第五章 拉深成形讲解
合集下载
冲压工艺学5-拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
四、毛坯尺寸的确定
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，得到坯料尺寸。 相似原则: 拉深前坯料的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： 需多次试压，反复修改，才能最终确定坯料形状。 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。
以后各次拉深 F 1.3 (d i 1 d i )t b （ｉ＝2、3、…、ｎ）
第五章 拉深
第四节 拉深模设计计算
筒 壁 的 拉 裂
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
一、拉深件的修边余量
材料力学性能的不均 匀性，模具间隙分布 的不均，摩擦阻力的 不均以及定位不准确 等原因，拉深件的口 部或凸缘周边不齐， 需要修边。
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
一、拉深件的修边余量
材料力学性能的不均 匀性，模具间隙分布 的不均，摩擦阻力的 不均以及定位不准确 等原因，拉深件的口 部或凸缘周边不齐， 需要修边。
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
例 求右下图所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。
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
解：因ｔ＞ 1 ｍｍ，故按板厚中径尺寸计算。 （１）计算坯料直径 H 76 1 75 根据零件尺寸，其相对高度为 d 30 2 28 2.7 查表得切边量
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的应力、应变状态
四、毛坯尺寸的确定
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，得到坯料尺寸。 相似原则: 拉深前坯料的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： 需多次试压，反复修改，才能最终确定坯料形状。 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。
以后各次拉深 F 1.3 (d i 1 d i )t b （ｉ＝2、3、…、ｎ）
第五章 拉深
第四节 拉深模设计计算
筒 壁 的 拉 裂
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
一、拉深件的修边余量
材料力学性能的不均 匀性，模具间隙分布 的不均，摩擦阻力的 不均以及定位不准确 等原因，拉深件的口 部或凸缘周边不齐， 需要修边。
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
一、拉深件的修边余量
材料力学性能的不均 匀性，模具间隙分布 的不均，摩擦阻力的 不均以及定位不准确 等原因，拉深件的口 部或凸缘周边不齐， 需要修边。
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
例 求右下图所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。
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
解：因ｔ＞ 1 ｍｍ，故按板厚中径尺寸计算。 （１）计算坯料直径 H 76 1 75 根据零件尺寸，其相对高度为 d 30 2 28 2.7 查表得切边量
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的应力、应变状态
第一节 圆筒形零件拉深讲解
由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；
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。
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。
带凸缘筒形件的拉深课件
6
机械工程学院模具教研室
带凸缘筒形件的拉深
1.拉深方法
图4-37 带凸缘圆筒形件的拉深
7
机械工程学院模具教研室
带凸缘筒形件的拉深
1.拉深方法 （2）宽凸缘圆筒形件的拉深 宽凸缘圆筒形件需多次拉 深时，拉深的原则是第一次拉深就必须使凸缘尺寸等于 拉深件的凸缘尺寸（加切边余量），以后各次拉深时凸 缘尺寸保持不变，仅仅依靠筒形部分的材料转移来达到 拉深件尺寸。因为在以后的拉伸工序中，即使凸缘部分 产生很小的变形，也会使筒壁传力区产生很大的拉应力， 从而使底部危险断面拉裂。
13、生气是拿别人做错的事来惩罚自 己。20.8.120.8.108:58:2608: 58:26A ugust 1, 2020
14、抱最大的希望，作最大的努力。2020年8月1日 星期六 上午8时 58分26秒08:58:2620.8.1
15、一个人炫耀什么，说明他内心缺 少什么 。。2020年8月 上午8时58分20.8.108:58August 1, 2020
的极限拉深系数，且零件的相对高度H/d小于表4-17的极 限值时，则可以一次拉深成形，否则需要两次或多次拉 深。
带凸缘圆筒形件以后各次拉深系数为 mi=di/di-1 (i=2、3、…、n)
其值与凸缘宽度及外形尺寸无关，可取与无凸缘圆 筒形件的相应拉深系数相等或略小于的数值，见表4-18
15
机械工程学院模具教研室
径，而高度基本不变。这种方法由于拉伸过程中变形区材
料所受到折弯较轻，所以拉成的零件表面较光滑，没有折
痕。但他只适用于坯料相对厚度较大，采用大圆角过渡不
易起皱的情况。
9
机械工程学院模具教研室
带凸缘筒形件的拉深
1.拉深方法
机械工程学院模具教研室
带凸缘筒形件的拉深
1.拉深方法
图4-37 带凸缘圆筒形件的拉深
7
机械工程学院模具教研室
带凸缘筒形件的拉深
