拉深工艺设计1

(1) 凸、凹模之间的间隙小于毛坯的厚度，而毛坯的直壁 部分在通过间隙时受压，厚度显著变薄(见图7.37)，同时侧 壁高度增加，因此，叫变薄拉深。 (2) 变薄拉深的工件质量高，壁厚比较均匀，壁厚偏差在 板料两向受压，晶粒细密，提高了拉深件强度。 ，所需冲压设备吨位小。 (4) 变薄拉深不易起皱，不需要压边装置，可在单动压力 机上进行深拉深，并且模具结构简单、造价低。 (5) 在一次冲压行程中，能用多层凹模进行变薄拉深，可以 获得很大的变形。图7.38所示模具可在压力机一个行程中完 成一次不变薄拉深和两次变薄拉深。
t 当 ＜0.5%时，采用带拉深筋的凹模或反拉深凹模成形。 D0
凸模 压边圈 凹模 顶料板
(a)反拉深；
(b)带拉深筋拉深；
(c)双弯曲拉深
7.6.3 锥形件的拉深
锥形件的拉深次数及拉深方法取决于锥形件的几何参数， 即相对高度 、锥角α和相对厚度 1、对于 ( 可一次拉成。
h d2 h d2
＜0.1～0.25，α =50°～80°)浅锥形件，
1
(7.56)
首次拉深凸模圆角半径按下式确定 以后各次拉深凸模圆角半径为：
(7.57) (7.58)
rp
i −1
d i −1 − d i − 2 t = 2
d 式中： i 、d i −1 各工序件的外径，mm；
对于中间各次拉深工序，一般情况下可取
r p= rd 。
最后一次拉深凸模圆角半径应等于零件的圆角半径，但 不得小于(2～3)t。如果零件的圆角半径要求小于(2～3)t 时， 则凸模圆角半径仍取(2～3)t，最后用一次整形工序来得到零 件要求的圆角半径。
压边力的大小可采用以下公式计算
Fq = A ⋅ q
式中：
(7.38)
q——单位压边力，MPa，见表7-17。
A——在压边圈上毛坯的投影面积，mm2；
压边装置设计
弹性压边装置
橡皮压边装置
弹簧压边装置
气垫式压边装置
压边力与行程的变化曲线
压 边 力 橡皮垫 弹簧垫
气垫
行程
有限位装置的压边装置
Z+
2 0. Z+
7.5.2 宽凸缘圆筒形件的拉深
d m= = D
1 d凸 h r d + 4 d − 3.44 d
2
表12
影响变形程度的变量有两个
m1 和 h1 / d1
相同的m1而不同的hi
表13
2. 宽凸缘圆筒形件的拉深方法
1) 宽凸缘圆筒形件拉深应遵循的规律
(a) 圆角半径不变
d 4 = 0.805 × 25.90 × 1.00735mm = 21mm
(7) 绘制工序图，如图7.20所示。
7.5 带凸缘圆筒形件的拉深
带凸缘圆筒形件按其凸缘尺寸的大小分为窄凸缘( d凸 / d ＜1.1～1.4 ) 和宽凸 缘( d凸 / d ＞ 1.4 )两种类型，如图7.21所示。
7.9.3 凸、凹模工作部分的尺寸与公差
图7.52 工件尺寸与模具尺寸
7.9.4 凸、凹模圆角半径
首次拉深凹模圆角半径可按下式计算
rd1 = 0.80
(D − d )t
(7.55)
以后各次拉深的凹模圆角半径，可按下式确定
rd i = ( 0.6～ 0.8 ) rd i −1
rp = ( 0.7 ～1.0 ) rd 1
di (2) 若某相邻两阶梯直径之比 d 小于相应的圆筒极限拉 i −1 深系数，则按带凸缘圆筒形件的拉深进行，先拉小直径 d ，
i
再拉大直径 d
i ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1
，即由小阶梯拉深到大阶梯。
7.6.2 球形制件的拉深
半球形件拉深系数为m=0.707
t 当 ＞3%时，可以采用不带压边装置的简单有底凹模一次拉成。 D0 当 t =0.5%～3%时，采用带压边圈的拉深模拉深。 D0
± 0.01mm以内，表面粗糙度R 可达0.2µm以下；并且，由于
a
(3) 与冷挤压相比，变薄拉深的变形区域小，拉深力较小
7.8 压边力和拉深力的确定
压边力是为了防止起皱保证拉深过程顺利进行而施加的 力，它的大小直接关系到拉深能否顺利进行。 拉深力从广义上包括拉深力与拉深功两部分，拉深力与 拉深功常用经验公式计算。
max
1 σ 抗 = 1.155 − σ Rd 2 + 1 t
b
式中：Q——压边力； f——板料与凹模和压边圈之间的摩擦系数； σb——板料的拉深强度极限； m——拉深系数； t——板料厚度； Rd——凹模的圆角半径；
出现最大值的位置
σ
max 1max 出现最大值的位置
压力机功率的验算
在深拉深时，由于拉深行程较长，消耗功多，为保证 压力机正常工作，需要验算压力机的电动机功率。
7.9 凸、凹模工作部分的设计
