[机械电子]圆筒形件拉深模设计

，刚性强、精度高、噪音低等特点。
12.仪表车床
仪表车床属于简单的卧式车床，一般来 说最大 工件加 工直径 在250mm以下 的机床 ，多属 于
仪表车床。仪表车床分为普通型、六 角型和 精整型 。这种 车床主 要由工 人手工 操作， 适用于 单件、 简单零 部件的 大批生 产。 编辑本段车刀
车刀是车床加工必不可少的部分。车刀 是由刀 头和刀 杆两部 门组成 。刀杆 一般是 碳素结 构钢制 成。刀 头是担 任切削 工作的 ，所使 用的材 料必需 具
圆筒形件拉深模设计
拉
深
过
程
的
应
力
与
下标1、2、3分
应
别代表坯料径向、
变
厚度方向、切向 的应力和应变
状
态
圆筒形件拉深模设计
圆 筒 形 件 拉 深 时 凸 缘 变 形 区 的 应 力 分 布
圆筒形件拉深模设计
圆筒形件拉深模设计
拉深件的壁厚和硬度的变化
圆筒形件拉深模设计
凸 缘 变 形 区 的 起 皱
按功能分类
（1）经济型数控车床 采用步进电动机和单片机对普通车床 的进给 系统进 行改造 后形成 的简易 型数控 车床， 成本较 低，但 自动化 程度和 功能都 比较差 ，车削 加工精 度也不 高，适 用于要 求不高 的回转 类零件 的车削 加工。
（2）普通数控车床 根据车削加工要求在结构上进行专门 设计并 配备通 用数控 系统而 形成的 数控车 床，数 控系统 功能强 ，自动 化程度 和加工 精度也 比较高 ，适用 于一般 回转类 零件的 车削加 工。这 种数控 车床可 同时控 制两个 坐标轴 ，即X轴 和Z轴 。
(2)顶尖式数控车床 这类车床配有普通尾座或数控尾座， 适合车 削较长 的零件 及直径 不太大 的盘类 零件。
按刀架数量分类
(1)单刀架数控车床 数控车床一般都配置有各种形式的 单刀架 ，如四 工位卧 动转位 刀架或 多工位 转塔式 自动转 位刀架 。
(2)双刀架数控车床 这类车床的双刀架配置平行分布， 也可以 是相互 垂直分 布。
圆筒形件拉深模设计
第一节 拉深基本原理
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
随拉深的进行逐渐增大，结束时达到最大。 3.凸缘区的起皱
圆筒形件拉深模设计
第一节 拉深基本原理
（1） 什么是起皱？ （2） 起皱的原因？
压应力 （3） 在什么情况下会起皱？
当坯料内的压应力超过其抗起皱的能力时会起皱。 （4） 凸缘区抗起皱的能力与什么有关？ ① 坯料厚度越↑，抵抗起皱的能力↑ 。 ② 凸缘宽度越↑ ，抵抗起皱的能力↓。 （5） 什么时刻最易起皱？
圆筒形件拉深模设计
筒 壁 的 拉 裂
圆筒形件拉深模设计
不变薄拉深
变薄拉深
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(1)立式数控车床 立式数控车床简称为数控立车，其车 床主轴 垂直于 水平面 ，一个 直径很 大的圆 形工作 台，用 来装夹 工件。 这类机 床主要 用于加 工径向 尺寸大 、轴向 尺寸相 对较小 的大型 复杂零 件。
时才填写。此外，各公司可以另外掭 加一些 符号， 用连接 号将其 与ISO代码相 连接Hale Waihona Puke Baidu如 一PF代 表断屑 槽型) 。可转 位刀片 用于车 、铣、 钻、镗 等不同 的加
工方式，其代码的详细内容也略有不 同。
②可转位刀片的断屑槽槽形。为满足切 削能断 屑、排 屑流畅 、加工 表面质 量好、 切削刃 耐磨等 综合性 要
顶住工件，防止它掉下来砸坏车床， 如发现 工件的 位置不 正确或 歪斜， 切忌用 力敲击 ，以免 影响车 床主轴 的精度 ，必须 先将夹 爪、压 板或顶 针略微 松
开，再进行有步骤的校正。 工具和车刀的安放
圆筒形件拉深模设计
第一节 拉深基本原理
三、拉深件的起皱与拉裂（续）
2.筒壁的拉裂
主要取决于：
本学习情境难点：
1.拉深变形规律及拉深件质量影响因素； 2.拉深工艺计算 ； 3.其它形状零件的拉深变形特点 ； 4.拉深模典型结构与拉深模工作零件设计 。
圆筒形件拉深模设计
本次课的重点：
1.什么是起皱？ 2.起皱的原因？ 3.在什么情况下会起皱？ 4.凸缘区抗起皱的能力与什么有关？ 5.什么时刻最易起皱？ 6.在什么情况下可能出现拉裂？ 7.在筒壁的什么部位可能拉裂？
热处理的高速钢，又叫作白钢。
硬质合金 硬质合金由难熔材料的碳化钨、碳 化钛和 钴的粉 末，在 高压下 成形， 经1350－1560摄氏度 高温烧