1.拉深方法 （2）宽凸缘圆筒形件的拉深 宽凸缘圆筒形件需多次拉 深时，拉深的原则是第一次拉深就必须使凸缘尺寸等于 拉深件的凸缘尺寸（加切边余量），以后各次拉深时凸 缘尺寸保持不变，仅仅依靠筒形部分的材料转移来达到 拉深件尺寸。因为在以后的拉伸工序中，即使凸缘部分 产生很小的变形，也会使筒壁传力区产生很大的拉应力， 从而使底部危险断面拉裂。
13、生气是拿别人做错的事来惩罚自 己。20.8.120.8.108:58:2608: 58:26A ugust 1, 2020
14、抱最大的希望，作最大的努力。2020年8月1日 星期六 上午8时 58分26秒08:58:2620.8.1
15、一个人炫耀什么，说明他内心缺 少什么 。。2020年8月 上午8时58分20.8.108:58August 1, 2020
的极限拉深系数，且零件的相对高度H/d小于表4-17的极 限值时，则可以一次拉深成形，否则需要两次或多次拉 深。
带凸缘圆筒形件以后各次拉深系数为 mi=di/di-1 (i=2、3、…、n)
其值与凸缘宽度及外形尺寸无关，可取与无凸缘圆 筒形件的相应拉深系数相等或略小于的数值，见表4-18
15
机械工程学院模具教研室
径，而高度基本不变。这种方法由于拉伸过程中变形区材
料所受到折弯较轻，所以拉成的零件表面较光滑，没有折
痕。但他只适用于坯料相对厚度较大，采用大圆角过渡不
易起皱的情况。
9
机械工程学院模具教研室
带凸缘筒形件的拉深
1.拉深方法
拉深
拉深拉深的基本原理：利用具有一定圆角半径的拉深模，将平板毛坯或开口空心毛坯冲压成容器状零件的冲压过程称为拉深。
一、拉深起皱与破裂圆筒形件拉深过程顺利进行的两个主要障碍是凸缘起皱和简壁拉断。
拉深过程中，凸缘材料由扇形挤压成矩形，材料间产生很大的切向压力，这一压力优如压杆两端受压失稳似的使凸缘材料失去稳定而形成皱折，见图4-6。
另外，当凸缘部分材料的变形抗力过大时，使得筒壁所传递的力量超过筒壁的极限强度，便使筒壁在最薄的凸模圆角处（危险断面）产生破裂，见图4-7。
为了防止起皱，需加压边力，此压边力又成为凸缘移动的阻力，此力与材料自身的变形阻力和材料通过凹模圆角时的弯曲阻力合在一起即成为总的拉深阻力。
对于凸缘上产生的拉深阻力，如果不施加与之平衡的拉深力，则成形是无法实现的。
此拉深力由凸模给出，它经过筒壁传至凸缘部分。
筒壁为了传递此力，就必须能经受住它的作用。
筒壁强度最弱处为凸模圆角附近（即筒壁与底部转角处），所以此处的承载能力大小就成了决定拉深成形能否取得成功的关健。
在改善拉深成形，提高成形极限的时候，通常研究的问题是筒壁的承载能力及拉深阻力（包括摩擦阻力）这两个方面。
目的是使拉深阻力减少及提高筒壁的承载能力。
二、拉深成形极限影响圆筒形件拉深的主要问题是凸缘区压缩失稳产生起邹和零件底部圆角与筒壁连接处破裂。
由于起邹可用压边圈或其它工艺措施避免，所以圆筒件拉深的成形极限主要由破裂来确定。
圆筒形件拉深的成形极限一般用极限拉深比LDR表示：LDR=D/d式中的d-------凸模直径；D------零件底部圆角附近不被拉破时允许的最大毛坯直径。
目前生产中习惯用拉深系数m=d/D来表示。
两者的关系是：m=d/D=1/LDR三、拉深件的工艺性1.拉深件的形状应尽量间单、对称轴对称拉深件在圆周方向上的变形的均匀的，模具加工也容易，其工艺性最好。
其它形状的拉深件，应尽量避免急剧的轮廓变化。
2.拉深件各部分尺寸比例要恰当应尽量避量设计宽凸缘和深度大的拉深件（即d凸>3d,h≧2d）,因为这类工件需要较多的拉深次数。
拉深变形分析
拉深变形分析
拉深变形过程中坯料的应力、应变状态 在拉深过程中，坯料可分为平面凸缘部分、凸缘圆角部分、筒壁部分、底部圆角部分、筒底部分等五个区域，如图4-1（b）所示。各部分材料在拉深过程中具有不同的应力应变状态，如图4-3所示。
图4-3 拉深时坯料的应力、应变状态
拉深变形分析
1．平面凸缘部分 平面凸缘部分为拉深时的主要变形区。材料产生径向拉应力s1。同时，材料在切向产生压缩变形，相邻材料之间由于相互挤压而产生切向压应力s3。当使用压边装置时，压边力使平面凸缘部分材料产生厚向压应力s2。 由于平面凸缘部分材料在拉深时径向拉长，切向缩短，分别产生径向拉应变e1和切向压应变e3。其中，切向压应变e3的绝对值大于径向拉应变e1，故根据体积不变原则，材料将产生厚向拉应变e2，厚度增加。 2．筒壁部分 筒壁部分为已变形区。在拉深过程中，该部分材料起到向变形区传递拉深力的作用，因而也称为传力区。筒壁部分在拉深时可近似认为受单向拉应力s1作用，应变状态为轴向产生拉应变e1，厚向产生压应变e3，厚度减薄。
拉深变形分析
拉深变形过程 1、无凸缘圆筒形件的拉深过程。如图4-1所示
图4-1 拉深工艺过程 1-凸模 2-压边圈 3-毛坯 4-凹模 5-拉深件 6-平面凸缘部分 7-凸缘圆角部分 8-筒壁部分 9-底部圆角部分 10-筒底部分
拉深变形分析
2、无凸缘圆筒形件拉深的变形过程。 通过网络实验可以直观地观察、分析材料在拉深时的变形情况。 在圆形毛坯的表面上画上许多间距都等于a的同心圆和分度相等的辐射线，如图4-2（a）所示
拉深变形分析
5．底部圆角部分 底部圆角部分为筒壁部分和筒底部分之间的过渡区，常称为第二过渡区。筒底部分材料主要受拉深力引起的径向拉应力s1，以及凸模的压力和材料的弯曲作用产生的厚向压应力s3。切向有拉应力s2，但量值较小。材料在径向产生拉应变e1，厚向产生压应变e2，厚度变薄。切向压应变e2很小，可忽略不计。
第五章拉深
第五章拉深(09.1.3.)§5-1.拉深定义、应用与分类.一.定义：利用金属材料的塑性，把剪裁或冲裁成一定形状的平板坯料，通过拉深模和压力机，把它压制成开口的、空心的零件的一种冲压工艺。
二.应用：拉深的加工尺寸范囲也相当广泛，从几毫米的小零件，直到轮廓尺寸几米的大型零件，都可以用拉深工艺制造。
因此，在汽车、航空、拖拉机、电器、仪表、电子、国防等工业部门，以及日常生活用品，拉深工艺得到广泛的应用。
三.分类：(一)按形状分：1.旋转体<轴对称>零件.如园筒形、带凸缘园筒形、园筒阶梯形、锥凸缘形、抛物线形、半球形等。
2.矩形零件.如长方形盒、正方形盒等。
3.复杂形状零件.如汽车覆盖件、内、外门板、油底壳等。
(二)按性质分：1.不变薄拉深零件.2.变薄拉深零件.§5-2拉深变形过程的分析。
一．拉深变形过程.（一）拉深过程：如图5-2-01，直径为Ｄ，厚度为ｔ的园形毛坯，经拉深模拉深，得到了具有外径为ｄ、高为Ｈ的开口的园筒形工件。
