拉深工艺与拉深模资料
拉深工艺与拉深模设计课件
1-定位板 2-下模板 3-拉深凸模 4-拉深凹模
无压边装座 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
正装拉深模
第四章 拉深工艺与拉深模设计
第四章 拉深工艺与拉深模设计
1－上模座 2－推杆 3－推件板 4－锥形凹模 5－限位柱 6－锥形压边圈 7－拉深凸模 8－固定板 9－下模座
有压边装置的后续工序拉深模
第四章 拉深工艺与拉深模设计
第四章 拉深工艺与拉深模设计
第四章 拉深工艺与拉深模设计
第四章 拉深工艺与拉深模设计
第四章 拉深工艺与拉深模设计
1-顶杆 2-压边圈 3-凸凹模 4-推杆 5-推件板 6-卸料板 7-落料凹模 8-拉深凸模
正装落料拉深复合模
第四章 拉深工艺与拉深模设计
第四章 拉深工艺与拉深模设计
复习上次课的内容
1.有凸缘圆筒形件的拉深方法？ 2.判断所给阶梯形件能否一次拉深成形的方法？ 3.曲面形状零件的拉深特点？盒形件的拉深特点？
第四章 拉深工艺与拉深模设计
第六节 拉深件的工艺性
一、拉深件的公差等级
一般：
拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。 拉深件壁厚公差要求一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律。
第七节 拉深模的典型结构
二、后续工序拉深模
1.无压边装置的后续工序拉深模 2.有压边装置的后续工序拉深模
无压边装置反拉深模 3.反拉深模 压边圈在上模的反拉深模
压边圈在下模的反拉深模
第四章 拉深工艺与拉深模设计
第七节 拉深模的典型结构
三、落料拉深复合模
正装落料拉深复合模
第四章 拉深工艺与拉深模设计
第四章 拉深工艺与拉深模设计
模具设计与制造第7章拉深工艺与模具设计
尺寸测量
使用测量工具对拉深制品的尺 寸进行测量，以检查其是否符 合设计要求。
壁厚测量
使用壁厚测量仪对拉深制品的 壁厚进行测量，以检查其是否 均匀。
强度测试
对拉深制品进行拉伸或压缩试 验，以检测其力学性能是否满
足要求。
提高拉深制品质量的措施
选用优质材料
选用质量稳定、性能良好的材料，以提高拉深制品的基 本质量。
的强度和刚度等因素。
压力过大会导致工件破裂或模 具损坏，而压力过小则会导致
工件起皱或形状不规整。
压力控制需要与速度控制和温 度控制等参数进行协调，以确 保整个拉深过程的稳定性和可
靠性。
拉深工艺的速度控制
速度控制是拉深工艺中的另一 个重要参数，它直接影响到工
件的表面质量和尺寸精度。
速度控制需要考虑到工件的材 质、厚度、润滑条件以及模具
拉深工艺的应用领域
汽车行业
汽车覆盖件、油箱、仪 表盘等部件的制造。
家用电器行业
电子行业
航空航天行业
空调、冰箱、洗衣机等 产品的外壳和内部零件
的制造。
手机、电脑等产品的外 壳和内部结构件的制造。
飞机蒙皮、机身部件等 高精度、高质量要求的
零件的制造。
拉深工艺的发展趋势
高精度、高质量
柔性化、个性化
随着科技的发展，对拉深工艺的精度和 产品质量要求越来越高，高精度、高质 量的模具和加工设备成为发展的趋势。
破裂。
凸模设计
凸模的作用是将材料拉入凹模， 因此需要具有足够的刚性和强度。 凸模的直径应与凹模相匹配，以
保持适当的间隙。
压边圈设计
压边圈的作用是控制材料流动， 防止材料起皱。压边圈的宽度和 重量应适中，以确保压力均匀。
拉深工艺与拉深-文档资料
5.1 圆筒件拉深变形过程分析
一、圆筒件拉深变形过程分析 （二）拉深变形过程
2．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）
5.1 圆筒件拉深变形过程分析
二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态
H 76 1 75 2 . 7 d 30 2 28
