拉深工艺与拉深模设计(PPT146页)
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第4章拉深工艺与拉深模设计
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， 控制好变形程度，降低筒壁所受拉应力。
11
4.3、圆筒形件拉深工艺计算
一、拉深系数与极限拉深系数
1.拉深系数的定义 拉深系数m是以拉深后的直 径d与拉深前的坯料D（工 序件dn）直径之比表示。
d 第一次拉深系数： m1 1 D
第四讲 拉深工艺与拉深模设计
东北大学 现代设计与分析研究所
1
4.1、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。
2
4.1、概述
拉深模： 拉深所使用的模具。
拉深高度是拉深模设计的重要依据，是产品质量的主要控制指标。
20
4.3、圆筒形件拉深工艺计算
例 求图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。 （１）计算坯料直径 根据零件尺寸，其相对高度为
H 76 1 75 2 .7 d 30 2 28
查表得切边量 坯料直径为 D
以后各次拉深 首次拉深 以后各次拉深
F 1.25 ( D d1 )t b
F 1.3 (d i 1 d i )t b
拉深件各个计算ppt课件
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。
不变薄拉深
拉深 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。
精选ppt
2
三、拉深次数与工序件尺寸
１．拉深次数的确定 当m 总 ＞［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： （１）查表（表6-9）法 （２）推算方法 （3 ）计算方法
首次拉深 Fd1tbK1
以后各次拉深 FditbK2 （ｉ＝2、3、…、ｎ）
不采用压料圈拉深时
首次拉深 F1.25 (D d1)tb 以后各次拉深 F1.3 (di 1di)tb（ｉ＝2、3、…、ｎ）
精选ppt
18
（2）压力机公称压力
单动压力机，其公称压力应大于工艺总压力 Fz。
工艺总压力为 Fz FFY
精选ppt
3
（3）计算方法
拉深次数 n1lgd1gm1D lgm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。(6-8)
精选ppt
4
2．各次拉深工序件尺寸的确定
（１）工序件直径的确定
5 拉深工艺与拉深模设计
3.防止破裂的措施： ① 降低径向拉应力，增大凹模圆角半径 和进行合理的润滑，以降低所需的拉 应力防止破裂； ② 增大凸模的粗糙度，以增大毛坯与凸 模表面的摩擦力，阻碍毛坯变薄，防 止破裂； ③ 减小压边力，以降低所需的拉深力。
防止起皱和破裂的措施是矛盾的
图5.13 筒壁的拉裂
拉深件的各种起皱现象 拉深件的各种破裂现象
圆筒形件 带凸缘 圆筒形件 阶梯形件 盒形件 带凸缘 盒形件 其他形状件 曲面凸缘 形件
拉深件简图
变形特点
1．拉深过程中变形区是坯料的凸缘部分， 其余部分是传力区。 2..坯料变形区在切向压应力和径向拉应 力作用下，产生切向压缩与径向伸长的 一向受压一向受拉的变形 。 3．极限变形程度主要受坯料传力区承载 能力限制。 1．变形性质同前，区别在于一向受拉一 向受压的变形在坯料周边上分布不均匀， 圆角部分变形大，直边部分变形小； 2．在坯料的周边上，变形程度大与变形 程度小的部分之间存在着相互影响与作用。
第五章
拉深工艺与拉深模
学习目标 了解拉深工艺及拉深件的结构工艺性、变形过程 分析、拉深件的质量问题及防止措施； 基本掌握拉深工艺设计、拉深模具典型结构组成 及工作过程分析、拉深模具设计。
5.1 拉深工艺及拉深件工艺性
5.1.1 拉深件与拉深工艺分类
1.拉深件分类 拉深件名称 轴 对 称 零 件 非 轴 对 称 零 件
第四章-拉深工艺及模具设计PPT课件
3
拉深工艺及模具设计
a）—无压边圈拉深模结构
b）—有压边圈拉深模结构
图4-1 拉深工作示意图
4Baidu Nhomakorabea
拉深工艺及模具设计
零件上高度为H的直壁部分是由毛坯的环形部分（外径为、 内径为d）转化而成的，所以拉深时毛坯的环形部分是变形 区，而底部通常认为是不参与变形的不变形区。压边圈2的 作用主要是防止拉深过程中毛坯凸缘部分失稳起皱。其凸模 与凹模和冲裁时不同，它们的工作部分都没有锋利的刃口， 而是做成一定的圆角半径，凸、凹模之间的间隙稍大于板料 厚度。
“多余三角形”材料转移的结果，一方面要增加工件的 高度，使工件的实际高度H (D d)；/ 2另一方面要增加工件口 部的壁厚。
8
拉深工艺及模具设计
图4-2 材料的转移
9
拉深工艺及模具设计
拉深过程中，变形区内受径向拉应力和切向压应力的作 用，产生塑性变形，将毛坯的环形部分变为圆筒形件的直壁。 塑性变形的程度，由底部向上逐渐地增大，在圆筒顶部的变 形达到最大值。该处的材料，在圆周方向受到最大的压缩， 高度方向获得最大的伸长。拉深过程中，圆筒的底部基本上 没有塑性变形。
10
拉深工艺及模具设计
