圆筒形件拉深计算
圆筒形件拉深尺寸计算和成形过程模拟
圆筒形件拉深尺寸计算和成形过程模拟摘要：在冲压生产中，拉深是广泛使用的工序。
通过拉深可获得筒形、阶梯形、锥形、球形等零件。
平板毛坯拉深成筒状开口零件时口部出现飞边卷口现象，对此进行切边设计。
关键词：筒形件；模具结构；拉深间隙Dynaform作为近年来板料成形数值模拟技术中常用的软件，可以预测成形过程中板料的破裂、起皱、回弹等，从而帮助设计人员显著减少模具开发设计时间及试模周期。
在利用该软件进行模拟分析时，应该采用理论计算和软件模拟共用，以找出合适的成形工艺。
带凸缘的圆筒形件是日常生活中常用的零件，如不锈钢的面盆、压力锅的锅盖等物品，均属于带凸缘的圆筒形件。
本文利用所给的拉深件，首先计算了拉深过程中的部分尺寸，而后在理论计算的基础上，结合Dynaform软件对零件的拉伸过程进行模拟，找出了较为合适的压边力，从而为后续拉深模具设计提供依据。
1、带凸缘圆筒形件拉深尺寸计算图1是带凸缘圆筒形件的零件图，其壁厚为2mm，材料为304不锈钢，精度为IT14级。
本文计算的拉深尺寸包括拉深毛坯的尺寸、拉深次数的计算、压边装置的使用与否以及压边力的计算。
1.1带凸缘圆筒形件毛坯尺寸的计算由图1，零件的厚度t=2mm，因此在计算毛坯尺寸时应采用中线尺寸计算。
该零件的相对直径dt/d=380/320=1.18，其中dt为凸缘直径，d为圆筒件底部直径，取修边余量δ=6mm。
由拉深毛坯尺寸的计算公式可知：根据图1，d4=380+2δ=392mm，r=6mm，d2=d+2r=332mm，H=98mm由此计算出防尘盖毛坯尺寸：1.2是否需要压边装置和拉深次数的计算本零件采用普通平面凹模拉深，毛坯不起皱条件为：t/D≥（0.09～0.17）（1-m）由图1和D可计算出：t/D=2/527=0.38%，总拉深系数m=d2/D=332/527=0.63。
因此（0.09～0.17）（1-m）=0.0333～0.0629，则t/D<（0.09～0.17）（1-m），因此该零件拉深时需使用压边圈。
直壁圆桶形件落料拉深模设计
模具课程设计机械与自动化工程系数控加工专业班级10级数加3班学号XX姓名XX1．零件的工艺性分析如图，该产品是不带凸缘的直壁圆桶形件，厚度为0.3；零件的形状简单、对称，底部最大圆角半径为3.1,最小圆角半径为2.8，满足拉深工艺对形状和尺寸的要求，适合于拉深成行；2．工艺方案确定（1）确定修边余量由h/d=（19.3-0.15）/28.6=0.67，查表4.1得Δh=1.2mm（2）毛胚直径计算由式（4。
1）得D=[d0²＋４d（h+Δh）＋２πrd+8r²]½=[ (28.2×2.95)²+4×28.3×(19.3-0.3-2.95+1.2)+2π×3.1×(28-0.6)+8×3.1²]½=54mm（3）拉深次数确定1）判断是否需要压边圈。
由毛胚相对厚度t/D×100=（0.3/54）×100=0.556。
查表4.6知需要采用压边圈。
2）确定拉深次数。
由t/D×100=0.556。
查表4.4得极限拉深系数[m1]=0.58，[m2]=0.79则各拉深直件直径为:D1=[m1]=0.58×54=31.32mmD2=[m2]=0.79×31.32=24.74mm则两次拉深即可完成(4)方案确定。
该拉深件需要落料、二次拉深、一次冲孔、一次切边才能最终成行。
因此成行该零件的方案有以下几种：方案一：单工序生产，即落料－拉深－拉深－冲孔－切边方案二：首次复合，即落料拉深复合－拉深－冲孔－切边方案三：级进拉深方案一模具结构简单，但首次拉深时毛胚定位比较困难；方案三模具的结构比较复杂；因此方案二比较合适。
３．工艺计算(1)各次拉深半成品尺寸的确定１）半成品直径。
将上述极限拉深系数作调整，现分别如下：ｍ１=0.63 d1=m1D=0.62×54=34.02mmｍ2=0.84 d2=ｍ2D=0.84×34.02=28.6mm2)半成品底部圆角半径 r1=5.5mm r2=3.5mm3)半成品高度H，由式（4.3）计算得H1=0.25(D2/d1-d1)+0.43r1/d1(d1+0.32r1)=[0.25×(54²/34.02-34.7)+0.43×5.5/34.7×(34.7+0.32×5.5)]=15.24mmH2=19.9mm(2)冲压工艺力计算及初选设备拉深力由式(4.8)计算,查表4.8得K2=0.75查表1.3取бb=320Mpa则F压=π(d²1-d²2)P/4=π×(34.02²-28.6²)×1.2/4N=3.2KN选用单动压力机,设备吨位:F设≥F1+F压=21.34+3.2=24.54KN4.