(二)园形的平板毛坯究竟是怎样变成园筒形工件的呢？图5-2-02如图5-2-02园形的平板毛坯分成若干等分，三角阴影部分ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４……切去，留下ａ１、ａ２、ａ３、ａ４……这些狭条沿直径ｄ园周弯拆过来，再把它们焊接起来，就可以成为一个园筒形件。
则高度ｈ＝１／２〔Ｄ－ｄ〕。
但是，在实际拉深过程中，并没有将阴影部分的三角形材料切去，这部分材料是拉深过程中，由于“产生塑性流动而转移了”。
这部分材料称为“多余三角形”。
这部分“多余三角形”材料的转移，使得：1．增加工件的高度△ｈ，使ｈ＞1/2（D-d）.2．增加工件侧壁部的厚度△ｔ.（三）纲格试验(说明金属流动的过程).1．在园形毛坯上：图5-2-03（1）画上许多间距都等于α的同心园.（2）画上分度相等的辐射线.2．组成网格的园形毛坯，经过拉深模拉深后：图5-2-04（1）在底部的网格基本保持原来的形状.（2）在板筒壁部分则发生很大的变化.（ａ）原来同心园变为筒壁上的水平园线，而且间距α也增大了，愈近上部增大愈多.即α1＞α2＞……＞α５＞α（ｂ）原耒分度相等的辐射线变成了筒壁上的垂直平行线，其间距则完全相同.即b1=b2=b3=b4……=b（ｃ）分析网格中一个单原体：图5-2-05﹙Ⅰ﹚拉深前Ｆ1是扇形，拉深后Ｆ2是矩形，一般认为料厚度变化很小，而忽略计算，则Ｆ1=Ｆ2。
模具设计5拉深工艺与模具
•（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。
PPT文档演模板
•
倒装拉深模
•锥形压边圈将毛坯压成锥形有 利于拉深变形。
模具设计5拉深工艺与模具
•（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
PPT文档演模板
模具设计5拉深工艺与模具
模具设计5拉深工艺与模 具
PPT文档演模板
2020/11/20
模具设计5拉深工艺与模具
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
•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。
模具设计5拉深工艺与模具
二、阶梯形件的拉深特点
• 1、判断能否一（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：
• 上式中h/d是表6-9中拉深次数为1时的值
PPT文档演模板
模具设计5拉深工艺与模具
• 2、多次拉深时的拉深方法
PPT文档演模板
•负间隙拉深
模具设计5拉深工艺与模具
三、拉深凸凹模工作部分的尺寸及其制造公差
•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：
•工件要求内形尺寸时：
•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：
PPT文档演模板
盒形件的拉深PPT课件
第2页/共13页
2021年5月17日星期一学习情景4.2：其它形状拉深模设计
第五节 盒形件的拉深
（2）盒形件拉深时，沿周向、高度方向受到的应力是不均匀的； ① 压应力
从圆角中心到直边中心逐渐减小 ② 拉应力
从圆角中心到直边中心逐渐减小 （3）圆角部分的材料有向直边流动的现象； （4）盒形件的拉深与圆筒相比 ① 不易起皱 ② 拉深系数可以更小
第7页/共13页
2021年5月17日星期一学习情景4.2：其它形状拉深模设计
第五节 盒形件的拉深
（1）拉深系数法 （2）相对高度法
第8页/共13页
2021年5月17日星期一学习情景4.2：其它形状拉深模设计
第9页/共13页
2021年5月17日星期一学习情景4.2：其它形状拉深模设计
第10页/共13页
第4页/共13页
2021年5月17日星期一学习情景4.2：其它形状拉深模设计
第五节 盒形件的拉深
直边按弯曲变形，圆角部分按四分之一圆筒拉深变形展开。 （2）修正 2.多次拉深成形的高盒形件坯料确定 ① 多次拉深成形的高正方形件的坯料 a 坯料形状
圆形 b 坯料尺寸
直径计算见书P200 ② 多次拉深成形的高矩形件的坯料 a 坯料形状
第6页/共13页
2021年5月17日星期一学习情景4.2：其它形状拉深模设计
第五节 盒形件的拉深
b t／D或t／B的影响 t／D或t／B ↑，变形程度↑。
② 材料性质 a 塑性
塑性↑，变形程度↑。 b 抗拉强度
抗拉强度↑，变形程度↑。 2.变形程度的两种表示方法
盒形件拉深变形程度可以用拉深系数及相对高度来表示。 3.是否需要多次拉深的判断
第1页/共13页
2021年5月17日星期一学习情景4.2：其它形状拉深模设计
第五节 盒形件的拉深
（2）盒形件拉深时，沿周向、高度方向受到的应力是不均匀的； ① 压应力
从圆角中心到直边中心逐渐减小 ② 拉应力
从圆角中心到直边中心逐渐减小 （3）圆角部分的材料有向直边流动的现象； （4）盒形件的拉深与圆筒相比 ① 不易起皱 ② 拉深系数可以更小
第7页/共13页
2021年5月17日星期一学习情景4.2：其它形状拉深模设计
第五节 盒形件的拉深
（1）拉深系数法 （2）相对高度法
第8页/共13页
2021年5月17日星期一学习情景4.2：其它形状拉深模设计
第9页/共13页
2021年5月17日星期一学习情景4.2：其它形状拉深模设计
第10页/共13页
第4页/共13页
2021年5月17日星期一学习情景4.2：其它形状拉深模设计
第五节 盒形件的拉深
直边按弯曲变形，圆角部分按四分之一圆筒拉深变形展开。 （2）修正 2.多次拉深成形的高盒形件坯料确定 ① 多次拉深成形的高正方形件的坯料 a 坯料形状
圆形 b 坯料尺寸
直径计算见书P200 ② 多次拉深成形的高矩形件的坯料 a 坯料形状
第6页/共13页
2021年5月17日星期一学习情景4.2：其它形状拉深模设计
第五节 盒形件的拉深
b t／D或t／B的影响 t／D或t／B ↑，变形程度↑。
② 材料性质 a 塑性
塑性↑，变形程度↑。 b 抗拉强度
抗拉强度↑，变形程度↑。 2.变形程度的两种表示方法
盒形件拉深变形程度可以用拉深系数及相对高度来表示。 3.是否需要多次拉深的判断
第1页/共13页
精选拉深变形过程及拉深工艺
（2）材料流过凹模圆角半径产生弯曲变形的阻力 可根据弯曲时内力和外力所作功相等的条件按下式计算： （3）材料流过凹模圆角后又被拉直成筒壁的反向弯曲力仍按式上式进行计算: 拉深初期凸模圆角处的弯曲应力也按上式计算，即：
（4）材料流过凹模圆角时的摩擦阻力 通讨凸模圆角处危险断面传递的径向拉应力即为： 由上式把影响拉深力的因素，如拉深变形程度，材料性能，零件尺寸，凸、凹模圆角半径，压边力，润滑条件等都反映了出来，有利于研究改善拉深工艺。 拉深力可由下式求出：
