第六章 拉深工艺

2 1
R凹
d1 d
'
' 2
4
四、拉深力与压边力的计算
拉深力
采用压料圈拉深时
首次拉深
F d1t b K1
F d i t b K 2 （ｉ＝2、3、…、ｎ）
以后各次拉深 不采用压料圈拉深时
首次拉深
F 1.25 ( D d1 )t b
F 1.3 (d i 1 d i )t b
盒形件的拉深
盒形件是非旋转体零件，拉深变形时，圆角部分相 当于圆筒形件拉深，而直边部分相当于弯曲变形。 沿周边应力应变分布不均匀。 工艺计算复杂，准确性不高， 必要时需要工艺试验。 模具间隙、圆角半径沿周边 分布不均匀。
三、筒形件在以后各次拉深时的特点及方法

1、以后各次拉深的特点： m1限 m2限 m3限 mn限
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
圆 筒 形 件 拉 深 时 凸 缘 变 形 区 的 应 力 分 布
4、拉深时的主要质量问题——起皱与拉裂
a、起皱
起皱的影响因素:

变形程度：m

d－工件直径 D－毛坯直径
m－拉深系数
d3 d2
第三次拉深系 数
mn
dn d d n1 d n1
m总
d d n d1 d 2 d 3 d 4 d n1 d n 第n次拉深系数 m3 mn1 mn m1 m2 D D D d1 d 2 d 3 d n2 d n1
b、影响最小拉深系数[m]的因素
有压料多次拉深的凸、凹模结构
2、拉深凹模和凸模的圆角半径
a.凹模圆角半径的确定
首次（包括只有一次）拉深凹模圆角半径可按下式计算：
rA1 0.8 ( D d )t
代已知条件入上式得Ｄ＝98.2ｍｍ
（２）确定拉深次数坯料相对厚度为
t 2 100 % 2.03% 2% D 98.2
按表可不用压料圈，但为了保险，首次拉深仍采用压料圈。 根据ｔ/Ｄ＝2.03％，查表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 ｄ4＝ｍ4ｄ3＝0.8×28.8ｍｍ＝23ｍｍ 此时ｄ4＝23ｍｍ＜28ｍｍ，所以应该用4次拉深成形。

因为 A
所以 D


4
D 2 其中：A－拉深件毛坯面积

4A


A
4
i
圆环 １/4凹形环面 圆筒形 １/4凸形环面 圆形 （各公式查表p.163.６－４ ）
c、复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定
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，等于该母线展开长度与其重心绕该轴线旋 转所得周长的乘积。 如右图所示，旋转体表面积为
一、拉深过程分析
1
、拉深变形过程
不变形区——底部
已变形区——筒壁
变形区——凸缘
2 、拉深的网格试验
拉深变形过程多余三角形转移

a、圆环形部分（毛坯外径 与洞口直径间金属圈）→ 直壁部分（产生变形）

b、由于多余三角形的转移，
拉深后工件变“高”
拉 深 的 网 格 试 验
3 、拉深过程应力应变分析
Fg (1.8 ~ 2.0) Fz
五、拉深模工作部分结构的确定

1、拉深凸模和凹模的结构

2、拉深凹模和凸模的圆角半径
3、拉深模的间隙 4、凸凹模工作部分的尺寸有制造公差（指最后一 次拉深）


1、拉深凸模和凹模的结构
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
无压料多次拉深的凸、凹模结构

5）、凸凹模圆角半径：

（R凹）R凸大 （R凹）R凸小
m可以取小值 m应该加大

6）、润滑条件

润滑条件好，m可以取小值，（改善塑性流动）
3、拉深次数的确定

a、推算法：


可根据相对厚度 值，由P169表６-６、６-７ 中查出各次拉深的m值 然后计算出各次拉深直径，便可推算出拉深次数。
d1 m1 D
A 2R x L
因拉深前后面积相等，故坯料直径D： D 2 2R x L 4 D 8Rx L
2、拉深系数m：
a、拉深系数
m d D
的概念
拉深系数是指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。
第一次拉深系 数
m1 d1 D
m2
第二次拉深系 数
m3
d2 d1

以后各次拉深的稳定性较首次拉深 为好，不易起皱。

2、以后各次拉深的方法
3、反拉深与正拉深相比较的特点
a、残余应力小 b、加工硬化程度低，有利于成形 c、不容易起皱 d、反拉深的拉深力比正拉深大２０％ d' e、拉深系数 应小些，其中： 1' 为毛坯 d d' 内径、 2' 为成品内径，同时要求： d
按图得：
4
D 2 A1 A2 A3 Ai
i
故
D
A
4
A1 d ( H r ) A2 A3

2r (d 2r ) 8r 4
2
4
( d 2r ) 2
整理后可得坯料直径为:
D (d 2r ) 2 4d ( H r ) 2r (d 2r ) 8r 2 d 2 4dH 1.72dr 0.56r 2
（ｉ＝2、3、…、ｎ）
以后各次拉深
压边力
压料装置产生的压料力Fy大小应适当： 式中
Fy Ap
A――压料圈下坯料的投影面积； p――单位面积压料力， p值可查表
圆筒形件首次拉深
圆筒形件以后各次拉深
FY

D 4
2
(d1 2rA1 ) 2 p

FY

d 4
2
i 1
(d i 2rAi ) 2 p
4、筒形件各次拉深的半成品尺寸计算：

半成品的直径
确定拉深次数后，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：


保证ｍ1ｍ2…ｍｎ＝ 使ｍ1＜ｍ2＜…ｍｎ
dБайду номын сангаасD
最后按调整后的拉深系数计算各次工序件直径： ｄ1＝ｍ1Ｄ ｄ2＝ｍ2ｄ1 … ｄｎ＝ｍｎｄｎ－１

