第4章拉深工艺与模具设计
拉深工艺与拉深模具设计与辅助工序
4）拉深件底部孔距：
dd12r1t
拉深工艺与拉深模具设计和辅助工 序
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
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。
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？
拉深工艺与拉深模具设计和辅助工 序
4.2 审图与拉深工艺性分析
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
拉深工艺与拉深模具设计和辅 助工序
拉深工艺与拉深模具设计和辅助工 序
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拉深次品分析拉深及工艺拉与拉深深模中具设的计和辅辅助助工 工序
拉深工艺与拉深模具设计和辅助工 序
拉深工艺与拉深模具设计和辅助工 序
案例分析： 带凸缘制件
壁厚成形零件的拉深工艺。
拉深工艺与拉深模具设计和辅助工 序
拉深件
拉深工艺与拉深模具设计和辅助工 序
拉深模
拉深工艺与拉深模具设计和辅助工 序
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
拉深工艺及拉深模具设计说明书模板
1 d n1 kn mn dn
2、极限拉深系数 在保证侧壁不破坏的情况下所能得到的最小拉深系数称 为极限拉深系数（可查表）。拉深时，要保证拉深顺利 进行，每次拉深系数应大于极限拉深系数。
影响极限拉深系数的因素：
1）材料的内部组织和力学性能：
塑性好，组织均匀，晶粒大小适当；屈强比小，塑性应变比大，板 料的拉深性能好，极限拉深系数就小。
max
Rw 1.1 s ln ( r) r
max
1.1 s
( Rw )
筒壁传力区的受力分析 凸模的压力通过筒壁传递至法兰的内边缘，将变形区的 材料拉入凹模，筒壁区所受的拉应力由以下各部分组成 ①使变形区产生塑性变形所必须的拉应力 ②克服变形区上下两个表面的摩擦阻力所必须的力 ③克服毛坯沿凹模圆角运动必须克服的弯曲阻力
2 、拉裂
拉深时筒壁总拉应力超过筒壁最薄弱处的材料强度 时，拉深件产生破裂。
原因：
1）由于法兰起皱，坯料不能通过凸凹模间隙，使筒 壁拉应力增大 2）压边力过大，使径向拉应力增大 3）变形程度太大
防止拉裂的措施:
1）采用适当的拉深比和压边力 2）增加凸模的表面粗糙度，改善凸缘部分变形材 料的润滑条件 3）合理设计模具工作部分的形状 4）选用拉深性能好的材料.
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。 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。
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。 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。
《冲压工艺与模具设计》图文课件ppt 第4章
4.5 带凸缘圆筒形件的拉深
4.5.2 宽凸缘圆筒形件的拉深
当 r凸 = r凹 = r 时，宽凸缘圆筒形件毛坯直径 D 为： 根据拉深系数的定义，宽凸缘圆筒形件的拉深系数为：
目录
4.5 带凸缘圆筒形件的拉深
4.5.2 宽凸缘圆筒形件的拉深
宽凸缘圆筒形件的尺寸
目录
4.5 带凸缘圆筒形件的拉深
4.5.2 宽凸缘圆筒形件的拉深பைடு நூலகம்
拉深系数
拉深系数表示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。
目录
基本概念
极限拉深系数
在实际生产中，拉深系数的减少有个限度，这个限度称为 极限拉深系数 。
拉深模的间隙
凸、凹模之间的间隙，简称为拉深间隙。
修边余量
由于拉深材料厚度有公差，板料具有各向异性，所以拉深后工件 的口部或凸缘周边不齐，必须进行修边，以达到工件的要求。修 边的值称为修边余量。
拉深件的工艺性
拉深件的工艺性是指工件拉深的难易程度。
变薄拉深
变薄拉深主要是在拉深过程中改变拉深件筒壁厚度，而毛坯的直 径变化很小的拉深方法 。
目录
拉深件类型
目录
4.1 拉深变形过程分析
4.1.1 拉深变形的过程及特点
1—凸模； 2—压边圈； 3—凹模； 4—制件
目录
4.1 拉深变形过程分析
4.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态
4.2.1 起皱及其控制
（1）采用压边圈。