（2）计算拉深次数 例如: 可知该零件要拉深四次才行 。半成品尺寸确定 （1）半成品直径 拉深次数确定后，再根据计算直径 应等于 的原则对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。
图4.2.3 锥形凹模
1-首次拉深； 2-二次拉深图 4.2.4 首次拉深与二次拉深的拉深力
4.2.3无凸缘圆筒形拉深件的拉深次数和工序件尺寸的计算 试确定如下图所示零件(材料08钢，材料厚度 =2mm)的拉深次数和各拉深工序尺寸。 计算步骤如下：1.确定切边余量 根据 ，查教材表4.2.1，并取： 。2.按教材表4.2.3序号1的公式计算毛坯直径
3.确定拉深次数 ⑴ 判断能否一次拉出 对于图示的零件，由毛坯的相对厚度： 从表 4.2.4中查出各次的拉深系数 ： =0.54， =0.77， =0.80， =0.82。则该零件的总拉深系数 。 即 ： ，故该零件需经多次拉深才能够达到所需尺寸。
2.拉裂 拉深后得到工件的厚度沿底部向口部方向是不同的(如图4.1.9) 防止拉裂: 可根据板材的成形性能，采用适当的拉深比和压边力，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，合理设计模具工作部分的形状，选用拉深性能好的材料。3.硬化 拉深是一个塑性变形过程，材料变形后必然发生加工硬化，使其硬度和强度增加，塑性下降。 加工硬化的好处是使工件的强度和刚度高于毛坯材料，但塑性降低又使材料进一步拉深时变形困难。
5-6 拉深工艺设计
下列3种工艺方案：
方案1
(1)落料 (2)首次拉深 (3)二次拉深 (4)三次拉深
方案2
方案3
(1)落料、首次拉深复合 (1)落料 (2)二次拉深 (2)正、反拉深 (3)三次拉深
三种方案比较 ： 模具结构简单， 压力机吨位可 较小，生产率 低，适于批量 不大的生产。
正、反拉深模具 复合工序的模具 结构较复杂，这 较复杂，且压力 时需要采用双动 机吨位要求较大， 压力机、生产力 生 产 率 比 方 案 1 率高，适宜于批 高，适宜于批量 量大而且具备双 动压力机的情况。 1)多道工序的拉深成形工序设计时，每一道工序完成一 定的加工任务，使先行工序不妨碍后续工序的完成; (2)每道拉深工序的最大变形程度不能超过其极限值； (3)已成形部分和待成形部分之间，不应再发生材料的转 移。 (4)在大批量生产中，若凸凹模的模壁强度允许，应采用 落料、拉深复合工艺。
查表取修边余量为10mm， 则零件高度为570mm， 因而可求得毛坯直径D≈965mm。 357.5 零件的总拉深系数 m Σ = = 0.37 965 t/D=2.5/965=0.25%
查表需分3次拉深，拉深系数分别为： m1=0.58 m2=0.79 m3=0.81 故 d1=m1D=0.58×965mm≈560mm d2=m2d1=0.79×560mm≈442mm d3=m3d2=0.81×442mm≈357.5mm
第五章 拉深工艺与模具设计
§5-6 拉深工艺设计
一、拉深件的工艺性
1.拉深件结构形状的要求 拉深件结构形状的要求
拉深后材料各部位的厚度变化：底部厚度基本 不变，底部圆角部分变薄，凸缘部分变厚。 在设计拉深件时，尺寸应明确标注的是外形尺 寸还是内形尺寸，不能同时标注内、外形尺寸。
5-拉深
与
max
的r ma变x 化规律
max 1.1 i
r max
1.1
i
ln
Rt r0
1.1
i
ln
R0 Rt r0 R0
1.1
i
ln
Rt R0
ln m
max r max
=
a m
b
b
18
板料成形
5.3 拉深系数与应变 如果圆板毛料的直径为D0，拉深后筒形件的平均直径为 d，通常以筒形件直径与毛料直径的比值m表示拉深变 形程度的大小。
数 m。拉深系数愈小， pmax愈大。当增加到危险断面的抗拉强度，
使危险断面濒于拉断时，这种极限条件下的拉深系数称为极限拉 深系数 。mmin
mmin
a
n1
1r
1
2r
en b
31
板料成形
5.6.3 影响极限拉深系数的因素
材料的机械性能
材料机械性能指标中，影响极限拉深系数的主要指
标是材料的强化率（ 数r。
5
板料成形
拉 深 的 网 格 试 验
6
板料成形
毛坯拉深中的应力与应变
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
拉 深 过 程 的 应 力 与 应 变 状 态
7
板料成形
毛坯拉深中的应力与应变
平面凸缘部分（主要变形区）
径向拉应力 、1 切向压
应力 3 ，在板厚方向，
因采用压边装置，则产
相对半径 rd / t 2 时，弯曲开裂
9
板料成形
毛坯拉深中的应力与应变
筒壁部分（传力区）
将凸模的拉应力 传递到凸缘，变 形是单向受拉， 厚度变薄。
拉深工艺
拉深工艺拉深件类型及变形特点圆筒形零件的拉深变形过程拉深成形的实质就是凸缘法兰部分金属产生塑性流动拉深成形过程就是使坯料逐步收缩为零件筒壁的过程变形的五个区域1
拉深工艺
拉深件类型及变形特点
圆筒形零件的拉深变形过程
拉深成形的实质就是凸缘（法兰） 部分金属产生塑性流动，
拉深成形过程就是使坯料逐步 收缩为零件筒壁的过程
拉深模
1.拉深模种类 2.拉深模的设计要点
拉深模结构
1.无压料装置的 简单拉深模
2.有压料装置的 简单拉深模
3.落料拉深复合模
作业：4、5、
第五章 局部成形工艺
用各种不同变形性质的局部变形来改变毛坯 或半成品的形状和尺寸的冲压成形工序称 为局部成形。
主要介绍：胀形，翻边、校平和整形工序。
胀形工艺
1.覆盖件的冲压工序 落料、 拉深、 修边、 翻边、 冲孔、 2.冲压生产方式与冲压工艺方案
覆盖件的分类：
覆盖件的拉深特点
1.尽可能一次成形 2.采用拉深筋 3.足够的压料力 4.对材料的要求 5.涂抹特制的润滑剂
拉深工艺的设计原则
1.尽可能一次成形 2.考虑前后各工序间的相互协调 3.设置拉深筋、拉深槛和设计合适的压料面 4.改善材料的流动和补充条件 5.考虑用拉深出焊接面 6.工序顺序灵活安装 7.压料圈形状设计 8.考虑后续工序的工艺条件 9.导向装置
压料面
确定压料面的基本原则： 1.合理形状（不允许有局部的起伏或折棱，塑流阻力小）
2.凸模对拉深毛坯一定有拉伸作用
3.合理选择压料面与拉深方向的相对位置
4.凹模里凸包的要求
工艺孔与工艺切口
1.工艺艺品的作用 2.工艺切口的条件
3.工艺切口制法 .落料时冲出 .拉深过程中切出
