拉伸成型加工全解析:16种冲压工艺,从圆筒到不规则形状

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利用模具把平板毛坯成形为开口空心零件的冲压加工方法,是拉伸成型加工,拉伸作为主要冲压工序之一,十分广泛地被应用,用拉伸工艺能够制成薄壁零件,其形状有圆筒形、矩形、阶梯形、球形、锥形、抛物线形以及其他不规则形状,要是与其他冲压成形工艺相配合,还能够制造出形状更为复杂的零件。

对产品开展拉伸成型的加工操作时,会运用冲压设备,此项加工涵盖拉伸加工这一类型,还有再拉伸加工这种情况,另外存在逆向拉伸的情形,以及变薄拉伸加工这类方式等 。

使用冲压设备进行冲压拉伸加工时,包括以下16种类型:

1、圆筒拉伸加工(Round drawing):即对带有凸缘(法兰)的圆筒类产品进行拉伸操作,其中,法兰呈现为平面形状,底部同样是平面形状,圆筒的侧壁具备轴对称特性,在同一个圆周之上,变形呈现均匀分布状态,于法兰部位,毛坯会产生拉深变形。

2、椭圆拉伸加工(Ellipse drawing):法兰上,毛坯发生变形,此变形属拉伸变形 ,然后,变形量与变形比依轮廓形状相应改变 ,紧接着,曲率越大的部分 ,毛坯的塑性变形量越大这里,反之 ,曲率越小的部分 ,毛坯的塑性变形越小。

3、矩形拉伸加工(Rectangular drawing):是那种一次拉伸就完成成形的低矩形件,在拉伸这个动作进行的时候,凸缘变形区里面圆角地方的拉伸阻力要比直边地方的拉伸阻力大,而且圆角处的变形程度相较于直边处的变形程度也是更大的。

4、山形拉伸加工(Hill drawing):对于冲压件而言,当起侧壁呈现为斜面状态时,在冲压进程里面,该侧壁处于悬空状况,并不贴合模具,一直到成形终结的时候才会与模具贴合。在成形这个阶段,侧壁不同的部位,其变形的特点并非完全一样。

5、丘形拉伸加工(Hill drawing):丘形盖板件在成形过程里,坯件的变形并非单纯的拉伸变形,而是拉伸变形与胀形变形同时存在的复合成形情况。在压料面上,坯件的变形呈现为拉伸变形,具体是径向存在拉应力,切向存在压应力,然而在轮廓内部,尤其是中心区域,坯件的变形却是胀形变形,即径向和切向都存在拉应力。

6、带有凸缘情形下的半球形进行拉伸加工(With flange hemisphere drawing),当对球形件拉伸时期,毛坯跟凸模的球形顶部会出现局部接触状况,而其余的大部分处于悬空未受约束的自由状态。所以,针对此类球面零件拉伸而言,主要工艺方面的问题在于局部接触那部分出现严重变薄情况,或者是曲面部分发生失稳起皱现象。

7、对拉伸产品的法兰盘部分开展浅拉伸加工,此加工被称作法兰盘拉伸加工(Flange drawing) 。该加工的应力应变情形和压缩翻边相类似 。鉴于切向承受压应力,所以容易出现起皱现象,因而其成形极限主要是受压缩起皱的约束 。

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8、边缘拉伸加工(Flange drawing):针对前工序拉伸而成的产品,对其凸缘部展开角形再拉伸加工,这种加工需要材料具备良好的塑性。

9、深度拉伸加工(Deep drawing):拉伸加工产品若超过拉伸加工极限,那就需要经过两次以上的多次拉伸才可完成。经过前工位深度方向拉伸加工的产品,会在深度方向进行再拉伸加工。宽凸缘拉伸件,在第一次拉伸时便拉伸成所要求的凸缘直径,在其后再拉伸时,凸缘直径保持不变。

10、对于那种h/d大于0.8并且α在10°至30°之间的深锥形件,也就是进行锥形拉伸加工(Taper drawing)时,因为其深度比较大,所以坯料的变形程度也就比较大,仅仅依靠坯料跟凸模接触的局部面积来传递成形力,极容易致使坯料局部过度变薄甚至破裂,这种情况下需要经过多次过渡才能逐渐成形。阶梯拉伸法是这样的,首先把坯料拉伸成阶梯形过渡件,这个阶梯形过渡件的阶梯外形和锥形部的内形是相切的,最后再胀形成锥形。阶梯过渡件的拉伸次数以及工艺等等和阶梯圆筒件的拉伸是一样的。

11、矩形再拉伸加工(Rectangular redrawing),多次拉伸成形的高矩形件,其变形跟深圆筒形件的拉伸不一样,跟低盒形件的变形也有很大差异。图1-46是多工位自动搬送压力机进行高矩形盒件加工时,多次拉伸过程中制件外形、尺寸随着拉伸高度而变化的情况。

12、曲面成形加工(Surface forming):通过曲面拉伸成形,达成这样的效果,让金属平板坯料的外法兰部分缩小,同时,使内法兰部分伸长,最终成为一种非直壁非平底的曲面形状的空心产品的冲压成形方法 。

13、台阶在进行拉伸加工时(Step drawing),会把左侧经过初拉伸的产品,开展再拉伸的加工操作,最终使其成形成为右侧呈现台阶形状的底部,其中深度比较深的那部分,在拉伸成形刚开始的时候就出现了变形,而深度相对较浅的部分,则是在拉伸进入后期阶段才出现变形,并且在台阶出现变化的部分,其侧壁很容易诱发切应力从而产生变形。

第14点,反向拉伸加工,也就是Reverse drawing,是拿前工序拉伸加工后的工件来进行反向拉伸,它属于再拉伸的一种类型。反向拉伸法能够增加径向拉应力,依靠这个对于防止起皱可以取得较好的成效。并且它还有可能提升再拉伸的拉伸系数。

15、变薄拉伸加工(Ironing):它和普通拉伸不一样,变薄拉伸主要是在拉伸进程里改变拉伸件筒壁的厚度,凸凹模之间的间隙比毛坯厚度小,毛坯直壁部分在穿过间隙时,处于较大的均匀压应力之下,在拉伸过程中,壁厚变薄的同时,消除容器壁厚偏差,增加容器表面的光滑度,提高精度和强度。

十六、面板拉伸加工(Panel drawing),面板产品属于板材冲压件,其表面形状繁杂,在拉伸工序里,毛坯变形复杂,其成形性质并非单纯的拉伸成形,而是拉深与胀形同时存在的复合成形。