4.1.1.2 拉深过程中的应力与应变 通过分析板料在拉深过程中的应力与应变，将有助于拉
深工作中工艺问题的解决和保证产品质量。在拉深过程中， 材料在不同的部位具有不同的应力状态和应变状态。筒形件 是最简单、最典型的拉深件。图4-3是筒形件在有压边圈的 首次拉深中某一阶段的应力与应变情况。图中
拉深工艺及模具设计
a）—无压边圈拉深模结构
b）—有压边圈拉深模结构
图4-1 拉深工作示意图
4Baidu Nhomakorabea
拉深工艺及模具设计
零件上高度为H的直壁部分是由毛坯的环形部分（外径为、 内径为d）转化而成的，所以拉深时毛坯的环形部分是变形 区，而底部通常认为是不参与变形的不变形区。压边圈2的 作用主要是防止拉深过程中毛坯凸缘部分失稳起皱。其凸模 与凹模和冲裁时不同，它们的工作部分都没有锋利的刃口， 而是做成一定的圆角半径，凸、凹模之间的间隙稍大于板料 厚度。
“多余三角形”材料转移的结果，一方面要增加工件的 高度，使工件的实际高度H (D d)；/ 2另一方面要增加工件口 部的壁厚。
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拉深工艺及模具设计
图4-2 材料的转移
9
拉深工艺及模具设计
拉深过程中，变形区内受径向拉应力和切向压应力的作 用，产生塑性变形，将毛坯的环形部分变为圆筒形件的直壁。 塑性变形的程度，由底部向上逐渐地增大，在圆筒顶部的变 形达到最大值。该处的材料，在圆周方向受到最大的压缩， 高度方向获得最大的伸长。拉深过程中，圆筒的底部基本上 没有塑性变形。
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拉深工艺及模具设计
4.1.1.2 拉深过程中的应力与应变 通过分析板料在拉深过程中的应力与应变，将有助于拉
深工作中工艺问题的解决和保证产品质量。在拉深过程中， 材料在不同的部位具有不同的应力状态和应变状态。筒形件 是最简单、最典型的拉深件。图4-3是筒形件在有压边圈的 首次拉深中某一阶段的应力与应变情况。图中
拉伸工艺与拉深模具设计
（3）计算方Fra Baidu bibliotek 拉深次数的确定也可采用计算方法进行确定，其计算公式如下：
2．各次拉深工序件尺寸的确定 （１）工序件直径的确定 确定拉深次数以后，由表查得各次拉深的极限拉深系数，适当放大，并加以调整，其原则 是：
此外，影响极限拉深系数的因素还有拉深方法、拉深次数、拉深速度、拉深件的形状等。 采用反拉深、软模拉深等可以降低极限拉深系数；首次拉深极限拉深系数比后次拉深极限拉深 系数小；拉深速度慢，有利于拉深工作的正常进行，盒形件角部拉深系数比相应的圆筒形件的
拉深系数小。 ３．极限拉深系数的确定 由于影响极限拉深系数的因素很多，目前仍难采用理论计算方法准确确定极限拉深系数。
１．拉深系数的定义
图 4.4.1 圆筒形件的多次拉深
在制定拉深工艺时，如拉深系数取得过小，就会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。因 此拉深系数减小有一个客观的界限，这个界限就称为极限拉深系数。极限拉深系数与材料性能 和拉深条件有关。从工艺的角度来看，极限拉深系数越小越有利于减少工序数。
２．影响极限拉深系数的因素
1定位板2下模板3拉深凸模4拉深凹模图471无压边装置的首次拉深模4锥形凹模5限位柱6锥形压边圈图472带锥形压边圈的倒装拉深模橡皮b弹簧c气垫图473弹簧压边装置图474弹性压板装置的压边力曲线对于拉深板料较薄或带有宽凸缘的零件为了防止压边圈将毛坯压得过紧可以采用带限位装置的压边圈如图475所示拉深过程中压边圈和凹模之间始终保持一定的距离s
2．各次拉深工序件尺寸的确定 （１）工序件直径的确定 确定拉深次数以后，由表查得各次拉深的极限拉深系数，适当放大，并加以调整，其原则 是：
此外，影响极限拉深系数的因素还有拉深方法、拉深次数、拉深速度、拉深件的形状等。 采用反拉深、软模拉深等可以降低极限拉深系数；首次拉深极限拉深系数比后次拉深极限拉深 系数小；拉深速度慢，有利于拉深工作的正常进行，盒形件角部拉深系数比相应的圆筒形件的
拉深系数小。 ３．极限拉深系数的确定 由于影响极限拉深系数的因素很多，目前仍难采用理论计算方法准确确定极限拉深系数。
１．拉深系数的定义
图 4.4.1 圆筒形件的多次拉深
在制定拉深工艺时，如拉深系数取得过小，就会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。因 此拉深系数减小有一个客观的界限，这个界限就称为极限拉深系数。极限拉深系数与材料性能 和拉深条件有关。从工艺的角度来看，极限拉深系数越小越有利于减少工序数。
２．影响极限拉深系数的因素
1定位板2下模板3拉深凸模4拉深凹模图471无压边装置的首次拉深模4锥形凹模5限位柱6锥形压边圈图472带锥形压边圈的倒装拉深模橡皮b弹簧c气垫图473弹簧压边装置图474弹性压板装置的压边力曲线对于拉深板料较薄或带有宽凸缘的零件为了防止压边圈将毛坯压得过紧可以采用带限位装置的压边圈如图475所示拉深过程中压边圈和凹模之间始终保持一定的距离s
拉深工艺及拉深模设计
拉深工艺及拉深模设计
本章内容简介：