凸模和凹模结构形式的选择、圆角半径确定、拉深模间 隙确定、工作部分的尺寸及其制造公差确定。
带压边圈拉深模工作部分结构形式
7.9.2 凸、凹模间隙
1. 不带压边圈模具的间隙 Z=(1～1.1)tmax 2. 带压边圈模具的间隙 拉深模具的间隙按表7-20确定。 (7.48)
(b) 缩小筒径
7.6 特殊形状的制件拉深
阶梯形件、球形制件、锥形件等 7.6.1 阶梯形件的拉深 阶梯形件能否一次拉成，主要根据零件的总高度与其 最小阶梯筒部的直径之比。
2. 拉深方法的确定
相应的圆筒形件的极限拉深系数。
di (1) 若任意两个相邻阶梯的直径之比 都大于或等于 d i −1
t 。 d2
对于(
h d2
＝0.3～0.70，α＝1°～45°)中锥形拉深件，
t d2
拉深次数主要取决于毛坯的相对厚度
，一般需一次或多
次拉深，根据相对厚度不同可以分为以下三种情况： 件的精度，最好在拉深终了时增加一道整形工序。
d2
t 当 ＞2.5%时，可不采用压边圈一次拉成。为保证工 d2
当 t =1.5%～2.0%时，也可一次拉成，但需采用压边 圈、拉深筋、增加工艺凸缘等措施提高径向拉应力防止起 皱。 当 圈经多次拉深成形。
d 21 K= = = 1.00735 dn 20.39
n 4
d1 = 0.515 × 83 × 1.00735mm = 43.06mm
d 2 = 0.755 × 43.06 × 1.00735mm = 32.75mm
d 3 = 0.785 × 32.75 × 1.00735mm = 25.90mm
图7.7 应力沿半径按对数曲线分布
R0
σ 1max
Rt = 1.1σ 均 ln r
1max σ
Rt r
σ 3max = 1.1σ 均
1 σ
R
3min σ
3 σ
0.61R t
1 3 σ >σ 1 3 σ <σ
R
7.2 拉深件的质量分析
7.2.1 起皱 1 拉深过程中影响起皱的主要因素 (1)板料的相对厚度t/D (2) 拉深系数m (3) 模具工作部分几何形状
(2) 计算板料直径D：
(3) 毛坯相对厚度：查表7-1，首次拉伸和以后各次拉深必须 采用压边圈。
t /D = 1/ 83 × 100 = 1.2,
m = d / D = 21/ 83 = 0.253,
(4) 确定拉深次数n按表7-8取拉深系数： 。
m1 = 0.515, m2 = 0.755, m3 = 0.785, m4 = 0.805
各次拉深直径：
d1 = 0.515 × 83mm = 42.75mm
d 2 = 0.755 × 42.75mm = 32.27mm d 3 = 0.785 × 32.27mm = 25.33mm
d 4 = 0.805 × 25.33mm = 20.39mm
需要4次拉深。
(5) 确定各次拉深半成品尺寸。
7.4.2 拉深次数的确定
m<m1m2…mn-1，m> m1m2…mn 取n次
7.4.3拉深件工序尺寸的计算
1计算步骤： (1)选取修边余量δ (2)计算毛坯直径D。 (3)计算板料相对厚度，并按表7-1判断是否采用压边圈拉伸。 (4)计算总的拉深系数，并判断能否一次拉深成形。 (5) 确定拉伸次数n。 (6) 初步确定各次拉深系数。 (7) 调整拉深系数，计算各次拉深直径。 (8) 确定各次拉伸凸模、凹模圆角半径。 (9) 计算各次拉伸半成品高度。 (10) 绘制工序图。
7.5.1 窄凸缘圆筒形件的拉深
窄凸缘圆筒形件拉深，有两种拉深方法。第一种方法是，在前 几道工序中按无凸缘圆筒形件拉深及尺寸计算，而在最后两道工序 中，将制件拉深成为口部带锥形的拉深件。最终将锥形凸缘校平， 如图7.22所示。第二种方法是，一开始就拉深成带凸缘形状，凸缘 直径为 d凸 + t + 2 Rd ，以后各次拉深一直保持这样的形状，只是改变 各部分尺寸，直至拉到所要求的最终尺寸和形状，如图7.23所示。
1000
(7.41)
Ai =
λ2 Fi max hi
1000
(7.42)
7.8.3 压力机的选取
冲压力与压力机许用压力曲线
P
许用压力曲线 40
α
～
30 上止点 程 行 块 滑 下止点 20
10 9. 406 1
冲裁工艺力 曲线 拉深工
z
落料拉深 工艺力曲线
艺力曲线 弯曲工 艺力曲线
α
0 15 30 45 曲轴转角 60 75 90
多次拉深变形情况
2. 影响极限拉深系数mmin的主 要因素
(1)板料的力学性能 (2) 板料的相对厚度t/D (3) 拉深条件 ① 压边力 ② 模具几何参数 (4)拉深次数 (5) 润滑条件 (6) 拉深速度