查表5-2得切边量
坯料直径为
h6 mm
2 2 D d 4 d ( H h ) 1 . 72 dr 0 . 56 r
代已知条件入上式得Ｄ＝98.2ｍｍ
5.2 拉深工艺计算
例（续） （２）确定拉深次数 t 2 100 % 2 . 03 % 2 % 坯料相对厚度为
三、拉深件的起皱与拉裂（续）
1.凸缘变形区的起皱
主要决定于：
一方面是切向压应力σ 3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。
最易起皱的位置：凸缘边缘区域 起皱最强烈的时刻： 在Rt=（0.7～0.9）R0时 防止起皱：
5.2 拉深工艺计算
一、拉深系数与极限拉深系数
2．极限拉深系数的确定
为了提高工艺稳定性和零件质量，适宜采用稍大于极限
拉深系数［m］的值。
m总
m总
＞［m］时，拉深件可一次拉成，否则需要多次拉深。 <[m]时， ＝m1m2……mn，n为拉深次数
m总
5.2 拉深工艺计算
一、拉深系数与极限拉深系数
１．拉深次数的确定 推算方法
拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态
拉深工艺及模具设计
图8-8 拉深件的破裂
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8.2.4 拉深件的工艺性
拉深件的工艺性是指拉深件对拉深工艺 的适应性，这是从拉深加工的角度对拉深产 品设计提出的工艺要求。具有良好工艺性的 拉深件，能简化拉深模的结构，减少拉深的 次数、提高生产效率。拉深件的工艺性主要 从拉深件的结构形状、尺寸、精度及材料选 用等方面提出。
8.2.2 拉深过程中的应力与应变
通过分析板料在拉深过程中的应力与应变，将 有助于拉深工作中工艺问题的解决和保证产品质量。 在拉深过程中，材料在不同的部位具有不同的应力 状态和应变状态。筒形件是最简单、最典型的拉深 件。图8-6是筒形件在有压边圈的首次拉深中某一阶 段的应力与应变情况。图中： ζ1，ε1——径向的应力与应变； ζ2 ， ε2——厚度方向的应力与应变； ζ3 ， ε3——切向的应力与应变。
8.2.3拉深过程中的起皱与破裂
1.起皱 在拉深时，由于凸缘材料存在着切向压缩应力 ζ3 ，当这个压应力大到一定程度时板料切向将因失 稳而拱起，这种在凸缘四周沿切向产生波浪形的连 续弯曲称为起皱，如图8-7(a)所示。当拉深件产生 起皱后，轻者凸缘变形区材料仍能被拉进凹模，但 会使工件口部产生波纹, 如图8-7(b)所示，影响工件 的质量。起皱严重时，由于起皱后的凸缘材料不能 通过凸、凹模间隙而使拉深件拉裂,如图8-7(c)所示。 起皱是拉深中产生废品的主要原因之一。
返回
图8-2圆筒形件拉深
如果不用模具，则只要去掉图8.3中的三 角形阴影部分，再将剩余部分狭条沿直径d的 圆周弯折起来，并加以焊接就可以得到直径 为d，高度为 h (D 2 d ) ，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，而拉深获得的工件高度 大于了h，工件的壁厚增加了，因此只能认为 三角形阴影部分材料是多余的材料，在模具 的作用下产生了流动，发生了转移。
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
拉深工艺和拉深模设计
公差、材料上旳要求，掌握拉深件工序安排旳一般 原则。
教学要求： 根据弯曲件旳构造工艺性要求改善拉深件旳结
构设计；能够根据拉深件旳工艺条件，拟定拉深件 圆角半径，拟定带孔拉深件旳孔旳位置。
4.2.1 对拉深件形状尺寸旳要求
1）拉深件形状应尽量简朴、对称，尽量一次拉 深成形。
1）孔位应与主要构造面（凸缘面）在同一平面， 或孔壁垂直该平面，便于冲孔与修边在同一 道工序中完毕。
2）拉深件侧壁上旳冲孔与底边或凸缘边旳距离 h 2d t
