拉深模设计实例
拉深模的结构形式与设计
拉深模的结构形式与设计
开始之前我们先来学习一下原理
拉深工艺过程详解视频
拉深模的基本原理
拉深是利用模具将平板毛坯或半成品毛坯拉深成开口空心件的一种冷冲压工艺。
拉深工艺可制成的制品外形有：圆筒形、门路形、球形、锥形、矩形及其它各种不规则的开口空心零件。
拉深工艺与其它冲压工艺结合，可制造外形复杂的零件，如落料工艺与拉深工艺组合在一起的落料拉深复合模。
日常生活中常见的拉深制品有：
旋转体零件：如搪瓷脸盆，铝锅。
方形零件：如饭盒，汽车油箱
复杂零件：如汽车覆盖件。
拉深模结构形式
变薄拉深模变薄拉深与一般拉深不同，变薄拉深时工件直径变化很小，工件底部厚度基本上没有变化，但是工件侧面壁厚在拉深中加以变薄，工件高度相应增加。
变薄拉深凹模的形式见
拉深模结构形式
1.第一次拉深工序的模具（表1）
2.后续拉深工序的模具（表2）
3.反拉深模将工序件按前工序相反方向进行拉深，称为反拉深。
反拉深把工序件内壁外翻，工序件与凹模接触面大，材料流动阻力也大，因而可不用压料圈。
图1是反拉深示例。
图2示反拉深模，凹模的外径小于工序件的内径，因此反拉深的拉深系数不能太大，太大则凹模壁厚过薄，强度不足。
4.变薄拉深模变薄拉深与一般拉深不同
，变薄拉深时工件直径变化很小，工件底部厚度基本上没有变化，但是工件侧面壁厚在拉深中加以变薄，工件高度相应增加。
变薄拉深凹模的形式见表3。
变薄拉深凸模的形式见表4。
图3示变薄拉深模，凸模下冲时，经过凹模（两件），对坯件进行二次变薄拉深，凸模上升时，卸料圈拼块把拉深件从凸模上卸下。
•TAGS: 结构形式设计变薄。
冲裁弯曲拉深设计案例DOC
设计案例冲裁、弯曲、拉深及成形是冷冲压的基本工序，下面以常见的冲裁件、弯曲件及拉深件为例介绍冲裁、弯曲及拉深的冲压工艺分析、工艺方案拟订、工艺计算、模具设计和模具主要零件的加工工艺。
案例1冲裁模设计如图1所示零件：托扳生产批量：大批量材料：08F t=2mm设计该零件的冲压工艺与模具。
图1 托板零件图（一）冲裁件工艺分析1. 材料：08F钢板是优质碳素结构钢，具有良好的可冲压性能。
2. 工件结构形状：冲裁件内、外形应尽量避免有尖锐清角，为提高模具寿命，建议将所有90°清角改为R1的圆角。
3. 尺寸精度：零件图上所有尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。
经查公差表，各尺寸公差为：58-0.74、38-0.62、30-0.52、16-0.44、14±0.22、17±0.22、Ф3.5+0.3 结论：可以冲裁（二）确定工艺方案及模具结构形式经分析，工件尺寸精度要求不高，形状不大，但工件产量较大，根据材料较厚（2mm）的特点，为保证孔位精度，冲模有较高的生产率，通过比较，决定实行工序集中的工艺方案，采取利用导正钉进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的连续冲裁模结构形式。
（三）模具设计计算1．排样计算条料宽度及确定步距首先查有关表确定搭边值。
根据零件形状，两工件间按矩形取搭边值b=2,侧边按圆形取搭边值a=2。
连续模进料步距为32mm。
条料宽度按相应的公式计算：B=(D+2a)-⊿查表⊿=0.6B=(58+2×2)-0.6=62-0.6画出排样图，图2图2 排样图2．计算总冲压力由于冲模采用刚性卸装置和自然漏料方式，故总的冲压力为：P0=P+P tP=P1+P2而式中 P 1--------落料时的冲裁力P 2--------冲孔时的冲裁力 按推料力公式计算冲裁力：P 1=KL t τ 查τ=300MPa=2.2[2（58-16）+2（30-16）+16π]*2*300/10000 =12.6 (t )P 2=2.2*4π*3.5*2*300/10000 =3.4(t)按推料力公式计算推料力P t ：P t =nK t P 取n=3，查表2-10，K t =0.055 P t =3*0.055*(12.6+304)=2.475(t) 计算总冲压力P Z ： P Z =P 1+P 2+P t=12.6+3.4+2.475 =18.475(t)3．确定压力中心：根据图3分析，因为工件图形对称，故落料时P 1的压力中心在O 1上；冲孔时P 2的压力中心在O 2上。
冲压模具设计落料拉深复合模
冲压模具设计落料拉深复合模冲压模具设计落料拉深复合模的背景与重要性冲压模具设计是现代制造业中一项关键的技术工艺，广泛应用于金属板材的加工过程中。
冲压过程中，为了满足不同产品的需求，常常需要进行复杂的成型操作，如拉深、压扣、冲孔等。
而冲压模具的设计是冲压工艺中的核心部分，直接影响到产品的质量和生产效率。
而落料拉深复合模则是冲压模具设计中的一种重要类型。
它采用多步冲压工艺，在冲压过程中先进行拉深操作，然后对拉深成型后的零件进行进一步的冲压加工，以获得所需的形状和尺寸。
相比于传统的单步冲压模具，落料拉深复合模具能够实现更复杂的成型操作，提高产品的加工精度和成形性能。
因此，冲压模具设计落料拉深复合模的研究和应用具有重要意义。
