拉深模的工作条件及失效形式

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1. 拉深模的工作条件

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    拉深模具主要用于金属板料的拉深成形，拉 深过程 中模具的受力状态如图 11-5 所示。拉深时 凸 模下压板料毛坯，拉 深力通过凸 模底部和 凸模 圆角部位传导给毛坯，板料毛坯的外缘部分通过凹模端面与压边 圈之间被拉入凸模与 凹模之间的间隙。在 拉深力 P 动 、压边力 P 压 以及 毛坯与模具工作部件相对运动产生的动摩擦力的作用下， 凸 模圆角半径处受到压力 P 1 和摩擦力 F 1 ；凹模圆角半径处受到压力 P 2 及摩擦力 F 2 ；凹模端面部位 半受到 了压力 P 3 和摩擦力 F 3 ；压边圈与板料相接触的部位受到了压力 P 4 和摩擦力 F 4 的作用。

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图 11.1.3 拉深时模具的受力

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    在拉深开始阶段， 凸 模圆角半径处的板料被弯曲拉伸并作相对运动，摩擦力 F 1 使 凸 模圆角半径受到磨损。随着拉深的进一步进行，已变形板料紧贴凸模圆角半径部位并开始产生应变硬化，相对运动大大减弱，摩擦力变小。但是在整个拉深过程中，凹模圆角半径处、凹模端面以及压边圈相应部位始终与板料作相对运动，产生剧烈摩擦，压应力和摩擦力都很大，因此凹模与压边圈的磨损现象始终存在。

2.  拉深模的主要失效形式

    由于拉深模具的工作部件没有刃口，受力面积大，工作时无严重的冲击力，因此， 拉深模不易 出现塑性变形和断裂失效。但是工作时存在着很大的摩擦，拉深模具的主要失效形式为粘附磨损和磨粒磨损，并以粘附磨损为主，是拉 深过程 中常出现的问题和模具失效的重要原因。粘附磨损的部位发生在 凸 模、凹模的圆角半径处，以及凹模和压边圈的端面，其中以凹模和压边圈的端面粘附磨损最严重。模具与工件表面产生粘附磨损后，脱落的材料碎屑会成为磨粒，从而伴生出磨粒磨损。磨粒磨损将使模具表面更为粗糙，进而又加重粘附磨损。

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    从显微观 察看，模具和坯料的表面都是凹凸不平的，由于模具表面的硬度高于坯料，相互挤压摩擦时会将坯料表面刮下的碎粒压入模具表面的凹坑。在拉 深过程 中，坯料的塑性变形以及坯料和模具工作部件表面的摩擦，会产生出热能。特别是在某些塑性变形严重和摩擦剧烈的局部区域，所产生的热能造成了高温，破坏了模具和坯料表面的氧化膜和润滑膜，使金属表面裸露，促使材料分子之间相互吸引，并使模具表面凹坑里的坯料碎屑熔化，和模具表面焊合，形成坚硬的小瘤，即粘结瘤。这些坚硬的小瘤，会使 拉深件表面粗糙度 变差，严重时将在产品的表面 刻划 出刻痕，擦伤工件，并且加速模具的不均匀磨损，这种失效形式又 称为粘模 。此时，需对模具进行修磨，除去粘附的金属。 拉深模的 重要问题，就在于如何防止粘附的金属小瘤。

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    在拉深工作中，出现拉深粘模的问题，与被拉深坯料的化学成分、所使用的润滑剂及模具工作部件的表面状况等因素有关。镍基合金、奥氏体不锈钢、 坡莫合金 、精密合金等材料拉深时极易 发生粘模 。为保证产品的质量， 拉深模的工作部件表面不允许出现磨损痕迹，必须具有较低数值的表面粗糙度和较高的耐磨性。