3）拉深件凸缘上旳孔距：
D1 (d1 3t 2r2 d )
4）拉深件底部孔距：
d d1 2r1 t
4.2.3 拉深件旳精度等级 主要指其横断面旳尺寸精度；一般在IT13级
2）叠加各段中间层面积，求出制件中间层面积；
3）根据“等面积原则”求出毛坯直径。
D
4S
4
f
式中
S——毛坯面积（涉及修边余量）； f——简朴旋转体拉深件各部分面积； D——毛坯直径。
案例分析： 带凸缘制件
无凸缘制件
将制件分割为： 1）1/4凹球环 2）圆柱
3）1/4凸球环 4）圆板
计算：
1）1/4凹球环
要求：
1）rpg≥t，一般取：rpg≥（35）t 2）rpg＜t，增长整形工序，每整形一次，rpg
可减小1/2。
pg
pg
py
3.矩形拉深件壁间圆角半径rpy 矩形拉深件壁间圆角半径rpy：
指矩形拉深件旳四个壁旳转角半径。
要求：rpy≥3t及rpy≥H/5
pg
pg
py
4.2.2 拉深件上旳孔位布置
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6讲 拉深工艺及拉深模3
பைடு நூலகம்
1 F1max h1
1000
2 Fn maxhn
1000
后续各次拉深：An
拉深所需压力机的电动机功率为：
An N 60 751 2 1.3610
4.5.3 拉深工艺的辅助工序
1.润滑 在凹模圆角、平面、压边圈表面及与这些部位相接触的 毛坯表面，应每隔一定周期均匀抹涂一层润滑油，并保持润 滑部位干净. 2.热处理 在多道拉深时，为了恢复冷加工后材料的塑性，应在工 序中间安排退火，以软化金属组织。拉深工序后还要安排去 应力退火。一般拉深工序间常采用低温退火 。各种材料不 需热处理可以拉深的次数，见表4.5.4。 3.酸洗 退火后工件表面必然有氧化皮和其他污物，在继续加工 时会增加模具的磨损，因此必需要酸洗，否则使拉深不能正 常进行。
p p
凹模尺寸为：
Dd d 0.4 Δ 2c
d
5.凸、凹模的结构形式 拉深凸模与凹模的结构形式取决于工件的形状、尺寸 以及拉深方法、拉深次数等工艺要求，不同的结构形式对 拉深的变形情况、变形程度的大小及产品的质量均有不同 的影响。 当毛坯的相对厚度较大，不易起皱，不需用压边圈压 边时，应采用锥形凹模(如图 4.2.3)。 当毛坯的相对厚度较小，必须采用压边圈进行多次拉 深时，应该采用图 4.6.13 所示的模具结构。图a)中凸、 凹模具有圆角结构，用于拉深直径d≤100mm的拉深件。b) 中凸、凹模具有斜角结构，用于拉深直径d≥100mm的拉 深件。
图 4.6.7
无压边装置的后续工序拉深模
图 4.6.8有压边装置的后续各工序拉深模
图4.6.9高矩形盒落料首次拉深的顺装复合模
模具设计第五章 拉深工艺及拉深模
七、拉深模制造特点
4)由于拉深过程中材料厚度变化及回弹变形等原因，复杂拉深件 坯料形状和尺寸设计值与实际值往往存在误差，坯料形状和尺寸 最终是在试模后确定。 2.拉深模凸、凹模的加工方法
26627D
七、拉深模制造特点
表5-4 拉深凸模常用加工方法
26627D
七、拉深模制造特点
表5-5 拉深凹模常用加工方法
一、拉深变形分析
26627D
图5-3 拉深件的网格变化
二、拉深件的主要质量问题
1.起皱
26627D
图5-4 起皱破坏
二、拉深件的主要质量问题
(1)影响起皱的主要因素 1)坯料的相对厚度t/D。 2)拉深系数ｍ。 (2)起皱的判断 在分析拉深件的成形工艺时，必须判断该冲件 在拉深过程中是否会发生起皱，如果不起皱，则可以采用无压边 圈的模具；否则，应该采用带压边装置的模具，如图5-5所示。
26627D
图5-10 圆筒形件
三、圆筒形件的拉深
解 由于t=2mm>1mm，所以按中线尺寸计算。 1)确定修边余量。 2)计算坯料展开直径。 3)确定是否用压边圈。 4)确定拉深次数。 5)确定各次拉深直径。 6)求各工序件高度。 7)画出工序图，如图5-11所示。
