复杂曲面形状零件

电振动喇叭罩和汽车前大灯罩拉深后实测的变形分布结果
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6
4.1
曲面形状零件拉深的特点
加大毛坯直径
增加压边力
普通方法
采用拉深筋
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7
4.1
曲面形状零件拉深的特点
带拉深筋的拉深模 可以克服一般压边力不足的问题
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4.1
曲面形状零件拉深的特点
拉深筋的结构
拉深筋参考尺寸（毫米）
h 8
B 10～15
2
R 2～5
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3
4.1
曲面形状零件拉深的特点
在冲头力的作用下，位于冲头 顶点 O 附近的金属处于双向受拉的 应力状态，纬向拉应力的数值，随 与顶点 O 的距离加大而减小，而在 超过一定界限以后，变成为压应力。 第一种成形机理（拉深变形）：单 向受拉，单向受压 第二种成形机理（胀形）： 双向受拉，毛坯减薄
曲面零件成形是拉深和胀 形两种变形方式的复合。
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4.3
锥形零件的拉深方法
t 对于相对厚度较大（ ＞0.02）的锥形件，如果其 d2
d1 d2
＞0.5，而且
h ＜0.43。可以用锥形带底凹模一次 d2
拉深成功。 在冲床行程终了时对零件进行一定程度的校形。
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4.3
锥形零件的拉深方法
d 1 假如 的比值增大，一次拉深可能成功的高度 d2 d1 也可以相应地加大：如 ＝0.6～0.7时， d2 h d1 可能达到0.5左右；而当 ＝0.8～0.9时， d2 d2
当毛坯直径Ｄ0＞ 9 Rt 时，由于毛坯的起皱问题而不可
能用前述方法加工。这时应该附加一定宽度的法兰边（工艺 余料），并用强力压边装置或用带拉深筋的模具，增大成形 中的胀形成分。工艺余料在成形后切掉。这样冲成的零件回 弹小，具有较高的尺寸精度，表面质量也好。
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4.2 球面形状零件的拉深方法
抛物面形状零件的拉深 方法与所用模具结构，与球 形零件基本相似。但是，当 抛物面形状零件的高度较大、 顶端的圆角半径较小时，其 成形的难度有所提高。这时， 为了使毛坯中间部分紧密贴 模而又不起皱，必须加大成 形中的胀形成分和经向拉应 力。
拉深筋的布置方法
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4.4 非旋转体曲面形状零件的拉深特点
拉深槛的形状
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36
当用平面压边圈时，压边力的大小不仅要使毛坯的法兰边 部分不能起皱，而且也要保证毛坯中间的曲面部分也不起皱。 曲面零件成形时，按后一条件所要求的压边力Ｑ
q——法兰边上单位面积上的压力（MPa），其值决定于板
料的性能、毛坯的初始直径和成形结束时毛坯的外径 和毛坯的相对厚度等。
2
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4.2 球面形状零件的拉深方法
9
4.2
球面形状零件的拉深方法
2
10
4.2 球面形状零件的拉深方法
t 100 ＞３时， 当毛坯的相对厚度 D0
可以用不带压边装置的简单模具一次拉深成功
半球形零件， m=0.71
不带压边装置的球形件拉深模
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4.2 球面形状零件的拉深方法
当毛坯的相对厚度较小
t 100 3 D0
必须用带压边装置的模具进行拉深。 压边装置的功用，除了防止位于压边圈下的毛坯法兰
高度大的锥形件的成形方法
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4.3
锥形零件的拉深方法
t 当锥形件的相对厚度较小 d2
＜1.5～２％，而且其 相对高度
d1 d2
＞0.5及
h =3～0.5时，通常 d2
采用两道冲压工序加工：在第一 道工序里拉深成具有较大圆角半 径的筒形件或近于球面形状的半 成品，然后用带有一定胀形成分 的校形工序最后冲压成为要求的 形状。
2
4.0～6.0
3.5～4.5 1.5～3.0 0.7～1.5
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4.2 球面形状零件的拉深方法
当毛坯直径Ｄ0 9 Rt 时，可以用带底模具压成。 毛坯不致起皱，但在成形时毛坯容易窜动，而且可能产生 一定的回弹，所以成形的精度不高。假如球面半径R较大， 而零件的深度和厚度较小时，必须按回弹量修正模具。
边部分起皱外，同时也靠压边力造成的摩擦阻力引起经向 拉应力和胀形成分的增大，借以达到消除毛坯中间部分起 皱和使它紧密地贴模的目的。
压边力由气垫或弹簧垫提供。
2
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4.2 球面形状零件的拉深方法
单动冲床上用的落料拉深复合模
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4.2 球面形状零件的拉深方法
当球面形状零件带有高度为（0.1～0.2）ｄ的直边或带
4 复杂曲面形状零件 的拉深
1
4.1
曲面形状零件拉深的特点
圆筒形件拉深过程
2
曲面零件拉深
2
4.1
曲面形状零件拉深的特点