模具工作部分尺寸的设计落料凸凹模刃口尺寸计算查表2.11,-б=-0.004mm,+б=+0.006mm. 磨损系数X=0.5凹模刃口尺寸Dd=(D-Z min) +0б=(54－０.5×0.31) +00.006mm=53.85+0.0006mm凸模刃口尺寸寸D=(D d-Z min)0-αP=(53.85-0.01) 0-0.004=53.840-0.004mm拉深(1)模具单边间隙C的确定查表4.13得第二拉深凸凹模之间的单边间隙为 C2=t=1mm(2)凸凹模圆角半径的确定1)凹模圆角半径r d2的确定查表4.12得r d1=8t=2.4mm则r d(n-1)=(0.6-0.8)r d n可得r d2=1.92mm2)凸模圆角半径r p2的确定由于工件圆角半径大于料厚,因此最后一次拉深用的凸模圆角半径应该与工件圆角半径一致,即r p2=2.95mm(3)凸凹模刃口尺寸即尺寸公差的确定零件的尺寸及精度是由最后一道拉深模保证的,因此最后一道拉深用模具的刃口尺寸与公差应由工件决定.由于零件对外形有尺寸要求,因此以凸模为基准,间隙取在凹模上,即:D p2=(d min+0.4×Δ)0－Б=（28+0.4×0.74）－００．００２mm=28.296－００．００２mmD d2=(d p2+2C)＋Б０=(28.296+2)＋００．０３mm=30.296＋００．０３mm式中бp、бd分别是凸凹模的制造公差,由表4.14查得Δ是工件的公差、工件未注公差可以按IT14级取为0.74mm凸模通气孔尺寸确定由表4.15查得.通气孔尺寸为5mm落料拉深复合模尺寸计算1）拉深凸凹模的尺寸计算1 模具单边间隙的确定查表4.13得c1=1.1t=0.33mm2 凸凹模圆角半径的确定凹模圆角半径查表4.12得rd1=2.4mm凸模圆角半径rp1=2.4mm2凸凹模刃口的尺寸及尺寸公差的计算(注:未注公差可按IT14计算)dp1=（dmin+0.4×△）=33.296 mmdd1=（dp1+2c）=33.956 mm3凸模通气孔尺寸的确定查表4.15得5mm2)落料凸凹模的尺寸及尺寸公差的计算根据刃口尺寸计算的露体原则查表2.11 得δp=-0.005 δd=+0.008凹模刃口尺寸Dd=(D-x△) =(55-0.5×0.72) mm=54.64 mm凸模刃口尺寸Dp=(Dd-Zmin) =(54.64-0.01) mm=54.63 mm校核|δp|+|δd|=0.005+0.008=0.013 Zmax-Zmin=0.03-0.01=0.02 满足|δp|+|δd|≤Zmax-Zmin 满足要求冲孔凸凹模刃口尺寸计算查2.11,-б=-0.004mm,+б=+0.006mm,磨损系数X=0.5凸模刃口尺寸D=(d+Δ) 0-αP =21+0.5×0.3) 0-0.004mm=21.150-0.004mm 凹模刃口尺寸Dd=(d p+Z min0б=(21.15+0.01) +00.006mm=21.16+00.006mm模具主要零件设计（1）凸模材料选用Cr12MOV,热处理至56-60HRC（2）凹模材料选用Cr12MOV,热处理至58-62 HRC（3）压边圈材料选用45钢,热处理至43-48HRC（4）垫板材料选用45钢,热处理至43-48 HRC（5）凸模固定板材料选用45钢.。
圆筒形件拉深过程的力学理论分析与计算
形的应 变与 凸缘半径之 间的关系 ． 并通过该 关系求得 了等效应变 ． 确定 了真实 应力
应 变 关 系模 式 。 而 求 解 出 拉 深 力 ． 从
关键 词 ： 拉深过程； 应变分析； 拉深力
中图分类 号 ： Ｇ ８．１ Ｔ ３６４
文献 标识码 ： Ａ
拉 深或拉 延是板 材 冲 压成 形工 艺 中的 一道 重要工 序 ， 在金 属板 材 成形 中 不但 应用 广 泛 ， 且应 用历 而
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内 蒙古 工 业大 学 学报 第２ ５卷 第 ３期
Ｊ ＯＵ ＲＮＡＬ ＮＮＥＲ Ｏ ＮＧＯＬＩ ＯＦ Ｉ Ｍ Ａ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ ＯＦ ＴＥＣＨＮ（ Ｌ０Ｇ Ｙ ）
文章 编 号 ：０ １ ５６ （０ ６ ０ —１ ３０ １０ — １ ７ ２ ０ ）３０ ８ — ７
性 加工 理 论 ．
维普资讯
内蒙古工业 大学学报
