五金模具设计－拉深工艺及拉深模具的设计（二）

a)单元网格的受力　b) 网格的挤压模型

图 4.1.3拉深网格的挤压变形

    这一受力过程如同一扇形毛坯被拉着通过一个楔形槽(图4.1.3b)的变化是类似的，在直径方向被拉长的同时，切向则被压缩。在实际的拉深过程中，当然并没有楔形槽，毛坯上的扇形小单元体也不是单独存在的，而是处在相互联系、紧密结合在一起的毛坯整体。在凸模力的作用下，变形材料间的相互拉伸作用而产生了径向拉应力σ1，而切线方向材料间的相互挤压而产生了切向压应力σ3。因此，拉深变形过程可以归结如下：

    在拉深过程中，毛坯受凸模拉深力的作用，在凸缘毛坯的径向产生拉伸应力σ1，切向产生压缩应力σ3。在它们的共同作用下，凸缘变形区材料发生了塑性变形，并不断被拉入凹模内形成筒形拉深件。

4.1.2拉深过程中变形毛坯各部分的应力与应变状态

    图4.1.4是拉深变形后，沿圆筒形制件侧壁材料厚度和硬度变化的示意图。一般是底部厚度略有变簿，且筒壁从下向上逐渐增厚。此外，沿高度方向零件各部分的硬度也不同，越到零件口部硬度越高，这些说明了在拉深变形过程中坯料的变形极不均匀。在拉深的不同时刻，毛坯内各部分由于所处的位置不同，毛坯的变化情况也不一样。为了更深刻地了解拉深变形过程，有必要讨论在拉深过程中变形材料内各部分的应力与应变状态。



                                                       （b）

图4.1.4拉深件材料厚度和硬度的变化

    现以带压边圈的直壁圆筒形件的首次拉深为例，说明在拉深过程中的某一时刻(图 4.1.5) 毛坯的变形和受力情况。假设σ1、ε1为毛坯的径向应力与应变；σ2、ε2为毛坯的厚向应力与应变；σ3，ε3为毛坯的切向应力与应变。

图 4.1.5 拉深中毛坯的应力应变情况

    根据圆筒件各部位的受力和变形性质的不同，可将整个变形毛坯分为5个区域：

(1) 平面凸缘区—主要变形区

    这是拉深变形的主要变形区，也是扇形网格变成矩形网格的区域。此处材料被拉深凸模拉入凸模与凹模之间间隙而形成筒壁。这一区域变形材料主要承受切向的压应力σ3和径向的拉应力σ1，厚度方向承受由压边力引起的压应力σ2的作用，该区域是二压一拉的三向应力状态。

    由网格实验知：切向压缩与径向伸长的变形均由凸缘的内边向外边逐渐增大，因此σ1和σ3的值也是变化的

由网格试验知道，变形材料在凸模力的作用下挤入凹模时，切向产生压缩变形ε3，径向产生伸长变形ε1；而厚向的变形ε2，取决于σ1和σ3之间的比值。当σ1的绝对值最大时，则ε2为压应变，当σ3的绝对值最大时，ε2为拉应变。因此改区域的应变也是三向的。

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