第5章拉深

四、毛坯尺寸的确定
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
四、毛坯尺寸的确定 （二）简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定
按图得： 故
D

D

Ai
2
4
4
A1 A 2 A3

Ai
A1 d ( H r ) A2 A3


4
2 r ( d 2 r ) 8 r
二、拉深系数与极限拉深系数
1.拉深系数的定义（续） 拉深系数m表示拉深前后坯料（工序件）直径的变化率。 m愈小，说明拉深变形程度愈大，相反，变形程度愈小。 拉深件的总拉深系数等于各次拉深系数的乘积，即
m dn D d1 d 2 d 3 D d1 d 2 d n 1 d n d n 2 d n 1 m 1 m 2 m 3 m n 1 m n
2

4
(d 2r )
2
整理后可得坯料直径为:
D d
2
( d 2 r ) 4 d ( H r ) 2 r ( d 2 r ) 8 r
2
2
4 dH 1 . 72 dr 0 . 56 r
2
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
四、毛坯尺寸的确定 （三）复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定
ｄ4＝ｍ4ｄ3＝0.8×28.8ｍｍ＝23ｍｍ
此时ｄ4＝23ｍｍ＜28ｍｍ，所以应该用4次拉深成形。
第五章 拉深
例（续） （３）各次拉深工序件尺寸的确定 经调整后的各次拉深系数为：
ｍ1＝0.52，ｍ2＝0.78，ｍ3＝0.83，ｍ4=0.846
各次工序件直径为 …… 各次工序件底部圆角半径取以下数值： ｒ1＝8ｍｍ，ｒ2＝5ｍｍ，ｒ3＝4ｍｍ
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
例 求右下图所示筒形件的坯料尺寸及拉深各工序件尺寸。 材料为10钢，板料厚度ｔ＝2ｍｍ。
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
解：因ｔ＞1ｍｍ，故按板厚中径尺寸计算。 （１）计算坯料直径 H 76 1 75 根据零件尺寸，其相对高度为 d 30 2 28 查表得切边量
第五章 拉深
拉 深 件 类 型
a）轴对称旋转体拉深件 b)盒形件 c)不对称拉深件
第五章 拉深
１-模柄 ２ -上模座 ３凸模固定板 ４弹簧 ５-压 边圈 ６-定位 板 ７-凹模 ８-下模座 ９ -卸料螺钉 10凸模
拉 深 模 结 构 图
第五章 拉深
拉深变形过程
第五章 拉深
拉 深 的 网 格 试 验
当 m ＞［m］时，拉深件可一次拉成，否则需要多次拉深。 其拉深次数的确定有以下几种方法：
总
（1）查表法
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的-2中查得各次的极限拉深系数； 2）依次计算出各次拉深直径，即 ｄ1＝ｍ1Ｄ；ｄ2＝ｍ2ｄ1；…；ｄｎ＝ｍｎｄｎ－１；
第五章 拉深
本章目录
第一节 概述 第二节 拉深过程分析 第三节 圆筒形零件拉深的有关尺寸的确定 第四节 拉深模设计计算 第五节 有凸缘圆筒形零件的拉深 第六节 盒形拉深工序的计算 第七节 阶梯形、半球形、抛物线形、锥形等 拉深件的拉深 第八节 拉深工艺的辅助工序
第五章 拉深
第一节 概述
拉深：
又称拉延，是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯 料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。 它是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件，还可加工盒 形零件及其它形状复杂的薄壁零件。 变薄拉深 拉深模： 拉深所使用的模具。 拉深模特点：结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较 大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大 于板料厚度。 拉深
不变薄拉深
第五章 拉深
第二节 圆筒形件拉深变形分析
一、拉深变形过程
圆筒形件是最典型的拉深件。 （一）拉深成形时板料的受力分析
（二）拉深变形过程及特点 1．变形现象
平板圆形坯料的凸缘——弯曲绕过凹模圆角，
然后拉直——形成竖直筒壁。
变形区——凸缘； 已变形区——筒壁； 不变形区——底部。 底部和筒壁为传力区。
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
四、毛坯尺寸的确定
体积不变原则: 若拉深前后料厚不变，拉深前坯料表面积与
拉深后冲件表面积近似相等，得到坯料尺寸。 相似原则: 拉深前坯料的形状与冲件断面形状相似。 但坯料的周边必须是光滑的曲线连接。 形状复杂的拉深件： 需多次试压，反复修改，才能最终确定坯料形状。 拉深件的模具设计顺序： 先设计拉深模，坯料形状尺寸确定后再设计冲裁模。 切边工序：拉深件口部不整齐，需留切边余量。
久里金法则求其表面积：
任何形状的母线绕轴旋转一周所得到的旋转体面积，等于 该母线的长度与其形心绕该轴线旋转所得周长的乘积。 如右图所示，旋转体表面积为
A 2 R x L
因拉深前后面积相等，故坯料直径D：
D
4
2
2 R x L D
8RxL
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第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