１ １ 平 底拉 深时 的等 效 应变 ．
１１ １ 等效 应变 （ ） ．． 一 如 图 １所示 ， “ 为 凹模 入 口（。 ） 的径 向位 移 ， 设 。 ，点 处 ． 由于 。 方 向是 指 向 凹模 的 中 心 ， 属 向 凹模 内移 动 ， 的 金 凸缘变形 相 当于一 个 环形 毛坯 在径 向拉应 力 的作用 下收
形 理论 》 汪大 年教 授 的《 、 金属 塑 性 成形 原 理 》 俞汉 清 教授 的《 、 金属 塑性 成 形 原理 》 最 新 出版 的《 料 成 、 材
形原理 》 ）在较 为权威的杂志上也没有相关研究的报道． 等 ． 但是这些 问题确实对实际生产有着重要影
响． 特别是 计算 拉 深或 拉 延力 的理 论公 式 即拉 深或拉 延力Ｐ随拉 深 或拉 延ｈ的变 化 关 系——Ｐ—ｈ曲线 ， 对 于精确 计算 拉深 或 拉延 力 、 究拉 延与 胀形之 间的关系 、 件的 胀形 量 与被 拖 入 凹模 内金属 的 量 的计 研 工
【材料成型工艺--锻压】2.4圆筒拉深件的拉深工序计算
若需经过多次拉深方能成形，则拉深件的总 拉深系数等于各次拉深系数的乘积，即
m
d D
d1 D
d2 d3
d1本d2节
dn1 dn
内dn容2 d结 n1
m1m2
束
mn1mn
拉深系数m表示拉深前后坯料（工序件）直径的变化率。
是衡量拉深变形程度的一个重要的工艺参数。
注意：拉深系数系愈小，表示拉深变形程度愈大。
当 m总＞［m］时，拉深件可一次拉成，否则需要多次拉深。 当拉深系数过小时，由于拉深力超过侧壁承载能力而使拉深失 败，此时可采用多次拉深。
其拉深次数的确定有以下几种方法： (1) 计算法 (2) 查表法 (3) 推算法
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（1）计算法 拉深次数的确定可采用计算方法 进行确定，其计算公式如下：
n 1 lg dn lg(m1D) lg mn
无凸缘圆筒件的修边余量 带凸缘圆筒件的修边余量（可查表）
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二、圆筒形拉深件毛坯尺寸的计算
一、坯料形状和尺寸确定的依据
形状简单的旋转体拉深件：
体积不变原则: 若拉深前后料厚不变，拉深前坯料表面积与
拉深后冲件表面积（加上修边余量）近似相 等，得到坯料尺寸。 形状复杂的拉深件： 需多次试压，反复修改，才能最终确定坯料形状。
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影响拉深系数的因素
1、材料性能
屈强比 s / b ↓延伸率↑→拉深成形性能↑拉深系数↓
2、毛坯相对厚度
材料相对厚度 t/本D ↑节→拉内深容系数结↓束
越薄的材料拉深时，越容易失稳而起皱
3、材料的拉深次数
首次拉深——毛坯性能均匀,m值最小。 以后拉深——加工硬化，塑性降低，m↑
圆筒拉伸模原理
图片：拉深模的基本原理（二）三、切边余量：是由于模具间隙不均匀，板厚变化，磨擦阻力不等，定位不准及材料机械性能的方向性等，造成拉深件口部高低不齐，对于要求高的拉深件，需增加一道切边工序。
而多次拉深就更明显。
四、毛坯尺寸计算：主要根据塑变体积不变原理，并略去拉深中的壁厚的变化。
拉深前后毛坯与工件表面积相等的原则进行，此种方法称作等面积法。
但这种计算方法只是近似的。
若旋转体毛坯料厚>0.5mm，计算时以料厚中线为准。
当R1=R2时，D=R1≠R2D=D=D=五、圆筒形件拉深系数1．拉深系数的概念。
拉深系数是指拉深后工件直径d与拉深前毛坯直径D之比。
M=d/DA．（M<1）拉深系数M反映了拉深时材料变形程度的大小，M越小，表明变形程度越大。
B．拉深系数M是拉深工艺中的一个重要参数，是拉深工艺计算和模具设计的重要依据。
C．实际生产中，为减少拉深次数，M一般取最小值。
D．当M小到一定值时，凸缘外边缘便会出现起皱现象，但可用增加压力圈的压边力防止起皱的出现。
E．当M 小到一定值时，出现拉破现象，拉破一般出现在拉深力快出现峰值时，即拉深的初始阶段。
F．极限拉深系数，在危险断面不被拉破的条件下所能采用的最小拉深系数。
2．影响拉深系数的因素：A．材料的机械性能。
材料的塑性好，屈服比σs/σb小的材料，m可小些，因σs小，说明材料易变形，σb大，说明危险断面承载能力高，不易拉断。
B．毛坯的相对厚度t/DC．拉深方式：有压力圈时，拉深系数M可小些。