拉深工艺
拉深件类型及变形特点
圆筒形零件的拉深变形过程
拉深成形的实质就是凸缘（法兰） 部分金属产生塑性流动，
拉深成形过程就是使坯料逐步 收缩为零件筒壁的过程
拉深模
1.拉深模种类 2.拉深模的设计要点
拉深模结构
1.无压料装置的 简单拉深模
2.有压料装置的 简单拉深模
3.落料拉深复合模
作业：4、5、
第五章 局部成形工艺
用各种不同变形性质的局部变形来改变毛坯 或半成品的形状和尺寸的冲压成形工序称 为局部成形。
主要介绍：胀形，翻边、校平和整形工序。
胀形工艺
1.覆盖件的冲压工序 落料、 拉深、 修边、 翻边、 冲孔、 2.冲压生产方式与冲压工艺方案
覆盖件的分类：
覆盖件的拉深特点
1.尽可能一次成形 2.采用拉深筋 3.足够的压料力 4.对材料的要求 5.涂抹特制的润滑剂
拉深工艺的设计原则
1.尽可能一次成形 2.考虑前后各工序间的相互协调 3.设置拉深筋、拉深槛和设计合适的压料面 4.改善材料的流动和补充条件 5.考虑用拉深出焊接面 6.工序顺序灵活安装 7.压料圈形状设计 8.考虑后续工序的工艺条件 9.导向装置
压料面
确定压料面的基本原则： 1.合理形状（不允许有局部的起伏或折棱，塑流阻力小）
2.凸模对拉深毛坯一定有拉伸作用
3.合理选择压料面与拉深方向的相对位置
4.凹模里凸包的要求
工艺孔与工艺切口
1.工艺艺品的作用 2.工艺切口的条件
3.工艺切口制法 .落料时冲出 .拉深过程中切出
拉深成形的起皱与拉裂
拉深成形的起皱与拉裂
4.1.4 拉深成形的起皱与拉裂
1.起皱及防皱措施
◆起皱：在凸缘变形区沿切向形成高低不平的皱褶的现象。
◆产生原因：凸缘变形区切向压应力过大，且材料较薄。
图4-11 毛坯凸缘的起皱情况
起皱主要取决于以下因素：
1)毛坯变形区部分材料的相对厚度t/(D-d)
相对料厚越大，即变形区较小较厚，不易起皱。
2）切向压应力σ3 的大小
切向压应力越大，越容易起皱。
3）材料的力学性能
当板料的屈强比σs/ σb小时，不易起皱；当板厚异性系数γ大于1 时，不易起皱。
4)凹模工作部分的几何形状
采用锥形凹模，不易起皱。
防皱措施 反拉深
设置压边圈
锥形凹模
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
2.拉裂和防止措施
◆拉裂：拉深时，材料在该区域受到的应力超过此时的强度极限
时，零件就在该处产生破裂。
◆防止措施：减小拉深时的变形抗力（拉深系数、压边力、圆角半径、润滑
条件、材料性能等）。
谢谢观看。
圆筒件拉深变形的力学分析介绍
R02
R2
r02
r0
1
ln
R0
R02
R2
r02
2
Rr0
采用指数硬化曲线的变形区平均真实应力：
n
S
B
n
B
1
ln
R0
R02
R2
r02
2
Rr0
四、拉深力计算
拉深力的几个部分：
➢凸缘变形区的变形阻力；
➢压边力产生的摩擦力；
➢坯料沿凹模圆角弯曲和反弯曲的阻力；
➢凹模圆角的摩擦阻力。
r max
变形，板厚不变；
当r > Rt 时，| | >| r |，t >0、 <0、 r>0，为压缩
类变形， 板厚增加；
当r < Rt 时，| | <| r | ，t <0、 <0、r>0，为伸长
类变形，板厚变薄；
拉深当r0/R0 <0.61(m<0.61)时，凸缘内同时存在压缩类 变形区和伸长类变形区；随着变形过程，R 减小，伸 长类变形区缩小直到（r0/R =0.61）消失；故拉深凸缘
§5.5 圆筒件拉深变形的力学分析
拉深利用模具将平板坯料变形成薄壁空心零件的冲 压工艺，广泛应用于机械、汽车、航空航天、电器、 轻工、仪表等多各加工行业。
一、拉深变形过程和变形特点
圆筒件拉深将圆形平板坯料变形 成空心圆筒型零件的过程，其实 质是将环形凸缘部分金属通过周 向受压、径向受拉变形逐渐收缩 转化为筒壁的过程，其主要塑性 变形区在凸缘部分。
1.1S
ln
R r0
;
摩
2Q 2 r0t
Q r0t
;
弯
b
冲压工艺及冲模设计第五章
第一节
二、拉深过程中毛坯的应力和应变状态
在凸模的作用下 ， 平板毛坯被逐渐拉入凹 模，并形成圆筒形。此时与凸模端面相接触的部 分毛坯 ， 即扇形0C0D0部分 ， 在整个拉深过程中 始终保持其平面形状，而且这部分毛坯基本上不 产生塑性变形，所以可以近似地称这部分为弹性 变形区。在拉深中，这部分毛坯起传递拉深力的 作用，它将凸模的作用力传给圆筒形侧壁，使侧 壁产生拉应力，而其本身处于双向受拉的应力状 态，如图5-5 所示。
第一节
二、拉深过程中毛坯的应力和应变状态
图5-6所示为圆筒形件在拉深 过程中的应力与应变状态 。 图中 ： σ1、ε1 为径向应力和应变；σ2、ε2 为轴向(厚度方向)应力和应变； σ ３、拉深过程中毛坯的应力和应变状态
（ 1 ）平面凸缘部分（主要变形区）在拉深过程中，凸缘部分产 生了径向拉应力σ１ 和切向压应力σ３，在板料厚度方向， 由于模具结 构多采用压边装置，则产生压应力σ２。无压边圈时，σ２ ＝０。
其他拉深方法
第一节
拉深的基本原理
第一节
一、拉深的变形过程、特点及分类
拉深(俗称拉延)是利用专用模具将平板毛坯制成开口空心零件的一 种冲压工艺方法。 用拉深方法可以制成筒形、阶梯形、锥形、球形和其他不规则形状 的薄壁零件， 如果和其他冲压成形工艺配合， 还可以制造形状极为复 杂的零件。用拉深方法制造薄壁空心件的生产效率高， 节省材料，零件 的强度和刚度好， 精度较高。另外， 拉深的可加工范围非常广泛， 可 以加工直径为几毫米的小零件直至２ ~ ３ｍ 的大型零件。因此，拉深在 汽车、航空航天、国防、电器和电子等工业部门以及日用品生产中占据 相当重要的地位。
第一节
一、拉深的变形过程、特点及分类
拉深件的种类很多 ， 不同形状零件在变形过程中变形区的位置 、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 ， 甚至是本质上的差别。所以， 其工艺参数、工序数目和顺序，以及 模具的结构也不一样 。 各种拉深件按变形特点可分为以下四种基本 类型 ： 直壁圆筒形零件、直壁盒形零件、轴对称曲面形零件和非轴 对称曲面形状零件，见表5-1。
第五章 拉深
第五章 拉 深
湖南工程学院
第五章 拉 深
第五章 拉 深
湖南工程学院
课程教学内容：
本章在分析拉深基本原理的基础上主要探讨：
1.拉深件的质量及其影响因素；
2.圆筒形件拉深工艺计算； 3.其他形状零件的拉深特点；
4.拉深件的工艺性及拉深模设计；
5.其他拉深方法简介。
涉及的内容有拉深变形过程分析、拉深件质量分析、拉
