受到壓縮應力σ3的作用,而在半徑方向受到拉伸應力σ1的作用。

在實際的拉延過程中,當然並沒有楔形槽,小單元體也不是單獨存在的,而是處在相互聯係、緊密結合在一起的毛坯整體內。那麼,σ1和σ3是怎樣產生的呢?σ1是由於在拉延力的作用下,各個小單元體材料之間在半徑方向的相互作用(拉伸)產生的,σ3是由於切線方向的相互作用(擠壓)產生的。因此,拉延變形過程可以歸結如下:

在拉延過程中,因為毛坯金屬內部的相互作用,使各個金屬小單元體之間產生了內應力:在徑向產生拉伸應力σ1;在切向產生壓縮應力σ3。在應力σ1、σ3的共同作用下,凸緣區的材料發生塑性變形而不斷地被拉入凹模內,成為圓筒形零件。