压边力和拉深力的计算方法

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：压边力的大小应允许在一定范围内调节。一般来说，随着拉深系数的减小，压边力许可调节范围减小，这对拉深工作是不利的，因为当压边力过大时，就会产生破裂，压边力过小时，会产生起皱，即拉深的工艺稳定性不好。相反，拉深系数较大时，压边力可调节范围增大，拉深工艺稳定性较好。表4-48 采用或不采用压边装置的条件为了更准确地估算是否需要压边装置，还应考虑拉深系数的大小。

1.压边力

压边力的作用是防止拉深过程中坯料起皱。压边力的大小应适当，压边力过小时，防皱效果差；压边力过大时，则会增大传力区危险断面上的拉应力，从而引起严重变薄甚至拉裂、断裂现象。因此在保证坯料变形区不起皱的前提下，尽量选用较小的压边力。

压边力的大小应允许在一定范围内调节。一般来说，随着拉深系数的减小，压边力许可调节范围减小，这对拉深工作是不利的，因为当压边力过大时，就会产生破裂，压边力过小时，会产生起皱，即拉深的工艺稳定性不好。相反，拉深系数较大时，压边力可调节范围增大，拉深工艺稳定性较好。这也是拉深时采用的拉深系数应尽量比极限拉深系数大一点的原因。

（1）压边圈的结构形式压边力是为了保证制件侧壁和凸缘不起皱而通过压边装置对制件施加的力，压边力的大小直接关系着拉深过程能否顺利进行。而拉深过程中制件是否起皱主要取决于毛坯的相对厚度，或以后各次拉深半成品的相对厚度。在实际生产中是否需要采用压边装置可根据表4-48所列的条件确定。但在连续拉深模首次拉深中，一般情况下，都采用有压边装置的，只是可用可不用或不用压边装置的，在设计中可以考虑轻一些的压边力，它是为了带料（条料）能平直，使连续送料过程更顺畅。

表4-48 采用或不采用压边装置的条件

为了更准确地估算是否需要压边装置，还应考虑拉深系数的大小。因此，可根据图4-38来确定是否采用压边装置，在区域Ⅰ内采用压边装置，在区域Ⅱ内可不采用压边装置。

常用压边装置的形式有以下几种：

1）平面压边圈。最简单的平面刚性压边圈的结构形式可以与板料或半成品内部轮廓一致（见图4-39）。图4-39a用于首次拉深的压边圈；图4-39b用于以后各次拉深的压边圈，此压边圈不但在压边作用，而且在以后各工序中起定位作用。

图4-38 根据毛坯厚度和拉深系数确定是否使用压边装置

图4-39 简单压边圈结构

2）带限位装置的压边圈。如果在整个拉深过程中要保持压边力均衡，防止压边圈将毛坯压得过紧（特别是拉深材料较薄和宽凸缘的制件），则需采用带限位装置的压边圈，如图4-40所示。图4-40a适用于第一次拉深，图4-40b、c适用于二次及二次以后的拉深。

图4-40 带限位装置的压边圈

在连续拉深过程中，压边圈和凹模制件始终保持一定的距离s，一般s取t+（0.05～1）mm；拉深铝合金时，s取1.1t；拉深钢件时，s取1.2t。

3）曲线形压边圈。在连续拉深宽凸缘制件时，当板料逐渐进入凹模以后，坯料的外径逐渐缩小，这时即使压边力是定值，也会由于受压面积减小而使坯料凸缘部位单位面积上的压边力逐渐增大。这样，坯料的凸缘部分就受到了越来越大的摩擦力，相应地增大了拉深力，由此造成了制件侧壁变薄和高度增加，甚至还可能使制件拉裂。

为了避免出现上述情况，可以将压边圈的轮廓做成图4-41所示曲线形结构，压边圈在坯料直径以内的接触部分做成带有锥形的圆弧形斜坡。这样，压边力的作用位置一直是随着板料凸缘部分直径的缩小和边缘部分的变厚而向内移动，坯料凸缘受力的部位永远是一个接近边缘的圆环。

其锥形斜坡的尺寸h可取（0.2～0.5）t或由下式计算：

式中 D———毛坯直径；

d———在坯料直径范围内的任意直径值；

t———板料厚度；

h———相对于d位置上压边圈和坯料之间应该留的间隙。

但实际上加工出上述曲线形状的压边圈是相当困难的，因此往往只是近似地做成一个斜面的形式。

图4-41 压边圈的改进形式

（2）压边力的确定拉深时，压边力过大会增大拉深力，引起拉深时制件破裂；反之，压边力过小，制件在拉深时会出现边壁或凸缘起皱。因此，压边力的大小是很重要的。但压边力的计算是为了确定压边装置，一般情况下，在生产中通过试模调整来确定压边力的大小。在模具设计时，压边力可按表4-49公式计算，拉深时单位压边力数据可按表4-50查得。

2.拉深力

拉深力应根据材料塑性力学的理论进行计算，但影响拉深力的因素相当复杂，计算出的结果往往和实际相差较大，因此在实际生产中多按表4-51～表4-54进行计算。表4-51中的公式以危险断面所产生的拉应力必须小于该断面的强度极限为依据。

表4-49 圆筒形拉深件压边力的计算