控
制
（2）采用锥形凹模
起
皱
的 措
（3）采用拉深筋
施
：
（4）采用反拉深
目录
4.2 拉深件的质量控制
4.2.1 起皱及其控制
冲压工艺与模具设计第4章 拉深
2.筒壁的拉裂
主要取决于：
一方面是筒壁传力区中的拉应力； 另一方面是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。
1.等重量法 ：已有拉深件样品时，使用等重量法来求毛 坯直径会非常方便。 2.等体积法 ：适用于变薄拉深件。
3.等面积法：不变薄拉深工序用来计算毛坯尺寸的依据。
4.3.2 修边余量
修边余量：拉深件口部或凸缘周边不整齐;特别是经过多 次拉深后的制件，口部或凸缘不整齐的现象更为显著;因 此必须增加制件的高度或凸缘的直径，拉深后修齐增加 的部分即为修边余量。
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。
拉深过程中零件应力与应变状态
4.2.3 拉深变形过程中凸缘变形区的应力分布
圆筒件拉深时凸缘
变形区应力分布图
4.2.4 拉深件主要质量问题
拉深过程中的质量问题：Fra bibliotek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。
毛坯尺寸的计算必须将加上了修边余量后的制件尺寸作 为计算的依据。 表4-5为无凸缘圆筒件的修边余量； 表4-6为带凸缘圆筒件的修边余量。
4.3.3 简单旋转体拉深件毛坯尺寸计算
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。
4-4旋转体拉深件毛坯尺寸计算(模具设计与制造)
变化，上部变厚，下部变薄。为了计算简便，假 设板厚的平均值为原来板料厚度。按体积不变条 件，则有毛坯的表面积等于拉深件的表面积。 2．截面形状相似原则
毛坏的形状一般与工件截面形状相似。如工 件的断面是圆形的、椭圆形的，则拉深前毛坯的 形状基本上也是圆形的或椭圆形的，并且毛坯周 边必须制成光滑曲线，无急剧转折。
教育部十一五规划教材《模具设计与制造》
第4章 拉深工艺与拉深模具
2020/7/9
教育部十一五规划教材《模具设计与制造》
第4章 拉深工艺与拉深模具
教育部十一五规划教材《模具设计与制造》
第4章 拉深工艺与拉深模具
教育部十一五规划教材《模具设计与制造》
第4章 拉深工艺与拉深模具
4．4．1 确定毛坯尺寸的原则
2020/7/9
2020/7/9
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第4章 拉深工艺与拉深模具
4．4．2 旋转体拉深件毛坯尺寸确定的方法
2．解析法
形状复杂的旋转体拉深件可以根据久里金 法则求毛坯尺寸，即：任何形状的母线绕轴线 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。
D0 8RXL
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第4章 拉深工艺与拉深模具
4．4．1 确定毛坯尺寸的原则
3．毛坯尺寸应包括修边余量 为了获得规则的工件，拉深后需要进行修边，
毛坯尺寸应包括修边余量，即在计算拉深件毛坯 尺寸前，将修边部位增加一定的修边余量。
另外，计算毛坯尺寸时通常以工件最后一次 拉深后的尺寸为计算基础，当板料厚度t > 1 mm时，按工件中线尺寸计算。
拉伸工艺和拉深模具设计培训教材
《冲压工艺与模具设计》
第二页，共46页。
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
《冲压工艺与模具设计》
第三页，共46页。
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
4.1 拉深变形过程的分析
板料拉深变形过程及其特点(tèdiǎn)
在毛坯上画作出距离为a的等距离的同心圆与
相同弧度b辐射线组成的网格(如图) ，然后将带
（1）半成品直径
拉深次数确定(quèdìng)后，再根据计算直径 应等于
则对
dn
d工
各次拉深系数进行调整，使实际采用的拉深系数大于推算拉
深次数时所用的极限拉深系数。
《冲压工艺与模具设计》
第二十七页，共46页。
的原
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
零件实际需拉深系数(xìshù)应调整为：
m1 0.57, m2 0.79, m3 0.82, m4 0.85 调整好拉深系数(xìshù)后，重新计算各次拉深的圆筒直径即得 半成品直径。零件的各次半成品尺寸为 ：
(qíngkuàng)()