结而成的。具有极高的硬度，常温下 可达HR A92， 仅次于 金刚石 ；红硬 性很好 ，在1000摄氏 度左右 仍能保 持良好 的切削 机能； 具有较 高使用 强度， 抗弯
通用性好的万能型车床、加工精度高 的精密 型车床 和加工 效率高 的专用 型车床 的特点 于一身 ，是国 内使用 量最大 ，覆盖 面最广 的一种 数控机 床。 11.马鞍车床
马鞍车床在车头箱处的左端床身为下沉 状，能 够容纳 直径大 的零件 。车床 的外形 为两头 高，中 间低， 形似马 鞍，所 以称为 马鞍车 床。马 鞍车床 适
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第一节 拉深基本原理
（2）网格变化
① 筒底 无变化
② 筒壁 无变化
③ 凸缘区 径向伸长，切向压缩。
（2）拉深变形特点
① 筒底、筒壁是传力区。
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第一节 拉深基本原理
② 凸缘区是变形区
③ 变形不均匀：凸缘边缘变形最大。
二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态
1.应变
（1）凸缘区 径
(2)卧式数控车床 卧式数控车床又分为数控水平导轨 卧式车 床和数 控倾斜 导轨卧 式车床 。其倾 斜导轨 结构可 以使车 床具有 更大的 刚性， 并易于 排除切 屑。
按加工零件的基本类型分类
(1)卡盘式数控车床 这类车床没有尾座，适合车削盘类 (含短 轴类)零 件。夹 紧方式 多为电 动或液 动控制 ，卡盘 结构多 具有可 调卡爪 或不淬 火卡爪 (即软 卡爪)。
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
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１-模柄 ２
拉
-上模座 ３-
深
凸模固定板 ４-
模
弹簧 ５-压
结
边圈 ６-定位 板 ７-凹模 ８-下模座 ９
构 图
-卸料螺钉 10-
凸模
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拉 深 变 形 过 程
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拉 深 的 网 格 试 验
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第一节 拉深基本原理
（3）在R′=0.61 Rt处，径向拉应力等于切向压应力，往内，拉 应力占优、厚度变薄，往外，压应力占优、厚度增厚。 2.整个拉深过程中σ1max、σ3max的变化规律 （1）σ1max的变化规律
由小逐渐增大，当Rt=（0.8~0.9）R时，σ1max最大，即拉深 刚开始不久拉应力即达到最大；然后逐渐减小，结束时为零。 （2）σ3max的变化规律
合加工径向尺寸大，轴向尺寸小的零 件，适 于车削 工件外 圆、内 孔、端 面、切 槽和公 制、英 制、模 数、经 节螺纹 ，还可 进行钻 孔、镗 孔、铰 孔等工 艺
，特别适于单件、成批生产企业使用 。马鞍 车床在 马鞍槽 内可加 工较大 直径工 件。机 床导轨 经淬硬 并精磨 ，操作 方便可 靠。车 床具有 功率大 、转速 高
位刀片的刀具。因此，对硬质合金可 转位刀 片的运 用是数 控机床 操纵者 必需了 解的内 容之一 。
选用机夹式可转位刀片，首先要了 解可转 位刀片 型
号表示规则。按国际尺度ISO 1832—1985，可转位刀片的代码表 示方法 是由10位字符 串组成 的，其 排列如 下在一 般情况 下，第8和9位 的代码 在有要 求
凸缘宽度减少到原来宽度一半时最易起皱。
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10.数控车床 数控机床是一种通过数字信息，控制机 床按给 定的运 动轨迹 ，进行 自动加 工的机 电一体 化的加 工装备 ，经过 半个世 纪的发 展，数 控机床 已是现 代
制造业的重要标志之一，在中国制造 业中， 数控机 床的应 用也越 来越广 泛，是 一个企 业综合 实力的 体现。 数控车 床是数 字程序 控制车 床的简 称，它 集