本章在分析拉深变形过程及拉深件质量影响因素的基础上，介绍拉深工艺计算、工艺方案制定和拉深模设计。涉及拉深变形过程分析、拉深件质量分析、圆筒形件的工艺计算、其它形状零件的拉深变形特点、拉深工艺性分析与工艺方案确定、拉深模典型结构、拉深模工作零件设计、拉深辅助工序等。
学习目的与要求：
1．了解拉深变形规律、掌握拉深变形程度的表示；
2．掌握影响拉深件质量的因素；
3．掌握拉深工艺性分析。
重点：
1. 拉深变形特点及拉深变形程度的表示；
2．影响拉深件质量的因素；
3．拉深工艺性分析。
难点：
1．拉深变形规律及拉深变形特点；
2．拉深件质量分析；
3．拉深件工艺分析。
拉深：利用拉深模将一定形状的平面坯料或空心件制成开口空心件的冲压工序。拉深工艺可以在普通的单动压力机上进行，也可在专用的双动、三动拉深压力机或液压机上进行。
拉深件的种类很多，按变形力学特点可以分为四种基本类型，如图5-1所示。
图5-1 拉深件示意图
5.1 拉深变形过程分析
5.1.1 拉深变形过程及特点
图5-2所示为圆筒形件的拉深过程。直径为D、厚度为t的圆形毛坯经过拉深模拉深，得到具有外径为d、高度为h的开口圆筒形工件。
图5-2 圆筒形件的拉深
1．在拉深过程中，坯料的中心部分成为筒形件的底部，基本不变形，是不变形区，坯料的凸缘部分（即D-d的环形部分）是主要变形区。拉深过程实质上就是将坯料的凸缘部分材料逐渐转移到筒壁的过程。
2．在转移过程中，凸缘部分材料由于拉深力的作用，径向产生拉应力，切向产生压应
力。在和的共同作用下，凸缘部分金属材料产生塑性变形，其“多余的三角形”材料沿径向伸长，切向压缩，且不断被拉入凹模中变为筒壁，成为圆筒形开口空心件。3．圆筒形件拉深的变形程度，通常以筒形件直径d与坯料直径D的比值来表示，即
3 拉深工艺与拉深模设计
江苏省无锡交通高等职业技术学校
教案
课堂教学安排
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拉深工艺与拉深模设计
上表只适合08及10号钢的拉深件
2.拉深件工序件尺寸
1）直径 确定拉深次数后，应调整拉深系数，使首
次拉深尽可能接近极限拉深系数，其余拉深逐 渐增加，使m1<m2<…<mn，并且d/D=m1•m2 •…mn， 再算出各工序件直径。
d1=m1D d2=m2d1
……
式中
dn=mndn-1
d1、d2…dn-1、dn—第1、2、…（n-1）、n道工序的直径； m1、m2…mn—第1、2、…n道工序的拉深系数； D—毛坯直径。
教学要求： 能够利用推算法或查表法确定无凸缘圆筒形
件的拉深次数及工序件尺寸；查表确定带凸缘圆 筒形件的拉深次数；分别掌握宽凸缘及窄凸缘圆 筒形件的多次拉深的工序计算步骤。
4.4.1 拉深系数
拉深系数：指用于表示拉深变形程度的工艺指数。 其值为拉深后制件直径与拉深前毛坯 直径之比值。
m=d/D
若需经过多次拉深方能成形，则：
D
4F1.13F
4.3.2 复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定
2.形心法：
任何形状的母线ＡＢ绕轴线ＹＹ旋转，所得 到的旋转体面积等于母线长度Ｌ与其重心旋转所 得周长２Ｘ的乘积（Ｘ是该段母线重心至轴线 的距离）。
旋转体面积： A2LX
毛坯面积：
因： A A0 故
A0
D 4
2
D 8 L X 8 ( l 1 x 1 l 2 x 2 l 3 x 3 ... l n x n ) 8 l x
2.拉深件工序件尺寸
1）直径 确定拉深次数后，应调整拉深系数，使首
次拉深尽可能接近极限拉深系数，其余拉深逐 渐增加，使m1<m2<…<mn，并且d/D=m1•m2 •…mn， 再算出各工序件直径。
d1=m1D d2=m2d1
……
式中
dn=mndn-1
d1、d2…dn-1、dn—第1、2、…（n-1）、n道工序的直径； m1、m2…mn—第1、2、…n道工序的拉深系数； D—毛坯直径。
教学要求： 能够利用推算法或查表法确定无凸缘圆筒形
件的拉深次数及工序件尺寸；查表确定带凸缘圆 筒形件的拉深次数；分别掌握宽凸缘及窄凸缘圆 筒形件的多次拉深的工序计算步骤。
4.4.1 拉深系数
拉深系数：指用于表示拉深变形程度的工艺指数。 其值为拉深后制件直径与拉深前毛坯 直径之比值。
m=d/D
若需经过多次拉深方能成形，则：
D
4F1.13F
4.3.2 复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定
2.形心法：
任何形状的母线ＡＢ绕轴线ＹＹ旋转，所得 到的旋转体面积等于母线长度Ｌ与其重心旋转所 得周长２Ｘ的乘积（Ｘ是该段母线重心至轴线 的距离）。
旋转体面积： A2LX
毛坯面积：
因： A A0 故
A0
D 4
2
D 8 L X 8 ( l 1 x 1 l 2 x 2 l 3 x 3 ... l n x n ) 8 l x
第 4 章 拉深工艺与拉深模
第4章 拉深工艺与拉深模 (Drawing Process and Drawing Die)
教学目标
了解拉深工艺及拉深件的结构工艺性、变形过程分析、拉深件的质量问题及防止措施，基本掌握拉深工艺设计、拉深模具典型结构组成及工作过程分析、拉深模具设计。
应该具备的能力：具备拉深件的工艺性分析、工艺计算和典型结构工作过程分析、拉深模设计的基本能力。
教学要求
能力目标知识要点权重自测分数
了解拉深工艺及拉深件的结
构工艺性