D．模具结构：拉深模的凸，凹模圆角的大小，及凸，凹模之间的间隙大小，对拉深系数影响很大。
E．磨擦与润滑条件：要求凹模、压力圈与毛坯接触面应光滑，要求润滑，但凸模与毛坯接触面要粗糙些好，不要润滑，以增加磨擦力，减少拉裂的可能性。
3．拉深系数的确定：由于影响材料拉深系数的因素很多，理论计算与实际相差太大，各种材料的拉深系数都是由实验方法获得的。
六、拉深模的分类：1．再次拉深模：它是半成品毛坯套在压力圈上定位，上模下降，下模上的凸模把半成品毛坯拉入凹模中，使半成品直径减少，主要区别：是压边圈与首次拉深的压边圈不同。
圆筒形件的拉深
1.1 拉深系数
1） 材料的力学性能
3） 材料的表面质量
5） 润滑条件
圆筒形件的拉深
2） 材料的相对厚度 t/D
及压边圈的使用 4）
拉深次数
6） 拉深速度
1.2 拉深次数的确定
圆筒形件的拉深
拉深件一般经过几次拉深才能达到最终 尺寸形状。如果拉深件总的拉深系数 m总 大 于第一次允许的极限拉深系数 m1，即： m总> m1。
冲压工艺与模具设计
1.1 拉深系数
圆筒形件的拉深
拉深系数表示拉深后圆筒形件的直 径 d 与拉深前毛坯（或半成品）的直径 D 之比。拉深系数表示拉深时板料的变 形程度，用符号 m 表示。M 是小于1的 系数，m 值越小，说明拉深时变形程度
越大。
1.1 拉深系数
圆筒形件的拉深工件总的Fra bibliotek形系数：圆 筒 形 件 的 多 次 拉 深
说明拉深该工件的实际变形程度比第一
次容许的极限变形程度要小，工件可以一次
拉成。否则需要多次拉深才能成形。
圆筒形件的拉深
1.3 各次拉深工序尺寸的确定
圆筒形件的拉深
1.3 各次拉深工序尺寸的确定
冲压工艺与模具设计
圆筒件首次拉深模设计说明书
机械专业综合课程设计说明书圆筒件首次拉深模设计学院（系）：专业：学生姓名：学号：指导教师：完成日期：目录第一章绪论 (1)1.1 冲压工艺与模具的发展方向 (1)1.2 我国模具技术的发展趋势 (1)第2章分析零件的工艺性 (4)2.1 工艺分析 (4)2.2 材料分析 (5)2.3 毛坯计算 (5)第3章确定工艺方案和模具总体设计 (7)3.1 确定工艺方案 (7)3.2 模具类型的选择 (7)3.3 送料方式的选择 (7)3.4 定位方式的选择 (7)3.5 卸料、出件方式的选择 (7)3.6 导向方式的选择 (8)第4章拉深模主要工艺参数的计算 (9)4.1 拉深工艺 (9)4.2 初选压力机 (9)4.3计算凸、凹模刃口尺寸及公差 (9)第5章模具主要零件的设计 (11)5.1主要工作零件的设计 (11)5.1.1 凸模的结构设计 (11)5.1.2 凹模的结构设计 (11)5.1.3 定位机构的设计 (12)5.2 模柄及固定零件 (12)5.3 压力机技术参数的校核 (14)参考文献 (16)第一章绪论1.1 冲压工艺与模具的发展方向成形工艺与理论的研究近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的精度日趋精确，生产率也有极大提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。
前几年的精密冲压主要市是指对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还可兼有精密弯曲、拉深、压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形。
过去的精密冲裁只能对厚度为5~8mm以下的中板或薄板进行加工，而现在可以对厚度达25mm 的厚板实现精密冲裁，并可对σb >900MPa的高强度合金材料进行精冲。
由于引入了CAE，冲压成形已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计。
第一节 圆筒形零件拉深讲解
筒壁传力区拉裂： 由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。
一、无凸缘圆筒形零件拉深 4、圆筒形零件拉深成形的缺陷及防止措施
1）凸缘变形区的起皱 主要决定于：
切向压应力σ3的大小，越大越容易失稳起皱； 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， 抵抗失稳能力越差。
第n次拉深系数： mn＝dn/dn-1
6、拉深系数的确定 1）拉深系数的概念
拉深系数m 表示拉深前后坯料(工序件)直径的变化率.