通过精确的模具设计和合理的工艺参数选择，可以提高产品的制造质量，降低生产成本，提高生产效率，从而促进制造业的发展。
了解冲压模具设计落料拉深复合模的背景和重要性，有助于我们深入了解该领域的研究方向和技术挑战，为进一步的研究和应用提供有益的参考。
冲压模具设计是指根据工件的形状、尺寸和加工要求，设计出能够完成冲裁、拉深等工艺过程的模具。
冲压模具设计的目标是使模具能够高效、精确地完成工件的加工，提高生产效率和质量。
冲压模具设计的原理是根据工件的形状和尺寸要求，确定模具的结构和工作方式。
冲压模具一般包括上模（上模板、上模座）、下模（下模板、下模座）、顶针、导向柱等部分。
通过上模和下模的配合运动，完成对工件的冲裁、拉深等加工过程。
分析工件：对要加工的工件进行形状、尺寸和材料等方面的分析，确定加工要求。
确定模具结构：根据工件的形状和加工要求，设计出合适的模具结构，包括上模、下模、顶针等部分。
绘制模具图纸：根据模具结构设计，进行模具构造的绘制，绘制各零部件的图纸和总装图纸。
制作模具：根据图纸制作模具的各零部件，并进行装配、调试。
试模与调试：进行模具的试模、调整和修正，保证模具能够正常运行。
批量生产：模具调试通过后，可以进行批量生产工件。
拉深模设计(180柴油机通风口座子)
拉深模设计零件名称：180柴油机通风口座子生产批量：大批量材料：08酸洗钢板零件简图：如图17所示图17通风口座子设计步骤按如下程序进行(一)分析零件的工艺性这是一个不带底的阶梯形零件，其尺寸精度、各处的圆角半径均符合拉深工艺要求。
该零件形状比较简单，可以采用：落料一拉深成二阶形阶梯件和底部冲孔一翻边的方案加工。
但是能否一次翻边达到零件所要求的高度，需要进行计算。
1. 翻边工序计算一次翻边所能达到的高度：按相关表取极限翻边系数K最小=0.68由相应公式计算得：H最大=D/2(1-K最小)+0.43r+0.72δ=56/2(1-0.68)+0.43*8+0.72*1.5=13.48(mm)而零件的第三阶高度H=21.5>H最大=13.48。
由此可知一次翻边不能达到零件高度要求，需要采用拉深成三阶形阶梯件并冲底孔，然后再翻边。
第三阶高度应该为多少，需要几次拉深，还需继续分析计算。
计算冲底孔后的翻边高度h（见图18）：取极限翻边系数K最小=0.68拉深凸模圆角半径取r凸=2σ=3mm由相关公式得翻边所能达到的最大高度：h最大=D/2(1-K最小)+0.57r凸=56/2（1-0.68）+0.57*3=10.67（mm）取翻边高度 h=10(mm)计算冲底孔直径d:d=D+1.14r凸-2h=56+1.14×3-2×10=39.42(mm) 图18拉深后翻边实际采用Ф39mm。
计算需用拉深拉出的第三阶高度h´h´=H-h+r凸+δ=21.5-10+3+1.5=16（mm）根据上述分析计算可以画出翻边前需拉深成的半成品图，如图19所示。
2.拉深工序计算图19所示的阶梯形半成品需要几次拉深，各次拉深后的半成品尺寸如何，需进行如下拉深工艺计算。
计算毛坯直径及相对厚度：先作出计算毛坯分析图，如图20所示。
为了计算方便，先按分析图中所示尺寸，根据弯曲毛坯展开长度计算方法求出中性层母线的各段长度并将计算数据列于表6中。
拉深模具的设计
拉深模具的设计拉深工艺及拉深模具的设计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加工方法。
拉深也称为拉延。
图4.0.1 所示即为平板毛坯拉成开口空心件的拉深。
其变形过程是 : 随着凸模的不断下行 , 留在凹模端面上的毛坯外径不断缩小 , 圆形毛坯逐渐被拉进凸、凹模间的间隙中形成直壁 , 而处于凸模下面的材料则成为拉深件的底 , 当板料全部进入凸、凹模间的间隙时拉深过程结束 , 平板毛坯就变成具有一定的直径和高度的开口空心件。
与冲裁相比 , 拉深凸、凹模的工作部分不应有锋利的刃口 , 而应具有一定的圆角 , 凸、凹模间的单边间隙稍大于料厚。
用拉深工艺可以制得筒形、阶梯形、球形、锥形、抛物线形等旋转体零件 , 也可制成方盒形等非旋转体零件, 若将拉深与其他成形工艺(如胀形、翻边等)复合 , 则可加工出形状非常复杂的零件 , 如汽车车门等 , 如图4.0.2 所示。
因此拉深的应用非常广泛 , 是冷冲压的基本工序之一。
1—凸模; 2—压边圈; 3—凹模;4—坯料; 5—拉深件图 4.0.1 圆筒件的拉图 4.0.2 拉深件示意图a) 轴对称旋转体零件 ;b) 轴对称盒行件 ;c) 不对称复杂件4.1 拉深变形过程的分析4.1.1 拉深变形的过程及特点如果不用模具 , 则只要去掉图 4.1. 中的阴影部分 , 再将剩余部分沿直径 d 的圆周弯折起来 , 并加以焊接就可以得到直径为 h, 高度为 h=(D-d)/2, 周边带有焊缝 , 口部呈波浪的开口筒形件 . 这说明圆形平板毛坯在成为筒形件的过程中必须去除多余材料。
但圆形平板毛坯在拉深成形过程中并没有去除多余材料，因此只能认为多余的材料在模具的作用下产生了流动。
为了了解材料产生了怎样的流动，可以作坐标网格试验。
即拉深前在毛坯上画一些由等距离的同心圆和等角度的辐射线组成的网格( 图 4.1.2) ，然后进行拉深，通过比较拉深前后网格的变化来了解材料的流动情况。
