模具设计5拉深工艺与模具

（取整数）
1、m 2、m 3…，然后进行推算。
直到d
n
≤ 工件直径d
拉深次数为n
查表法
表6-9 拉深件相对高度h/d愈拉深次数的关系（无凸缘） 表6-10 总拉深系数[m总]与拉深次数的关系
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四、筒形件各次拉深件的半成品尺寸计算
1、各次半成品直径
d1 m1 D d 2 m2 d1 d n mn d n 1
p k时
mmin
a
首次拉深系数最小，以后得各次拉深系数愈来愈大；不 用压边圈的拉深系数比用压边圈的大；一般不采用极限拉深 系数。
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三、拉深次数的确定
计算法 推算法
lg d n lg(m1d ) n 1 lg mn
根据t/D查出m
d1 m1 D d 2 m2 d1 d n mn d n 1
（一）起皱 起皱原因： 凸缘主要变形——切向压缩变形 切向压应力σ3愈大， 凸缘相对厚度t/(D t – d)愈小，
则愈易起皱。
拉深过程中 σ3↑→起皱↑ t/(D t – d)↑→起皱↓
当Rt = (0.8~0.9) R0 时,起皱趋势最大。 防止起皱——采用压边圈
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（二）拉裂 1、拉深件筒壁部的“危险断面”
对浅阶梯零件 先拉成球面形或大圆角的筒形件，在校形
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三、曲面、锥形零件的拉深特点
（一）拉深时的变形特点
主要变形区
变形区
凸缘部分
毛坯中间部分
凸模顶点附近双向拉应力(变薄)
凸模外缘部分切向压缩变形(内皱)
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（二）球形件的拉深方法
h1 h2 hn h dn d
上式中h/d是表6-9中拉深次数为1时的值
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2、多次拉深时的拉深方法
当
d d d1 d ＞m1 , 2 ＞m2 , 3 ＞m3 n ＞mn 时 D d1 d2 d n1 由大到小每次拉一个阶梯，拉深次数为阶梯数目
d3 ＜m3 d2
当
时
该阶梯成形应采用带凸缘零件的拉深方法
m↓
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摩擦↓，弯曲↓
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2、用压边圈的拉深凸、凹模
用于拉深尺 寸较小的工件 （d≤100）
减轻变形程度， 用于拉深尺寸较大 的工件（d＞100）
注意
前后工序的凸、凹模圆角半径、压边圈圆角半径之间的关系； 前道工序制成的中间毛坯形状有利于在后续工序中成形。
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3、带限制型腔的拉深凹模
加工硬化严重的 金属，多次拉深 后，出现龟裂
单边间隙： Z D凹 D凸
2
间隙太大——摩擦↑，易破裂，表面易擦伤，模具寿命↓ 间隙太小——校直作用↓，尺寸精度↓
间隙的确定：
1、不用压边圈
Z (1 ~ 1.1)tmax
Z (0.9 ~ 0.95)t
2、用压边圈，按表6-15选
3、对精度要求高的拉深件
负间隙拉深
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三、拉深凸凹模工作部分的尺寸及其制造公差
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（三）压边圈装置分析 1、弹性压边装置（用于普通单动压力机）
a)橡皮压边装置
b)弹簧压边装置
c)气垫压边装置
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弹性压边装置的压力曲线：
应用：
a)橡皮压边装置
b)弹簧压边装置 c)气垫压边装置
深拉深时，选软弹簧、橡皮； 使用广泛 薄板或宽凸缘，用带限位装 置的压边圈。 ——结构、制造、使用与维修复杂
2、筒壁所受的拉应力 1 1 a p 1max ( b) b （拉深效率η=0.65~0.75） max m 3、拉裂 1 . 155 筒壁危险断面上的有效抗拉强度 k b w
当 p k时，拉裂
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拉深起皱
10
拉 裂
11
正常拉深
12
13
简单形状的旋转体拉深件
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二、拉深系数
(一)拉深系数的概念
拉深系数 m —— 每次拉深后，筒形件直径与拉深前毛坯（或半成品） 直径的比值。
d1 m1 D d2 m2 d1 mn dn d n 1
d n d1 d 2 d 3 d n 1 d n m总 m1m2 m3 mn 1mn D D d1 d 2 d n 2 d n 1
一、带凸缘筒形件的拉深特点
1、判断能否一次拉出
许可变形程度可用相应于dt/d1不 同比值的最大相对高度h1/d1（表6-18） 来表示，并考虑毛坯厚度的影响。 当工件的相对拉深高度 h/d > h1/d1时，不能一次拉出。