m 愈小，说明拉深变形程度愈大，相反变形程度愈小. 拉深件的总拉深系数等于各次拉深系数的乘积，即
若m 取得过小，会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。 极限拉深系数: 工件在危险断面不至拉破时，所能达到的最小拉深系数mmin。
压料装置产生的压料力Ｆy大小应适当；
在保证变形区不起皱的前提下，尽量选用小的压料力。 理想的压料力是随起皱可能性变化而变。
9、圆筒形零件拉深的压料力和拉深力
2）拉深力与压力机的公称压力 ①拉深力F
按经验公式可计算出圆筒形件带压料装置和不带压料装置的 首次拉深和以后各次拉深的拉深力。 ②压力机的公称压力
②金属的流动过程 工艺网格实验 材料转移：高度、厚度发生变化。
③拉深变形过程
外力
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)
拉深单元变形动画
一、无凸缘圆筒形零件拉深
2、圆筒形零件拉深过程中坯料内的应力与应变状态 拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态
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。
圆筒形拉深件毛坯尺寸计算综述
圆筒形拉深件毛坯尺寸计算2007-10-24 15:39:04| 分类：专业知识| 标签：|字号大中小订阅4 . 2 直壁旋转体零件拉深工艺的设计圆筒形零件是最典型的拉深件，掌握了它的工艺计算方法后，其它零件的工艺计算可以借鉴其计算方法。
下面介绍如何计算圆筒形零件毛坯尺寸、拉深次数、半成品尺寸，拉深力和功，以及如何确定模具工作部分的尺寸等。
4.2.1 圆筒形拉深件毛坯尺寸计算拉深件毛坯尺寸计算的原则（1）面积相等原则由于拉深前和拉深后材料的体积不变，对于不变薄拉深，假设材料厚度拉深前后不变，拉深毛坯的尺寸按“拉深前毛坯表面积等于拉深后零件的表面积”的原则来确定(毛坯尺寸确定还可按等体积，等重量原则)。
（2）形状相似原则拉深毛坯的形状一般与拉深件的横截面形状相似。
即零件的横截面是圆形、椭圆形时，其拉深前毛坯展开形状也基本上是圆形或椭圆形。
对于异形件拉深，其毛坯的周边轮廓必须采用光滑曲线连接，应无急剧的转折和尖角。
拉深件毛坯形状的确定和尺寸计算是否正确，不仅直接影响生产过程，而且对冲压件生产有很大的经济意义，因为在冲压零件的总成本中，材料费用一般占到60 %以上。
由于拉深材料厚度有公差，板料具有各向异性；模具间隙和摩擦阻力的不一致以及毛坯的定位不准确等原因，拉深后零件的口部将出现凸耳(口部不平)。
为了得到口部平齐，高度一致的拉深件，需要拉深后增加切边工序，将不平齐的部分切去。
所以在计算毛坯之前，应先在拉深件上增加切边余量(表42.1、4.2.2)。
表4.2.1无凸缘零件切边余量Δh（mm)拉深件高度h拉深相对高度h/d或h/B附图>0.5～0.8 >0.8～1.6 >1.6～2.5 >2.5～4≤10>10～20 >20～50 >50～100 >100～150 >150～200 >200～250>250 1.01.22345671.21.62.53.856.37.58.51.522.53.856.37.58.522.5468101112[img=118,139]mhtml:file://F:\冲压\4 _ 2 直壁旋转体零件拉深工艺的设计.mht![/img] 表4.2.2有凸缘零件切边余量ΔR（mm)凸缘直径dt或Bt相对凸缘直径dt/d或Bt/B附图< 1.5 1.5～2 2～2.5 2.5～3< 25>25～50 >50～100 >100～150 1.82.53.54.31.62.03.03.61.41.82.53.01.21.62.22.5[img=125,125]mhtml:file://F:\冲压\4 _ 2 直壁旋转体零件拉深工艺的设>150～200 >200～250>250 5.05.56.04.24.65.03.53.84.02.72.83.0计.mht![/img]2.简单形状的旋转体拉深零件毛坯尺寸的确定(图4.2.1)对于简单形状的旋转体拉深零件求其毛坯尺寸时，一般可将拉深零件分解为若干简单的几何体，分别求出它们的表面积后再相加(含切边余量在内) 。
圆筒件的拉深系数
若某相邻两阶梯直径比值dn／dn-1小于相应圆筒 形件的极限拉深系数时，则由直径dn-1到dn按 凸缘件的拉深办法，其拉深顺序由小阶梯到大 阶梯依次拉深。
若mΣ>m（极限拉深系数），则该零件只 需拉深一次，否则必须多次拉深。