26627D
四、拉深模的典型结构
26627D
图5-9 多次拉深时筒形件直径的变化
三、圆筒形件的拉深
2.拉深系数
表5-3 圆筒形件带压边圈时的极限拉深系数
3.拉深次数 4.圆筒形件拉深各次工序尺寸的计算
(1)工序件直径 从前面介绍中已知，各次工序件直径可根据各 次的拉深系数算出。
Hale Waihona Puke 26627D三、圆筒形件的拉深
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：
第5章 拉深工艺及拉深模2011.8
第5章拉深工艺及拉深模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空心零件的加工方法。
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。
广泛应用于汽车、拖拉机、仪表、电子、航空和航天等各种工业部门和日常生活的生产中。
拉深模的结构一般比较简单，与冲裁模相比，它的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。
5．1 拉深变形分析5．2 拉深件的主要质量问题1．起皱在拉深时，凸缘部分材料在直径方向伸长，在圆周方向压缩，当压力达到一定值时，凸缘部分材料便失去稳定而产生弯曲拱起。
这种在的整个凸缘周围产生的波浪形的连续弯曲称为起皱。
2．拉裂3．凸耳5．3 圆筒形件的拉深1．圆筒形工件坯料尺寸的确定方法拉深件坯料尺寸一般是以拉深件尺寸为基础，按体积不变原则和相似原则进行计算。
虽然在拉深过程中坯料的厚度发生一些变化，但在工艺设计时可以不计坯料的厚度变化，按拉深前后坯料面积相等的原则进行计算。
计算坯料尺寸时，当壁厚δ≥1mm时，应按中线尺寸计算。
由于坯料的各向异性和模具间隙不均等因素的影响，拉深后工件的口部边缘不整齐，需在拉深后进行修边。
因此，计算坯料直径时需增加修边余量。
表5-2为圆筒形工件拉深的修边余量。
当拉深次数多或板料平面上材料组织的方向性差别特别大时，取大值。
当工件的相对高度h/d值很小时，也可不进行修边。
表5-2圆筒形工件拉深的修边余量常见的旋转体拉深件展开后的圆形坯料的直径可参照相关冲压设计资料提供的公式进行计算。
圆筒形工件展开后的坯料直径D的计算公式为D =（d2+4dh-1.72rd-0.56r2）1/2式中：d——圆筒形工件的直径；h——圆筒形工件的高度；r——圆筒形工件底部圆角半径。
2．拉深系数由于拉深工件的高度与其直径的比值不同，有些拉深件可以用一次拉深工序制成，而有些高度大的拉深件，则需要多次拉深才能制成。
在进行冲压工艺过程设计和确定必要的拉深次数时，通常都利用拉深系数作为计算的依据。
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）。
第4章 拉深工艺与拉深模
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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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（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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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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拉深工艺与拉深模设计课件
第四章 拉深工艺与拉深模设计
无压边装置的后续工序拉深模