主要变形区
过渡区
传力区
过渡区
《冲压工艺小与变模形具区设计》
第九页，共46页。
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
图 4.1.5 拉深中毛坯(máopī)的应力应变 情况
《冲压工艺与模具设计》
第十页，共46页。
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
4.1.3 拉深成形的障碍及防止措施
第一次 第二次 第三次 第四次
d1 160mm m1' 160 283 0.57 d2 126mm m2' 126 160 0.79 d3 104mm m3' 104 126 0.82 d4 88mm m4' 88 104 0.85
17809-冲压工艺与模具设计-电子教案-模块4
盒形件拉深时的应力分布
项目一 拉深工艺
低盒形件拉深件的毛坯
项目一 拉深工艺
高盒形件拉深件的毛坯
项目一 拉深工艺
任务八 其他拉深方法 变薄拉深件图
项目一 拉深工艺
液体凸模拉深的变形过程
项目一 拉深工艺
聚氨酯橡胶拉深模 强制润滑拉深
项目一 拉深工艺
变薄拉深
项目一 拉深工艺
项目二 拉深模具结构及工作原理
任务一 首次拉深模具的结构及工作原理
1. 无压边首次拉深模具
2. 有压边的首次拉深模具
项目二 拉深模具结构及工作原理
无压边装置的首次拉深模具 工作时，毛坯在定位圈3中 定位，拉深结束后，工件由 凹模底部的台阶完成脱模， 并由下模座底孔落下。由于 模具没有采用导向机构，故 模具安装时由校模圈2完成 凸、凹模的对中，保证间隙 均匀，工作时将校模圈移走。 该模具结构简单，制造方便， 通常用于材料塑性好、相对 厚度较大的零件拉深。由于 其凸模要深入凹模，所以只 适用于浅拉深。
项目二 拉深模具结构及工作原理
任务一 首次拉深模具的结构及工 作原理 任务二 再次拉深模具的结构及工 作原理
模块小结
项目一 拉深工艺
任务一 拉深概念及分类 典型拉深件
项目一 拉深工艺
拉深件的分类
项目一 拉深工艺
不变薄拉深
项目一 拉深工艺
变薄拉深
项目一 拉深工艺
任务二 直壁圆筒形件拉深的变形过程及特点 圆筒形拉深件
项目二 拉深模具结构及工作原理
无压边圈的再次拉深模具
项目二 拉深模具结构及工作原理
带弹性压边圈的再次拉深模具
项目二 拉深模具结构及工作原理
拉伸工艺与拉深模具设计
1.凸缘变形区的起皱 拉深过程中，凸缘区变形区的材料在切向压应力 σ 的作用下，可能会产生失稳起皱，如图 4.2.6 所示。 凸缘区会不会起皱，主要决定于两个方面：一方面是切向压应力 σ 的大小，越大越容易失稳起皱；另一方面 是凸缘区板料本身的抵抗失 稳的能力，凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量越小，抵抗失稳 能力越小。这类似于材料力学中的压杆稳定问题。压杆是否稳定不仅 取决于压力而且取决于压杆的粗细。在 拉深过程中 是随着拉深的进行而增加的，但凸缘变形区的相对厚度 也在增大。这说明拉深过程中失稳起皱的 因素在增加而抗失稳起皱的能力也在增加。
图 4.2.4
在厚度方向，由于压料圈的作用，产生压应力 ，通常 和 的绝对值比 大得多。厚度方向上材料的的变形 情况取决于径向拉应力 和切向压应力 之间比例关系，一般在材料产生切向压缩和径向伸长的同时，厚度有所 增厚，越接近于外缘，板料增厚越多。如果不压料（ =0），或压料力较小（ 小），这时板料增厚比较大。当 拉深变形程度较大，板料又比较薄时，则在坯料的凸缘部分，特别是外缘部分，在切向压应力 作用下可能失 稳而拱起，产生起皱现象。
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。
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m=d/D（5-1）其中m称为拉深系数，m越小，拉深变形程度越大；相反，m越大，拉深变形程度就越小。
5.1.2 拉深过程中坯料内的应力与应变状态拉深过程是一个复杂的塑性变形过程，其变形区比较大，金属流动大，拉深过程中容易发生凸缘变形区的起皱和传力区的拉裂而使工件报废。
第4章 拉深
学习目的与要求
1．了解拉深变形规律及拉深件质量影响因素； 2．掌握拉深工艺计算方法； 3．掌握拉深工艺性分析与工艺设计方法； 4．认识拉深模典型结构及特点，掌握拉深模工 作零件设计方法； 5．掌握拉深工艺与拉深模设计的方法和步骤。
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。
和ζ
3max
的变化规律
3）筒壁部分受力分析
筒形件的拉深系数与拉深次数
