拉深模的典型结构
拉伸工艺及拉伸模具设计高教课件
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《冲冲 压压工工艺艺与与模模具具设设计计助学》课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
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4.1 拉深变形过程的分析
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第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
4.1.4 拉深成形的障碍及防止措施
1.起皱(如图4.1.8)，影响起皱的因素： (1)凸缘部分材料的相对厚度 凸缘部分的相对料厚，即为 :
(2)切向压应力的大小 t Df d 或t Rf r
拉深时 3 的值决定于变形程度，变形程度越大，需要转移 的剩余材料越多，加工硬化现象越严重，则越 3大，就越容易起 皱。
（或半成品）的直径之比。 （如图4.2.2）
m1 d1 D
m2 d2 d1
.............
mn1 dn1 dn2
mn dn dn1
工件的直径与毛坯直径之比称为总拉深系数，即工件
所需要的拉深系数
m总
dn D
d1d2 ... Dd1 专业课件
d n1d n d n2d n1
m1m2...mn1mn
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。
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第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
拉深模具的设计拉深模具的分类及典型结构拉深模按其工序顺序可分...
拉深模具的设计拉深模具的分类及典型结构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。
下面将介绍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 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，拉深凸模要深入到凹模下面，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 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 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）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。
6拉深模
方法一：铣削加工：毛坯加工后，划线，铣型孔，最后钳 工修圆角，淬火后研磨、抛光 方法二：插削加工：毛坯加工后，划线，插型孔，最后钳 工修锉圆角，淬火后研磨、抛光 盒形冲件 方法三：线切割：毛坯加工后，划线，加工安装孔，淬火 后磨安装面等，最后切割型孔。抛光 方法四：电火花：毛坯加工后，划线，加工安装孔，淬火 后磨基面，最后电火花加工型腔，抛光 方法一：仿形铣：毛坯加工后，划线，仿形铣型腔，精修 后淬火、研磨、抛光 方法二：铣削或插削：毛坯加工后，划线， 铣或插型孔，修锉圆角后淬火，研磨抛光 旋转体曲面形冲件 方法三：线切割：毛坯加工后，划线，加工安装孔，淬火 后磨基面，线切割型孔，抛光 方法四：电火花：毛坯加工后，划线，加工安装孔，淬火 后磨基面，用电火花加工型腔。抛光
拉深凹模圆角半径
拉深凸模圆角半径
2、凸、凹模的间隙
拉深模间隙是指单边间隙，即凹模和凸模直径之差 的一半。拉深时凸、凹模之间的间隙对拉深力、工 件质量、模具寿命等都有影响。间隙过大，容易起 皱，工件有锥度，精度差；间隙过小，摩擦加剧， 导致工件变薄严重，甚至拉裂。因此，正确地确定 凸模和凹模之间的间隙是很重要的。
拉深模结构设计注意事项：