第四章 拉深工艺与拉深模设计
第四章 拉深工艺与拉深模设计
1-推件板 2-拉深凹模 3-拉深凸模 4-压边圈 5-顶杆 6-弹簧
有压边装置的后续工序拉深模
第四章 拉深工艺与拉深模设计
第四章 拉深工艺与拉深模设计
第四章 拉深工艺与拉深模设计
据统计，不变薄拉深， 壁的最大增厚量约为（0.2～0.3）ｔ； 最大变薄量约为（0.10～0.18）ｔ （ｔ为板料厚度）
第四章 拉深工艺与拉深模设计
第六节 拉深件的工艺性
二、拉深件的结构工艺性
1．拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉深成形。
2．需多次拉深的零件，在保证必要的表面质量前提下，应允 许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹。
3．在保证装配要求的拉深模设计
第六节 拉深件的工艺性
二、拉深件的结构工艺性（续）
4．拉深件的底或凸缘上的孔边到侧壁的距离应满足
：
+ 0.5ｔ）
5．ａ拉≥深Ｒ件+的0.底5ｔ与（壁或、
凸缘与壁、矩形件四
角的圆角半径应满足
：≥ｔ，Ｒ≥2ｔ，ｒ≥3ｔ。
拉深工艺与拉深模设计课件
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第四章 拉深工艺与拉深模设计
第六节 拉深件的工艺性
一、拉深件的公差等级
一般：
拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。 拉深件壁厚公差要求一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律。
第四章 拉深工艺与拉深模设计
第四章 拉深工艺与拉深模设计
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由于板料存在着各向异性，实际生产中毛坯和 凸、凹模的中心也不可能完全重合，因此拉深件口 部不可能很整齐，通常都要有修边工序，以切去不 整齐部分。为此，在计算毛坯时应预先留有修边余 量Δh，筒形件和凸缘件的修边余量值可查下表。
修边余量图
筒形件的修边余量Δh/mm
（4）对复杂形状的旋转体，公式 D 8Rxl 的应用
①将工件厚度中线的轮廓线（包括切边余量）分为 若干段直线和圆弧；
②计算出各直线和圆弧的长度l1、 l2… ln ，并找出每一线 段的形心，算出每一形心到旋转轴的距离R1x 、 R2x… Rnx。直线的形心在直线的中点上，圆弧的形心查表。
③求出各段母线的长度与其旋转半径乘积的代数和：
⑵ 拉深件的高度 常见零件一次成形的拉深高度为：
无凸缘筒形件：h≤（0.5～０.７）ｄ （ｄ为拉深件壁厚中经）
带凸缘筒形件：dt /d ≤1.5时， h ≤ （0.4～０.6）ｄ
（ dt为拉深件凸缘直经） ⑶ 拉深件的圆角半径
拉深件的凸缘与筒壁间的圆角半径应取 rd ≥2t； 为便于拉深顺利进行，通常取rd ≥（4~8）t； rd ≤ 2t时，需增加整形工序。
总拉深系数m总：工件直径dn与毛坯直径D之比。 m总= dn / D =m1• m2 • m3• • • mn
即，总拉深系数为各次拉深系数的乘积
注意：生产实际中，有时用拉深比kn表示拉 深变形程度。 kn =1/mn
③意义 a）拉深系数是拉深变形工艺中的重要参数，是拉深
工艺计算的基础； b）拉深系数是拉深变形程度的标志。拉深系数大，
① 材料的力学性能 材料的屈服强比s / b小，极限
拉深系数就小。 ② 材料的厚向异性系数γ 材料的γ越大，允许的m越小。
③毛坯的相对厚度t/D t/D大则毛坯的稳定性好，不易 起皱，允许的m值可以小些。
④拉深模的几何参数 主要是凸、凹模的圆角半径。 ⑤ 润滑 良好的润滑条件减小拉深系数。但凸模与工
带凸缘件的修边余量Δd/mm
⑵简单形状拉深件毛坯计算