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2、带凸缘筒形件多次拉深时的拉深方法
窄凸缘筒形件（dt/d1=1.1～1.4） 宽凸缘筒形件（dt/d1>1.4）
以后拉深——破裂出现在最后阶段
破裂位置相同
以后各次拉深不易起皱，只是在最后阶段可能起皱
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二、以后各次拉深的方法
拉深方法：正拉深和反wenku.baidu.com深 反拉深特点： 1、抵消拉深时形成的残余应力 2、弯曲次数少，加工硬化少 3、不易起皱（不用压边圈） 4、拉深力较大（20%） 5、拉深系数m不能太大
反拉深零件：
三、拉深变形的力学分析
（一）凸缘变形区的应力分布 Rt 1 1.1 ln R R0→Rt R 3 1.1 (1 ln t ) R
Rt 1max 1.1 ln r0
（R = r0） （R = Rt）
3max 1.1
凸缘变形：
压缩类变形（以压缩变形为主）
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（二）整个拉深过程中σ1max和σ3max的变化规律
1、拉深过程实质是将毛坯凸缘部分材料逐渐转移到筒壁部分的过程 2、凸缘部分材料，在径向产生拉应力σ1，切向产生压应力σ3
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二、拉深过程中毛坯的应力、应变分析
Ⅰ（凸缘部分）—— 变厚
Ⅱ（凹模圆角）和Ⅲ（筒壁部分） —— 变薄 Ⅳ（凸模圆角部分） —— 严重变薄
Ⅴ（筒底部分）—— 变薄甚微，可忽略。
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a)不带限制型腔
b)带限制型腔
限制型腔的高度：
h (0.4 ~ 0.6)d1
限制型腔的直径：略小于前道工序的凹模直径（约0.1~0.2）
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第六节 拉深模的典型结构
一、首次拉深模
（一）无压边圈装置的简单拉深模
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（二）有压边圈装置的简单拉深模
正装拉深模 凸模较长，行程不大。
倒装拉深模 锥形压边圈将毛坯压成锥形有 利于拉深变形。
m
越小，拉深变形程度越大，拉深次数越少。(
m
<1 )
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(二)影响拉深系数的因素
材料的机械性能
材料的屈强比σ s/σ b愈小，延伸率δ 愈大，对拉深 愈有利，m↓。
板料的相对厚度t/D
相对厚度t/D愈大，抗失稳起皱的能力愈大， 压边力↓，摩擦力↓，m↓。
拉深条件
模具工作部分的结构参数（合适的R
压边条件（合理的压边力）
1、σ1max的变化规律
1max 1.1 ln
当Rt = R0 时 当 Rt = r0 时
Rt r0
a ( b) b m

max 1max
1max 0
2、σ3max的变化规律
3max 1.1
变形度↑ → σ3max↑，拉深结束时， σ3max最大
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四、拉深时的质量问题——起皱与拉裂
拉深件特点：
效率高，精度高，材料消耗 少，强度刚度高。
拉深压力机：
单动、双动、三动压力机和 液压压力机。
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第一节 拉深过程分析
一、拉深变形过程
拉深模与冲裁模的区别：
凸、凹模有一定的圆角 单面间隙稍大于板料厚度
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拉深件的网格试验
试验表明： 结论：
筒底网格基本不变
筒壁上
同心圆→水平圆周线，间距增大
辐射线→垂直平行线，间距相同
2、中间各道工序：凸凹模尺寸取毛坯过渡尺寸 若以凹模为基准： D凹 D0
凹
0 D凸 （D 2Z） 凸
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四、拉深凸模和凹模的结构
1、不用压边圈的拉深凸、凹模
a)平端面带圆弧凹模
b)带锥形凹模
c)带渐开线形凹模
浅拉深件
大件——平端面带圆弧凹模 小件——带锥形、渐开线形凹模 抗失稳能力↑
2、各次半成品高度 根据半成品零件的面积与毛坯面积相等的原则求得：
D2 r h 0.25( d ) 0.43 (d 0.32r ) d d
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例 计算图示筒形件的毛坯直径、 拉深次数及半成品尺寸。材料为08钢， 料厚t=1mm。 解题步骤： 1、确定修边余量△h 2、计算毛坯直径D 3、确定拉深次数（判断能否一次拉出）
1、凹模圆角半径R凹 第一次拉深：
R凹1 C1C2t
R凹1 0.8 (D d1 )t
以后各次拉深： 2、凸模圆角半径R凸
R凹n (0.6 ~ 0.8) R凹n1 2t
R凸 r件 R凸 （0.7 ~ 1.0）R凹
（R
凸应逐渐减小）
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最后一次拉深：
中间各次拉深：
二、拉深模的间隙Z