1、拉深件高度 拉深中间工序的高度不能算得很准，故模具结构要 考虑安全“留量”，以便工件稍高时仍能适应 2、气 孔 拉深模应有气孔，以便卸下工件 3、限位装置 弹性压边圈要有限位装置，防止被压材料过分变薄 4、控制材料流动 对于矩形或异形拉深件，可利用不等的凹模圆角、 设置拉深筋等方法控制材料流动以达到拉深件质量 要求
2．破裂 随着变形程度的提高，变形力也相应地提高，当变 形力大于传力区(筒形件的壁部)的承载能力时拉深 件则被拉破，筒形件的破裂都发生在壁部凸模圆角 切点稍上一点的位置 。
拉深模
Dd Dmax 0.75 0 ，Dp Dmax 0.75 Z
d 0
p
当冲压件内形尺寸有要求时，以凸模为基准件，考虑到工件 的回弹及凸模几乎不磨损，可取：
拉深后工序件的高度可按下面公式计算：
D2 r1 h1 0.25 d d1 0.43 d d1 0.32r1 1 1 D2 r2 h2 0.25 d 2 0.43 d 2 0.32r2 d2 d2 ... D2 rn hn 0.25 d dn 0.43 d d n 0.32rn n n
采用适当的拉深系数
三、圆筒形件的拉深
1 圆筒形件板料尺寸的确定方法 拉深件板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。
按面积相等原则计算 若板料厚度t≥1时，按中线尺寸计算 计算板料直径时，需加修边余量，表4—11
三、圆筒形件的拉深
圆筒形件展开后的板料直径D的计算公式为：
二、拉深件的主要质量问题
2 拉裂 拉深过程中，凸缘部分材料逐渐转移到筒 壁。在凸模圆角与筒壁交界处，由于该处所需材 料少，故该处材料变形小，材料强度较低，变薄 最严重，易拉断。
产生原因：凸模圆角小，阻力大。
二、拉深件的主要质量问题
2 拉裂 防止拉裂的措施： 加大凸模圆角，加润滑剂
通过试模，调整间隙
2
拉深模的间隙
拉深模的间隙是指双面间隙 ，即 Z 2 ( Dd DP ) 2 拉深模的凸模、凹模间的间隙的作用是为了减小材 料与凹模之间的摩擦，从而得到表面光滑的制件。 间隙过大易使制件起皱，精度也不易控制；间隙过 小又会使筒壁变薄，甚至拉裂。在制造时，一般应 边试模边合理的间隙值，直到修整合适后，再淬硬 凸、凹模。
拉深模的基本原理(四)
拉深模的基本原理（四）八、拉深的模具结构１．首次拉深模：（１）模具结构简单，使用方便，制造容易。
（２）压边圈即起压边作用，又起卸料作用和板料的定位作用。
（３）凸模上开有气孔，以防止拉深件紧吸附于凸模上而造成困难。
（４）模具采用倒装式，以便在下部空间较大的位置安装和调节压边装置。
２．再次拉深模：再次拉深模，半成品毛坯套在压边圈上定位，上模下降，下模上的凸模把半成品毛坯拉入凹模中，使半成品直径减小，主要区别：是压边圈与首次拉深的压边圈不同。
３．复合拉深模：拉深的凹模又起到落料凸模的作用。
九、拉深模工作部分尺寸的确定其工作部分主要是指拉深凸模、凹模和压边圈。
这些工作部件的结构尺寸对拉深件的变形和拉深件的质量有很大的影响。
１．拉深间隙拉深间隙对拉深件筒形直壁部分有校正作用：间隙大，则校正作用减小，效果不明显，形成口大底小的锥形；间隙减小，则拉深力增大，易造成拉破的现象，而且模具的磨损快。
考虑到拉深中外缘的变厚，除最后一次拉深间隙取等于或略小于板料厚度以外（以保证工件精度），其余拉深都应把间隙取为稍大于材料厚度。
对于不用压边圈的拉深，Z=(1～1.1)Zmax，未次拉深用小值，中间拉深用大值。
２．凸凹模圆角半径凹模圆角半径对拉深件影响更大，凹模圆角不能小，但太大，易造成压边面积小而起皱，而且拉深过程中，凸缘较早离开压边圈，亦会引起起起皱现象。
凸模圆角小，圆角材料变薄严重，易拉裂：r an=(0.6～0.9)t an-1r t=(0.6～1)r a最后工序rt=r工件>(1 ～２)t３．凸凹模工作部分尺寸计算拉深件尺寸精度主要取决于最后一道工序，拉深凸凹模尺寸，与中间工序尺寸无关，所以中间工序可直接取工序尺寸作为模具工作部分尺寸，而最后一道工序则要根据工件内（外）形尺寸要求和磨损方向来确定凸凹模工作尺寸及公差。
按尺寸标注方式：标外形：Ｄa=(D-0.75t)+ δn dt=(D-0.75-2Z)- δt按内形标注：Da=(d+0.4t+2Z)+ δa dt=(d+0.4t) δt其中δa和δt按ＩＴ８～９级精度。
拉深模的典型结构