拉深概念及拉深件的结构工艺性
12.5%
理解拉深变形过程分析
拉深变形过程及变形分析、拉深件的质量问
题及防止措施
12.5%
基本掌握拉深工艺设计
毛坯尺寸计算、拉深系数、拉深次数、各次
拉深半成品件尺寸的计算
25%
熟悉拉深模具典型结构拉深模分类、典型结构、拉深模主要特点25%
熟悉拉深模具设计
拉深力计算，压边装置及压边力、压力机的
选择，凸、凹模工作尺寸计算
25% 引例
壳形件在生产生活中经常见到，如下图所示的机壳、电动机叶片、摩托车轮护瓦，还有诸如不锈钢饭盒、易拉罐等产品。这些零件从板料成为深腔件，就是通过拉深工艺实现的，其发生的塑性变形比较大，那么所用模具如何设计？这就是本章所要解决的问题。
思考电动机叶片模具的制造过程中包括哪些冲压工序。
模具设计与制造
·108· ·108·
4.1 拉深工艺与拉深件工艺性(Drawing Process and
Processability of Drawing Part)
4.1.1 拉深件与拉深工艺分类(Drawing Part and Classification of Drawing Process)
拉深工艺与模具设计优秀课件
Page 11
4.1.2 拉深过程中毛坯凸缘 部分的应力分布规律
拉深过程是一个较复杂的塑性变形过 程。在拉深过程中的不同时刻，在毛坯的 不同部位，它们的应力应变状态是不一样 的，但只有凸缘部位的应力状态才满足屈 服条件，所以凸缘部位是塑性变形区，底 部和壁部为非变形区。
Page 12
壁部只是将凸模作用在底部的力传至 凸缘，使之变形，故壁部也称为传力区。
Page 13
4.1.3 拉深件质量分析—— 起皱与拉裂
4.1.3.1 凸缘起皱
拉深过程中，凸缘区的主要变形是切 向压缩。
Page 14
当切向压应力3较大而板料又较薄时，
凸缘部分材料便会失去稳定性，而在凸缘 的整个周围产生波浪形的连续弯曲（如图 4.6所示），这就是拉深时的起皱现象。
Page 15
Page 24
圆筒形件和带凸缘件的修边余量可参
考表4.2和表4.3。当零件的相对高度H/d很
小，并且高度尺寸要求不高时，也可以不 用切边工序。
Page 25
4.2.1.2 简单形状的旋转体拉深件 毛坯直径计算
首先将拉深件划分为若干个简单的便 于计算的几何体，并分别求出各简单几何 体的表面积。把各简单几何体面积相加即 为拉深件总面积，然后根据表面积相等原 则，求出坯料直径。
Page 22
对于形状复杂的拉深件，利用相似原 则仅能初步确定坯料形状，必须通过多次 试压，反复修改，才能最终确定出坯料形 状。因此，拉深件的模具设计一般是先设 计拉深模，待坯料形状尺寸确定后再设计 毛坯的落料模。
4.1.2 拉深过程中毛坯凸缘 部分的应力分布规律
拉深过程是一个较复杂的塑性变形过 程。在拉深过程中的不同时刻，在毛坯的 不同部位，它们的应力应变状态是不一样 的，但只有凸缘部位的应力状态才满足屈 服条件，所以凸缘部位是塑性变形区，底 部和壁部为非变形区。
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壁部只是将凸模作用在底部的力传至 凸缘，使之变形，故壁部也称为传力区。
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4.1.3 拉深件质量分析—— 起皱与拉裂
4.1.3.1 凸缘起皱
拉深过程中，凸缘区的主要变形是切 向压缩。
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当切向压应力3较大而板料又较薄时，
凸缘部分材料便会失去稳定性，而在凸缘 的整个周围产生波浪形的连续弯曲（如图 4.6所示），这就是拉深时的起皱现象。
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圆筒形件和带凸缘件的修边余量可参
考表4.2和表4.3。当零件的相对高度H/d很
小，并且高度尺寸要求不高时，也可以不 用切边工序。
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4.2.1.2 简单形状的旋转体拉深件 毛坯直径计算
首先将拉深件划分为若干个简单的便 于计算的几何体，并分别求出各简单几何 体的表面积。把各简单几何体面积相加即 为拉深件总面积，然后根据表面积相等原 则，求出坯料直径。
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对于形状复杂的拉深件，利用相似原 则仅能初步确定坯料形状，必须通过多次 试压，反复修改，才能最终确定出坯料形 状。因此，拉深件的模具设计一般是先设 计拉深模，待坯料形状尺寸确定后再设计 毛坯的落料模。
拉深工艺与拉深模设计
电容器 外壳
制件形状简单、对称，属无凸缘拉深件，对壁厚均匀性及表面压痕 无特殊要求，底部圆角半径rpg=1.2mm=t，制件无精度要求，材 料为软铝。
微电机 外壳
制件筒体形状对称，是一阶梯形属带凸缘拉深件，但凸缘形状较复 杂，对壁厚均匀性及表面压痕无特殊要求；凸缘圆角半径 rdØ=1mm＜2t，底部圆角半径rpg1=1.2mm=t，底部圆角半径 rpg2=0.4mm＜t；制件精度相当于IT8级，精度要求过高；材料为 软钢。