盒形件拉深模设计课件PPT
橡胶垫的高径比在0.5~1.5之间，所以，选用的橡胶垫规 格合理。橡胶的装模高度约为0.85×170mm=144.5mm。
3.其它零部件结构 为降低拉深凸模的高度，模具采用凸模直接固定在下模 座的固定方法。模柄采用压入式模柄，根据设备上模柄孔尺 寸，选用规格A40×100的模柄。
则，取直边部分的间隙等于材料厚度，即1mm；圆角部分
间隙较直边部分增加0.1倍料厚，即1.1mm。因为零件标注
内形尺寸（ 520.5mm、670.5mm 、R100.2m 5 ）m，所以要先计算凸
模，即
d T ( 1 d m 0 . i 4 Δ n ) 0 T ( 5 0 . 5 2 0 . 4 1 ) 0 0 . 0 m 3 5 . 9 m 0 0 1 . 0 m 0 3 m
3
三、工艺计算
1.拉深工艺计算
（1）判定能否一次成形
计算零件的相对角部圆角半径
r B
10.5 53
0.2，查得盒形件
初次拉深最大相对高度
h r
4
~
6
，计算零件的实际相对高
度 h 35.53.38 ，小于零件允许的最大相对高度，所以零件
r 10.5
一次拉深即可成形。由于零件只需一次拉深，且零件口部质
用压边装置。
4
（3）确定坯料的形状与尺寸 根据一次拉深成形的矩形盒坯料计算方法，其直边部分 按弯曲件求解坯料展开长度。 盒形件圆角部分按筒形件拉深求解坯料展开尺寸
R r22rh0.8r6底 （ r0.1r6底 ） 1.05221.053.550.86 1.051.16 1.05mm 2.73m 1 m
AF压/ p
查得矩形橡胶垫在预压量为10%~15%时的单位压力为 0.6Mpa，所以橡胶面积 A175N 14291m 90m 2 。
拉深模设计实例(课程设计)(毕业设计)
拉深模设计实例（课程设计）（毕业设计）如图4.11.1所示阶梯形盖，大批量生产，材料为08钢板，料厚为1.5mm ，试进行冲压工艺分析，确定工艺方案，并设计拉深模具。
设计步骤如下:1. 零件的工艺性分析这是一个阶梯形零件，形状简单，没有厚度不变的要求，零件的各处的圆角半径满足拉深对圆角半径的要求。
其尺寸公差为自由公差，满足拉深工序对工件公差等级的要求。
材料10钢的拉深性能较好。
（1）计算毛坯直径及相对厚度毛坯计算方法有多种，下面用解析法求坯料尺寸。
先作出计算毛坯分析图，如图4.11.2所示。
为了计算方便，先按分析图中所示尺寸，计算出中性层母线的各段长度i L 及母线形心到旋转轴线的距离xi Ｒ，并将计算数据列于表4-23中。
图4.11.1 阶梯形盖 图4.11.2 毛坯计算分析图表4-23 毛坯计算汇总表 （mm ）根据公式（4-11）计算得毛坯直径：D 206mm坯料的尺寸也可以根据拉深前后表面积不变，借助pro/E 等CAD 软件求出。
过程如下：（1） 先在pro/E 软件中进行造型， 如图4.11.3所示，因为零件的内、外表面积的不同，造型过程要注意，把零件的中间层设为实体的外表面或内表面，以便于测量；（2） 复制曲面，点击菜单中分析→ 测量；（3） 选择类型为“面积”，曲线/边为“面组”，投影方向选择为“无”，即可计算出被选中曲面的表面积，如图4.11.4所示。
由图4.11.4可知，零件的表面积A=33434.8mm 2，坯料的直径：206mm D ==≈计算相对厚度： 1.52060.72%t D == （2）确定拉深次数54.557.50.95n h d ==；根据公式（4-21），查表4-11，得拉深次数为2。
（3）计算第一次拉深工序尺寸 为了计算第一次拉深工序尺寸，利用等面积法，求出第一次拉深后工序件的直径和深度。
由于参与第二次拉深变形的区域是从图4.11.2中的L 5开始，因此以L 5开始计算面积，并求出相应的直径。
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。
模具第四章拉深模设计
• 根据面积相等的原则，筒 形拉深件的毛坯尺寸为：
F1 d ( H R )
F2
4
[2 R （
d
2R)
8R2]
F3
1 4
(d
2R)2
D 0
4 Fi
•表4.1－4.2
§4-4圆筒形拉深件拉深工艺计算
一、拉深系数 1、拉深系数：即拉深后圆筒形件的直径与拉深
前毛坯（或半成品）直径的比值。
d m
二、常用拉深模
•无 压 边 圈 拉 深 模
二、常用拉深模
•带 压 边 圈 拉 深 模
带
锥
形
1－上模座
压
2－推杆
边
3－推件板
圈
4－锥形凹模
的
5－限位柱
倒
6－锥形压边圈
装
7－拉深凸模
拉
8－固定板
深
9－下模座
模
二、常用拉深模
• 双动 压力 机使 用的 拉深 模
双动压力机用拉深模刚性压 边装置动作原理
rp(0.7~1.0)rd
7）确定各次拉深半成品的高度：
h10.2(5 D d1 2d1)0.4d r 3 1 1(d10.3r1 2 ) h20.2(5 D d2 2d2)0.4d r3 2 2(d20.3r2 2 )
hn0.2(5 D dn 2dn)0.4d r3 n n(dn0.3rn 2 )
1、
应大于各次的极限拉深
系数m。1,m2.......m.n..