四、拉深功与拉深功率计算
拉深功： W F平均 h 103 CFmax 103 ( J )
Wn (kW ) 60 7501.36 KWn 电机功率：P (kW ) 电 60 7501.361 2
拉深功率：P
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第五节 拉深模工作部分结构参数的确定
一、拉深凹模和凸模的圆角半径
凸、R 凹和Z
）
摩擦与润滑条件（凹模与压边圈工作表面应润滑）
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(三)极限拉深系数的确定 1 a p ( b) b m k 1.155 b w
w (1.155 ) b b 实际生产中应用的极限拉深系数，都是在一定的拉深条 件下用实验方法求出。表6-6、6-7和6-8为不同情况下的拉 深系数。
第二节 筒形件拉深工艺计算
一、旋转体拉深件毛坯尺寸的计算
1、旋转体毛坯直径的计算方法？
重量法 体积法 面积法
M坯
V坯
D 2
4
4
t M 件
D 2
t V件
A坯
D 2
4
A件
2、对上述计算的毛坯进行拉深会出现问题？ 毛坯尺寸中，应包括修边余量△（见表6-2，表6-3）
第五章 拉深工艺与拉深模具
第一节 拉深过程分析 第二节 筒形件拉深的工艺计算 第三节 筒形件的以后各次拉深
第四节 拉深力与压边力的计算
第五节 拉深模工作部分结构参数
第六节 拉深模的典型结构
第七节 其它形状零件的拉深特点
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概述
拉深是将平面板料变成各种开口空心件的冲压工序。
拉深件的分类：
圆筒形零件 曲面形零件 盒形零件 复杂形零件
反拉深应用： 板料较薄的大件和中等尺寸零件。
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第四节 拉深力与压边力计算
一、拉深力计算
筒形件有压边圈时拉深力：
K
F Kdt b
——与拉深系数有关的修正系数，表6-11
拉深模是否一定采用压边圈？
采用或不采用压边圈的条件，表6-12
二、压边力计算
压边力：
第一次拉深： 以后各次拉深
FQ Ap FQ1 FQn
4、确定各次拉深半成品尺寸
5、画出工序图
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第三节 筒形件在以后各次拉深时的 特点及其方法
一、以后各次拉深的特点
机械性能
首次拉深——毛坯性能均匀 以后拉深——加工硬化，m↑
拉深力
首次拉深——最大拉深力出现在初始阶段
以后拉深——最大拉深力出现在最后阶段 首次拉深——破裂出现在初始阶段
危险断面
起皱倾向

4 4
[ D 2 (d1 2 R凹 ) 2 ] p
2 2 [d n ( d 2 R ) ]p 1 n 凹
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三、拉深时压力机吨位选择
采用单动压力机时：
F总 F FQ
压力机 过载损坏
采用落料拉深复合模时： 浅拉深时： 深拉深时：
F总 （0.7 ~ 0.8) F压 F总 (0.5 ~ 0.6) F压
1、最后一道工序： 拉深模工作部分尺寸及公差应按工件要求确定。
工件要求外形尺寸时：
凹 D凹 （D 0.75） 0 0 D凸 （D 0.75 2Z） 凸
工件要求内形尺寸时：
0 d凸 （d 0.4） 凸 凹 d凹 （d 0.4 2Z） 0
宽凸缘件拉深方法
窄凸缘件拉深方法
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3、宽凸缘筒形件多次拉深工艺特点
拉深系数 第一次拉深的极限拉深系数（表6-19） 以后各次拉深系数可相应取圆筒形件拉深系数（表6-6） 毛坯面积 首次拉深成筒形部分材料表面积比实际需要的多3～5%
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二、阶梯形件的拉深特点
1、判断能否一次拉出
当阶梯零件的相对厚度较 大（t/D×100>1），而阶梯之 间直径之差和零件的高度较小 时，可一次拉出。 判断条件：
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2、刚性压边装置（用于双动压力机）
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二、以后各次拉深模
无压边装置的拉深模
有压边装置的拉深模
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三、落料拉深复合模
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再次拉深、冲孔、切边复合模
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筒形件的切边原理
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四、带料连续拉深的特点及其模具
无切口 m↑，n↑，省料
有切口 m↓，n↓，废料
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带料连续拉深模
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第七节 其它形状零件的拉深特点