4.8.1复杂件拉深模的设计要领

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(1) 模具结构

设计的锥形拉深模如图4-99所示。模具工作时，将冲切好的展开料置于下模定位圈的
适当位置，随着压力机滑块的下行，凸模2先将毛坯推人锥形凹模5内进行外锥初始成形，

当凸模2继续下行至工件的1/3高度时，外锥仍然在成
) M+ y+ `8 B" q- r' S* r. Q& `形，此时凹模镶件4才开始与毛坯接触，凸模继续下行，
! }: }- [3 M( \3 z$ P% ^内锥和外锥同时成形，在压力机滑块行程终了时对零件
进行校形。整套模具采用正、反拉深成形，为钢模结构，
无压边装置，釆用锥形带底凹模，凸模采用整体结构，
下模由锥形凹模5、凹模镶件4及下模座6组成，中心有
; g$ Y& s9 ?0 F& w8 h# L& h. h排气孔。

(2) 缺陷原因分析

模具设计制造后，成形的零件存在以下质量问题：
- f( w% i* q' r7 Y外锥局部表面出现微皱现象，由于同时进行正、反拉深
成形，在424根部出现微裂纹。

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模镶件； 5—锥形凹模； 6—下模座

file:///C:\Users\pc3\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsA0C9.tmp.png

针对上述问题，经重新修模及调整模具间隙，零件 表面质量有所好转，但还是不能彻底消除微皱这一致命缺陷，因此，有必要从成形机理去分 析起皱和变薄的原因，寻找解决问题的途径，以满足产品的要求。

① 应力状态分析。图4-100为钢模正、反拉深成形此零件时，凸模进人凹模时使材料 与凹模镶件接触，在正拉深同时进行反拉深的中间过程，此时将变形区分为4个部分：凸模 与凹模间的自由表面区凸模与材料接触区6C,凸模与凹模镶件间的自由表面区凹

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图4-100毛坯应力状态图

模镶件与材料中心接触区de。

其中，自由区和cd受径向拉应力(Tr和
! ?8 m) m( y8 K5 K切向应力巧作用，接触区6c和心受双向拉应
- n# b/ L% C! b$ n力~和切向应力(70作用，即由最外自由区到
% s8 z" p) I+ [! [# c+ Y中心接触区径向受拉应力作用，而切向应力交
2 v- e; z, U- t2 k替变化。

② 内皱原因。毛坯自由区受径向拉应力和
+ J7 D5 v' o1 X9 s0 a. q切向压应力作用,这部分材料不与模具表面接
. ^; J: U, a; |3 w& k8 v# O; s触，处于悬空状态，抗失稳能力较差，随着拉
. L. ]2 Z7 Z/ o" j0 w: _深的不断进行，切向压应力逐渐增加，毛坯自
% n# C+ Y! ^6 }! |由部分起皱的可能性会加大，即产生内皱。

③ 变薄原因。由于毛坯接触处受双向拉应
力作用，这部分材料具有胀形的特点。在拉深

初始阶段，毛坯与模具接触面积较小，而拉深力比较大，其在双向拉应力作用下会使接触区 部分材料产生变薄。随着接触面积扩大，所需拉深力减小，材料变薄逐渐减弱。

(3) 模具改进

. o, _2 B3 Q9 S& q1 s7 G" F  i- N

根据上述分析，增大拉深后期毛坯自由部分的径向拉应力，从而减少圆周方向的压应力，能防止毛坯悬空部分的失稳起皱，防止内

皱。显# &

用聚氨酯橡胶凹模成形，利用聚氨酯橡胶具有的
能满足锥形件成形过程中的上述要求，因此，将原钢模结^

改进为图4-101所示的聚氨酯橡胶凹模结构。        …鲁’

凸模采用原钢模结构，凹模部分原锥形凹模改制为凹模
容框，去掉凹模镶件，在容框内加聚氨酯橡胶做成聚氨酷橡

胶凹模，其工作过程与钢模基本相同。        ， 图4-101聚氨酯橡胶凹模结构

经上述改进，钢模结构加工零件的质量缺陷得到了消除，外表面光滑美观。

. e, g+ E7 y4 c
7 M" V& L) {+ \; E# n; }7 t

复杂件拉深模的设计

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复杂形状的拉深件种类繁多，零件的加工往往没有现成的工艺方案及模具结构可借鉴， 因此，加工工艺方案的制定及模具的设计相对来讲就更困难，且其加工工艺方案与模具结构 的关系也变得更为紧密，既需要对零件结构进行综合判断，又需要局部分析。具体到某工序 成形时,还应分析零件成形的先后顺序，即应让哪个部位先成形，哪个部位后完成。在相应 的模具结构设计中还须严格按上述分析设计出成形所需要的结构形式。具体说来，复杂形状 拉深件的模具设计主要有以下一些方法及注意事项。

在复杂形状拉深件的加工过程中，应特别注意拉深件间可能出现的较大几何形状的变化 或过渡，由于各部位受力不同，变形不均匀，因此，在某些部位易失去稳定而发生皱折，而 某些部位则可能因拉应力过大而破裂，此时，拉深模设计的关键是：综合分析考虑零件各区 段的金属流动特性，在此基础上，通过合理设置压边方式，设计合适的压边结构，设计计算

好压边力来保证拉深件的加工质量。        、、        4        、

为保证拉深过程中，材料流动均匀，不出现起皱和破裂，在模具设计时，还可采取以下

措施来改善材料醜雌能，使各部位金臓动趋于购：在零㈣_动过快从而使多余
的金属形成㈣而发生起皱駆段，絲在模具酿社设置压_■少该部位的拉深模
8 i' l; P0 c2 \3 f- x" j7 d: I+ M间隙、减少麵、减小凸獅凹讎咖半径等随措施；反之，对材料严®娜甚至破裂
1 w8 n! S/ h/ h+ w$ m) ]+ ~区段，除可采取与限流措施相反的开流措施外，还可将凹模直口部分髙度减小到5mm，并
% d0 b8 q' n& |! b1 M将其下部作出0.25。的斜度（参见图4-102),通过减少摩擦面，改善拉深件的拉裂。

根据复杂拉深件的组成，其可划分为由单个或多个规则或不$

则（直）曲面组合而成，在生产实际中，往往根据零件的具体形
状，釆取以下措施进行分析。

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