多次拉深时，拉深次数的确定：
取首次拉深系数为m1，则m1=d1/D,故d1=m1D 取第二次拉深系数为m2，则m2=d2/d1
故d2=m2d1=m1m2D … 第n次拉深时，工作直径则为：dn=m1m2m3……mnD 因而mΣ=m1m2m3…mn
工序图：
二、有凸有凸缘圆筒形件的拉深将毛坯拉深至某一时刻 达到零件所要求的凸缘直径dt时不再拉深。
毛坯直径为 ：D d2t1 4d1h1 3.44d1r
当圆角半径rd=rp=r时，第一次拉深 系数为 ：
m1
d1 D
1
d t1 d1
2
h1 4
d1
3.44 r d1
对于中小型零件(d t<200mm)， 采用减小圆筒形部分直径、增加 高度来达到，而圆角半径rp和rd 在整个变形过程中基本保持不变。
用此方法制成的零件，表面质量较差， 容易在筒壁部分和凸缘上残留有中间工 序中形成的圆角部分弯曲和厚度的局部 变化的痕迹，所以最后要加一道整形工 序。
2．改变圆角半径并减小圆筒形直径
当工件的相对拉深高度h/d>h1/d1时，则该 工件就不能用一道工序拉深出来，而需 要两次或多次才能拉出。
以后各次拉深的拉深系数为mn=dn/dn-1。
(二)窄凸缘圆筒形件拉深
对 dt / d 1.11.4 之间的凸缘件称为窄凸缘件。
这类零件因凸缘很小，可以当作一般圆筒形件 进行拉深，只在倒数第二道工序时才拉出凸缘 或拉成具有锥形的凸缘，而最后通过校正工序 压成水平凸缘。
圆筒形件拉深工艺计算
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深工艺计算
三、圆筒形件拉深的压料力与拉深力
２．拉深力与压力机公称压力 （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 F FY
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 Fg (1.6 ~ 1.8)Fz 深拉深 Fg (1.8 ~ 2.0)Fz
（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：
１）保证ｍ1ｍ2…ｍｎ＝ ２）使ｍ1＜ｍ2＜…ｍｎ
d D
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
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深工艺计算
二、拉深次数与工序件尺寸
极限拉深系数［m］
从工艺的角度来看，［m］越小越有利于减少工序数。
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深工艺计算
一、拉深系数与极限拉深系数
２．影响极限拉深系数的因素
（1）材料的组织与力学性能 （2）板料的相对厚度t / D
t/D
［m］
（3）拉深工作条件
1）模具的几何参数 2）摩擦润滑 3）压料圈的压料力
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深工艺计算
二、拉深次数与工序件尺寸
１．拉深次数的确定 （２）推算方法
1）由表4.4.1或表4.4.2中查得各次的极限拉深系数； 2）依次计算出各次拉深直径，即
ｄ1＝ｍ1Ｄ；ｄ2＝ｍ2ｄ1；…；ｄｎ＝ｍｎｄｎ－１； 3）当ｄｎ≤ｄ时，计算的次数即为拉深次数。
第六章拉深(5—7)
②变形情况：直边流入凹模的速度＞圆角部分
∴直边对圆角的变形有带动作用，因此，可减少圆角的拉应力σL。 ③直边与圆角相互影响程度决定于r/B和H/B r/B↓→ 直边对圆角变形影响↑ H/B↑→ 直边对圆角变形影响↑
（二）盒形件毛坯形状与尺寸的确定 1、一次拉深成形的低盒形件坯料 作图法： （1）直边——按弯曲变形
不能用来作为判断依据
m
d d D 2d
2.三种成形方法
（1）
t 3% D
可不用压料圈，但行程终了要整形，
（2）
t 0.5% ~ 3% 采用压料装置拉深 D t 3% D
采用压料筋或反拉深方法
（3）
1. 带直壁 h (0.1 ~ 0.2)d 或带凸缘球形件 dt d (0.2 ~ 0.3)d 有利于球面成形（防皱） 2. 高度小于 r 的浅球形件 问题----------起皱、坯料偏移、回弹 （1）
di mi d i 1
(i=2,3,4…n)
以后各次拉深系数——其值与凸缘宽度及外形尺寸无关，可 查表5-11，与无凸缘拉深相同。
（二）拉深方法
1．小凸缘圆筒件拉深