在拉深工艺设计时，必须判断制件是否能一次拉 深成形，或需要几道工序才能拉成。正确解决这个问 题直接关系到拉深生产的经济性和拉深件的质量。
1.拉深系数
每次拉深后的筒形件直径与拉深前坯料（或工序 件/半成品）的直径之比。
m1 d1 D m2 d 2 d1 .......... ... mn 1 d n 1 d n 2
拉深变形过程
拉深过程中金属的流动（网格分析）
凸缘产生内应力：径向拉应力σ1；切向压应力σ3 凸缘塑性变形：径向伸长，切向压缩，形成筒壁 直径为ｄ高度为Ｈ的圆筒形件（H>（D-d）/2）
通过拉深网格分析我们发现，工件底部的 网格变化很小，而侧壁上的网格变化则很大， 以前的等距同心圆，变成了与工件底部平行的 不等距的水平线，并且愈是靠近工件口部，水 平线之间的距离愈大，同时以前夹角相等的半 径线在拉深后在侧壁上变成了间距相等的平行 垂线，以前的扇形毛坯网格变成了拉深后的矩 形网格。
（1）不用压边圈时
Z=(1.0~1.1)tmax （2）用压边圈时 2次拉深： 第1次 第2次 3次拉深： 第1次 第2次 第3次 1.1t (1.0~1.05)t 1.2t 1.1t (1.0~1.05)t
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 andProcessability of Drawing Part)4.1.1 拉深件与拉深工艺分类(Drawing Part and Classification of Drawing Process)拉深是指利用模具将平板毛坯冲压成各种开口的空心零件，或将已制成的开口空心件压制成其他形状和尺寸空心件的一种冲压加工方法。
1．拉深件分类冲压生产中，拉深的种类很多，各种拉深件按变形力学特点可以分为表4-1所示的基本类型。
表4-1 拉深件的分类拉深件名称 拉深件简图变形特点 轴对称零件 圆筒形件 带凸缘圆筒形件 阶梯形件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的限制 盒形件 带凸缘盒形件 其他形状零件 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 直壁类拉深件 非轴对称零件 曲面凸缘的零件 除具有前项相同的变形性质外，还有如下特点：1．因零件各部分高度不同，在拉深开始时有严重的不均匀变形；2．拉深过程中，坯料变形区内还要发生剪切变形轴对称零件球面类零件 锥形件 其他曲面零件 拉深时坯料变形区由两部分组成： 1．坯料外部是一向受拉一向受压的拉深变形；2．坯料的中间部分是受两向拉应力的胀形变形区 曲面类拉深件非轴对称零件 平面凸缘零件 曲面凸缘零件 1．拉深时坯料的变形区也是由外部的拉深变形区和内部的胀形变形区所组成，但这两种变形在坯料中的分布是不均匀的； 2．曲面凸缘零件拉深时，在坯料外周变形区内还有剪切变形第4章 拉深工艺与拉深模 ·109··109·虽然这些零件的冲压过程都叫做拉深，但是由于其几何形状不同，在拉深过程中，它们的变形区位置、变形性质、毛坯各部位的应力状态和分布规律等都有相当大的差别，所以在确定拉深的工艺参数、工序数目与工艺顺序等方面都不一样。
第四章 拉深工艺与模具设计
t D
Ky (1
m1 )
以后各次拉深中制件不起皱的条件是： 实践证明：
t di1
K
y
(
1 m1
1)
直壁圆筒形件的首次拉深中起皱最易发生的时刻：拉深的初期
（二）拉裂 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。
为防止拉裂，可以从以下几方面考虑： （1）根据板材成形性能，采用适当的拉深比和压边力； （2）增加凸模表面粗糙度；改善凸缘部分的润滑条件； （3）合理设计模具工作部分形状；选用拉深性能好的材料等。
第四章 拉深工艺与模具设计
拉深变形过程分析
直壁旋转体零件拉深 工艺计算
非直壁旋转体零件拉深 成形方法
盒形件的拉深
拉深工艺设计 拉深模具的类型与结构
其他拉深方法 拉深模工作部分的设计
返回
拉伸：
拉深是利用拉深模具将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心工 件，或将已制成的开口空心件加工成其它形状空心件的一种冲压加 工方法。拉深也叫拉延。
（二）筒壁传力区的受力分析
1．压边力Q引起的摩擦力：
m
2Q dt
2．材料流过凹模圆角半径产生弯曲变形的阻力
w
1 4
b
rd
t t
/
2
3．材料流过凹模圆角后又被拉直成筒壁的反向弯曲w 力 仍按上式进行计
算，拉深初期凸模圆角处的弯曲应力也按上式计算
w
w
1 4
b
rd
t t
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：