1-定位板 2-下模板 3-拉深凸模 4-拉深凹模
无压边装置的 首次拉深模
拉深工艺与拉深模设计
１－模柄 ２－上模座 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
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
拉深工艺与拉深模设计
拉深模的典型结构
一、首次拉深模
1. 无压边装置的简单拉深模
2. 有压边装置的拉深模
(1)正装拉深模
(2)倒装拉深模
①橡皮压边装置
弹性压边装置 ②弹簧压边装置
③气垫式压边装置
压边装置
带限位装置的压边圈
刚性压边装置 带刚性压边装置的拉深模
拉深工艺与拉深模设计
拉深模的典型结构
二、以后各次拉深模
1-凸凹模 2-反拉深凸模 3-拉深凸凹模 4-卸料板 5一导料板 6-压边圈 7-落料凹模
落料、正、反拉深模
拉深工艺与拉深模设计
1-压边圈 2-凹模固定板
3-冲孔凹模 4-推件板 5-凸模固定板 6-垫板 7-冲孔凸模 8-拉深凸模 9-限位螺栓 10-螺母 11-垫柱 12-拉深切边凹 模 13-切边凸 模 14-固定块
拉深工艺与拉深模设计
无压边装置的以后各次拉深模
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
有压边装置的以后各次拉深模
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
落料拉深复合模
拉深模的结构形式与设计
拉深模的结构形式与设计拉深模是把坯料拉压成空心体，或者把空心体拉压成外形更小而板厚没有明显变化的空心体的冲模。
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）表1 第一次拉深工序的模具分类简单拉深模落料拉深复合模双动压力机用拉深模简图1-凸模 2-压料圈 3-推件板4-凹模1-拉深凸模 2-凸凹模3-推件板 4-落料凹模1-顶棒 2-拉延筋 3、4-导板5-凸模固定座 6-凸模 7-出气管8-压料圈 9-凹模10-凹模座特点凸模装于下模，坯料由压料圈定位，推料板推下拉深件首先落料出拉深坯料，再由拉深凸模和凸凹模将坯料拉深根据拉深工艺使用双动压力机。
凸模通过固定座安装在双动压力机的内滑块上，压料圈安装在双动压力机的外滑块上，凹模安装在双动压力机的下台面上，凸模与压料圈之间有导板导向表2 后续拉深工序的模具分类简图特点在单动压力机上的拉深模1-定位圈定位圈使工序件定位。
而该定位圈又是压料圈在双动压力机上的拉深模1-压料圈 2-凹模 3-凸模压料圈将坯料压紧，凸模下降进行拉深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。
图1 反拉深示例图2 反拉深模1-凹模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。
表3 变薄拉深凹模的形式简图参数凹模的锥角工作带高度α=7°～10°α1=2αD=10～20mm时h=1mmD=20～30mm时h=1.5～2mm表4 变薄拉深凸模的形式简图参数β=1°，L＞工件长度（加上修边留量）图3 变薄拉深模1-凸模 2-定位圈 3、4-凹模 5-卸料圈拼块。
模具第四章拉深模
3)拉深后工件在各个部分的厚 度是不同的如图4－6所示。
2)在底部圆角与直壁相 接部分工件最薄，最易发生 拉裂，如图4－7所示。
拉深使材料发生塑性变形，所以必然伴随着 加工硬化，如果工件需多次拉深才能成形， 或工件是硬化效应强的金属，则应合理安排 退火工序以恢复材料的塑性，降低其硬度和 强度。
为A2，由于拉深时厚度变
而毛坯（D－d）的环形区的金属在
化很小，可认为拉深前后
凸模压力的作用下，要受到拉应力和
面积相等，即A1= A2，所 以，H> （D－d）/2。
压应力的作用，径向伸长、切向缩短， 依次流入凸、凹模的间隙里成为筒壁， 最后，使平板毛坯完全
在多次拉深时，根据验算： m总=m1、m2、m3、……mn。
即零件制品的总拉深因数等于各拉深系数 的乘积，只要算出m总，然后在表4－1、4－2中 查得各次拉深因数，通过估算可求得所需的拉 深次数。