前几道按无凸缘拉深→最后两道拉为带锥形凸缘件→再整形成平面凸缘。
2．宽凸缘圆筒件拉深方法
表面质量较差，需最后增加整形 工序，适用于薄、深、中小件 （dt<200mm）
查表5-14
ri——各次拉深后工序件口部圆角半径
（2）相对高度 当 r rd 也可用H/r表示 首次拉深查表5-13
拉深系数m大于表5-12或相对高度H/r小于表5-13可一次拉深成形。
（四）盒形件多工序的拉深方法及工序件尺寸的确定 盒形件多次拉深的变形特点： （与筒形件多次拉深不同；与盒形件首次拉深不同）
12.2 圆筒形零件的拉深工艺计算
D Dd t
rdn 0.6 ~ 0.8 rd ( n 1)
rp 0.7 ~ 1rd
各次工序件底部圆角半径取以下数值： r1＝8mm，r2＝5mm，r3＝4mm，r4＝3mm
第四章 拉深工艺与拉深模设计
例（续） （5）计算各次拉深高度 根据拉深前后表面积不变原则
Φ55.0
36.80 53.0 68.6
三、拉深件毛坯尺寸计算
1、确定依据： 体积不变原则:若拉深前后料厚不变，拉深 前坯料表面积与拉深后冲件表面积近似相 等，计算坯料尺寸。 相似原则:拉深前坯料形状与冲件断面形状相 似。但坯料的周边必须是光滑的曲线连接。
形状复杂的拉深件：
需多次试验，反复修改，最终确定坯料形状。
hn 0.25 Dk1k 2 ...k n d n 0.43 rn dn
d n 0.32 rn
各次工序拉深工件高度为： h1＝35.8mm，h2＝52.0mm， h3＝67.6mm，h4＝81mm
第四章 拉深工艺与拉深模设计
例（续） （6）工序件草图
82 Φ30.0 Φ34.6 Φ42.3
拉深件的模具设计顺序：
先设计拉深模，坯料形状尺寸确定后再设计冲裁模。
切边工序 ：拉深件口部不整齐，需留切边余量。
2、简单旋转体拉深件坯料尺寸
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。
例4-1 图4-14所示圆筒形拉深件，材料08钢， 求毛坯尺寸 零件相对高度h/d=68/20=3.4，高度h>50mm， 查表4-3知，修边余量δ=6mm
拉深工序计算
（3）判断能否一次拉深 由 H/d = 58/28 = 2.07
(t/D)×100 = (2/113)×100 =1.77
df/d = 80/28 = 2.85 查表4-9 得首次拉深的极限拉深系数为：
m1min = 0.32, m = d/D = 28/113 = 0.25 由于m<m1min，该拉深件不能一次拉深成形。
d
t H
rg
r
d 图4-12 带凸缘圆筒形拉深件
1.窄凸缘圆筒形拉深件的拉深方法与计算 窄凸缘圆筒形拉深件的拉深方法如图4-13所示。前几道工 序先拉成无凸缘圆筒形件，最后两次拉深拉成口部带有锥 度和较大凸缘圆角的带凸缘件，然后再用一道工序将凸缘 校平。因此，窄凸缘圆筒形拉深件的拉深工序尺寸计算方 法与无凸缘圆筒形拉深件的拉深工序尺寸计算方法基本相 同，在此不在赘述。
d1=m1D=0.51×77=39.3（mm） →调整为d1=41（mm） d2=m2d1=0.75×39.3=29.5（mm）→调整为d2=31（mm） d3=m3d2=0.78×29.5=23（mm） →调整为d3=24.5（mm） d4=m4d3=0.80×23=18.4（mm） →调整为d4=20（mm） 拉深次数为4次。
（1）凸缘直径应在首次拉深时确定，以后各次拉深只是将 首次拉深拉入凹模的材料作重新分配。
（2）带凸缘拉深件首次拉深的变形程度比拉深系数相同的 无凸缘件的拉深小，因而允许取更小的拉深系数。表4-8 和4-9分别为带凸缘圆筒形拉深件首次拉深的最大相对高 度和最小拉深系数。
（3）首次拉深拉入凹模的材料应比实际需要量多5%~10%， 多拉入的材料在以后各次拉深中逐次返回到凸缘上。
D1 1132 802 362 1.05 802 362 115(mm)
(4-1、2)圆筒形件拉深变形分析
第四章 拉深工艺与拉深模设计
第二节 圆筒形件拉深变形分析
2.筒壁的拉裂
最易拉裂的位置：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 相切处的危险断面产生破裂。
最易拉裂的时刻：当Rt=（0.7~0.9）R0时，1max 达到最大值 [(1max)max]
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。
第一节 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。