r r 一般情况下，除末道拉深工序外，可取 pi = di。 对于末道拉深工序：
拉深工艺与拉深模设计
82449 9(76 3.8)6.2 87.584 87.52 20.572 20m8m
案例分析（毛坯尺寸计算） 电容器外壳 由图4-2可得：
d1=17.6mm d2=21.2mm h1=26.8mm h=28.6mm r=1.8mm h/d=28.6÷21.2=1.35
r
y
α
O
y
a）
b）
圆心重心位置
a）圆弧与水平线相交
b）圆弧与垂直线相交
O
2）作图解析法 ①将零件按母线分成若干个简单的几何部分；
②求出各简单几何部分的重心至旋转轴的旋转半径r1、r2、 r3……rn；并求出各部分母线长度l1、l2、l3……ln；则其 乘积之和lr= l1r1+l2r2+l3r3+……+lnrn；
当零件尺寸标注在外形时
D dD m a0 x .7 5 0 d
D pD m a0 x.7 5 Z0 p
当零件尺寸标注在内形时
dddm in 0.40 d
dpdm in 0.4Z0 p
D0 -Δ
Z /2
D +Δ 0
Z /2
Dp
dp
Dd
a）
零件尺寸标注
dd
b）
对于多次拉深，工序尺寸无需严格要求，凸、凹
（2）凸模圆角半径的确定 首次拉深，凸模圆角半径
rp1=（0.7~1.0）rd1 最后一次拉深，凸模圆角半径
r—零件圆角半径。
rpn=r
如果r<t时，则rpn≥t，然后整形。
中间各次拉深，凸模圆角半径
rpi-1=0.5（di-1-di-2t）
式中 di-1，di—各工序的外径（mm）。
拉深系数和影响拉深系数的因素(模具设计与制造)
教育部十一五规划教材《模具设计与制造》
第4章 拉深工艺与拉深模具
4．3．3 极限拉深系数的确定
极限拉深系数的大小与被拉深毛坏的材料 性质有密切的关系。可以通过实验的方法来测 得某一材料的极限拉深系数，适用于低碳钢圆 筒形件的极限拉深系数见表4.2。
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教育部十一五规划教材《模具设计与制造》
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第4章 拉深工艺与拉深模具
4．3．2 影响拉深系数的因素
（5）模具工作部分圆角半径及间隙的影响 凸模的圆角半径过小时，在毛坯的圆筒部分
与底部的过渡区的弯曲变形加大，使危险断面的 强度进一步削弱，拉深系数只能取得大些；凹模 的圆角半径过小时，毛坯沿凹模圆角滑动的阻力 增加，使毛坯侧壁内的拉应力增大，容易被拉破， 这时拉深系数不能取得过小。凸模和凹模的间隙 过大，拉入间隙的毛坯易起皱；间隙过小，毛坯 进入间隙的阻力增大，筒壁内的拉应力变大，容 易拉破。只有取合理间隙，才能使拉深系数取得 小些。 另外，毛坯与凹模处的润滑条件好，拉 深系数也可取得小些。
（4 – 1 ）
第2次拉深系数：m 2 = d 2／d1
（4 – 2 ）
第n次拉深系数：m n = d n／d n一1
（4 – 3 ）
式中，D0——为毛坯直径（mm）；
d1、d2、…、 d n一1 、dn——为各次拉深工序后工件的直径
（mm），当板厚t > 1mm时，取工件的中线尺寸。
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第4章 拉深工艺与拉深模具
4．3．2 影响拉深有：
板料的内部组织和机械性能、毛坯的相对厚度t／
D0、模具工作部分的圆角半径及间隙、拉深模的结
第4章 拉深工艺与拉深模
2013-7-29
10
面积相等原则：将三角 形阴影部分切除，把留 下的狭条沿直径d的圆周 折弯后竖起来并加以焊 接，就得到一个直径为d， 高度为h=（D-d）/2的圆 筒件，说明被切除的三 角形阴影部分在模具的 作用下发生了塑性流动， 从而使拉深后的工件高 度增加了Δh，所以h> （D-d）/2。
rn rpn 2
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（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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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
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表4.1筒形件的修边余量(mm)
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24