在圆筒形零件拉深时，毛坯的变形区仅仅局限于压边圈 下的环形部分，即宽度为ＡＢ的环形部分。 在球形零件的成形时，为使平面形状的毛坯变成为成品 零件的球面形状，不仅要求毛坯的环形部分产生与圆筒形拉 深时相同的变形，而且还要求毛坯的中间部分，即半径为OB 的圆形部分也应成为变形区，由平面变成曲面。所以 在曲面零件拉深时，毛坯的法兰部分与中间部分都是变形区， 而且在很多情况下中间部分反而是主要变形区。
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4.3
锥形零件的拉深方法
t （3）相对厚度 d2
毛坯的相对厚度小时，中间 部分容易起皱，所以成形的难 度大，常需增加工序数目。 当锥形零件的相对高度较
h 小 d ＜0.2时，根据相对厚度 2 t d 2 之值确定成形方法。
锥形件各部分尺寸
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4.3
锥形零件的拉深方法
一次冲压成功。但是，这时的回弹现象比较严重，为了保 证冲压件的尺寸精度，常需修正模具，所以冲成零件的精 度受到影响。
相对厚度较小的锥形件成形方法
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4.3
锥形零件的拉深方法
d1 h 当锥形件的相对高度较大 ＞0.5，尤其是 较小时， d2 d2
必须采用多工序的冲压方法使零件逐渐成形。
高锥形件的阶梯形过渡的拉深方法
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4.3
锥形零件的拉深方法
高锥形件的逐步成形法
电振动喇叭筒口的成形方法
2 材料：冷轧低碳钢板；厚度： 0.6毫米
t 当 d 小于0.02时，可以不用压边装置，用带底冲模 2
回弹现象比较严重，为了保证冲压件的尺寸精度，常需修正模 具，所以冲成零件的精度受到影响。当对零件的尺寸精度要求较高， 或者当零件的相对厚度较小时，应该采用带平面压边圈或带拉深筋 的模具，用以增大成形过程中的径向拉应力和胀形成分。假如锥形 件不带法兰边，这时，为了冲压成形的需要，应该增大毛坯尺寸， 使在成形结束时还有一定宽度的法兰边（工艺余料）存在。
曲面零件拉深时的应力与变形
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4.1
胀形的特点
曲面形状零件拉深的特点
胀形变形区
应变值的计算
由于胀形时板料处于双向受拉的应力状态，在一般情况 下，变形区的毛坯不会产生失稳起皱现象，冲成零件的表 面光滑，质量好。
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5
4.1
曲面形状零件拉深的特点
a-汽车灯罩（抛物面）：材料：08；厚度：0.8毫米；毛坯直径：Φ280毫米 b-电动喇叭罩（半球）：材料：08；厚度：0.8毫米；毛坯直径：Φ199毫米
2
高度不同的锥形件变形对比
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4.3
锥形零件的拉深方法
d1 （2）相对锥顶直径 d2 d1 当 较小时，在成形过程中毛坯中间部分的承载能力差， d2 易于破裂，而且毛坯的悬空部分的宽度大，容易起皱，所 d1 以冲压成形比较困难；当 较大时，情况好转，接近于 d2 圆筒形零件的拉深过程，冲压成形比较容易。
有每边宽度为 （0.1～0.15）ｄ的法兰边时，虽然拉深系数 有一定的降低，但对零件的成形却有相当的好处。所以当 对不带直边和不带法兰边的半球形零件的表面质量和尺寸 精度要求较高时，都要加工艺余料以形成法兰边，并在零 件成形后切除。
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4.2 球面形状零件的拉深方法
带拉深筋的压边装置
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4.2 球面形状零件的拉深方法
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4.3
锥形零件的拉深方法
h （1）锥形件的相对高度 d2
d1 （2）相对锥顶直径 d2
t （3）相对厚度 d2
锥形件各部分尺寸
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4.3
锥形零件的拉深方法
h （1）锥形件的相对高度 d2
其他条件相同，当锥形件的高度ｈ 2 较大时， 如不产生胀形变形，则距中心相同距离上的 Ｂ点贴模所要求的径向收缩量2要大于高度 h1较小时的径向收缩量1，所以这时毛坯中 间悬空部分起皱的可能性也大。另一方面， 毛坯的直径也要相应地增大，也就是增加了 位于压边圈下毛坯变形区的宽度，结果使其 产生拉深变形所需的径向拉应力也要增大。 所以当 h 较大时，成形的难度大，需用多工 d2 序冲压加工；而当 h 较小时，可能一次冲压 成功。 d2
h d2
之值可能达到0.5～0.6或更大。
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4.3
锥形零件的拉深方法
锥形件成形用冲模
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4.3
锥形零件的拉深方法
当锥形件的相对厚度较大，而
且其高度超过前述范围或同时又带 有较宽的法兰边时，可以采用如图 所示的冲压工艺方法：首先冲成圆 筒形件或带法兰边的筒形件，然后 用锥形凹模拉深成所要求的锥形尺 寸，并在冲床行程终了时进行校形。 在拉深过渡的圆筒形件时，应使其 具有便于在后继工序中对成形的有 利形状。
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4.4 非旋转体曲面形状零件的拉深特点
电振动喇叭筒口的成形过程
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4.4 非旋转体曲面形状零件的拉深特点
非旋转体曲面形状零件举例