拉深件坯料尺寸的確定

陜西寶光真空電器股份有限公司 （寶雞 721006） 喬春慧

1. 坯料尺寸

拉深件在進(jìn)行工藝方案確定之前，必須先確定坯料尺寸。

確定拉深件坯料尺寸通常依據(jù)以下幾點(diǎn)進(jìn)行：

（1）計(jì)算坯料之前，需考慮到由于板料具有方向性和凸凹模間隙不均勻等原因，拉深后的零件頂端一般都不平齊，通常都需要修邊工序，即將不平齊的地方切去。因此，在計(jì)算坯料之前，要在拉深件高度方向上加一修邊余量。

（2）在不變薄拉深中，因?yàn)樵诶詈蠊ぜ钠骄穸扰c拉深坯料厚度變化不大，故厚度方向變化可以忽略不計(jì)。

（3）拉深前后的材料密度不變，即拉深前坯料的重量與體積等于拉深后的重量和體積。

通過(guò)對(duì)車間多種沖壓件的修邊余量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，顯示其實(shí)際數(shù)據(jù)普遍大于計(jì)算坯料時(shí)預(yù)留的余量，也就是說(shuō)，按上述原則計(jì)算出的坯料尺寸大于實(shí)際需要的坯料尺寸，不僅增加了材料費(fèi)用，也增加了修邊工序的工作量。

2. 原因分析

在拉深的概念中，有變薄拉深和不變薄拉深兩種形式。在不變薄拉深中，我們是忽略了拉深后工件厚度的變化來(lái)計(jì)算坯料尺寸的。

圖 1

圖1所示為圓筒形工件的拉深，隨著凸模的下壓，迫使材料進(jìn)入凹模，拉深變形主要集中在凸緣部分的材料上，凸模的壓力作用于筒底，通過(guò)逐漸形成的筒壁將壓力傳遞到凸緣部分，使之逐漸收縮轉(zhuǎn)化為筒壁，由拉深前直徑為D的毛坯拉成直徑為d1的制件。

拉深過(guò)程中，凸緣部分處于徑向拉伸與切向壓縮狀態(tài)，徑向拉伸使凸緣材料變薄，切向壓縮使凸緣厚度增加，越靠近凸緣外側(cè)，徑向拉應(yīng)力越小，切向壓應(yīng)力越大，使凸緣外側(cè)厚度增加。凹模圓角部分為過(guò)渡區(qū)，材料變形較為復(fù)雜，除切向受壓、徑向受拉外，還承受到凹模圓角的壓力和彎曲作用而產(chǎn)生壓應(yīng)力，材料通過(guò)凹模圓角后，受到單向拉應(yīng)力作用，料厚變薄，但由于凸緣上材料在流動(dòng)時(shí)增厚，所以筒壁上部材料變厚而下端變薄。在凸模圓角稍上處，材料變薄最多。凸模底部材料受到雙向拉深，變形也為雙向拉深，但受到凸模摩擦力的阻止，故變薄較小。

其他復(fù)雜形狀的拉深件，變形區(qū)的位置、變形的性質(zhì)與分布、材料變薄的位置與程度等與圓筒形件相比均有差異且更為復(fù)雜。實(shí)際上，板料只要經(jīng)過(guò)拉深變形，壁厚總是要發(fā)生變化，有變薄現(xiàn)象的。所謂不變薄拉深，只是種理想狀態(tài)。

由于拉深后的體積與坯料的體積未變化，毛坯與拉深件的表面積分別為

式中，S為毛坯表面積；t為毛坯厚度；v為坯料何種；S1為拉深件表面積；t1為拉深件壁厚。

當(dāng)壁厚變薄時(shí)拉深件的表面積大于毛坯的表面積，從而導(dǎo)致修邊余量大于其理想狀態(tài)時(shí)的修邊余量。這也就是我們修邊余量的實(shí)際數(shù)據(jù)大于計(jì)算坯料時(shí)預(yù)留余量的原因。因此，為使毛坯余量計(jì)算精確，必須考慮材料厚度變薄的因素。

3. 影響材料厚度變薄的因素

毛坯在拉深過(guò)程中，影響壁厚變化的因素很多。通過(guò)對(duì)我車間生產(chǎn)的沖壓件的余量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示材料變薄與引深凹模圓角半徑、凸模圓角半徑、模具間隙及材料塑性等多種因素有關(guān)。

其中，適度增大模具圓角半徑、增大模具間隙，可減小變薄程度；而材料塑性性能較好的無(wú)氧銅板在相同模具條件下，與不銹鋼材料相比，其變薄程度較大。

4. 經(jīng)驗(yàn)公式

通過(guò)對(duì)車間首次拉深的簡(jiǎn)單形狀（見(jiàn)圖2）和復(fù)雜形狀（見(jiàn)圖3）的沖壓件的余量的統(tǒng)計(jì)匯總，

圖2 簡(jiǎn)單形狀

圖3 復(fù)雜形狀

得出下面的經(jīng)驗(yàn)公式

式中，D為坯料直徑；D0為按料厚不變?cè)瓌t計(jì)算出的坯料直徑；α為形狀系數(shù)，α=0.985～1，簡(jiǎn)單形狀取大值，復(fù)雜形狀取小值；β為修正系數(shù)，β=0.975～1。

材料厚度（1～3mm）取大值時(shí)，β取小值，模具圓角半徑取小值、模具間隙取小值時(shí)，β取小值，反之，取大值；材料的塑性大時(shí)，β取小值。

由于拉深件在拉深過(guò)程中壁厚的變薄情況不僅與零件的形狀有關(guān)，而且與材料的沖壓性能、材料的厚度、模具圓角及模具間隙等多種因素相關(guān)，在計(jì)算毛坯尺寸時(shí)除參考經(jīng)驗(yàn)公式外，還要綜合考慮各個(gè)因素，力求毛坯尺寸準(zhǔn)確可靠。