需注意的事，在实际生产中应取的极限拉深因 数稍大于表中的值，以保证工件的质量。
三、拉深工件毛坯尺寸的确定
⑴首先计算拉深件坯料尺寸和相对厚度（t/D）×100。 ⑵计算总拉深因数M总： M总＝d/D d:零件直径； D：坯料直径； t：材料厚度。
⑶根据相对厚度t/D×100值，从表4－1、4－2中查得 各次拉深因数，若查得第一次拉深系数m1<m总时，则 制品零件可一次拉深成形。若m1>m总时，则需进行多 次拉深。
材料的相对厚度愈大，拉深就愈不易起皱。
⑷工件的形状：
工件的几何形状不同，拉深变形过程中就会有各自 不同的特点，极限拉深因数也不同。
一般来说，当一个拉深工件的形状、尺寸、材料确定 之后，主要应考虑相对厚度t/D，其次要考虑凹模圆角 半径，另外，还要注意润滑，使极限拉深因数减小， 以减小拉深工件的拉深次数，提高经济效益。
第8章拉深模具设计
双动压力机拉深模(凸模导向)
确定压边圈与凸 模的相对位置。
双动压力机拉深模(压边圈导向)
8.1.1 凹模圆角半径
对拉深成形的影响 ① 拉深件的质量
凹模圆角半径一般应
rA≥2ｔ。
—②—拉凹深模力圆角半径过小时，
坯③—料模—易具凹被寿模刮命圆伤角或半拉径裂小。时， ——弯——曲凹凹变模模形圆阻圆角力角半增半径大径过，小大凹时时模，， 拉材圆深料角初对对期凹板毛模料坯施的没加压有的力与厚增模向加具压，表 面摩力接擦加触力大的增，宽大引度起，加摩磨大擦损，力加容增剧易加，起。 皱使。模具的寿命降低。
拉深模工作部分的尺寸
8.1.1 凹模圆角半径
凹模圆角半径 ① 计算法
第i次拉深毛坯直径 第i次拉深工序件直径
② 查表法
表7-21 首次拉深凹模的圆角半径
后序拉深
8.1.2 凸模圆角半径
凸模圆角半径 ① 计算法
② 计算法 首次拉深 Rp1 (0.7 ~ 1)Rd1
后序拉深
Rpi Rdi (较大的拉深系数)
材料加工模具设计 2011年6月
第8章 拉深模具设计
8.1 拉深模工作零件的结构和尺寸 8.2 拉深模的典型结构 8.3 筒形制件拉深模设计实例
8.1 拉深模工作零件的结构和尺寸
8.1.1 凹模圆角半径 8.1.2 凸模圆角半径 8.1.3 凸、凹模之间的间隙 8.1.4 凸、凹模的结构形式 8.1.5 凸、凹模工作尺寸及公差
倒装拉深模
1杆锥、凹上料；形坯定上装模，3凹位料模、置模固并由座推。；定设固；件5在有2、板定、上刚挡；挡推模性4料、座打销 粒边模下锥坯从深销圈；模凸上边可产系料型而8；；座以模，装生、数67；进压可由固并置，、、固。行边适弹定设，也锥拉定预装当形深板簧在可有其变置 降压 凸；或下以压弹形可 低9橡模由边性、对 拉，皮座气力压
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。
拉深模的结构
无压边装置的以后各次拉深模
无 压 边 装 置 的 以 后 各-拉深凸模 4-压边圈 5-顶杆 6-弹簧
有压边装置的以后各次拉深模
有 压 边 装 置 的 以 后 各 次 拉 深 模 工 作 过 程
无 压 边 的 以 后 反 向 拉 深 模 工 作 过 程
压 边 在 上 模 的 反 向 拉 深 模 工 作 过 程
压 边 在 下 模 的 反 向 拉 深 模 工 作 过 程
三、落料拉深复合摸
1. 正装落料拉深复合模 2. 落料、正、反拉深模 3. 后次拉深、冲孔、切边复合模 切边的工作原理
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
0
当零件尺寸标注在内形时，以凸模为基准，工作部分尺寸为：
d A = (d min + 0.4∆ + Z )
+δA 0
对于多次拉深，中间各工序的凸、凹模尺寸可按下式计算：
DA = D
+δA 0
DT = ( D − Z ) − δ T
0
凸、凹模的 制造公差见表4.14。
第八节 拉深模的典型结构
一、首次拉深模 1. 无压边装置的简单拉深模 2. 有压边装置的拉深模 (1)正装拉深模 (2)倒装拉深模 ①橡皮压边装置 ②弹簧压边装置 ③气垫式压边装置 带限位装置的压边圈 带刚性压边装置的拉深模
弹性压边装置 压边装置 刚性压边装置
1-定位板 2-下模板 3-拉深凸模 4-拉深凹模
弹簧压边装置 a) 橡皮b) 弹簧c) 气垫