2、
这是因为每次拉深后的材
料，m硬1m 化2.不...断m .n.有所增加，无中间退火时 更为严重。
（表4－7、8、9）（表2－1）
总结
• （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。
拉深模设计
Dd
(
Dmax
0.75
) dd 0
凸模尺寸：
Dp
(
Dmax
0.75
2C
)0 dP
(3-18) (3-19)
项目三 拉深模设计
当制件要求内形尺寸时(见图3-11(b))，以凸模为基准，先
定凸模尺寸。因为凸模会越磨越小，因此应取工件的最大极
限尺寸，模具工作部分计算公式见式(3-20)和式(3-21)。
生产实际中，采用压边圈时，拉深间隙一般按表3-8选 取。
项目三 拉深模设计
表3-8 有压边圈拉深时的单边间隙
总拉深次数
拉深工序
1
第 1 次拉深
第 1 次拉深 2
第 2 次拉深
第 1 次拉深
3
第 2 次拉深
第 3 次拉深
第 1、2 次拉深
4
第 3 次拉深
第 4 次拉深
第 1、2、3 次拉深
5
第 4 次拉深
项目三 拉深模设计
3．拉深模具的圆角半径 1) 凹模圆角半径 rd 首次拉深时可按式(3-22)计算。
>100
≤0.5 >0.5～1.5
dd
dp
dd
dp
dd
dp
0.02
0.01
0.03
0.02
—
—
0.04
0.02
0.05
0.03
0.08
0.05
>1.5
0.06
0.04
0.08
0.05
0.10
0.06
注：dp、dd 在必要时可提高至 IT6~IT8 级。若制件公差在 IT13 级以下，则dp、dd 可以采用 IT10 级。
模块四 拉深模设计
模块四拉深模设计本模块设计任务：完成下面两个拉深件模具设计任务。
1. 无凸缘筒形件材料：08钢料厚：2mm2. 有凸缘筒形件材料：10钢料厚：1.5mm学习项目一拉深概述一、拉深的概念及应用拉深（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空心零件的加工方法，它是冲压生产中应用最广泛的工序之一。
拉深可加工旋转体零件、盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件如图1所示。
它广泛用于汽车、拖拉机、仪表、电子、航空和航天等各种工业部门和日常生活用品的生产中。
图1 拉深件示意图a）轴对称旋转体拉深件b）盒形件c）不对称拉深件二、拉深的分类拉深可分为不变薄拉深和变薄拉深。
不变薄拉深成形后的零件，其各部分的厚度与拉深前坯料厚度相比，基本不变；而变薄拉深成形后的零件，其壁厚与原坯料厚度相比则有明显的变薄。
在实际生产中，应用较多的是不变薄拉深。
三、拉深模拉深成形所用的冲模叫拉深模。
拉深模结构一般比较简单，它与冲裁模相比，凸模与凹模的工作部分均有较大的圆角，表面质量要求高，凸模与凹模的间隙一般略大于坯料厚度。
拉深模有许多分类方法。
根据使用的压力机类型不同，可分为单动压力机上用的拉深模和双动压力机上用的拉深模；根据拉深顺序可分为首次拉深模和以后各次拉深模；根据工序组合可分为单工序拉深模、复合工序拉深模、连续工序拉深模；根据压料情况可分为有压边装置和无压边装置拉深模。
图2为一副有压边圈的首次拉深模，平板坯料放人定位板6内，当上模下行时，首先由压边圈5和凹模7将坯料压住，随后凸模10将坯料逐渐拉人凹模孔内进行拉深成形。
成形完后，当上模回升时，弹簧4恢复，利用压边圈5将拉深件从凸模10上卸下，为了便于成形和卸料，在凸模10上开设有通气孔。
在这副模具中，压边圈既起压边作用，又起卸料作用。
学习项目二 圆筒形拉深件的变形分析一、拉深变形过程1．宏观分析图3为平板圆形坯料变为筒形件的变性过程示意图。
拉深凸模和凹模与冲裁不同，他们都有一定的圆角而不是锋利的刃口，其间隙一般大于板料厚度。
第08章--拉深模具设计PPT课件
以由弹簧或橡皮产生，也可以由气垫产生。
5
带凸缘零 件的拉深模结 构，毛坯用定 位板定位，在 下模座上安装 了定距垫块， 用来控制拉深 深度，以保证 制件的拉深高 度和凸缘直径。
图8.6 凸缘件拉深模(定距垫块) 6
图8.7 凸缘件拉深模(打料块定距)
毛坯用固定挡料销定位，打料块同时起定距垫块的作用， 作用同样是控制拉深高度和凸缘直径。
第8章 拉深模具设计
8.1 单动压力机首次拉深模
8.1.1 无压边圈的拉深模
适用于底部平整、 拉深变形程度不大、 相对厚度(t/D)较大和 拉深高度较小的零件。
1
图8.1 无压边圈有顶出装置的拉深模
8.1.2 带压边圈的拉深模
板料毛坯 被拉入凹模。 在拉簧力的作 用下，刮件环 又紧贴凸模， 在凸模上行时 可以将制件脱 出，由下模座 孔中落下。
下止点
30°
60°
曲轴转角α
90° 23
8.6.4 模具工作部分尺寸的计算
1. 凸、凹模间隙 2. 凸、凹模圆角半径 3. 凸、凹模工作尺寸及公差 4. 凸模通气孔
24
8.6.5 模具的总体设计
模具的总装图如 图8.26所示。
采用正装式结构， 落料拉深凸凹模安装 在上模；
刚性卸料板卸去 废料，也起导尺作用，
线，
若落料拉深力曲线处于许用负荷曲线之下，则所选设备符合
工作要求；
若落料拉深力曲线超出许可范围(见图8.25)，则需选择标称
压力更大型号的压力机，继续以上校核过程。
26
图8.25 许用负荷与实际负荷
27
用导尺和固定挡 料销定位；
打料块将卡在凸 凹模内的工件推出。
图8.26 落料首次拉深复合模 25
拉深模设计案例
拉深模设计案例拉深图所示带凸缘圆筒形零件，材料为08钢，厚度t =1mm ，大批量生产。
试确定拉深工艺，设计拉深模。
1．零件的工艺性分析该零件为带凸缘圆筒形件，要求内形尺寸，料厚t =1mm ，没有厚度不变的要求；零件的形状简单、对称，底部圆角半径r =2mm ＞t ，凸缘处的圆角半径R =2mm=2t ，满足拉深工艺对形状和圆角半径的要求；尺寸φ2.001.20+mm 为IT12级，其余尺寸为自由公差，满足拉深工艺对精度等级的要求；零件所用材料08钢的拉深性能较好，易于拉深成形。