由于拉深后工件的平均厚度与毛坯厚度相差不 大，可以近似地认为毛坯在拉深过程中厚度不变， 因此可以根据工件表面积等于毛坯表面积这一原则 来计算毛坯尺寸，即
D
4A
4
Ai
式中： D —毛坯直径，mm； A —包括修边余量在内的拉深件表面积，mm2；
即拉深变形程度小，材料塑性未被充分利用，拉 深次数增加，模具数量增加，成本提高；拉深系 数小，拉深前后工件直径变化就大，即拉深变形 程度大，拉深就可能无法进行。
c）实际生产中选用拉深系数时应在充分利用材料塑 性的基础上又不使工件拉裂，这个使拉深件不拉 裂的最小拉深系数称为极限拉深系数。
（2）影响极限拉深系数的因素
第 n 次拉深后工件直径：
dn mndn1 m1m2m3mnD
已知拉深件尺寸即可计算出毛坯直径D，参考 表中的极限拉深系数可计算出各次拉深后的工件 直径，直到dn ≤d（d为工件直径），这样n即为拉 深次数。
（2）查表法
4. 各次拉深后半成品尺寸的计算
⑴ 半成品直径尺寸的计算
⑴ 拉深件的形状要求 ①拉深件的结构形状应简单、对称，尽量避免急剧
的外形变化。 ②尺寸标注时，应根据使用要求只标注外形或内形
尺寸；筒壁和底面连接处的圆角半径只能标注在 内形；材料厚度不宜标注在筒壁或凸缘上。 ③多次拉深的筒壁和凸缘的内、外表面应允许出 现压痕。 ④非对称的空心件应组合成对进行拉深，然后将其 切成两个或多个零件。
拉深件底与筒壁的圆角半径应取rp ≥2t； 为 便于拉深顺利进行，通常rp ≥（3~5）t； 当零件 要求rp <t时， 需增加整形工序。
⑷ 拉深件的尺寸精度
拉深件的径向尺寸精度一般不高于IT11级， 如高于IT11，则需增加校形工序。
二、拉深工艺设计
拉深工艺设计包括毛坯尺寸的计算、拉深次数 的确定、半成品尺寸的计算等。
Ai —拉深件各部分表面积之和，mm 2
⑶复杂形状的旋转体毛坯尺寸计算
复杂形状旋转体毛坯尺寸计算可采用久里金法 则，其原理是：任何形状的母线绕某轴旋转一周所 构成的旋转体的表面积，等于该母线长度与该母线 形心绕该轴旋转所得周长的乘积，即
A 2Rxl
根据面积相等原理推得： D 8Rxl
式中： Rx—母线形心至旋转轴的距离（旋转半径），mm； l—母线长，mm。
第八讲 拉深工艺与拉深模
拉深工艺及拉深件的工艺性 拉深工艺设计 拉深模具结构 拉深模设计 其他形状零件的拉深
一、拉深工艺及拉深 件的工艺性
⒈ 拉深工艺概述
（1）拉深工艺定义
拉深是指利用模具
将平板毛坯冲压成开口
空心零件或将开口空心
圆筒件拉深
零件进一步改变形状和 1-凸模 2-压边圈 3-凹模
尺寸的工艺。
lR l1Rx1 l2 Rx2 lnRxn
④求毛坯直径：
D 8 lR 8(l1Rx1 l2 Rx2 lnRxn )
圆弧长度和形心到旋转轴的距离计算公式
⒉ 拉深系数
⑴ 拉深系数m ①定义：
拉深后工件直径与拉深前工件（或毛 坯）直径之比。
②示例
圆筒件多次拉深 第1次拉深：第2次拉深： 第3次拉深： 第n次拉深： m1 =d1 /D m2 =d2 / d1 m3=d3 / d2 mn=dn / dn-1
4-毛坯 5-拉深件
（2）拉深件的形式
筒形、阶梯形、锥形、球形、抛物线形等轴 对称空心件；
矩形、方形或其他不规则形状空心件。
（3）拉深工艺分类
按毛坯形状
第一次拉深（以平板为毛坯） 第一次拉深后的各次拉深（以空心 件为毛坯）
一般拉深（工件壁厚不变） 按壁厚变化
变薄拉深（工件壁厚不变）
⒉拉深件的工艺性
件之间的摩擦力有利于提高传力区的承载能力，因 此凸模与工件之间不必进行润滑。
表4.5
⒊ 拉深次数
（1）计算法 当拉深件的直径与毛坯直径之比（总拉深系数）
大于m1 时，说明该工件只需一次拉深即可。如果小 于 m1 ，则需两次或两次以上拉深。拉深次数计算原 理如下：
第一次拉深后工件直径：d1 m1D 第二次拉深后工件直径：d2 m2d1 m1m2D 第三次拉深后工件直径：d3 m3d2 m1m2m3D