压边力的变化曲线
带限位装置在压边圈
双动压力机用拉深模刚性压边装置 动作原理
带刚性压边装置拉深模
1-固定板 2-拉深凸模 3-刚性压边圈 4-拉深凹模 5-下模板 6-螺钉
拉深模典型结构
Dd
Dmax 0.75
d 0
Dp
Dmax 0.75 Z
0 p
D
d
Dp
Z/2
dp
Z/2
Dd
dd
(a)
(b)
图4-39 拉深凸凹模工作尺寸计算
4.9 凸、凹模工作部分的尺寸设计
对于标注内形尺寸的拉深件，如图4-39（b）所示，
应当以凸模为基准，先计算确定凸模的工作尺寸，然后通 过增大凹模尺寸保证凸、凹模间隙，计算公式如下：
寸（mm）； D —— 拉深件的制造公差（mm）；
表4-1d8d取、值d ；p —— 凹模和凸模的制造公差（mm），可按 Z —— 拉深模间隙（mm）。
部拉圆深角凹处模的的表工面作粗表糙面度的一表般面要粗求糙为度R应a0达.4m到mR；a0凸.8m模m工，作口部 分的表面粗糙度一般要求为Ra1.6~0.8mm。
c c
s
s
s
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
图4-38 压边圈的结构
4.8 压边装置和压边力、拉深力的确定
图中参数C的取值为：
C =（0.2~0.5）t
S的取值为：
拉深铝合金时 S = 1.1t
拉深钢时
S = 1.2t
拉深带凸缘件时 S = t + (0.05~0.1)
此外，在拉伸球形件、锥形件时常采用带拉深
4.7 拉深模典型结构
➢ 4.7.1 单动压力机用拉深模 1．首次拉深模
图4-32 不带压边圈的首次拉深模 图4-33 带压边圈的首次拉深模 1-凸模 2-定位圈 3-凹模 4-弹性卸料环 1-凹模 2-推块 3-压边圈 4-凸模
图4-32所示为不带压边装置的首次拉深模。该模具结构简 单，适用于不需要压边的首次拉深模。凸模上开设通气孔，目 的是便于将拉深件从凸模上卸下，并防止卸件时拉深件变形。
拉深变形过程及拉深工艺解答
图 4.2.2 拉深工序示意图
拉深系数的倒数称为拉深程度或拉深比，其值为：
kn
1 mn
d n 1 dn
拉深系数表示了拉深前后毛坯直径的变化量，反映了
毛坯外边缘在拉深时切向压缩变形的大小，因此可用它作为
衡量拉深变形程度的指标。拉深时毛坯外边缘的切向压缩变
形量为：
1
Dt dt Dt
的高度：
第一次 h1 (D2 d120 2r1d10 8r12 ) 4d1
第二次
h2
(D2
d
2 20
2r2 d 20
8r22 )
4d2
第三次
h3
(D2
d
2 30
2r3 d 30
8r32 )
4d3
式中：
d1, d2 , d3
各次拉深的直径(中线值)；
r1, r2 , r3
（1）半成品直径 拉深次数确定后，再根据计算直径dn 应等于d工 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。
零件实际需拉深系数应调整为：
m1 0.57, m2 0.79, m3 0.82, m4 0.85
调整好拉深系数后，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 ：
(3)材料的力学性能 板料的屈强比 s b 小，则屈服极限小，变形区内的切向压 应力也相对减小，因此板料不容易起皱。
(4)凹模工作部分的几何形状
平端面凹模拉深时，毛坯首次拉深不起皱的条件是 :
t (0.09 ~ 0.17)(1 t )
D
D
拉深模典型结构
拉深模典型结构拉深模典型结构是一种常用的建筑结构形式，具有很高的稳定性和承重能力。
在建筑设计和工程施工中，拉深模典型结构被广泛应用于大型建筑物的地下室、桩基和基坑支护等方面。
本文将详细介绍拉深模典型结构的定义、特点及其在工程中的应用。
一、拉深模典型结构的定义拉深模典型结构，顾名思义，是一种通过拉深集中力量来实现高度稳定和承重能力的结构形式。
它通常由钢筋混凝土构成，通过钢筋的拉伸状态来传递负荷和抵抗外部力的作用。
拉深模典型结构具有较高的强度和刚度，能够有效地抵抗地震、风压和其他荷载。
二、拉深模典型结构的特点1. 强度高：拉深模典型结构采用钢筋混凝土材料，具有较高的抗压和抗弯强度，能够承受较大的荷载和受力。