HRC62-65。约为45号钢硬度的2.7倍 。具有 一定的 红热硬 度，耐 温程度 可达560－600摄氏度 。韧性 和加工 机能较 好。高 速钢刀 具制造 简朴， 刃磨利 便，
为精车刀之用，但因红硬性不如硬质 合金， 故不易 用于高 速切削 。高速 钢材料 有带黑 皮的和 表面磨 光的两 种；前 者是未 经热处 理的高 速钢， 后者是 经
求，可转位刀片制成各种断屑槽槽形 。 编辑本段车床保养 装夹校正工件时的注意事项
在装夹工件前，必须先把碳在工件中的 砂泥等 杂质清 除掉免 杂质嵌 进拖板 滑动面 ，加剧 导软磨 损或“ 咬坏” 导轨。 在装夹及校正一些尺寸校大、形状复 杂而装 夹而积 又较小 的工件 时，应 预先在 工件下 面的车 床床面 上安放 一块木 制的床 盖板， 同时用 压板或 活络顶 针
大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大 于板料厚度。
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第一节 拉深基本原理
一、拉深变形过程
圆筒形件是最典型的拉深件。 1.拉深成形时板料的受力分析 2.拉深变形过程及特点
（1）拉深变形过程 平板圆形坯料的凸缘
弯曲绕过凹模圆角，然后拉直
形成竖直筒壁(凸缘逐渐减小，筒壁逐渐增高的过程）。
向： 伸长
凸缘部分 切 向： 压缩
厚度方向： 一定范围内变薄，一定范围外增厚
（2）凹模圆角部分
（3）筒壁部分
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第一节 拉深基本原理
（4）凸模圆角部分 （5）筒底部分
2.应力
拉深成形后制件壁厚和硬度分布
三、拉深时凸缘区的应力分布与起皱
1.拉深过程中某一瞬间，凸缘区的应力分布 （1）径向拉应力边缘最小为0，凹模口处最大。 （2）切向压应力边缘最大，凹模口处最小，但不为0。
备下列三种基本机能： 车刀 1.冷硬性－在常温时的硬度，又名耐磨 性。
2.红硬性－在高温下还能保持切削所需 的硬度 。
3.韧性－能
承受振动和冲击负荷的机能。
高速钢(又名风钢、锋钢或白钢)
高速钢是一种含钨和铬较多的合金 钢。近 年来我 国试制 成功了 B202无 铬高速
钢、B201无钴特种高速钢，B212、B214无钴 超硬高 速钢及 B211、 B213低钴高 机能高 速钢。 节约了 价值昂 贵的稀 有金属 。高速 钢的机 能：硬 度较高 ，
一方面是筒壁传力区中的拉应力； 另一方面是筒壁传力区的抗拉强度。
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。
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。
圆筒形件拉深模设计
圆筒形件拉深模设计
内容简介： 拉深是基本冲压工序之一
本学习情境在分析拉深变形过程及拉深件质量影响因素 的基础上，介绍了拉深工艺计算、工艺方案制定和拉深模设 计。涉及到拉深变形过程分析、拉深件质量分析、拉深系数 及最小拉深系数的影响因素、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、 拉深模的典型结构、拉深模的工作零件设计、辅助工序等。
强度高达100-170公斤每立方毫米；但 性脆、 韧性差 、怕振 ；这些 缺点， 可通过 刃磨公 道的角 度予以 克服。 因此， 硬质合 金被广 泛应用 车刀
常用车刀种类
1、 尖形车刀 2、圆弧形车刀
3、成形车刀
4、机夹可转位不重磨车刀
5、切槽刀（切断刀）
常用车刀用途
①可转位刀片代码。从刀具的材料应用 方面， 数控机 床用刀 具材料 主要是 各类硬 质合金 。从刀 具的结 构方面 ，数控 机床主 要采用 镶嵌式 机夹可 转
圆筒形件拉深模设计
学习目的与要求：
1.了解拉深变形规律及拉深件质量影响因素； 2.掌握拉深工艺计算方法。 3.掌握拉深工艺性分析与工艺设计方法； 4.认识拉深模典型结构及特点，掌握拉深模工作零件设计方 法； 5.掌握拉深工艺与拉深模设计的方法和步骤。
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本学习情境重点：
1.拉深变形规律及拉深件质量影响因素； 2.拉深工艺计算方法； 3.拉深工艺性分析与工艺方案制定； 4.拉深模典型结构与结构设计； 5.拉深工艺与拉深模设计的方法和步骤。