式中 S——毛坯面积(mm2)； f——圆筒形拉深件各部分面积； D——毛坯直径(mm2)。
在计算中，工件的直径按厚度中线计算，但板厚t ＜0.8mm时，也可按工件的外径或内径计算。
表4-7为简单几何形状的面积计算公式，表4-8为常 用旋转体拉深件毛坯直径的计算公式 。
（3）复杂旋转体拉深坯件尺寸的确定 旋转体的表面积等于旋转体外形曲线(母线)的长度
D d 2 6 . 2 r 8 8 d r 2 4 d 1 h 1 6 . 2 r 1 d 2 8 8 r 1 2 d 3 2 d 2 2 6 . 2 r 2 d 3 8 8 r 2 2 4 d 4 h 2 6 . 2 r 3 d 5 8 8 r 3 2 d 6 2 d 5 2 2 . 9 2 6 . 2 0 . 4 8 2 . 9 5 4 3 . 8 0 . 1 6 . 2 0 . 4 8 4 . 7 5 7 . 8 2 4 . 7 2 6 . 2 0 . 7 8 7 . 8 5 4 9 . 3 4 . 2 6 . 2 0 . 7 8 1 5 . 2 1 1 3 . 8 2 7 1 . 2 2 1 3 2 . 5 2 2 5 . 6 m 2 m
第四章 拉深工艺与模具设计
图4-4 拉伸网格变化 a) 拉伸前网格 b）拉伸后网格
图4-5 拉伸时扇形单元受力与变形情况
二、拉深过程中毛坯的应力和应变状态
以带压边圈的直壁圆筒形件的首次拉深为例。 σ ρ 、ε ρ ——毛坯的径向应力与应变； σ t、ε t——毛坯厚向应力与应变； σ 、ε ——毛坯切向应力与应变。 根据圆筒件各部位的受力和变形性质的不同， 将整个毛坯分为如下五个部分：
实践证明：
直壁圆筒形件的首次拉深中拉裂最易发生的时刻在拉 深的初期
（三）硬化 拉深是一个塑性变形过程，拉深后材料必然发生加
工硬化，其硬度和强度增加，塑性下降。拉深件硬度分 布由工件底部向口部是逐渐增加的。这恰好与工艺要求 相反。
加工硬化的好处是使工件的强度和刚度高于毛坯材 料，但塑性降低又使材料进一步拉深时变形困难。
凸缘变形区应力分布曲线
1
1.1
m
ln
Rt R
3
1.1 m
1
ln
Rt R
R的取值范围：[r~Rt]
1 和 3 在拉深过程中每时每刻都在变化， 将不同的R值代入上式得:
凸缘最外缘处
1min 0
3 min 1.1m
凹模入口处
1max
1.1 m ln
2）筒底圆角半径rn
筒底圆角半径rn即是本道拉深凸模的圆角半径rp,确定方法如下：
拉深工艺与拉深模具设计
2
2r 4
2rd0 8r 2
A3
4
d来自百度文库
2 0
工件的总面积为 A1，A2和A3 部分之和，即 :
A dh 4
2rd0 8r 2
4
d
2 0
（ 2 ）求毛坯尺寸： D2 dh
4
4
2rd0 8r 2
件的拉深次数及工序件尺寸；查表确定带凸缘圆 筒形件的拉深次数；分别掌握宽凸缘及窄凸缘圆 筒形件的多次拉深的工序计算步骤。
4.4.1 拉深系数
1、拉深系数：拉深系数是指拉深后圆筒形件的直径与拉深前
毛坯（或半成品）的直径之比 。 m=d/D
工件的直径与毛坯直径D之比称为总拉深系数，即工 件所需要的拉深系数，mz
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4.1 拉深变形分析
1 、拉深的基本概念 拉深－也称拉延，是利用模具使平板毛坯成为开口
空心零件的冲压加工方法。
2 、拉深件分类 (如图所示)
直壁旋转体－圆筒形零件 （无凸缘圆筒形件、有凸缘圆筒形件）、阶梯形
件 直壁非旋转体－盒形件 曲面旋转体－球面、锥面零件 曲面非旋转体－复杂形状零件
直壁旋转
生了内应力，在径向产生拉应力，在切向产生压应力，在 这两种压力的作用下，凸缘区的材料发生塑性变形并不断 的被拉入凹模内,成为圆筒形零件。
2r 4
2rd0 8r 2
A3
4
d来自百度文库
2 0
工件的总面积为 A1，A2和A3 部分之和，即 :
A dh 4
2rd0 8r 2
4
d
2 0
（ 2 ）求毛坯尺寸： D2 dh
4
4
2rd0 8r 2
件的拉深次数及工序件尺寸；查表确定带凸缘圆 筒形件的拉深次数；分别掌握宽凸缘及窄凸缘圆 筒形件的多次拉深的工序计算步骤。
4.4.1 拉深系数
1、拉深系数：拉深系数是指拉深后圆筒形件的直径与拉深前
毛坯（或半成品）的直径之比 。 m=d/D
工件的直径与毛坯直径D之比称为总拉深系数，即工 件所需要的拉深系数，mz
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4.1 拉深变形分析
1 、拉深的基本概念 拉深－也称拉延，是利用模具使平板毛坯成为开口
空心零件的冲压加工方法。
2 、拉深件分类 (如图所示)
直壁旋转体－圆筒形零件 （无凸缘圆筒形件、有凸缘圆筒形件）、阶梯形
件 直壁非旋转体－盒形件 曲面旋转体－球面、锥面零件 曲面非旋转体－复杂形状零件
直壁旋转
生了内应力，在径向产生拉应力，在切向产生压应力，在 这两种压力的作用下，凸缘区的材料发生塑性变形并不断 的被拉入凹模内,成为圆筒形零件。
第4章 拉深工艺与拉深模
5
（3）拉深件的底部或凸缘上有孔时，孔边到侧 壁的距离应满足a≥rd+0.5t；
（4）多次拉深件的筒壁或凸缘的内、外表面应 允许有压痕； （5）非对称的空心件应进行组合，成对进行拉 深,然后将其切成两个或多个零件.