2. 稳定性好：由于拉深模典型结构采用拉伸形式传递力量，其受力方式更加稳定，能够有效地增加结构的整体稳定性。
3. 施工方便：拉深模典型结构的施工相对简单，不需要较复杂的施工设备和工艺，适用于各种建筑工程。
4. 适应性强：拉深模典型结构适用于各种不同的建筑形式和工程类型，如地下室、桩基和基坑支护等。
三、拉深模典型结构在工程中的应用1. 地下室结构：地下室是大型建筑常见的一个组成部分，拉深模典型结构在地下室的建设中应用广泛。
通过采用拉深模典型结构，可以增加地下室的稳定性和承重能力，有效提高整体建筑的安全性。
2. 桩基结构：桩基是建筑中承受地面和建筑物荷载的一种重要结构形式，拉深模典型结构可以应用于桩基的施工过程中。
通过拉深模典型结构的应用，可以增加桩基的抗震和稳定性，提高桩基的承重能力。
3. 基坑支护：在建筑施工过程中，基坑支护是一个重要的环节。
拉深模典型结构可以应用于基坑支护中，通过增加结构的强度和稳定性，确保施工过程中的安全性和稳定性。
总结起来，拉深模典型结构在建筑设计和工程施工中具有重要的应用价值。
其高强度、好稳定性和施工方便等特点，使得它成为建筑工程常用的结构形式之一。
在未来的建筑设计和工程施工中，拉深模典型结构将继续发挥重要的作用，为建筑物的稳定性和安全性提供保障。
第4章拉深工艺与拉深模
2计算拉深次数(两种方法)
(1) d1=m1D=0.54χ 283 mm=153 mm d2=m2d1=0.77 χ 153 mm=117.8 mm d3=m3d2=0.80 χ 117.8 mm=94.2 mm d4=m4d3=0.82 χ 94.2 mm=77.2 mm 可知该零件要拉4次才行。 (2) 零件的相对高度h/d=207/88=2.36,相对厚 度为0.7,从表5-4可知拉深次数在3～4之间, 这样零件的拉深次数就确定为4次。
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：压边
1.6～1.3 1.3～1.1 2.4～2.0 2.0～1.5 3.3～2.7 2.7～2.0
6. 6～5.1 5.2～4.1
二.不带凸缘的圆筒形件拉深工序尺寸计算
(1)底部无圆角圆筒形件 第一次拉深: h1 = 0.25(D0k1-d1) 第二次拉深: h2 = h1k2+0.25(d1k2-d2) ……. (2)底部有圆角圆筒形件 第一次拉深: h1 = 0.25(D0k1-d1)+0.43(r1/d1)(d1+0.32r1) 第二次拉深: h2 = 0.25(D0k1k2-d2)+0.43(r2/d2)(d2+0.32r2) ……. 式中 : D0 — 毛坯直径; d1、d2 — 第一、第二工序拉深的工序件直径; k1 、 k2 — 第一、第二工序拉深的拉深程度; r1 、 r2 — 第一、第二工序拉深的工序件底部圆角半径; h1 、 h2 — 第一、第二工序拉深的工序件高度;
拉深模的分类及典型结构
3—定位圈； 4—凸模； 5— Nhomakorabea6—打料杆； 7—螺母； 8—模柄； 9、
14—
10—打料盘； 11—凹模；
12—
13—凸模固定板
拉深模的分类及典型结构
1.2 拉深模的典型结构
带凸缘制件落料拉深复合模
1、4、10、11、19—内六角螺钉；
2—下模座； 3—固定卸料板；
5—上模座； 6—
7、12—圆柱销； 8—打料杆；
1—顶杆； 2—安全口； 3—通气孔； 4—打料杆； 5—上模座；6—打料盘； 7—凹模； 8—凸模； 9—挡料销；10—压边圈； 11—定距块；12—下模座
拉深模的分类及典型结构
1.2 拉深模的典型结构
带凸缘制件的拉深模
1—定程块； 2—六角螺母；
3—上模座； 4—
5—内六角螺钉； 6—打料盘；
9—模柄；
13—凸凹模（落料凸模、拉深凹模）；
14—打料块； 15—落料凹模；
16—
17—压边圈；
18—顶件杆
拉深模的分类及典型结构
1.2 拉深模的典型结构
落料拉深压形复合模
1、5、8、11、19—内六角螺钉；
2—下模座； 3—导向装置；
4—固定卸料板； 6—垫板；
7—
9—打料杆；
10—模柄； 12—圆柱销；
7—
8—凸模；
9—压边圈； 10—
11—卸料螺钉
拉深模的分类及典型结构
1.2 拉深模的典型结构