拉深起皱后，轻者 凸缘变形区材料仍 能被拉进凹模，会 使工件口部产生波 纹，影响工件的质 量。
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起皱严重时，起皱的凸缘 材料不能通过凸、凹模间 隙而引起拉深件拉裂。 拉深是否起皱与σ 3大小 有关，也与毛坯的相对厚 度t/D有关，而σ 3与拉深 的变形程度有关。而每次 拉深的变形程度较大而 t/D较小时就会起皱。 防止起皱的方法是压边圈， 或者减小拉深变形程度、 加大毛坯厚度。
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第四章-拉深工艺及拉深模具设计--复习题答案
第四章拉深工艺及拉深模具设计复习题答案一、填空题1.拉深是是利用拉深模将平板毛坯压制成开口空心件或将开口空心件进一步变形的冲压工艺。
2.拉深凸模和凹模与冲裁模不同之处在于，拉深凸、凹模都有一定的圆角而不是锋利的刃口，其间隙一般稍大于板料的厚度。
3.拉深系数m是拉深后的工件直径和拉深前的毛坯直径的比值，m越小，则变形程度越大。
4.拉深过程中，变形区是坯料的凸缘部分。
坯料变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下，产生切向压缩和径向伸长的变形。
5.对于直壁类轴对称的拉深件，其主要变形特点有：（１）变形区为凸缘部分；（２）坯料变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下，产生切向压缩与径向的伸长，即一向受压、一向收拉的变形；（３）极限变形程度主要受传力区承载能力的限制。
6.拉深时，凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂是拉深工艺能否顺利进行的主要障碍。
7.拉深中，产生起皱的现象是因为该区域内受较大的压应力的作用，导致材料失稳_而引起。
8.拉深件的毛坯尺寸确定依据是面积相等的原则。
9.拉深件的壁厚不均匀。
下部壁厚略有减薄，上部却有所增厚。
10.在拉深过程中，坯料各区的应力与应变是不均匀的。
即使在凸缘变形区也是这样，愈靠近外缘，变形程度愈大，板料增厚也愈大。
11.板料的相对厚度t/D越小，则抵抗失稳能力越愈弱，越容易起皱。
12.因材料性能和模具几何形状等因素的影响，会造成拉深件口部不齐，尤其是经过多次拉深的拉深件，起口部质量更差。
因此在多数情况下采用加大加大工序件高度或凸缘直径的方法，拉深后再经过切边工序以保证零件质量。
13.拉深工艺顺利进行的必要条件是筒壁传力区最大拉应力小于危险断面的抗拉强度。
14.正方形盒形件的坯料形状是圆形；矩形盒形件的坯料形状为长圆形或椭圆形。
15.用理论计算方法确定坯料尺寸不是绝对准确，因此对于形状复杂的拉深件，通常是先做好拉深模，以理论分析方法初步确定的坯料进行试模，经反复试模，直到得到符合要求的冲件时，在将符合要求的坯料形状和尺寸作为制造落料模的依据。
第四讲拉深模工作部分计算跟拉深工艺设计-
1、无凸缘和有凸缘拉深工艺的主要区别是什么？
2、多次拉深中每次的拉深高度在实际生产中如何控制？
第四章 拉深工艺与拉深模设计
无压料一次拉深成形的凹模结构
a）圆弧形 b)锥形 c）渐开线形 d）等切面形
第四章 拉深工艺与拉深模设计
无压料多次拉深的凸、凹模结构
第四章 拉深工艺与拉深模设计
有压料多次拉深的凸、凹模结构
5．拉深件的底与壁、凸缘与壁、矩形件四 角的圆角半径应满足：
≥ｔ，Ｒ≥2ｔ，ｒ≥3ｔ。 否则，应增加整形工序。
第四章 拉深工艺与拉深模设计
6．拉深件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。
带台阶拉深件的尺寸标注
第四章 拉深工艺与拉深模设计
四、拉深件的材料
第四章 拉深工艺与拉深模设计
二、拉深模间隙
一般采用单边间隙Z 表示。 1.无压料圈的拉深模
末次拉深或精密拉深件： 中间各次或不太精密的拉深件： 2.有压料圈的拉深模
按表4-21决定。 3. 精度要求较高的拉深零件
Ｚ＝（0.9～0.95）ｔ
负间隙拉深
第四章 拉深工艺与拉深模设计
三、凸、凹模的结构
1. 不用压料的拉深模凸、凹模结构 1 不用压料的一次拉深成形时所用的凹模结构形式 2 无压料多次拉深的凸、凹模结构 2.有压料的拉深模凸、凹模结构
壁部划伤
模具不光滑；润滑剂不干净
第四章 拉深工艺与拉深模设计
2、因板料拉深变形本质决定，不易解决
质量问题 起皱或破裂
原因和解决措施 拉深变形太大或材料强度原因，
采用多次拉深或换用材料
拉深凸耳 拉深弹复
材料流动各向异性，可留出修边余量 零件的弹性变形，选用屈强比小的材料。