2013-7-29 6
2.拉深件的高度
拉深件的高度h对拉深成形的次数和成形 质量均有重要的影响，常见零件一次成形 高度为： 无凸缘筒形件：h≤（0.5~0.7）d 带凸缘筒形件：当dt/d≤1.5时, h≤（0.4~0.6）d d 拉深件壁厚中径 dt 拉深件凸缘直径
2013-7-29
30
（2）拉深件毛坯尺寸的确定 根据拉深后工件表面积与拉深前毛坯表面积相等 这一原则来计算
(1)确定修边余量：查表4.1、4.2(P119)查处Δh (2)计算工件表面积，分解成若干简单几何体 (3)求出毛坯尺寸
2013-7-29 31
表4.1筒形件的修边余量(mm)
2013-7-29
rn rpn 2
42 2013-7-29
（3）半成品高度尺寸的计算
D2 rn h n 0.25 d d n 0.43 d d n 0.32rn n n
4 拉深工艺力的计算 （1）压边力 是否采用压边圈？查表4.6（P125） 压边力过大，会增加坯料拉入凹模的拉力，容易拉 裂工件；过小，则不能防止凸缘起皱。
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2）叠加各段中间层面积，求出制件中间层面积；
3）根据“等面积原则”求出毛坯直径。
D
4S
4f
式中
S——毛坯面积（包括修边余量）； f——简单旋转体拉深件各部分面积； D——毛坯直径。
案例分析： 带凸缘制件
无凸缘制件
将制件分割为： 1）1/4凹球环 2）圆柱
3）1/4凸球环 4）圆板
计算：
1）1/4凹球环
要求：
1）rpg≥t，一般取：rpg≥（35）t 2）rpg＜t，增加整形工序，每整形一次，rpg
可减小1/2。
pg
pg
py
3.矩形拉深件壁间圆角半径rpy 矩形拉深件壁间圆角半径rpy：
指矩形拉深件的四个壁的转角半径。
要求：rpy≥3t及rpy≥H/5
pg
pg
py
4.2.2 拉深件上的孔位布置
返回目录
概述 拉深：指将一定形状的平板毛坯通过拉深模冲压
成各种形状的开口空心件，或以开口空心 件为毛坯通过拉深进一步使空心件改变形 状和尺寸的一种冷冲压加工方法。
拉深变形过程
类型：不变薄拉深、变薄拉深
不变薄拉深：在拉深过程中不产生较大的变薄， 筒壁与筒底厚度较一致的拉深工艺。
变薄拉深：指以空心开口零件为毛坯，通过减小 壁厚成形零件的拉深工艺。
学习目标： 掌握拉深件的结构工艺性要求，了解拉深件在
公差、材料上的要求，掌握拉深件工序安排的一般 原则。
教学要求： 根据弯曲件的结构工艺性要求改善拉深件的结
构设计；能够根据拉深件的工艺条件，确定拉深件 圆角半径，确定带孔拉深件的孔的位置。
4.2.1 对拉深件形状尺寸的要求
1）拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉 深成形。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
4
4
4）圆板
5）修边
•d27.324.8 13 m32m
44
无凸缘 有凸缘
d h 9 .3 1 .2 3.0 5m 422 m 4 •d 2 d 1 2 4 1 4 .5 2 1 1 .3 2 6 4 .8 4 2 m m 2
1）带凸缘毛坯直径
D
4S
4f
449.48108.04742.26841.83364.842
1）孔位应与主要结构面（凸缘面）在同一平面， 或孔壁垂直该平面，便于冲孔与修边在同一 道工序中完成。
2）拉深件侧壁上的冲孔与底边或凸缘边的距离 h2dt
3）拉深件凸缘上的孔距：
D 1(d13t2r2d)
4）拉深件底部孔距：
dd12r1t
4.2.3 拉深件的精度等级 主要指其横断面的尺寸精度；一般在IT13级
19.748mm20mm
2）不带凸缘毛坯直径
D
4S
4
f
4108.04742.26841.83335.042
17.012mm18mm
4.3.2 复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定
课后思考
1、什么情况下会产生拉裂？拉深工艺顺利 进行的必要条件是什么？
2、影响拉深时坯料起皱的主要因素是什么？ 防止起皱的方法有哪些？机理是什么？
4.3 拉深件毛坯尺寸计算
学习目标： 能够计算圆筒形拉深件的毛坯尺寸，了解复
杂旋转体拉深件的毛坯计算方法。
教学要求： 能够利用等面积法，计算圆筒形拉深件的毛
坯尺寸；能够查表确定常见的旋转体拉深件的毛 坯尺寸。
4.3.1 简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定