由上式可知，理想的压料 力是随着拉深的进行，数值也 来越小。如图所示 拉深力与压料力的关系如图所示。
湖南工程学院
第五章 拉 深
2.压边装置的种类及其选择 1） 刚性压边：压边力不随凸模 行程的变化而变化，为了减少起 皱，也可以将凹模做成锥形。压 料效果较好，模具结构简单，但 需要专门的设备。
由于拉深时，凸缘要增厚， 另外压边面积也在减少，因此， 单位面积上的压力还是在增加。 可将压边圈做成锥形。
第五章 拉 深
湖南工程学院
七、压边力
1.压边力的计算
对于拉深起皱来说，压边力FY越大越好。但压边力将使 拉深力增加，这将引起壁部变薄甚至拉裂，所以压料力FY大 小应适当。一般压料力确定原则：在保证变形区不起皱的前
提下，尽量选用小的压料力。是否需要用压边装置，参考下表：
拉深方法
用压料圈 可用压料圈 不用压料圈
深模，坯料形状尺寸确定后再设计冲裁模。
第五章 拉 深
一、计算法
坯料尺寸计算步骤： 1.加修边量； 2.尺寸取拉深件的中值(t≥1mm)； 3.将拉深件划分为若干个简单的几何体； 4.分别求出各简单几何体的表面积； 5.把各简单几何体面积相加即为零 件总面积； 6.根据表面积相等原则，求出坯 料直径。
第五章 拉 深
湖南工程学院
第五章 拉 深
第五章 拉 深
湖南工程学院
课程教学内容：
本章在分析拉深基本原理的基础上主要探讨：
1.拉深件的质量及其影响因素；
2.圆筒形件拉深工艺计算； 3.其他形状零件的拉深特点；
4.拉深件的工艺性及拉深模设计；
5.其他拉深方法简介。
涉及的内容有拉深变形过程分析、拉深件质量分析、拉
由上式可知，理想的压料 力是随着拉深的进行，数值也 来越小。如图所示 拉深力与压料力的关系如图所示。
湖南工程学院
第五章 拉 深
2.压边装置的种类及其选择 1） 刚性压边：压边力不随凸模 行程的变化而变化，为了减少起 皱，也可以将凹模做成锥形。压 料效果较好，模具结构简单，但 需要专门的设备。
由于拉深时，凸缘要增厚， 另外压边面积也在减少，因此， 单位面积上的压力还是在增加。 可将压边圈做成锥形。
第五章 拉 深
湖南工程学院
七、压边力
1.压边力的计算
对于拉深起皱来说，压边力FY越大越好。但压边力将使 拉深力增加，这将引起壁部变薄甚至拉裂，所以压料力FY大 小应适当。一般压料力确定原则：在保证变形区不起皱的前
提下，尽量选用小的压料力。是否需要用压边装置，参考下表：
拉深方法
用压料圈 可用压料圈 不用压料圈
深模，坯料形状尺寸确定后再设计冲裁模。
第五章 拉 深
一、计算法
坯料尺寸计算步骤： 1.加修边量； 2.尺寸取拉深件的中值(t≥1mm)； 3.将拉深件划分为若干个简单的几何体； 4.分别求出各简单几何体的表面积； 5.把各简单几何体面积相加即为零 件总面积； 6.根据表面积相等原则，求出坯 料直径。
第五章 拉 深
05-拉深成形
对拉深件外形尺寸的要求
①设计拉深件时应尽量减少其高度，使其可能用一次或两次 拉深工序来完成。 ②对于盒形件．一次制成的条件为：当盒形件角部的圆角 半径r=(0. 05～0.20)B(式中，B为盒形件的短边宽度)时，拉 深件高度h<(0 .3～0 .8)B 。 ③对于凸缘件，一次制成的条件为；零件的圆筒形部分直径 与毛坯的比值d/D≥0.4。
m总
=
dn D
d1 d1 D d2
d2 d3
dn dn1
m1 m2
m3
m4
mn
mn—— 第n次拉深工序的拉深系 数； dn — 第n次拉深工序后圆筒形件 的直径； dn-1— 第n-1次拉深工序所用的圆 筒形件的直径。
毛坯尺寸的确定
• 拉深成形零件的毛坯展开尺寸是根
据塑性变形体积不变定律计算的。
⑥摩擦和润滑条件 在凹模面和压料圈与材料接触的部分 进行润滑，可以降低筒壁承受的拉应力，提高材料的拉 深成形极限。而毛坯与凸模面之间的摩擦力可减少危险 断面的拉应力作用，因此凸模表面不必做得很光滑，也 不需要润滑。
拉伸系数的确定
• 拉深系数的确定，既要保证拉深能够进行，不发生破裂 或起皱．又要充分利用材料的塑性变形能力。
当拉深行程较大时，应选择总压 缩量大、压边力随压缩量缓慢增 加的弹簧。橡皮应选用软橡皮， 橡皮的压边力随压缩量增加很快， 因此橡皮的总厚度应选太些，以 保证相对压缩量不致过大。
压边装置 刚性压边装置
压边力不随行程变化，拉深效果较好。 模具压边部分安装在压力机的外滑块上，利用外滑块压力 进行压边。这种压边方式的优点是可以通过调节压力机外 滑块的封闭高度调整压边力的大小，在拉深过程中压边力 保持恒定。刚性压边圈的类型。（a）、 （b）、（c）、 （d）用于首次拉深，其中（a）为常用结构，（b）、（c） 在拉深凸缘宽度很宽的带凸缘件时采用，（d）可以通过修 磨限位钉调整压边力的大小，并使压边力在拉深过程中保 持不变。（e）、（f）用于以后各次拉深，（e）采用固定 限位柱，（f）采用可调限位柱。
①设计拉深件时应尽量减少其高度，使其可能用一次或两次 拉深工序来完成。 ②对于盒形件．一次制成的条件为：当盒形件角部的圆角 半径r=(0. 05～0.20)B(式中，B为盒形件的短边宽度)时，拉 深件高度h<(0 .3～0 .8)B 。 ③对于凸缘件，一次制成的条件为；零件的圆筒形部分直径 与毛坯的比值d/D≥0.4。
m总
=
dn D
d1 d1 D d2
d2 d3
dn dn1
m1 m2
m3
m4
mn
mn—— 第n次拉深工序的拉深系 数； dn — 第n次拉深工序后圆筒形件 的直径； dn-1— 第n-1次拉深工序所用的圆 筒形件的直径。
毛坯尺寸的确定
• 拉深成形零件的毛坯展开尺寸是根
据塑性变形体积不变定律计算的。
⑥摩擦和润滑条件 在凹模面和压料圈与材料接触的部分 进行润滑，可以降低筒壁承受的拉应力，提高材料的拉 深成形极限。而毛坯与凸模面之间的摩擦力可减少危险 断面的拉应力作用，因此凸模表面不必做得很光滑，也 不需要润滑。
拉伸系数的确定
• 拉深系数的确定，既要保证拉深能够进行，不发生破裂 或起皱．又要充分利用材料的塑性变形能力。
当拉深行程较大时，应选择总压 缩量大、压边力随压缩量缓慢增 加的弹簧。橡皮应选用软橡皮， 橡皮的压边力随压缩量增加很快， 因此橡皮的总厚度应选太些，以 保证相对压缩量不致过大。
压边装置 刚性压边装置
压边力不随行程变化，拉深效果较好。 模具压边部分安装在压力机的外滑块上，利用外滑块压力 进行压边。这种压边方式的优点是可以通过调节压力机外 滑块的封闭高度调整压边力的大小，在拉深过程中压边力 保持恒定。刚性压边圈的类型。（a）、 （b）、（c）、 （d）用于首次拉深，其中（a）为常用结构，（b）、（c） 在拉深凸缘宽度很宽的带凸缘件时采用，（d）可以通过修 磨限位钉调整压边力的大小，并使压边力在拉深过程中保 持不变。（e）、（f）用于以后各次拉深，（e）采用固定 限位柱，（f）采用可调限位柱。
