拉深成型起皱分析及防止措施

拉伸件成形时的起皱原因及措施1、拉伸件起皱原因的分析在研究具有复杂的曲面形状的拉深件之前，首先讨论最简单的材料平板形状。在平面应力作用下，平板的板厚方向由于外力的压缩成分（σ、τ中的负应力）的存在而可能引起不稳定。引起这种应力状态的外力是有很大区别的，大致可分为压缩力、剪切力、不均匀的拉伸力、板内弯曲力等。当这些外应力中的压应力成分在平板的板厚方向达到或超过其材料的稳定极限时，工件便产生起皱现象。工件在拉深时，其凸缘部分在切向压应力作用下，使凸缘材料失去稳定而形成起皱。一般来说切向压应力在凸缘的外边缘为最大，故起皱也首先在最外边缘出现。同时，材料的相对厚度t/d0越小（即材料越薄），越容易发生起皱。起皱的走向与压应力的方向垂直。除了压应力以外，还有其它应力成分引起的起皱，其形状也不相同。根据以上分析，拉伸过程中工件是否起皱主要由以下两个方面的因素来决定。⑴、坯料的相对厚度t/d0。坯料的相对厚度越小，工件抗失稳能力越差，即越易起皱。⑵、拉深系数m。拉深系数m越小，变形程度越大，切向压应力也随之增大。同时m小时，凸缘部分的宽度大，其抗失稳的刚度越差，所以坯料的起皱现象越厉害。工件在拉伸时，是否能起皱的极限条件，可按下式计算：t/d0×100%＞（3～4.5）（1-m）式中：t——坯料厚度，mmd0——坯料直径，mmm——首次拉深系数。若坯料的相对厚度及拉深系数满足上述条件，工件在拉深时是不轻易起皱的，否则工件起皱极易产生，且t/d0越小，m越小，越易发生。2、防止拉深件起皱的措施2.1、增加压边圈的压力在拉深模中一般都加有防皱压边圈，其压边力在拉深过程不能过大或过小。若过大会增加坯料与凹模间的摩擦而使工件拉裂；若过小会使工件发生失稳而引发起皱。故拉深开始时就应施加压边力，且在拉深过程中对压边力进行随机调节和控制。对于单边压力机最好选用气垫和液压来控制压边力。对于拉深一些中、小型的工件，还可采用弹簧和橡胶，靠自身的弹性力来控制压边力的大小。对于双动压力机，由于有两个滑块，故在拉深一开始时，外滑块首先进行压边，而内滑块进行拉深。这时应该控制好压边间隙Z（压边圈下底面和凹模上平面之间的距离）来调整压边力。若压边间隙Z1小时，当材料变厚后压边力就会猛增，对拉深极为不利，这时需要重新调整间隙值。一般情况下，间隙值Z1=（1.03～1.07）t较为合适（t为材料厚度）。2.2、增加径向拉应力σ1主要采取以下措施2.2.1、工件加拉深筋对于一些复杂曲面的工件，特别是对于凸缘较大的工件，应设有拉深筋，对防皱起到很好的效果。拉深筋应设在径向拉应力较小的位置外。2.2.2、采用反拉深方法采用反拉深方法可增加弯曲和磨擦，从而加大了径向拉应力，可预防起皱。2.3、增加工序对于必须深拉深的工件或阶梯差较大的工件，可分为两道工序来加工，或分成多道工序进行成形，以减小一道工序的拉深深度或阶梯差，另外补加整形工序，也是消除起皱的一种有效方法。3、结论在拉深过程中，防止工件拉裂和起皱是保证拉深件精度和质量的两个主要问题。为防止工件起皱，需采用增加工艺拉深筋、加大压边力等措施，而这些措施又恰好是使材料变薄，趋于拉裂的重要原因。因此，在实际生产中，必须通过现场实践，对其进行综合分析，采用合理的工艺措施，以得到精度较高、质量较好的工件。