第五章 拉深
第二节 圆筒形件拉深变形分析
三、拉深件的起皱与拉裂（续）
2.筒壁的拉裂
主要取决于：
1.筒壁传力区中的拉应力；
2.筒壁传力区的抗拉强度。
当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在 底部圆角与筒壁相切处——“危险断面”产生破裂。
防止拉裂：
一方面要通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度； 另一方面通过正确制定拉深工艺和设计模具，降低筒壁所 受拉应力。
如果m取得过小，会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。 极限拉深系数［m］ 从工艺的角度来看，［m］越小越有利于减少工序数。
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
二、拉深系数与极限拉深系数
２．影响极限拉深系数的因素 （1）材料的组织与力学性能 （2）板料的相对厚度 t / D ［m］ （3）拉深工作条件 1）模具的几何参数 2）摩擦润滑 3）压料圈的压料力 （4）拉深方法、拉深次数、拉深速度、拉深件的形状等
四、毛坯尺寸的确定 （三）复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定
先沿厚度中线将复杂旋转体轮廓 线分成直线和圆弧，找出每一段 的形心和长度，按下式计算毛坯 的直径。
D
8 R xi Li
i 1
n
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四、毛坯尺寸的确定
D
8 R xi Li
i 1
n
第五章 拉深
第二节 圆筒形件拉深变形分析
二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态
拉深过程中某一瞬间坯料的应力、应变状态
1.凸缘部分 应力分布图
径 向 应 力 1 1.1 sm ln Rt R
Rt R
切 向 应 力 3 1.1 sm 1 ln （
）
2.凹模圆角部分 3.筒壁部分 4.凸模圆角部分 5.筒底部分 坯料各区的应力与应变是很不均匀的。 拉深成形后制件壁厚和硬度分布
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第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
四、毛坯尺寸的确定 （一）简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定
1．将拉深件划分为若干个简单的几何体；
2．分别求出各简单几何体的表面积；
3．把各简单几何体面积相加即为零件总面积；
4．根据表面积相等原则，求出坯料直径。
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
3）当ｄｎ≤ｄ时，计算的次数即为拉深次数。
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
三、拉深次数的确定
（3）计算方法 拉深次数
n 1 lg d 1 gm 1 D lg m 均
式中 d——冲件直径；
D——坯料直径；
m1——第一次拉深系数； m均——第一次拉深以后各次的平均拉深系数。
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t D 2 98 . 2 100 % 2 . 03 % 2 %
按表下表可不用压料圈，但为了保险，首次拉深仍采用压料圈。 根据ｔ/Ｄ＝2.03％，
第五章 拉深
例 （续） （２）确定拉深次数
查表5-2得各次极限拉深系数ｍ1＝0.50，ｍ2＝0.75，ｍ3＝0.78， ｍ4＝0.80，…。 故ｄ1＝ｍ1Ｄ＝0.50×98.2ｍｍ＝49.2ｍｍ ｄ2＝ｍ2ｄ1＝0.75×49.2ｍｍ＝36.9ｍｍ ｄ3＝ｍ3ｄ2＝0.78×36.9ｍｍ＝28.8ｍｍ
第五章 拉深
拉 深 过 程 的 应 力 与 应 变 状 态
下标1、2、3分 别代表坯料径向、 厚度方向、切向 的应力和应变
第五章 拉深
圆 筒 形 件 拉 深 时 凸 缘 变 形 区 的 应 力 分 布
第五章 拉深
拉深件的壁厚和硬度的变化
第五章 拉深
凸 缘 变 形 区 的 起 皱
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
五、多次拉深后半成品的高度计算
根据拉深后工序件表面积与坯料表面积相等的原则，可 得到如下工序件高度计算公式。计算前应先定出各工序件的 底部圆角半径。
D2 r h1 0 . 25 d 1 0 . 43 1 d 1 0 . 32 r1 d d1 1 D2 r h 2 0 . 25 d 2 0 . 43 2 d 2 0 . 32 r2 d d2 2 ... D2 r h n 0 . 25 d n 0 . 43 n d n 0 . 32 rn dn dn
第五章 拉深
第二节 圆筒形件拉深变形分析
三、拉深件的起皱与拉裂
拉深过程中的质量问题：
主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。
凸缘区起皱： 由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲； 传力区拉裂： 由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。