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拉深過程中變形毛坯各部分的應力和應變狀態
來源:阜城縣東方模具廠 | 作者:pro5e3667 | 發布時間: 2017-08-26 | 4552 次瀏覽 | 分享到:
拉深過程中,材料的變形程度由底部向口部逐漸增大,因此拉深過程中毛坯各部分的硬化程度不一,應力與應變狀態各不相同。隨著拉深的不斷進行,留在凹模表面的材料不斷被拉進凸、凹模的間隙而變為筒壁,因而即使是變形區同一位置的材料,其應力和應

拉深過程中,材料的變形程度由底部向口部逐漸增大,因此拉深過程中毛坯各部分的硬化程度不一,應力與應變狀態各不相同。隨著拉深的不斷進行,留在凹模表面的材料不斷被拉進凸、凹模的間隙而變為筒壁,因而即使是變形區同一位置的材料,其應力和應變狀態也在時刻發生變化。 

    現以帶壓邊圈的直壁圓筒形件的首次拉深為例,說明在拉深過程中的某一時刻( 圖 4.1.4) 毛坯的變形和受力情況。假設,為毛坯的徑向應力與應變;,為毛坯的厚向應力與應變, 為毛坯的切向應力與應變 .根據圓筒件各部位的受力和變形性質的不同,將整個毛坯分為如下 5 個部分: 

    (1) 平面凸緣部分——主要變形區 

    這是拉深變形的主要變形區,也是扇形格子變成矩形格子的區域。此處材料被拉深凸模拉進凸、凹模間隙而形成筒壁。這一區域主要承受切向的壓應力和徑向的拉應力,厚度方向承受由壓邊力引起的壓應力的作用,是二壓一拉的三向應力狀態。

    由網格實驗知:切向壓縮與徑向伸長的變形均由凸緣的內邊向外邊逐漸增大,因此的值也是變化的

    單元體的應變狀態也可由網格試驗得出:切向產生壓縮變形,徑向產生伸長變形,厚向的變形取決于 ,之間的比值。當的絕對值最大時,則為壓應變,當的絕對值最大時,為拉應變。因此改區域的應變也是三向的。 

    由圖 4.1.2 可知,在凸緣的最外緣需要壓縮的材料最多,因此此處的應是絕對值最大的主應力 , 凸緣外緣的應是伸長變形。如果此時值過大,則此處材料因受壓過大失穩而起皺,導致拉深不能正常進行。 

    (2) 凹模圓角部分——過渡區 

    這是凸緣和筒壁部分的過渡區,材料的變形比較復雜,除有與凸緣部分相同的特點,即徑向受拉應力和切向受壓應力作用外,厚度方向上還要受凹模圓角的壓力和彎曲作用產生的壓應力,:的作用。此區域的變形狀態也是三向的:是絕對值最大的主變形,是壓變形,此處材料厚度減薄。 

    (3) 筒壁部分——傳力區 

    這是由凸緣部分,它將凸模的作用力傳給凸緣,因此是傳力區。拉深過程中直徑受凸模的阻礙不再發生變化,即切向應變為零。如果間隙合適,厚度方向上將不受力的作用,即為零。是凸模產生的拉應力,由于材料在切向受凸模的限制不能自由收縮,也是拉應力。因此變形與應力均為平面狀態。其中為伸長應變,為壓縮應變。 

    (4) 凸模圓角部分——過渡區 

    這部分是筒壁和圓筒底部的過渡區,材料承受筒壁較大的拉應力、凸模圓角的壓力和彎曲作用產生的壓應力和切向拉應力。在這個區間的筒壁與筒底轉角處稍上的地方,拉深開始時材料處于凸、凹模間,需要轉移的材料較少,受變形的程度小,冷作硬化程度低,加之該處材料變薄,使傳力的截面積變小,所以此處往往成為整個拉深件強度最薄弱的地方,是拉深過程中的“危險斷面”。 

    (5) 圓筒底部——小變形區 

這部分材料處于凸模下面,直接接收凸模施加的力并由它將力傳給圓筒壁部,因此該區域也是傳力區。該處材料在拉深開始就被拉入凹模內,并始終保持平面形狀。它受兩向拉應力作用,相當于周邊受均勻拉力的圓板。此區域的變形是三向的為拉伸應變,為壓縮應變。由于凸模圓角處的摩擦制約了底部材料的向外流動,故圓筒底部變形不大,只有1 %~ 3 %,一般可忽略不計。


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