综上所述，该零件的拉深工艺性较好，可用拉深工序加工。
2．确定工艺方案为了确定零件的成形工艺方案，先应计算拉深次数及有关工序尺寸。
(1) 计算坯料直径D 根据零件尺寸查表5-5得切边余量∆R =2.2mm ，故实际凸缘直径d t =(55.4+2×2.2)=59.8mm 。
由表5-6查得带凸缘圆筒形件的坯料直径计算公式为D =2324222212156.428.64828.6d d R Rd h d r rd d -++++++依图5-23，d 1=16.1mm ，R =r =2.5mm ，d 2=21.1mm ，h =27mm ，d 3=26.1mm ，d 4=59.8mm ，代入上式得D =28953200+≈78(mm)(其中3200×π/4为该拉深件除去凸缘平面部分的表面积)(2) 判断可否一次拉深成形 根据t /D =1/78 = 1.28 % d t /d = 59.8/21.1 = 2.83 H /d = 32/21.1 =1. 52 m t =d /D =21.1/78=0.27查表5-12、表5-13，[m 1]=0.35，[H 1/d 1]=0.21，说明该零件不能一次拉深成形，需要多次拉深。
(3) 确定首次拉深工序件尺寸 初定d t /d 1=1.3，查表5-12得[m 1]=0.51，取m 1= 0.52，则d 1= m 1 ×D = 0.52×78 = 40.5(mm)取r 1=R 1= 5.5 mm为了使以后各次拉深时凸缘不再变形，取首次拉入凹模的材料面积比最后一次拉入凹模的材料面积(即零件中除去凸缘平面以外的表面积3200×π/4)增加5%，故坯料直径修正为D =2895%1053200+⨯≈79(mm)按式(5-9)，可得首次拉深高度为 H 1 =)(14.0)(43.0)(25.02121111221R r d R r d D d t -+++- =)5.55.5(43.0)8.5979(5.4025.022+⨯+-⨯=21.2(mm) 验算所取m 1是否合理：根据t /D =1.28 %，d t /d 1 = 59.8/40.5=1.48，查表5-13可知[H 1/d 1]=0.58。
拉深模具的设计
拉深模具的设计拉深模按其工序顺序可分为首次拉深模和后续各工序拉深模，它们之间的本质区别是压边圈的结构和定位方式上的差异。
按拉伸模使用的冲压设备又可分为单动压力机用拉深模、双动压力机用拉深模及三动压力机用拉深模，它们的本质区别在于压边装置的不同(弹性压边和刚性压边)。
按工序的组合来分，又可分为单工序拉深模、复合模和级进式拉深模。
此外还可按有无压边装置分为无压边装置拉深模和有压边装置拉深模等。
下面将先容几种常见的拉深模典型结构。
1一凸模； 2一定位板； 3一凹模； 4一下模座图 4.6.1 无压边装置的首次拉深模1．首次拉深模(1) 无压边装置的首次拉深模(图4.6.1)此模具结构简单,常用于板料塑性好,相对厚度时的拉深。
工件以定位板 2 定位，拉深结束后的卸件工作由凹模底部的台阶完成，拉深凸模要深进到凹模下面，所以该模具只适合于浅拉深。
(2) 具有弹性压边装置的首次拉深模这是最广泛采用的首次拉深模结构形式(图4.6.2)压边力由弹性元件的压缩产生。
这种装置可装在上模部分( 即为上压边 ) ，也可装在下模部分( 即为下压边 ) 。
上压边的特征是由于上模空间位置受到限制，不可能使用很大的弹簧或橡皮，因此上压边装置的压边力小，这种装置主要用在压边力不大的场合。
相反，下压边装置的压边力可以较大，所以拉深模具常采用下压边装置。
(3) 落料首次拉深复合模图 4.6.3 为在通用压力机上使用的落斜首次拉深复合模。
它一般采用条料为坯料，故需设置导料板与卸料板。
拉深凸模 9 的顶面稍低于落料凹模 10 ，刃面约一个料厚，使落料完毕后才进行拉深。
拉深时由压力机气垫通过顶杆 7 和压边圈 8 进行压边。
拉深完毕后靠顶杆 7 顶件，卸料则由刚性卸料板 2 承担。
1一凸模； 2一上模座； 3一打料杆； 4一推件块； 5一凹模；6一定位板； 7一压边圈； 8一下模座； 9一卸料螺钉图 4.6.2 有压边装置的首次拉深模(4) 双动压力机上使用的首次拉滦模(图 4.6.4) 因双动压力机有两个滑块，其凸模 1 与拉深滑块( 内滑块 ) 相连接，而上模座 2(上模座上装有压边圈3) 与压边滑块(外滑块)相连。
拉深模设计实例
拉深模设计实例
1.7 拉深模主要零部件设计
拉深凸模
拉深模设计实例
1.7 拉深模主要零部件设计
拉深凹模
拉深模设计实例
1.7 拉深模主要零部件设计
压边圈
冲压工艺与模具设计
拉深模设计实例
1.3 拉深力与压边力的计算
拉深模设计实例
1.3 拉深力与压边力的计算
拉深模设计实例
1.4 拉深模工作部分尺寸的计算
1
凸、凹模间隙
3
凸、凹模工作尺寸及公差
2
凸、凹模圆角半径
拉深模设计实例
1.5 拉深模的总体设计
1—螺杆； 2—橡胶；
3—下模座；
4、16—顶杆；
5—凸模通气孔；
7—模柄；
拉
8、18—螺母； 9—打杆； 10—销；
深 模 总
11—凹模；装Fra bibliotek12—推件块；
配
13—凸模；
图
14—压边圈；
15—固定板； 17—托板
1.6 压力机选择
拉深模设计实例
根据公称压力 F机 ≥ 28.3 kN S ≥ 2h = 2×32 mm = 64 mm 及模具闭合高度
H ＝ 188 mm，查压力机参数表，确定压力机为：
冲压工艺与模具设计
拉深模设计实例
带凸缘圆筒形件
拉深模设计实例
1.1 拉深零件工艺性分析
拉深模设计实例
1.2 确定拉深工艺方案 1 初算落料毛坯尺寸。
2 判断是否一次拉深成形 。
3
d1 。
4 计算首次拉深的凸、凹模圆角半径及工件底部圆角半径
和凸缘处圆角半径 。
拉深模设计实例
1.2 确定拉深工艺方案 5 修正拉深毛坯直径，然后再计算首次拉深高度 。 6 验算 m1 是否合适 。 7 确定拉深次数，计算以后各次拉深半成品直径 。 8 确定以后各次拉深模的凸、凹模圆角半径 。 9 计算以后各次拉深高度 。