无压边装置的后次拉深模 1—上模座； 2—垫板； 3— 4—凸模； 5—定位板； 6— 7— 8—下模座
拉深模的分类及典型结构
1.2 拉深模的典型结构
有弹性压边装置和打料装置的后次拉深模
拉深变形过程分析
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。 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 大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大 于板料厚度。 拉深
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。
作业布置：
思考与练习题3、4
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
１-模柄 ２ -上模座 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
不变薄拉深
圆筒形件拉深变形分析
一、拉深变形过程
圆筒形件是最典型的拉深件。 （一）拉深成形时板料的受力分析
（二）拉深变形过程及特点 1．变形现象
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。
变形区——凸缘； 已变形区——筒壁； 不变形区——底部。 底部和筒壁为传力区。
圆筒形件拉深变形分析
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：压边
三、拉深件的起皱与拉裂（续）
2.筒壁的拉裂
主要取决于：
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。
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）。
4.2-4.5拉深模典型结构与设计
如果m取得过小，会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。 因此拉深系数减小有一个客观的界限
极限拉深系数 mmin
从工艺的角度来看，mmin越小越有利于减少工序数。
取n=4
查表法： 由表4-8查得 n=4 推算法： 由表4-6查得m1=0.5 m2=0.75 m3=0.78 m4=0.8 m5=0.82
d 2 0.75 39mm 29.3mm d3 0.78 29.3mm 22.8mm d4 0.80 22.8mm 18.3mm d1 0.50 78mm 39mm
压料圈的压料力 压料力增大了筒壁传力区的拉应力，压料力太大， 可能导致拉裂。 必须正确调整压料力，即应在保证不起皱的前堤 下，尽量减少压料力，提高工艺的稳定性。
4）极限拉深系数的确定
由于影响极限拉深系数的因素很多，目前在实 际生产中，极限拉深系数值一般是在一定的拉深条 件下用实验方法得出的。
P125表4-6和表4-7是圆筒形件在不同条件下各次拉深的 极限拉深系数。
由于d4<d,，所以4次可以拉出。
（4）确定各次拉深半成品尺寸
经调整后的各次拉深系数为：
m1=0.53，m2=0.76，m3=0.79，m4=0.82 各次半成品直径为
d1 0.53 78mm 41mm d2 0.76 41mm 31mm d 4 0.82 24.5mm 20mm
固定式 第一次拉深
固定式 调节式 后续拉深
有限位装置的压边装置 特点：使压边圈和凹模间始终保持一定距离S，这样 在某种程度上限制了压边力的增大。
4-5拉深模具的结构与特点(模具设计与制造)
然后再将其拉成筒形件。采用这种结构，
有利于拉深变形，所以可以降低极限拉
深系数m 。
2021/1/14
教育部十一五规划教材《模具设计与制造》
第4章 拉深工艺与拉深模具
4．5．2 以后各次拉深模
在以后各次拉 深中，因毛坯已不 是平板形状，而是 已经拉深过的半成 品，所以毛坯在模 具上的定位方法要 与此相适应。 图 4.14所示为无压 边装置的以后各次 拉深模，仅用于直 径缩小量不大的拉 深。
装在下模座下压力
机工作台面的孔中，
因此空间较大，允
许弹性元件有较大
的压缩行程，可以
拉深深度较大一些
的拉深件.