第四章-拉深工艺及拉深模具设计--复习题答案
第四章拉深工艺及拉深模具设计复习题答案一、填空题1.拉深是是利用拉深模将平板毛坯压制成开口空心件或将开口空心件进一步变形的冲压工艺。
2.拉深凸模和凹模与冲裁模不同之处在于，拉深凸、凹模都有一定的圆角而不是锋利的刃口，其间隙一般稍大于板料的厚度。
3.拉深系数m是拉深后的工件直径和拉深前的毛坯直径的比值，m越小，则变形程度越大。
4.拉深过程中，变形区是坯料的凸缘部分。
坯料变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下,产生切向压缩和径向伸长的变形。
5.对于直壁类轴对称的拉深件,其主要变形特点有：（１)变形区为凸缘部分；（２）坯料变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下，产生切向压缩与径向的伸长，即一向受压、一向收拉的变形；（３）极限变形程度主要受传力区承载能力的限制。
6.拉深时,凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂是拉深工艺能否顺利进行的主要障碍。
7.拉深中，产生起皱的现象是因为该区域内受较大的压应力的作用，导致材料失稳_而引起。
8.拉深件的毛坯尺寸确定依据是面积相等的原则。
9.拉深件的壁厚不均匀.下部壁厚略有减薄，上部却有所增厚。
10.在拉深过程中，坯料各区的应力与应变是不均匀的。
即使在凸缘变形区也是这样，愈靠近外缘，变形程度愈大，板料增厚也愈大。
11.板料的相对厚度t/D越小，则抵抗失稳能力越愈弱,越容易起皱.12.因材料性能和模具几何形状等因素的影响,会造成拉深件口部不齐，尤其是经过多次拉深的拉深件，起口部质量更差。
因此在多数情况下采用加大加大工序件高度或凸缘直径的方法,拉深后再经过切边工序以保证零件质量。
13.拉深工艺顺利进行的必要条件是筒壁传力区最大拉应力小于危险断面的抗拉强度。
14.正方形盒形件的坯料形状是圆形；矩形盒形件的坯料形状为长圆形或椭圆形。
15.用理论计算方法确定坯料尺寸不是绝对准确，因此对于形状复杂的拉深件，通常是先做好拉深模,以理论分析方法初步确定的坯料进行试模，经反复试模，直到得到符合要求的冲件时，在将符合要求的坯料形状和尺寸作为制造落料模的依据。
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第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
拉深概述 4.1 拉深变形过程的分析 4.2 直壁旋转体零件拉深工艺的设计 4.3 非直壁旋转体零件拉深成形的特点 4.4 盒形件的拉深 4.5 拉深工艺设计 4.6 拉深模具设计 4.7 其他拉深方法
冲压工艺与模具设计
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
1.拉深的基本概念
拉深是利用拉深模 具将冲裁好的平板毛坯 压制成各种开口的空心 件，或将已制成的开口 空心件加工成其他形状 空心件的一种冲压加工 方法。(如图4.0.1)
冲压工艺与模具设计
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
2.典型的拉深件(如图4.0.2)
冲压工艺与模具设计
普通拉深零件 变薄拉深零件
所需要的拉深系数
m总
dn D
d1d 2 Dd 1
...
d n1d n d n2d n1
m1m2...mn1mn
冲压工艺与模具设计
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
图 4.2.2 拉深工序示意图
冲压工艺与模具设计
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
拉深系数的倒数称为拉深程度或拉深比，其值为：
kn
1 mn
n1 1 mn 1; n 1 mn. 即： 1 m
由此可知，拉深系数是一个小于1的数值，其值愈大表 示拉深前后毛坯的直径变化愈小，即变形程度小。其值愈小 则毛坯的直径变化愈大，即变形程度大。
冲压工艺与模具设计
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
2.影响拉深系数的因素 拉深材料：机械性能、料厚、表面质量。 拉深模具：间隙、凸模圆角半径、凹模圆角半径、凹
拉深系数是表示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。 （如图4.2.2）
m1 d1 D
m2 d2 d1
拉深系数的概念：
.............