计算原则：按等面积（即拉深前后材料面积不变） 原则进行计算，再加上修边余量。
数学计算法： 1）将制件分成若干简单几何形状（包括修边余
量），以其中间层进行计算；
注：厚度小于1mm的拉深件，可根据工件外壁尺寸计算
• 2 r d 8 r 2 2 1 1 1 .3 8 1 2 4 9 .4 8 m m 2
4
4
2）圆柱
d h 9 .3 3 .7 1.0m 4 827 m
3）1/4凸球环
• 2 r d 8 r 2 2 1 7 .3 8 1 2 4 .2 2 m 6 28 m
以下，不宜高于IT11级，高于IT13级的应增加整 形工序。
4.2.4 拉深件的材料 1）具有较大的硬化指数； 2）具有较低的径向比例应力σr/σb峰值； 3）具有较小的屈强比σs/σb； 4）具有较大的厚向异性指数r。
4.2.5 拉深件工序安排的一般原则
l）在大批量生产中，在凹、凸模壁厚强度允许 的条件下，应采用落科、拉深复合工艺；
6）需多次拉深成形的工件，应允许其内、外壁 及凸缘表面上存在压痕；
4.2.2 拉深件圆角半径的要求
1.凸缘圆角半径rdΦ 凸缘圆角半径rdΦ：指壁与凸缘的转角半径。
要求：
1）rdΦ＞2t 一般取：rdΦ=（48）t
2）当rdΦ＜0.5mm时，应增加整形工序。
pg
pg
py
2.底部圆角半径rpg 底部圆角半径rpg：指壁与底面的转角半径。
2）尽量避免半敞开及非对称的空心件，应考虑设 计成对称（组合）的拉深，然后剖开；
3）在设计拉深件时，应注明必须保证外形或内形 尺寸，不能同时标注内外形尺寸；带台阶的拉 深件，其高度方向的尺寸标注一般应以底部为 基准。
4）拉深件口部尺寸公差应适当。
5）一般拉深件允许壁厚变化范围0.6t1.2t,若 不允许存在壁厚不均现象，应注明；
拉深件
拉深模
播放动画
4.1
拉深模设计程序
审图 拉深工艺性分析 拉深工艺方案制定
毛坯尺寸计算 拉深次数确定 冲压力及压力中心计算 冲压设备选择 凸、凹模结构设计 总体结构设计 冲压模装配图绘制 非标零件图绘制
课后思考
1、阐述拉深模设计程序，与冲裁模设计程 序比较，在确定工艺方案时有什么区别？
4.2 审图与拉深工艺性分析
拉深工艺与拉深模具设计
概述
4.1 拉深模设计程序 4.2 审图与拉深工艺性分析 4.3 拉深件毛坯尺寸计算 4.4 圆筒形件拉深计算 4.5 拉深凸、凹模结构设计 4.6 拉深件成形模具总体结构设计 4.7 其它旋转体件的拉深 4.8 盒形件的拉深 4.9 其它拉深方法 4.10拉深次品分析及拉深中的辅助工序
2）除底部孔有可能与落料、拉深复合冲压外， 凸缘部分及侧壁部分的孔、槽均需在拉深工 序完成后再冲出；
3）当拉深件的尺寸精度要求高或带有小的圆角 半径时．应增加整形工序；
4）修边工序一般安排在整形工序之后；
5）修边冲孔常可复合完成。
电线插座外壳的冲压程序
实例分析 生产批量：大批量 材料：Al 料厚：0.3mm
3）根据“等面积原则”求出毛坯直径。
D
4S
4f
式中
S——毛坯面积（包括修边余量）； f——简单旋转体拉深件各部分面积； D——毛坯直径。
案例分析： 带凸缘制件
无凸缘制件
将制件分割为： 1）1/4凹球环 2）圆柱
3）1/4凸球环 4）圆板
计算：
1）1/4凹球环
要求：
1）rpg≥t，一般取：rpg≥（35）t 2）rpg＜t，增加整形工序，每整形一次，rpg
可减小1/2。
pg
pg
py
3.矩形拉深件壁间圆角半径rpy 矩形拉深件壁间圆角半径rpy：
指矩形拉深件的四个壁的转角半径。
要求：rpy≥3t及rpy≥H/5
pg
pg
py
4.2.2 拉深件上的孔位布置
返回目录
概述 拉深：指将一定形状的平板毛坯通过拉深模冲压
成各种形状的开口空心件，或以开口空心 件为毛坯通过拉深进一步使空心件改变形 状和尺寸的一种冷冲压加工方法。
拉深变形过程
类型：不变薄拉深、变薄拉深
不变薄拉深：在拉深过程中不产生较大的变薄， 筒壁与筒底厚度较一致的拉深工艺。
变薄拉深：指以空心开口零件为毛坯，通过减小 壁厚成形零件的拉深工艺。
学习目标： 掌握拉深件的结构工艺性要求，了解拉深件在
公差、材料上的要求，掌握拉深件工序安排的一般 原则。
教学要求： 根据弯曲件的结构工艺性要求改善拉深件的结
构设计；能够根据拉深件的工艺条件，确定拉深件 圆角半径，确定带孔拉深件的孔的位置。
4.2.1 对拉深件形状尺寸的要求
1）拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉 深成形。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
