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第六节 盒形件的拉深
盒形件属于非轴对称零件，它包括方形盒件，矩形盒件和椭圆形盒件等，根据矩形盒几何形状的特点，可以将其侧壁分为长度是 A-2r与B-2r的两对直边部分及四个半径为 的圆角部分（图 4–74）。
压变形性质与直壁圆筒件有相同之处亦有不同之处。相同之处是在变形区都是在径向拉应力与切向拉应力的作用下产生拉深变形，而存在着变形区产生的拉应力与传力区的承载能力之间的关系问题。不同之处是盒形件的应力状态和所产生的拉深变形在周边上的分布是不均匀的，由次而引起一系列和圆桶形件成型不同的特点。
根据盒形件能否一次拉深成形将盒形件分为两类，凡是能一次拉深成形的盒形件称为低盒形件；凡是需经多次拉深才能成形的盒形件称为高盒形件。两类盒形件拉深时的变形特点是有差别的，因此工艺过程设计和模具设计中需要解决的问题和方法也不尽相同。
一、盒形件的拉深 1. 变形特点
1）盒形件一次拉深成形时，零件表面网络格发生了明显变化（图 4–74），由此表明凸缘变形区直边部分发生了横向压缩变形，使圆角处的应变强化得到缓和，从而降低了圆角部分传力区的轴向拉应力，相对提高了传力区的承载能力。
2）盒形件拉深时，凸缘变形区圆角处的拉深阻力大于直边的拉深阻力圆角处的变形过程度大于直边处的变形程度。因此，变形区内金属质点的位移量直边处大于圆角处，导致了这两处的位移速度的不同，而毛坯的这两部分又是联系在一起的整体，变形时必然相互牵制，这种位移速度差会引起剪切力，这种剪切力称为位移速度诱发剪应力。虽然，诱发剪切力在两处交界面达到最大值，并由此向直径和圆角处的中心线逐渐减小。变形区内应力状态与剪切力分布情况可定性的用图4–75示意。由图 4–75可知，圆角部分传力区内轴向拉应力减小了一个剪应力值，从而也相对地提高了传力区的承载能力。由于上述原因，盒形件成形极限高于直径为2r的圆筒形件的成形极限。
图4-75 变形区内应力状态
3）图 4-75所示的剪应力形成的弯矩引起变形区平面内的弯曲变形，从而使变形区变得相当复杂。板平面内的弯曲变形使变形区直边处外缘和圆角处内缘形成其皱的危险区，同时还可能引起盒形件壁裂的产生。
矩形盒的几何特征可以用相对圆角半径r/B表示，0 2.毛坯形状和尺寸的确定 盒形件拉深时，确定毛坯形状与尺寸的原则是在保证零件质量的前提下，尽可能节约材料，有利于提高成形极限，由于变形区周边上应力应变分布不均匀，而且零件的几何参数、材料性能、模具结等因素对这种不均匀变形的影响极为复杂，所以，现在不能精确计算出毛坯形状和尺寸，使零件的口部非常整齐。另外，欲设计一种理想的毛坯形状适用于不同几何参数的盒形件也是不可能的。因此，只能对不同几何参数范围给出较为合理的毛坯形状。 合理毛坯形状分为三类：A型毛坯、B型毛坯和C型毛坯。三种类型毛坯所适用的范围如图 4–76及表 4–25所示。因此，对不同几何参数的盒形件，可从图 4–76或表 4–25选用一次拉深成形的毛坯形状。 图4-76 方形盒件一次成形毛坯选用图 表4-25 盒形件合理毛坯分区法 盒形拉深毛坯计算高度可用下式表示： H?H0??H 式中 H0——盒型件高度 ?H——盒形件修边余量，查表4-26。 表4-26 盒形件的修边余量 拉深次数 修边高度?H 1 2 3 4 （0.03~0.08）（0.04~0.06）（0.05~0.08）（0.06~0.1）H0 H0 H0 H0 B（1） A形毛坯的确定方法 A形毛坯根据盒形件的相对高度Hr和相对转角半径r不同又可分成A1、A2、A3三种情况。 1） A1形毛坯可用几何作图方法将盒形件直边部分和转角部分分别展开，使毛坯角部具有光滑过渡的轮廓（图4-77）。计算与作图方法如下： 图4-77 A1形毛坯作图法 直边部分按弯曲变形计算，其展开长度L由下式确定： 无凸缘时 L?H?0.57rp 带凸缘时 L?H?RF?0.43(rd?rp) 圆角部分按四分之一圆筒形拉深变形，展开的角部毛坯半径R用以下各式计算： 无凸缘时 若r?rp， 则 R?2rH 若带凸缘时 r?rp， 则 R?r2?2rH?0.86rp(r?0.16rp2) 2R?RF?2rH?0.86rp(rd?rp)?0.14(rp2?rd2) 作出从圆角部分到直边部分呈阶梯形过渡的平面毛坯ABCDEF。 从线段BC、DE的中点部分分别向半径为R的圆弧划切线，并用圆弧圆滑过渡， 使f1?f2，最后画出如图4-77所示的角部毛坯轮廓线。 根据盒型件的几何尺寸的不同A1形毛坯可有如图4-78所示的三种角部形状。 2）A1形毛坯（图4-79）计算与作图方法 ①接前述A1形毛坯尺寸计算方法展开直边和圆角部分、得到L和R。 ②作出从圆角部分到直边部分的阶梯形过渡的平面毛坯。 ③求出修正后的角部毛坯半径R1 R1?XR 式中 X——系数，由查表4-47查得，也可按下式计算： ?R?X?0.0185???0.982?r? 2