拉深 不变薄拉深
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
毛坯的三角形阴影部分材料
第四章 拉深工艺与拉深模设计
拉深变形过程
第四章 拉深工艺与拉深模设计
拉深网格的变化
第四章 拉深工艺与拉深模设计拉深过 Nhomakorabea程
的
应
下标1、2、3分 别代表坯料径向、
力
厚度方向、切向
与
的应力和应变
应
变
状
态
第四章 拉深工艺与拉深模设计
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
直径为ｄ高度为Ｈ的圆筒形件（H>（D-d）/2）
第四章 拉深工艺与拉深模设计
第二节 圆筒形件拉深变形分析
二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态
拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态
1.凸缘部分 应力分布图
12.4 拉深力
2.压边力的计算 施加压边力是为了防止毛坯在拉深变
形过程中的起皱，压边力Q的大小对拉深工 作的影响很大。如果 Q太大，会增加危险 断面处的拉应力而导致破裂或严重变薄， Q太小时防皱效果不好。在生产中，一次拉 深时的压边力可按拉深力的1/4选取，即：
Q＝Aq=0.25P（N)
压边形式
（1）首次拉深模
一、压料装置与压料力 3、压边形式 （3）双动压力机 拉深
外滑块压边， 拉深效果好，模 具结构简单。
3、压力机的选择
▪ 单动压力机上拉深时，其总压力P总应为拉深力与 压边力之和。
▪ P总=P+Q
▪ 压力机的标称压力是接近下止点时的压力，拉 深过程中最大拉深力出现在拉深过程的开始阶段。 选压力机时，应使标称压力大于总压力。
▪ 浅拉深件： P压机≥（1.6~1.8） P总 ▪ 深拉深件： P压机≥ （1.8~2.0） P总
§12.4 拉深力
1．拉深力的计算
圆筒形工件采用压边拉深时可用下式计算拉深力 ：
第一次拉深 ：P d1t bk1 第n次拉深 ： P dnt bkn
圆筒形工件不用压边拉深时可用下式计算拉深力 ：
第一次拉深 ： P 1.25 (D d1)t b
第n次拉深 ： P 1.3 (dn1 d n)t b
对于小凸缘、半球 面或抛物面零件拉深 可用带拉深肋的模具， 或带限位装置的压边 圈，见图4-48a
▪ 一般采用平面压 边装置。
▪ 宽凸缘拉深件见 右图
（2）以后各次拉深模 筒形压边圈，见图4-48b、c。
（3）双动压力机拉深
外滑块压边，计算
有凸缘圆筒形件的拉深
有凸缘圆筒形件的拉深山东建筑大学备课纸三、有凸缘圆筒形件的拉深(一) 一次成形拉深极限，首先要讨论的问题:如何判断有凸缘筒形件能否一次拉出, ，在拉深有凸缘筒形件时，采用相同毛坯直径和相同工件直径时，可拉深出不同凸Dd1缘直径d和不同高度h的工件。
显然，工件t高度和凸缘直径都影响着实际变形程度，当工件凸缘直径越小，高度越大，其变形程度也越大。
因此用一般的m=d/D不能表11 达在拉深不同的d和h时的实际变形程度。
t，，筒形件第一次拉深的许可变形程度可用相应于d/d不同比值的最t1 大相对高度h/d来表示(表4-9)。
11 当工件的相对拉深高度h/d>h1/d1时，则该工件就不能用一道工序拉深出来，需要两次或多次才能拉出。
(二)窄凸缘圆筒形件拉深，d/d=1.1~1.4 t，其拉深系数确定、拉深工艺计算与无凸缘的圆筒形件相同。
，因凸缘很小，可以当作一般圆筒形件进行拉深，只在倒数第二道工序时才拉出凸缘或拉成锥形凸缘，最后校正成水平凸缘。
，若 h/d?1时，则第一次即可拉成口部具有锥形凸缘的圆筒形，最后校正凸缘即可。
(三)宽凸缘圆筒形件的多次拉深, 宽凸缘件的拉深原则:凸缘不能减小，一次成型。
第页山东建筑大学备课纸, 假若零件的拉深系数大于表4-10所给的第一次拉深系数极限值, 则该零件可一次拉成。
,,或者零件的相对高度小于表4-9所给的第一次拉深的最大相对高度值，则该零件可一次拉成。
宽凸缘件多次拉深工艺通常有两种情况:中小型零件( d <200mm): t减小圆筒形直径并增加其高度，r和r基本不变。
pd制成的零件，表面质量较差，容易在筒壁部分和凸缘上残留有中间工序中形成的圆角部分弯曲和厚度的局部变化的痕迹，所以最后要加一道整形工序大型零件( dt ,200mm)，厚料改变圆角半径r和r并减小圆筒形直径，高度基本不变。
pd制成的零件表面光滑平整，而且厚度均匀，不存在中间拉深工序中圆角部分的弯曲和局部变薄的痕迹。