4
4
4）圆板
5）修边
•d27.324.8 13 m32m
44
无凸缘 有凸缘
d h 9 .3 1 .2 3.0 5m 422 m 4 •d 2 d 1 2 4 1 4 .5 2 1 1 .3 2 6 4 .8 4 2 m m 2
1）带凸缘毛坯直径
D
4S
4f
449.48108.04742.26841.83364.842
1）孔位应与主要结构面（凸缘面）在同一平面， 或孔壁垂直该平面，便于冲孔与修边在同一 道工序中完成。
2）拉深件侧壁上的冲孔与底边或凸缘边的距离 h2dt
3）拉深件凸缘上的孔距：
D 1(d13t2r2d)
4）拉深件底部孔距：
dd12r1t
4.2.3 拉深件的精度等级 主要指其横断面的尺寸精度；一般在IT13级
19.748mm20mm
2）不带凸缘毛坯直径
D
4S
4
f
4108.04742.26841.83335.042
17.012mm18mm
4.3.2 复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定
课后思考
1、什么情况下会产生拉裂？拉深工艺顺利 进行的必要条件是什么？
2、影响拉深时坯料起皱的主要因素是什么？ 防止起皱的方法有哪些？机理是什么？
4.3 拉深件毛坯尺寸计算
学习目标： 能够计算圆筒形拉深件的毛坯尺寸，了解复
杂旋转体拉深件的毛坯计算方法。
教学要求： 能够利用等面积法，计算圆筒形拉深件的毛
坯尺寸；能够查表确定常见的旋转体拉深件的毛 坯尺寸。
4.3.1 简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定
计算原则：按等面积（即拉深前后材料面积不变） 原则进行计算，再加上修边余量。
数学计算法： 1）将制件分成若干简单几何形状（包括修边余
量），以其中间层进行计算；
注：厚度小于1mm的拉深件，可根据工件外壁尺寸计算
• 2 r d 8 r 2 2 1 1 1 .3 8 1 2 4 9 .4 8 m m 2
4
4
2）圆柱
d h 9 .3 3 .7 1.0m 4 827 m
3）1/4凸球环
• 2 r d 8 r 2 2 1 7 .3 8 1 2 4 .2 2 m 6 28 m
以下，不宜高于IT11级，高于IT13级的应增加整 形工序。
4.2.4 拉深件的材料 1）具有较大的硬化指数； 2）具有较低的径向比例应力σr/σb峰值； 3）具有较小的屈强比σs/σb； 4）具有较大的厚向异性指数r。
4.2.5 拉深件工序安排的一般原则
l）在大批量生产中，在凹、凸模壁厚强度允许 的条件下，应采用落科、拉深复合工艺；
6）需多次拉深成形的工件，应允许其内、外壁 及凸缘表面上存在压痕；
4.2.2 拉深件圆角半径的要求
1.凸缘圆角半径rdΦ 凸缘圆角半径rdΦ：指壁与凸缘的转角半径。
要求：
1）rdΦ＞2t 一般取：rdΦ=（48）t
2）当rdΦ＜0.5mm时，应增加整形工序。
pg
pg
py
2.底部圆角半径rpg 底部圆角半径rpg：指壁与底面的转角半径。
2）尽量避免半敞开及非对称的空心件，应考虑设 计成对称（组合）的拉深，然后剖开；
3）在设计拉深件时，应注明必须保证外形或内形 尺寸，不能同时标注内外形尺寸；带台阶的拉 深件，其高度方向的尺寸标注一般应以底部为 基准。
4）拉深件口部尺寸公差应适当。
5）一般拉深件允许壁厚变化范围0.6t1.2t,若 不允许存在壁厚不均现象，应注明；
拉深件
拉深模
播放动画
4.1
拉深模设计程序
审图 拉深工艺性分析 拉深工艺方案制定
毛坯尺寸计算 拉深次数确定 冲压力及压力中心计算 冲压设备选择 凸、凹模结构设计 总体结构设计 冲压模装配图绘制 非标零件图绘制
课后思考
1、阐述拉深模设计程序，与冲裁模设计程 序比较，在确定工艺方案时有什么区别？
4.2 审图与拉深工艺性分析
拉深工艺与拉深模具设计
概述
4.1 拉深模设计程序 4.2 审图与拉深工艺性分析 4.3 拉深件毛坯尺寸计算 4.4 圆筒形件拉深计算 4.5 拉深凸、凹模结构设计 4.6 拉深件成形模具总体结构设计 4.7 其它旋转体件的拉深 4.8 盒形件的拉深 4.9 其它拉深方法 4.10拉深次品分析及拉深中的辅助工序
2）除底部孔有可能与落料、拉深复合冲压外， 凸缘部分及侧壁部分的孔、槽均需在拉深工 序完成后再冲出；
3）当拉深件的尺寸精度要求高或带有小的圆角 半径时．应增加整形工序；
4）修边工序一般安排在整形工序之后；
5）修边冲孔常可复合完成。
电线插座外壳的冲压程序
实例分析 生产批量：大批量 材料：Al 料厚：0.3mm