第五章 拉深成形讲解
第一节 拉深成形的基本原理及变形过程分析 第二节 拉深工艺 第三节 拉深模 第四节 特殊拉深方法与变薄拉深方法
第五章 拉深成形
【教学目标】 掌握拉深成形的基本原理；知道拉深成形的过程；理解 筒形件拉深成形时材料的变形特点；知道拉深过程中零件的变形特点。掌 握拉深性及其影响因素；掌握拉深工艺方法；知道拉深机的选择及模具的 安装；理解拉深常见质量故障、原因分析及排除方法。掌握拉深模的分类； 知道拉深模的结构、掌握拉深件摩擦力分析；知道特殊拉深、变薄拉深。
二、拉深成形的过程
1.局部变形阶段 2.主要变形阶段 3.推件阶段
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
三、筒形件拉深成形时材料的变形分析
1.凸缘区——主变形区 2.凹模圆角区——过渡区 3.筒壁区——传力区 4.凸模圆角区——过渡区 5.筒底区——不变形区
图1-2 成形图
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
【教学重点】 拉深成形的基本原理；拉深性及其影响因素；拉深模的 分类。
【教学难点】 筒形件拉深成形时材料的变形特点；拉深工艺；拉深件 摩擦力的分析。
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
一、拉深成形的基本原理
1．拉深成形的定义：平板毛料或空心半成品在凸模作用下拉入凹模型 腔形成开口空心零件的成形工艺方法。
第二节 拉深工艺
二、拉深工艺
2.拉深次数的确定 （1）计算出筒形件的毛料直径 ， 及毛料的相对厚度 ×100。 （2）确定是否采用压边圈。 首次拉深时，当 ×100＞2.0时不用压边圈；当 ×100＜1.5用压边圈， 在1.5～2.0之间两种方式都可采用，视情况而定。 第二次及以后各次拉深时，按半成品相对厚度△而定，有
第二节 拉深工艺
第五章 拉深成形
【教学目标】 掌握拉深成形的基本原理；知道拉深成形的过程；理解 筒形件拉深成形时材料的变形特点；知道拉深过程中零件的变形特点。掌 握拉深性及其影响因素；掌握拉深工艺方法；知道拉深机的选择及模具的 安装；理解拉深常见质量故障、原因分析及排除方法。掌握拉深模的分类； 知道拉深模的结构、掌握拉深件摩擦力分析；知道特殊拉深、变薄拉深。
二、拉深成形的过程
1.局部变形阶段 2.主要变形阶段 3.推件阶段
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
三、筒形件拉深成形时材料的变形分析
1.凸缘区——主变形区 2.凹模圆角区——过渡区 3.筒壁区——传力区 4.凸模圆角区——过渡区 5.筒底区——不变形区
图1-2 成形图
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
【教学重点】 拉深成形的基本原理；拉深性及其影响因素；拉深模的 分类。
【教学难点】 筒形件拉深成形时材料的变形特点；拉深工艺；拉深件 摩擦力的分析。
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
一、拉深成形的基本原理
1．拉深成形的定义：平板毛料或空心半成品在凸模作用下拉入凹模型 腔形成开口空心零件的成形工艺方法。
第二节 拉深工艺
二、拉深工艺
2.拉深次数的确定 （1）计算出筒形件的毛料直径 ， 及毛料的相对厚度 ×100。 （2）确定是否采用压边圈。 首次拉深时，当 ×100＞2.0时不用压边圈；当 ×100＜1.5用压边圈， 在1.5～2.0之间两种方式都可采用，视情况而定。 第二次及以后各次拉深时，按半成品相对厚度△而定，有
第二节 拉深工艺
汽车车身制造工艺基础最新版教学课件第5章
表5-1 拉深件类型及变形特点
拉深件类型
变形特点
直壁旋转件
圆筒形件带凸 凸缘部分圆环形区域为变形区，筒壁部位为 缘圆筒形件阶 传力区变形区毛坯径向受拉、切向受压，其
梯圆筒形件 变形是拉深变形
非直壁旋转件
这类零件变形区有三部分：凸缘为拉深变形 球形件锥形件 区；凹模口内悬空部分为拉深变形区；凸模
抛物线形件 顶端至变形过渡环间材料是胀形变形区，其 变形是拉深变形与胀形变形的复合
（1）直壁旋转件（如圆筒形件）； （2）非直壁旋转件（如球形件）； （3）盒形件； （4）不规则形状的零件（如复杂曲面 的汽车车身覆盖件）。
图5-2所示为一拉伸过程,其凸模与凹模的工 作部分均有较大的圆角；凸模与凹模之间的间隙 一般大于板料厚度
图5-2 拉深过程
表5-1列出拉深件的类型及特点。从表中列出的变形特点看，由于每类零件都有自己的变形特点，因 而可以用相同的原则和方法去研究，分析该类零件的拉伸成形问题，并解决所出现的质量问题。
五、后续各次拉深的特点
后续各次拉深与首次拉深相比，有许多不同之处：
1）首次拉深时，平极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。而后续各次拉深时，其变形 区保持不变，只是在拉深终了后才逐渐缩小。 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。而后续各次拉深变形区保持不变，但材料的硬化 及厚度增加都是沿筒的高度方向进行的，所以其拉深力在整个拉深过程 中直都在增加，直到拉深的最后阶段才由最大值下降至零，如图5-13所 示。 4）后续各次拉深时的危险断面与首次拉深时一样，都是在凸模的圆角处， 但首次拉深的最大拉深力发生在初始阶段，所以破裂也发生在初始阶段， 而后续各次拉深的最大拉深力发生在拉深的终了阶段，所以破裂往往发 生在结尾阶段。 5）后续各次拉深变形区的外缘有筒壁的刚性支持，所以稳定性较首次拉 深为好。 6）后续各次拉深时由于材料已冷作硬化，加上变形复杂（毛坯的筒壁必 须经过两次弯曲才被凸模拉入凹模内），所以它的极限拉深系数要比首 次拉深大得多，而且通常后一次都大于前一次。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二节 拉深工艺
二、拉深工艺
1.拉深毛料展开尺寸的确定 （1）材料的变形特点 在拉深过程中，材料的变形特点是直径较大的毛料收缩为直径较小 一些的筒形件。 （2）拉深毛料尺寸计算的基本原则 拉深毛料尺寸计算的基本原则是金属塑性变形体积不变。如果不考 虑薄板厚度在拉深成形过程中的变化，则体积不变可进一步转化为面积 不变。