拉深模设计实例
5.1拉深模设计实例——保护筒拉深模的设计5.1.1设计任务图5-3- 1所示是一金属保护筒，材料为08钢，材料厚度2mm，大批量生产。
要求设计该保护筒的冲压模具。
图5-3- 1 保护筒零件图5.1.2零件工艺性分析1.材料分析08钢为优质碳素结构钢，属于深拉深级别钢，具有良好的拉深成形性能。
2. 结构分析零件为一无凸缘筒形件，结构简单，底部圆角半径为R3，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求，因此，零件具有良好的结构工艺性。
3. 精度分析零件上尺寸均为未注公差尺寸，普通拉深即可达到零件的精度要求。
5.1.3工艺方案的确定零件的生产包括落料、拉深（需计算确定拉深次数）、切边等工序，为了提高生产效率，可以考虑工序的复合，本例中采用落料与第一次拉深复合，经多次拉深成形后，由机械加工方法切边保证零件高度的生产工艺。
5.1.4 零件工艺计算1.拉深工艺计算零件的材料厚度为2mm ，所以所有计算以中径为准。
（1）确定零件修边余量 零件的相对高度63.230180=-=d h ，经查得修边余量mm h 6=∆，所以，修正后拉深件的总高应为79+6=85mm 。
（2）确定坯料尺寸D由无凸缘筒形拉深件坯料尺寸计算公式得mm105mm 456.043072.1853043056.072.142222≈⨯-⨯⨯-⨯⨯+=---=r dr dh d D （3）判断是否采用压边圈 零件的相对厚度9.11001052100=⨯=⨯D t ，经查压边圈为可用可不用的范围，为了保证零件质量，减少拉深次数，决定采用压边圈。
（4）确定拉深次数查得零件的各次极限拉深系数分别为[ m 1]=0.5，[ m 2]=0.75，[ m 3]=0.78，[ m 4]=0.8。
所以，每次拉深后筒形件的直径分别为mm 5.52mm 1055.0][11=⨯==D m d mm 38.39mm 5.5275.0][122=⨯==d m d mm 72.30mm 38.3978.0][233=⨯==d m d mm 30mm 58.24mm 72.308.0][344<=⨯==d m d由上计算可知共需4次拉深。
拉深模设计与制造实例
拉深模设计与制造实例零件简图：如图8.2.7所示。
生产批量：大批量材料：镀锌铁皮材料厚度：1mm1．冲压件工艺性分析该工件属于较典型圆筒形件拉深，形状简单对称，所有尺寸均为自由公差，对工件厚度变化也没有作要求，只是该工件作为另一零件的盖，口部尺寸φ69可稍作小些。
而工件总高度尺寸14mm可在拉深后采用修边达要求。
2．冲压工艺方案的确定该工件包括落料、拉深两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后拉深。
采用单工序模生产。
方案二：落料-拉深复合冲压。
采用复合模生产。
方案三：拉深级进冲压。
采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，生产效率低，难以满足该工件大批量生产的要求。
方案二只需一副模具，生产效率较高，尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。
方案三也只需一副模具，生产效率高，但模具结构比较复杂，送进操作不方便，加之工件尺寸偏大。
通过对上述三种方案的分析比较，该件若能一次拉深，则其冲压生产采用方案二为佳。
3．主要设计计算（1）毛坯尺寸计算根据表面积相等原则，用解析法求该零件的毛坯直径D，具体计算见表8.2.7。
（2）排样及相关计算采用有废料直排的排样方式，相关计算见表8.2.7。
查板材标准，宜选750mm×1000mm 的冷轧钢板，每张钢板可剪裁为8张条料（93mm×1000mm），每张条料可冲10个工件，故每张钢板的材料利用率为68%。
（3）成形次数的确定该工件底部有一台阶，按阶梯形件的拉深来计算，求出h/dmin=15.2/40=0.38，根据毛坯相对厚度t/D=1/90.5=1.1，查表4.4.3发现h/dmin小于表中数值，能一次拉深成形。
所以能采用落料-拉深复合冲压。
（4）冲压工序压力计算该模具拟采用正装复合模，固定卸料与推件，具体冲压力计算见表8.2.7所示。
根据冲压工艺总力计算结果并结合工件高度，初选开式双柱可倾压力机J23-25。
拉深模设计案例
拉深模设计案例拉深图所示带凸缘圆筒形零件，材料为08钢，厚度t =1mm ，大批量生产。
试确定拉深工艺，设计拉深模。
1．零件的工艺性分析该零件为带凸缘圆筒形件，要求内形尺寸，料厚t =1mm ，没有厚度不变的要求；零件的形状简单、对称，底部圆角半径r =2mm ＞t ，凸缘处的圆角半径R =2mm=2t ，满足拉深工艺对形状和圆角半径的要求；尺寸φ2.001.20+mm 为IT12级，其余尺寸为自由公差，满足拉深工艺对精度等级的要求；零件所用材料08钢的拉深性能较好，易于拉深成形。
综上所述，该零件的拉深工艺性较好，可用拉深工序加工。
2．确定工艺方案为了确定零件的成形工艺方案，先应计算拉深次数及有关工序尺寸。
(1) 计算坯料直径D 根据零件尺寸查表5-5得切边余量∆R =2.2mm ，故实际凸缘直径d t =(55.4+2×2.2)=59.8mm 。
由表5-6查得带凸缘圆筒形件的坯料直径计算公式为D =2324222212156.428.64828.6d d R Rd h d r rd d -++++++依图5-23，d 1=16.1mm ，R =r =2.5mm ，d 2=21.1mm ，h =27mm ，d 3=26.1mm ，d 4=59.8mm ，代入上式得D =28953200+≈78(mm)(其中3200×π/4为该拉深件除去凸缘平面部分的表面积)(2) 判断可否一次拉深成形 根据t /D =1/78 = 1.28 % d t /d = 59.8/21.1 = 2.83 H /d = 32/21.1 =1. 52 m t =d /D =21.1/78=0.27查表5-12、表5-13，[m 1]=0.35，[H 1/d 1]=0.21，说明该零件不能一次拉深成形，需要多次拉深。
