对拉深工艺过程的研究及探讨

2015-06-22李建

教育界·上旬 2015年5期

李建

【摘要】拉深是冲压的一种工艺，俗称拉延。拉深工艺过程主要是指冲压工艺中的三大工序——冲裁、拉深、弯曲，在模具设计及制造中占有十分重要的地位。本文详细分析探讨了拉深工艺过程。

【关键词】拉深起皱拉裂工艺

一、拉深的概念、分类及现状

拉深是指将一定形状的平板通过拉深模具冲压成各种开口空心件，或以开口空心件为毛坯通过拉深进一步改变其形状和尺寸的一种冷冲压工艺方法。按照拉深件的形状，拉深工艺可分为旋转体件拉深、盒形件拉深和复杂形状件拉深三类。其中，旋转体件拉深可分为无凸缘筒形件、带凸缘筒形件、半球形件、锥形件、抛物线型件、阶梯形件和复杂旋转体件拉深等。

目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当落后，在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家相比还存在相当大的差距。随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量、复杂、大型、精密、更新速度快等特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展，为适应市场变化，随着计算机技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验向计算机辅助设计制造转变。

二、拉深工艺过程分析

1.概述

拉深是用拉深模把金属平面坯料拉压成空心体，或把开口空心体拉压成外形更小而板料厚度无明显变化的空心制作的冲压工序，俗称拉延。在成形工序中，拉深工序是非常重要的一个工序，在冷冲模设计中，拉深模占主要地位。从外观上讲，圆筒型拉深、矩（方）形拉深占主导地位，拉深工艺过程也具有代表性。由于拉深工艺可以加工出薄壁壳体零件，因此拉深工艺广泛用于电器、仪表、汽车、生活用品各个领域中。拉深工艺的好坏直接影响产品的质量，因此有必要探讨一下拉深工艺过程。

2.在拉深过程中材料流动（或转移）的主要问题

我们可以从一个易拉罐试验做起。易拉罐是由圆盘形毛坯料在拉深模作用下基本成形，我们暂不谈整个拉深变形过程，反向思维，从另一个角度考虑一下。假若易拉罐只有圆筒底、筒壁而无上盖，在筒底不变动情况下，把筒壁沿轴向方向均匀分成若干份，换句话说，把筒壁均匀刻划出平行线条，分筒壁成若干个细长条，然后沿刻划线剪开，再把各细长条向筒地平面铺展开，你会发现围绕筒底铺开是呈辐射状的若干个长方条，中间有空缺材料部位，把长条重新垂直折起来还原成一个完整筒壁。但实际情况是这样的，制成易拉罐的毛胚是完整的圆盘状，若同样划出筒底部分，在筒底圆以外部分也可以划出若干条均匀辐射状长方条，但明显各长方条之间无空缺部分。这和我们刚才分解铺平易拉罐出现的材料空缺部分相比，似乎多出了材料，这些材料毫无疑问在拉深模作用下进行了流动，发生了转移。

3.其他

在工程上，为了防止金属拉深起皱，常在模具中设置压边圈。它可以在拉深过程中，将材料（凸缘部分）压住，但不能过于压紧。否则，材料在凹模与压边圈之间受到过大摩擦力，导致拉深力过大，而在筒壁下端部位与凸模圆角接触部位，由于一直承受筒壁传力区的拉应力，还受到凸模压应力，变形是径向伸长，厚度减薄量比较大，称“危险部位”，拉深件可能在此处产生拉裂，导致出现废品。起皱和破裂是拉深工艺中两个主要的问题，它与材料的性能、模具结构、模具润滑条件以及工艺安排等种多因素有关。

三、拉深过程中存在的问题与解决方案

1.拉深过程中存在的问题

在进行拉深时，有许多因素将影响到拉深件的质量，甚至影响到拉深工艺能否顺利完成。常见的拉深工艺问题包括平面凸缘部分的起皱、筒壁危险断面的拉裂、口部或凸缘边缘不整齐、筒壁表面拉伤、拉深件存在较大的尺寸和形状误差等，其中平面凸缘部分的起皱和筒壁危险断面的拉深是拉深的两个主要工艺问题。

2.解决方案

在拉深工序中，不但材料塑性变形强烈，而且材料模具工作表面之间存在很大的摩擦力和相对滑动。可采用润滑剂降低摩擦力，相对提高变形程度，保护模具工作表面不被破坏。

（1）起皱

起皱是平面凸缘部分材料受切向压应力错用而失去稳定性的结果。拉深时是否产生起皱与拉深力的大小、材料厚度、变形程度等因素有关，要准确判定比较困难，但可以通过加压边圈的方法限制毛坯拱起，达到限制起皱的目的。

起皱并不表示板料变形达到了极限，因为通过加压边圈等措施变形程度仍然可以提高。随着变形程度的提高，变形力也相对提高，当变形力大于筒形件壁部的承载能力时拉深件则被拉裂。

（2）拉裂

筒壁危险断面是否被拉裂取决于拉深力的大小和筒壁材料的强度。凡是有利于减小拉深力，提高筒壁材料强度的措施，都有利于防止拉裂的发生。

四、结论

总之，拉深过程是金属板料在拉深模瞬间作用下一个复杂的变化过程。由于设备不同、材料不同、模具结构差异、工作环境不同、工艺过程变化等因素，可能引起不同的拉深状况。本文分析了拉深工艺的发展现状并讨论了其发展前景，总结了拉深工艺过程中通常会遇到的问题，在分析问题的同时给出了解决实际问题的方法。