飞机钣金工岗位基础理论与实践
主讲教师：汉锦丽、贺磊
目录
第一章 金属变形基本理论 第二章 模线样板 第三章 钣金分离工艺 第四章 弯曲 第五章 拉深成形 第六章 橡皮成形 第七章 拉形成形 第八章 旋压成形 第九章 落压成形 第十章 其他钣金成形工艺方法
第五章 拉深成形
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
四、拉深过程中零件的变形特点
起皱
图1-5
（a）外皱 （b）内皱 外皱和内皱 图1-6
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
四、拉升过程中零件的变形特点
（2）防皱措施 1）固定压边圈
图1-7
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
四、拉升过程中零件的变形特点
图1-11 拉深破裂
第二节 拉深工艺
一、拉深性及其影响因素
1.拉深性：材料对拉深成形的适应能力，通常指不发生破裂的最大可 能性。
2.影响因素 （1）材料的组织和力学性能 （2）毛料的相对厚度 （3）凸模圆角半径 （4）凹模圆角半径 （5）凸、凹模间隙 （6）拉深方式及压边力 （7）润滑条件 （8）拉深速度
件拉深系数 成反比，零件拉深系数 越大则拉深变形程度越小。如果 ＜
则可一次拉深；如果 ＞ ，则需多次拉深。
（4）
, 用相对厚度 ×100查表6.3或表6.4得 。
二、拉深成形的过程
1.局部变形阶段 2.主要变形阶段 3.推件阶段
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
三、筒形件拉深成形时材料的变形分析
1.凸缘区——主变形区 2.凹模圆角区——过渡区 3.筒壁区——传力区 4.凸模圆角区——过渡区 5.筒底区——不变形区
图1-2 成形图
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
四、拉深过程中零件的变形特点
1.凸耳
2．回弹
图1-3
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
四、拉深过程中零件的变形特点
3.厚度与硬度的变化
图1-4
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
四、拉深过程中零件的变形特点
4.起皱 （1）起皱机理与类型 起皱的主要原因是压缩失稳，周向压缩应力并不是引起皱折的唯一原 因。皱折的产生受到诸多因素影响，如拉深系数、板料相对厚度、模具结 构类型与几何参数、润滑状态和材料硬化指数等。 起皱的条件和皱折的大小主要决定于变形程度和板料抗压失稳刚度。 变形程度用拉深系数表示，板料的抗压失稳刚度可பைடு நூலகம்板料的相对厚度 （to/Do）来表示。 根据皱折出现的部位不同，起皱有外皱和内皱之分。外皱指出现拉深 件凸缘外区的皱折。内皱指出现在凸模与凹模之间悬空部分材料上的皱折。
2）弹性压边圈
图1-8
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
四、拉升过程中零件的变形特点
3）防皱埂
图1-9
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
四、拉升过程中零件的变形特点
4）反拉深
图1-10
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
四、拉升过程中零件的变形特点
5.破裂 （1）拉深系数 （2）引起拉深件破裂的原因 除了拉深系数过小，即变形程度过大引起破裂外，压边力过大、凸缘 起皱、凸凹模间间隙过小和材料内部缺陷等其他因素也会引起拉深件的破 裂。
拉深件示例
图1-1 拉深示意图
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
一、拉深成形的基本原理
3. 拉深成形的形式：拉深有多种形式。按照零件的外形，拉深可划分 为筒形件、锥形件、半球形件、阶梯形件、盒形件和复杂形状零件拉深。 按照工序数，拉深可划分为单次和多次拉深。按照材料变形情况，拉深可 划分为正拉深、反拉深、变薄拉深和特殊拉深等。在各种拉深成形工艺中， 圆筒形件拉深是最基本的拉深方法。
式中： ——零件材料厚度； ——半成品的零件直径（ 表示拉深次数）。
当△＜1.0时采用压边圈，△＞1.5时不用压边圈，介于1.0～1.5之间时，属 于两可。除此之外，零件的要求及形状对是否采用压边圈也有很大的影响。
第二节 拉深工艺
二、拉深工艺
（3）用 ×100查表6.3或表6.4得第一次拉深系数 。拉深变形程度与零
第二节 拉深工艺
二、拉深工艺
2.拉深次数的确定 （1）计算出筒形件的毛料直径 ， 及毛料的相对厚度 ×100。 （2）确定是否采用压边圈。 首次拉深时，当 ×100＞2.0时不用压边圈；当 ×100＜1.5用压边圈， 在1.5～2.0之间两种方式都可采用，视情况而定。 第二次及以后各次拉深时，按半成品相对厚度△而定，有
第一节 拉深成形的基本原理及变形过程分析 第二节 拉深工艺 第三节 拉深模 第四节 特殊拉深方法与变薄拉深方法
第五章 拉深成形
【教学目标】 掌握拉深成形的基本原理；知道拉深成形的过程；理解 筒形件拉深成形时材料的变形特点；知道拉深过程中零件的变形特点。掌 握拉深性及其影响因素；掌握拉深工艺方法；知道拉深机的选择及模具的 安装；理解拉深常见质量故障、原因分析及排除方法。掌握拉深模的分类； 知道拉深模的结构、掌握拉深件摩擦力分析；知道特殊拉深、变薄拉深。
【教学重点】 拉深成形的基本原理；拉深性及其影响因素；拉深模的 分类。
【教学难点】 筒形件拉深成形时材料的变形特点；拉深工艺；拉深件 摩擦力的分析。
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
一、拉深成形的基本原理
1．拉深成形的定义：平板毛料或空心半成品在凸模作用下拉入凹模型 腔形成开口空心零件的成形工艺方法。
2. 拉深成形的原理 : 在凸模作用下将一直径为 的平板毛料，拉深成一 个直径为 、高度为 的圆筒形零件的过程。如果将平板毛料上所有三角形 阴影部分去掉，留下所有矩形窄条，然后将这些窄条沿直径为 的圆周折过 来，再把它们加以焊接，就可以变成圆筒形零件了。
第一节 拉深成形的基本原理 及变形过程分析
一、拉深成形的基本原理