拉深变形过程的分析和优化

用拉深工艺可以制成的零件大体可分为轴对称零件、盒形零件、复杂曲面零件三大类（见图2-4-1）。

图2-4-1 拉深件的基本类型

图2-4-2 平板毛坯拉深为圆筒形件的变形过程及拉深件的网格变化(www.xing528.com)

1—凸模 2—压边圈 3—凹模 4—拉深件

在圆筒形件拉深过程中，随着凸模的下压，迫使材料进入凹模，拉深变形主要集中在凸缘部分的材料上，凸模的压力作用于筒底，通过逐渐形成的筒壁将压力传递到凸缘部分，使之逐渐收缩转化为筒壁，由拉深前直径为D的毛坯拉成直径为d₁的制件（图2-4-2a）。拉深时，若先将毛坯画上等距a的同心圆和分度相等的辐射线所组成的扇形网格（图2-4-2b），拉深后筒底的网格基本上保持原状，筒壁上原来等距的同心圆变成不等距的水平圆筒线，间距越靠筒口越大，即a₁>a₂>a₃>…＞a，原来分度相等的辐射线变成等距的竖线，即b₁=b₂=b₃=…=b。由此说明了拉深时，材料是向开口方向流动，即沿着半径方向向外延展。其结果一方面增加工件的高度Δh，使得H>（D-d₁），另一方面增加工件的壁厚Δt。

拉深过程中，凸缘部分处于径向拉伸与切向压缩状态，径向拉伸使凸缘材料变薄，切向压缩使凸缘厚度增加，越靠近凸缘外侧，径向拉应力越小，切向压应力越大，使凸缘外侧厚度增加。凹模圆角部分为过渡区，材料变形较为复杂，除切向受压，径向受拉外，还承受到凹模圆角的压力和弯曲作用而产生压应力，材料通过凹模圆角后，受到单向拉应力作用，料厚变薄，但由于凸缘上材料在流动时增厚，所以筒壁上部材料变厚而下端变薄。在凸模圆角稍上处，材料变薄最多，且此处加工硬化程度最低，强度提高最少，在实际生产中成为最易破裂的“危险断面”。凸模底部材料受到平面双向拉伸，变形也为双向伸长，但受到凸模摩擦力的阻止，故变薄较小。

其他几何形状的拉深件，变形区的位置、变形的性质及分布、毛坯各部位的应力状态、分布规律等与圆筒形件均有一定的差异。