高度
根据拉深后工序件表面积与坯料表面积相等的原则， 可得到无凸缘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。
拉 深 模 结 构 图
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。
不变薄旋转体零件的拉深工艺与模 具



一、拉深过程分析 二、筒形件拉深的工艺计算 三、筒形件在以后各次拉深时的特点及方法 四、拉深力与压边力的计算 五、拉深模工作部分结构的确定 六、拉深模的典型结构
阶梯形件多次拉深的方法: （1）当任意两相邻阶梯直径之比（dn/dn-1）都不小于相 应的圆筒形件的极限拉深系数 。 拉深方法如图a） （2）若相邻两阶梯 直径之比（dn/dn-1） 小于相应圆筒形件的 极限拉深系数 。 拉深方法如图b）
曲面形状零件的拉深
拉深变形特点:复合类冲压成形工序 球面、锥面、抛物面形状冲件拉深成形共同特点是 由拉深和胀形两种变形方式的复合。 做到既不起皱又不破裂。
（ｉ＝2、3、…、ｎ）

压力机公称压力
压力机其公称压力应大于工艺总压力FZ。 工艺总压力为 F FF
z Y
注意：
当拉深工作行程较大，尤其落料拉深复合时，应使工艺力曲 线位于压力机滑块的许用压力曲线之下。 在实际生产中，可以按下式来确定压力机的公称压力 Fg ： 浅拉深 深拉深
Fg (1.6 ~ 1.8) Fz
防止拉裂的常用措施：

通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强 度 正确制定拉深工艺和设计模具，降低筒壁所 受拉应力

二、筒形件拉深的工艺计算

1、旋转体拉深件毛坯尺寸的计算
2、拉深系数m： 3、拉深次数的确定



4、筒形件各次拉深的半成品尺寸计算：
5、有凸缘圆筒形件的拉深工艺计算 6、其它形状零件的拉深
宽凸缘圆筒形件的拉深
宽凸缘筒形件：
d t / d 1.1 ~ 1.4
d t / d 1.4
6、 其它形状零件的拉深
阶梯形件的拉深
变形特点： 阶梯形件的拉深与圆筒形件的拉深基本相同,也就是 说每一阶梯相当于相应圆筒形件的拉深。 判断能否一次拉深成形： 根据零件高度ｈ与 最小直径ｄｎ 之比来 判断。
d D
m d
越小，拉深变形越厉害起皱就越大
D

t 毛坯相对厚度： D t 越小，越容易起皱 D
防止起皱的常用措施：

1）、采用压边圈 2）、采用锥形凹模（角度３００）
防止起皱的常用措施：

3）、采用反拉深（阻力大，防起皱）
b、拉裂

凸缘部分由于变形 量大，因此加工硬 化的程度也大，屈 服点高；而筒壁与 圆角相接处由于几 乎没有切向压缩， 加工硬化较低，材 料屈服点较低，是 薄弱环节。


1、旋转体拉深件毛坯尺寸的计算
a、确定毛坯形状和尺寸的依据

其毛坯形状与拉深件周边形状相似，毛坯的 周边也应该是光滑的曲线，而无急剧的转折 在毛坯尺寸中应包括修边量 （具体数值参照 课本表６－２、６－３） 对于不变薄拉深，拉深前后其面积基本不变


对于旋转体毛坯形状应该是圆形，计算其毛坯直径
b、简单形状拉深件毛坯尺寸计算

1）、材料机械性能 ：

材料塑性越好，而且屈服比小，允许的拉深变形越大

2）、材料的相对厚度：

t ↑ m↓ D

3）、压边条件：

合理压边力，减少摩擦阻力，可以减小拉深系数 压边力保证不起皱前提下取最小值

4）、凸凹模间隙：间隙大，m可以取小值

一般在设计时，前面几次拉深可取较大间隙，不考虑制件精 度，最后一次拉深取合理间隙，以保证尺寸及精度
（4）工序件草图
5、有凸缘圆筒形件的拉深
有凸缘圆筒形件的拉深变形程度及拉深次数 有凸缘圆筒形件的拉深系数取决于 有关尺寸的三个相对比值：dt/ｄ （凸缘的相对直径）、ｈ/ｄ（零件 的相对高度）、Ｒ/ｄ（相对圆角半 径）。
根据拉深系数或零件相对高度， 判断拉深次数。
窄凸缘圆筒形件的拉深
窄凸缘筒形件：
（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：每次拉深系数放大倍数
kn d
dn
4 28
23
1.05
ｍ1＝0.52，ｍ2＝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
各次工序件高度为 ……
D2 r h1 0.25 d1 0.43 1 d1 0.32 r1 d d1 1 D2 r h2 0.25 d 2 0.43 2 d 2 0.32 r2 d d2 2 ... D2 r hn 0.25 d n 0.43 n d n 0.32 rn d dn n
第六章 拉深工艺

拉深：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。 根据材料料厚在拉深前后的变化情况，一般把拉深分 为变薄拉深和不变薄拉深
不变薄拉深
变薄拉深
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
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
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。
解：因ｔ＞1ｍｍ，故按板厚中径尺寸计算。 （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
h 6mm
D d 2 4d ( H h) 1.72 dr 0.56 r 2
t 100 % D
d 2 m2 D
d n mn d n1

……
b、查表法： h

t 根据 、 d 查表P171表6-9、6-10 D
c 、计算法
lg d 1gm1D 拉深次数 n 1 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。