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第4章 拉深工艺与拉深模具
4．5．1 首次拉深模
这副模具采用了锥形压边圈6。在
拉深时，锥形压边圈先将毛坯压成锥形，
使毛坯的外径已经产生一定量的收缩，
4．5．3 落料拉深复合模
图4.17所示为落料、正反拉深模。由于在一
副模具中进行正、反拉深，因此一次能拉出高度较
大的工件，提高了生产率。件1为落料拉深凸凹模 （落料凸摸、第一次拉深凹模），件2为两次拉深 （反拉深）凸模，件3为拉深凸凹模（第一次拉深 凸模、反拉深凹模），件7为落料凹模。第一次拉 深时，有压边圈6的弹性压边作用，反拉深时无压
2021/1/14
教育部十一五规划教材《模具设计与制造》
第4章 拉深工艺与拉深模具
4．5．3 落料拉深复合模
在拉深凸模下面固定有带锋利刃口的切边凸模，
而拉深凹模则同时起切边凹模的作用。拉深间隙与 切边时的冲裁间隙的尺寸关系如图所示。图a为带 锥形口的拉深凹模，图b为带圆角的拉深凹模。由 于切边凹模没有锋利的刃口，所以，切下的废料拖 有较大的毛刺，也有将这种切边方法称为挤边。用 这种方法对筒形件切边由于其结构简单，使用方便， 并可采用复合模的结构与拉深同时进行，所以使用 十分广泛。对筒形件进行切边还可以采用垂直于筒 形件轴线方向的水平切边，但其模具结构较为复杂。
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无压边装置的以后各次拉深模
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1-推件板 2-拉深凹模 3-拉深凸模 4-压边圈 5-顶杆 6-弹簧
有压边装置的以后各次拉深模
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压边圈在上模的正装拉深模
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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
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带锥形压边圈的 倒装拉深模
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弹簧压边装置 a) 橡皮b) 弹簧c) 气垫
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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
落料拉深复合模
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1-凸凹模 2-反拉深凸模 3-拉深凸凹模 4-卸料板 5一导料板 6-压边圈 7-落料凹模
落料、正、反拉深模
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拉深模的典型结构
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一、首次拉深模
1. 无压边装置的简单拉深模
2. 有压边装置的拉深模
(1)正装拉深模
①橡皮压边装置
(2)倒装拉深模
弹性压边装置 ②弹簧压边装置
③气垫式压边装置
压边装置
带限位装置的压边圈
刚性压边装置 带刚性压边装置的拉深模
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拉深模的典型结构
1-压边圈 2-凹模固定板 3-冲孔凹模 4-推件板 5-凸模固定板 6-垫板 7-冲孔凸模 8-拉深凸模 9-限位螺栓 10-螺母 11-垫柱 12-拉深切边凹模 13-切边凸模 14-固定块
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再次拉深、冲孔、 切边复合模
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筒形件的切边原理
压边力的变化曲线
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压边力的变化曲线
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带限位装置的压边圈
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双动压力机用拉深模刚性压边装置 动作原理
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带刚性压边装置拉深模
1-固定板 2-拉深凸模 3-刚性压边圈 4-拉深凹模 5-下模板 6-螺钉
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二、以后各次拉深模
1.无压边装置的以后各次拉深模 2.有压边装置的以后各次拉深摸
无压边装置反拉深摸 3.反拉深摸 压边圈在上模的反拉深摸
压边圈在下模的反拉深摸
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拉深模的典型结构
三、落料拉深复合摸
1. 正装落料拉深复合模
2. 落料、正、反拉深模
3. 后次拉深、冲孔、切边复合模 切边的工作原理
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作业布置：
设计思考与练习题7的落料拉深复合模。
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1-定位板 2-下模板 3 首次拉深模
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１－模柄 ２－上模座 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