冷拉深变形中毛坯的应力应变-主要变形区_过渡区_传力区

冷拉深过程中，毛坯各部分所处的位置不同，它们的变化情况也不同。根据冷拉深过程中毛坯各部分的应力状况的不同，将其划分为五个部分。
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上图所示为圆筒形件在拉深过程中的应力与应变状态。
图中：σ1、ε1——径向应力和应变；σ2、ε2——轴向(厚度方向)应力和应变；σ3、ε3——切向应力和应变。

⒈平面凸缘部分（主要变形区）：
在模具作用下，凸缘部分产生了径向拉应力σ1和切向压应力σ3。在板料厚度方向，由于模具结构多采用压边装置，则产生压应力σ2。该压应力很小，一般小于4.5MPa，无压边圈时，σ2=0。该区域是主要变形区，变形最剧烈。拉深所作的功大部分消耗在该区材料的塑性变形上。

⒉凸缘圆角部分（过渡区）：
圆角部分材料除了与凸缘部分一样，受径向拉应力σ1，和切向压应力σ3，同时，接触凹模圆角的一侧还受到弯曲压力，外侧则受拉深应力。弯曲圆角外侧是(σ1max出现处。凹模圆角相对半径rd/t越小，则弯曲变形越大。当凹模圆角半径小到一定数值时（一般rd/t<2时），就会出现弯曲开裂，故凹模圆角半径应有一个适当值。

⒊筒壁部分（传力区）：
筒壁部分可看作是传力区，是将凸模的拉应力传递到凸缘，变形是单向受拉，厚度会有所变薄。

⒋底部圆角部分（过渡区）：
这部分材料承受径向拉应力σ1，和切向压应力σ3，并且在厚度方向受到凸模的压力和弯曲作用。在拉、压应力的综合作用下，使这部分材料变薄最严重，故此处最容易出现拉裂。一般而言，在筒壁与凸模圆角相切的部位变薄最严重，是拉深时的“危险断面”。

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⒌圆筒件底部：
圆底部材料，始终承受平面拉伸，变形也是双向拉伸变薄。由于拉伸变薄会受到凸模摩擦阻力作用，故实际变薄很小，因此底部在拉深时的变形常忽略不计。

冷拉深过程中，σ1max总是出现在位于凹模圆角处的材料，但不同的拉深时刻，它们的值也是不同的。开始拉深时，随着毛坯凸缘半径的减小，σ1max增大；当拉深进行到Rt= (0. 8  -0.9) R0时（Rt为t时刻凸缘半径，R0为原始凸缘半径），σ1max出现最大值，此时最容易产生“危险断面”的断裂。以后σ1max又随着拉深的进行逐渐减小。
拉深过程中，越靠近毛坯边缘│σ3│越大，所以│σ3│max总是出现在毛坯最外缘处，其大小只与材料有关，│σ3│max =1.1σm（σm为凸缘变形区平均变形抗力）。但随着拉深的进行，材料加工硬化加大，σm增加，│σ3│max呈递增趋势，这种变化会增加凸缘起皱的危险。
综上分析可知，拉深时毛坯各区的应力、应变是不均匀的，且随着拉深的进行时刻在变化，因而拉深件的壁厚也是不均匀的。拉深时，凸缘区在切向压应力作用下可能产生“起皱”和筒壁传力区上危险断面可能被“拉裂”，这是拉深工艺能否顺利完成的关键所在。

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资料来源：无锡市瀚超特殊钢有限公司合金模具钢营业部
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