总拉深系数：
mn1 dn1 dn2
每一次拉深的极限拉深系数： 每一次许用拉深的系数：
mn dn dn1
工件的直径与毛坯直径之比称为总拉深系数，即工件
冲压工艺与模具设计
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
拉深概述 4.1 拉深变形过程的分析 4.2 直壁旋转体零件拉深工艺的设计 4.3 非直壁旋转体零件拉深成形的特点 4.4 盒形件的拉深 4.5 拉深工艺设计 4.6 拉深模具设计 4.7 其他拉深方法
冲压工艺与模具设计
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
4.2 直壁旋转体零件拉深工艺的设计
4.2.1 拉深毛坯尺寸的确定
拉深毛坯尺寸的确定原则： 面积相等原则： 拉深前毛坯表面积等于拉深后零件的表面积 ； 形状相似性原则： 其他毛坯的计算方法： 等重量、等体积、分析图解法、作图法。 （1）确定修边余量 由于材料的各向导性以及拉深时金属流动条件的差异，拉 深后工件口部不平，通常拉深后需切边，因此计算毛坯尺寸 时应在工件高度方向上(无凸缘件)或凸缘上增加修边余量 。 冲压工艺与模具设计
深系数m总与第一次允许的极限拉深m1的大小即可。当m总 ＞m1时，则该零件可一次拉深成形，否则需要多次拉深。
冲压工艺与模具设计
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
4.后续拉深的特点 (1)首次拉深时，平板毛坯的厚度和力学性能都是均匀的，
而后续各次拉深时筒形毛坯的壁厚及力学性能都不均匀。 （2）首次拉深时，凸缘变形区是逐渐缩小的，而后续各次拉
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
（2）简单形状的旋转体拉深零件毛坯尺寸的确定 圆筒直壁部分的表面积为 :对零件进行分割为几何形
状简单的元素，计算后进行叠加。 表4.2.3常用的旋转体拉深零件毛坯直径D计算公式
冲压工艺与模具设计
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
圆筒直壁部分的表面积： 圆角球台部分的表面积： 底部表面积为： 工件的总面积：
模形状(如图4.2.3）凹模表面质量。 拉深条件：压边圈、次数、润滑、工件形状。
冲压工艺与模具设计
图4.2.3 锥形凹模
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
3.拉深系数与拉深次数的确定 查表确定：拉深系数 表4.2.4~4.2.5 拉深次数 表4.2.6 拉深次数的确定还可以采用递推法 判断拉深件能否一次拉深成形，仅需比较所需总的拉
深时，其变形区保持不变，只是在拉深终了以后才逐渐缩小。 （3）首次拉深时，拉深力的变化是变形抗力增加与变形区减
小两个相反的因素互相消长的过程， 后续各次拉深拉深力在整个拉深过 程中一直都在增加，最后阶段才由 最大值下降至零 压力行程曲线（如图4.2.4）。
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
学习目标
了解拉深变形过程和拉深变形区各部分应力与应变状 态。掌握各种不同形状拉深件拉深成形时的变形特点；能 正确确定拉深次数、各次拉深的变形程度；掌握拉深工序 毛坯尺寸计算。熟悉各种用于拉深的冲压设备，并能正确 选用。掌握防止拉深变形起皱和开裂的措施。
掌握首次和后续各种拉深模具的典型结构和拉深模具 设计的要点，并能根据产品的生产纲领、技术指标和工艺 设计的内容设计拉深模具。了解软模拉深和变薄拉深。
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
学习目标
了解拉深变形过程和拉深变形区各部分应力与应变状 态。掌握各种不同形状拉深件拉深成形时的变形特点；能 正确确定拉深次数、各次拉深的变形程度；掌握拉深工序 毛坯尺寸计算。熟悉各种用于拉深的冲压设备，并能正确 选用。掌握防止拉深变形起皱和开裂的措施。
掌握首次和后续各种拉深模具的典型结构和拉深模具 设计的要点，并能根据产品的生产纲领、技术指标和工艺 设计的内容设计拉深模具。了解软模拉深和变薄拉深。
则毛坯直径为： D 4 Ai
A1 d (H r)
A2
4
2rdBiblioteka 2r 8r 2A3
4
(d
2r ) 2
4
D2
A1
A2
A3
Ai
D d 2r2 4dH r 2rd 2r 8r 2
冲压工艺与模具设计
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
4.2.2无凸缘圆筒形件的拉深工艺计算
1.拉深系数
d n 1 dn
拉深系数表示拉深前后毛坯直径的变化量，反映了毛坯
外边缘在拉深时切向压缩变形的大小，用它作为衡量拉深变
形程度的指标。拉深时毛坯外边缘的切向压缩变形量为：
1
Dt d1t Dt
1 d1 D
1 m1; 2
d 1t d 2t d 1t
1
d2 d1
1 m2
.............