(3) 确定首次拉深工序件尺寸 初定d t /d 1=1.3，查表5-12得[m 1]=0.51，取m 1= 0.52，则d 1= m 1 ×D = 0.52×78 = 40.5(mm)取r 1=R 1= 5.5 mm为了使以后各次拉深时凸缘不再变形，取首次拉入凹模的材料面积比最后一次拉入凹模的材料面积(即零件中除去凸缘平面以外的表面积3200×π/4)增加5%，故坯料直径修正为D =2895%1053200+⨯≈79(mm)按式(5-9)，可得首次拉深高度为 H 1 =)(14.0)(43.0)(25.02121111221R r d R r d D d t -+++- =)5.55.5(43.0)8.5979(5.4025.022+⨯+-⨯=21.2(mm) 验算所取m 1是否合理：根据t /D =1.28 %，d t /d 1 = 59.8/40.5=1.48，查表5-13可知[H 1/d 1]=0.58。
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5.1拉深模设计实例——保护筒拉深模的设计5.1.1设计任务图5-3- 1所示是一金属保护筒，材料为08钢，材料厚度2mm，大批量生产。
要求设计该保护筒的冲压模具。
图5-3- 1 保护筒零件图5.1.2零件工艺性分析1.材料分析08钢为优质碳素结构钢，属于深拉深级别钢，具有良好的拉深成形性能。
2. 结构分析零件为一无凸缘筒形件，结构简单，底部圆角半径为R3，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求，因此，零件具有良好的结构工艺性。
3. 精度分析零件上尺寸均为未注公差尺寸，普通拉深即可达到零件的精度要求。
5.1.3工艺方案的确定零件的生产包括落料、拉深（需计算确定拉深次数）、切边等工序，为了提高生产效率，可以考虑工序的复合，本例中采用落料与第一次拉深复合，经多次拉深成形后，由机械加工方法切边保证零件高度的生产工艺。
5.1.4 零件工艺计算1.拉深工艺计算零件的材料厚度为2mm ，所以所有计算以中径为准。
（1）确定零件修边余量 零件的相对高度63.230180=-=d h ，经查得修边余量mm h 6=∆，所以，修正后拉深件的总高应为79+6=85mm 。
（2）确定坯料尺寸D由无凸缘筒形拉深件坯料尺寸计算公式得mm105mm 456.043072.1853043056.072.142222≈⨯-⨯⨯-⨯⨯+=---=r dr dh d D （3）判断是否采用压边圈 零件的相对厚度9.11001052100=⨯=⨯D t ，经查压边圈为可用可不用的范围，为了保证零件质量，减少拉深次数，决定采用压边圈。
（4）确定拉深次数查得零件的各次极限拉深系数分别为[ m 1]=0.5，[ m 2]=0.75，[ m 3]=0.78，[ m 4]=0.8。
所以，每次拉深后筒形件的直径分别为m m 5.52m m 1055.0][11=⨯==D m d m m 38.39m m 5.5275.0][122=⨯==d m d m m 72.30m m 38.3978.0][233=⨯==d m d m m 30m m 58.24m m 72.308.0][344<=⨯==d m d由上计算可知共需4次拉深。
（5）确定各工序件直径调整各次拉深系数分别为 53.01=m ，78.02=m ，82.03=m ，则调整后每次拉深所得筒形件的直径为m m 65.55m m 10553.011=⨯==D m d m m 41.43m m 65.5578.0122=⨯==d m dmm 60.35mm 41.4382.0233=⨯==d m d第四次拉深时的实际拉深系数84.060.353034===d d m ，其大于第三次实际拉深系数3m 和第四次极限拉深系数][4m ，所以调整合理。
第四次拉深后筒形件的直径为mm 30φ。
（6）确定各工序件高度根据拉深件圆角半径计算公式，取各次拉深筒形件圆角半径分别为m m 81=r ，m m 5.62=r ，m m 53=r ，m m 44=r ，所以每次拉深后筒形件的高度为mm22.39mm )832.065.55(65.55843.0mm )65.5565.55105(25.0)32.0(43.0)(25.0211111121=⨯+⨯⨯+-⨯=+⨯+-⨯=r d d r d d D hmm57.55mm )5.632.041.43(41.435.643.0mm )41.4341.43105(25.0)32.0(43.0)(25.0222222222=⨯+⨯⨯+-⨯=+⨯+-⨯=r d d r d d D hmm77.70mm )532.060.35(60.35543.0mm )60.3560.35105(25.0)32.0(43.0)(25.0233333323=⨯+⨯⨯+-⨯=+⨯+-⨯=r d d r d d D h第四次拉深后筒形件高度应等于零件要求尺寸，即m m 854=h 。
拉深工序件图如图5-3- 2所示。
图5-3- 2 拉深工序图2.落料拉深复合模工艺计算（1）落料凸、凹模刃口尺寸计算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。
落料尺寸为φ087.0105-，落料凹模刃口尺寸计算如下。
查得该零件冲裁凸、凹模最小间隙m m 246.0min =Z ，最大间隙mm 360.0max =Z ，凸模制造公差m m 025.0T =δ，凹模制造公差m m 035.0A =δ。
将以上各值代入A T δδ+≤min max Z Z -校验是否成立。
经校验，不等式成立，所以可按下式计算工作零件刃口尺寸。
mm565.104mm 87.05.0105)(035.00035.000max A A+++=⨯-=-=）（δX ΔD D mm319.104mm )246.0565.104()(0025.00025.00min T T---=-=-=δZ D D A （2）首次拉深凸、凹模尺寸计算第一次拉深件后零件直径为55.65mm ，由公式Kt t Z +=max 确定拉深凸、凹模间隙值Z ，查得5.0=K ，所以间隙mm 3mm 25.0mm 2=⨯+=Z ，则首次拉深凹模mm 65.57mm )265.55()(08.0008.0001A +++=+=+=At d D δ。
首次拉深凸模mm 65.51mm )665.57()2(005.0005.00T ---=-=-=T Z D D A δ（3）排样计算零件采用单直排排样方式，查得零件间的搭边值为1.5mm ，零件与条料侧边之间的搭边值为1.8mm ，若模具采用无侧压装置的导料板结构，则条料上零件的步距为106.5mm ，条料的宽度应为mm6.109mm )18.12105()2(07.007.00max --∆-=+⨯+=++=c a D B 选用规格为2mm×1000mm×1500mm 的板料，计算裁料方式如下。
裁成宽109.6mm ，长1000mm 的条料，则每张板料所出零件数为1179135.10610006.1091500=⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡ 裁成宽109.6mm ，长1500mm 的条料，则每张板料所出零件数为1261495.10615006.1091000=⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡ 经比较，应采用第二种裁法，零件的排样图如图5-3- 3所示。
图5-3- 3 零件排样图（4）力的计算模具为落料拉深复合模，动作顺序是先落料后拉深，现分别计算落料力落F 、拉深力拉F和压边力压F 。
kN 3.274N 4.274310N 320210514.33.1≈=⨯⨯⨯⨯==τKLt F 落 kN8.111N 24.111834N 8.0400265.5514.311≈=⨯⨯⨯⨯==K t d F b σπ拉 kN7.9N 37.9672N 2.2])82265.55(105[4])2[422212≈=⨯⨯++-=++-=ππPr t d D F A （压因为拉深力与压边力的和小于落料力，即落压拉F F F <=+=+KN 5.1217.98.111，所以，应按照落料力的大小选用设备。
初选设备为J23—35。
3.第二次拉深模工艺计算（1）拉深凸、凹模尺寸计算第二次拉深件后零件直径为43.41 mm ，拉深凸、凹模间隙值仍为3mm ，则拉深凸、凹模尺寸分别为mm 41.45mm )241.43()(08.0008.0002A A +++=+=+=δt d Dmm 41.39mm )641.45()2(005.0005.00T T ---=-=-=δZ D D A（2）拉深力计算kN4.65N 55.65427N6.0400241.4322≈=⨯⨯⨯⨯==πσπK t d F b 拉根据以上力的计算，初选设备位J23—10。
4.第三次拉深模工艺计算计算方法与第二次拉深模工艺计算相同，此处从略。
5.第四次拉深模工艺计算（1）拉深凸、凹模尺寸计算因为零件标注外形尺寸（04.032±）mm ，所以要先计算凹模，即mm 98.31mm )08.075.004.32()75.0(08.0008.000max A A +++=⨯-=∆-=δd D拉深凸模mm 58.27mm )4.498.31()2(005.0005.00T T ---=-=-=δZ D D A（2）拉深力计算kN2.45N 45216N 6.04002304≈=⨯⨯⨯⨯==πσπK dt F b 拉5.1.5 冲压设备的选用1.落料拉深复合模设备的选用根据以上计算，同时考虑拉深件的高度选取开式双柱可倾压力机JH23—40，其主要技术参数如下：公称压力：4000kN 滑块行程：80mm 最大闭合高度：330 mm 闭合高度调节量：65 mm 滑块中心线到床身距离：250mm 工作台尺寸：460 mm ×700 mm 工作台孔尺寸：250 mm ×360 mm 模柄孔尺寸：φ50 mm ×70 mm 垫板厚度：65mm2.第二次拉深模设备的选用考虑零件的高度，选取开式双柱可倾压力机JH23—80，以保证拉深的顺利操作，其主要技术参数如下：公称压力：800kN 滑块行程：130mm 最大闭合高度：380 mm 闭合高度调节量：90mm 滑块中心线到床身距离：290mm 工作台尺寸：540 mm ×800 mm 模柄孔尺寸：φ60mm ×80 mm 垫板厚度：100mm5.1.6 模具零部件结构的确定1.落料拉深复合模零部件设计（1）标准模架的选用标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。
根据凹模高度和壁厚的计算公式得凹模高度mm 21mm 1052.0=⨯==Kb H 。
凹模壁厚mm 38mm 218.1)2~5.1(≈⨯==H C 。
所以，凹模的外径为mm 181382105=⨯+=D 。
以上计算仅为参考值，由于本套模具为落料拉深复合模，所以凹模高度受拉深件高度的影响必然会有所增加，其具体高度将在绘制装配图时确定。
另外，为了保证凹模有足够的强度，将其外径增大到200mm 。
模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，查得模架规格为：上模座200mm ×200mm ×45mm ，下模座200mm ×200mm ×50mm ，导柱32mm ×190mm ，导套32mm ×105mm ×43mm 。
（2）其它零部件结构拉深凸模将直接由连接件固定在下模座上，凸凹模由凸凹模固定板固定，两者采用过渡配合关系。
模柄采用凸缘式模柄，根据设备上模柄孔尺寸，选用规格为A50×100的模柄。