模具设计5拉深工艺与模具
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5
三、拉深变形的力学分析
（一）凸缘变形区的应力分布
R0→Rt
1 1.1
ln Rt R
3 1.1
(1 ln Rt ) R
1max 1.1
ln Rt r0
3max 1.1
（R = r0） （R = Rt）
凸缘变形： 压缩类变形（以压缩变形为主）
6
（二）整个拉深过程中σ1max和σ3max的变化规律 1、σ1max的变化规律
1、拉深过程实质是将毛坯凸缘部分材料逐渐转移到筒壁部分的过程
2、凸缘部分材料，在径向产生拉应力σ1，切向产生压应力σ3
4
二、拉深过程中毛坯的应力、应变分析
Ⅰ（凸缘部分）—— 变厚 Ⅱ（凹模圆角）和Ⅲ（筒壁部分） —— 变薄 Ⅳ（凸模圆角部分） —— 严重变薄 Ⅴ（筒底部分）—— 变薄甚微，可忽略。
筒形件有压边圈时拉深力： F Kdt b
K ——与拉深系数有关的修正系数，表6-11
拉深模是否一定采用压边圈？
采用或不采用压边圈的条件，表6-12
二、压边力计算
压边力： 第一次拉深： 以后各次拉深
第三节 筒形件在以后各次拉深时的 特点及其方法
一、以后各次拉深的特点
首次拉深——毛坯性能均匀
机械性能
以后拉深——加工硬化，m↑
拉深力
首次拉深——最大拉深力出现在初始阶段 以后拉深——最大拉深力出现在最后阶段
危险断面 首次拉深——破裂出现在初始阶段
以后拉深——破裂出现在最后阶段
破裂位置相同
起皱倾向 以后各次拉深不易起皱，只是在最后阶段可能起皱
面积法
A坯
D 2
4
A件
2、对上述计算的毛坯进行拉深会出现问题？
毛坯尺寸中，应包括修边余量△（见表6-2，表6-3）
13
简单形状的旋转体拉深件
14
二、拉深系数
(一)拉深系数的概念
拉深系数 m —— 每次拉深后，筒形件直径与拉深前毛坯（或半成品）
直径的比值。
m1
d1 D
m2
d2 d1
mn
dn d n 1
切向压应力σ3愈大， 凸缘相对厚度t/(D t – d)愈小， 则愈易起皱。
拉深过程中
σ3↑→起皱↑ t/(D t – d)↑→起皱↓
当Rt = (0.8~0.9) R0 时,起皱趋势最大。 防止起皱——采用压边圈
8
（二）拉裂 1、拉深件筒壁部的“危险断面”
2、筒壁所受的拉应力
p
1
max 1max
21
二、以后各次拉深的方法
拉深方法：正拉深和反拉深 反拉深特点：
1、抵消拉深时形成的残余应力 2、弯曲次数少，加工硬化少 3、不易起皱（不用压边圈） 4、拉深力较大（20%） 5、拉深系数m不能太大
反拉深零件：
反拉深应用： 板料较薄的大件和中等尺寸零件。
22
第四节 拉深力与压边力计算
一、拉深力计算
直到d n ≤ 工件直径d 拉深次数为n
表6-9 拉深件相对高度h/d愈拉深次数的关系（无凸缘）
表6Leabharlann Baidu10 总拉深系数[m总]与拉深次数的关系
18
四、筒形件各次拉深件的半成品尺寸计算
1、各次半成品直径
d1 m1D d2 m2d1 dn mndn1
2、各次半成品高度 根据半成品零件的面积与毛坯面积相等的原则求得：
h 0.25( D2 d ) 0.43 r (d 0.32r)
d
d
19
例 计算图示筒形件的毛坯直径、 拉深次数及半成品尺寸。材料为08钢， 料厚t=1mm。
解题步骤： 1、确定修边余量△h
2、计算毛坯直径D
3、确定拉深次数（判断能否一次拉出） 4、确定各次拉深半成品尺寸 5、画出工序图
20
m总
dn D
d1 D
d2 d1
d3 dn1 d2 dn2
dn d n 1
m1m2m3 mn1mn
m 越小，拉深变形程度越大，拉深次数越少。( m <1 )
15
(二)影响拉深系数的因素
材料的机械性能 材料的屈强比σs/σb愈小，延伸率δ愈大，对拉深 愈有利，m↓。
板料的相对厚度t/D 相对厚度t/D愈大，抗失稳起皱的能力愈大， 压边力↓，摩擦力↓，m↓。
拉深条件
模具工作部分的结构参数（合适的R 凸、R 凹和Z ）
压边条件（合理的压边力） 摩擦与润滑条件（凹模与压边圈工作表面应润滑）
16
(三)极限拉深系数的确定
p
1
(a m
b) b
k
1.155 b
w
p
时
k
mmin
a
(1.155 w
)
b
b
实际生产中应用的极限拉深系数，都是在一定的拉深条
件下用实验方法求出。表6-6、6-7和6-8为不同情况下的拉
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。
2
第一节 拉深过程分析
一、拉深变形过程
凸、凹模有一定的圆角 拉深模与冲裁模的区别：
单面间隙稍大于板料厚度
3
拉深件的网格试验
试验表明： 结论：
筒底网格基本不变
筒壁上
同心圆→水平圆周线，间距增大 辐射线→垂直平行线，间距相同
1
(a m
b) b
（拉深效率η=0.65~0.75）
3、拉裂
筒壁危险断面上的有效抗拉强度
k
1.155
b
w
当
p
时，拉裂
k
9
拉深起皱
10
拉裂
11
正常拉深
12
第二节 筒形件拉深工艺计算
一、旋转体拉深件毛坯尺寸的计算
1、旋转体毛坯直径的计算方法？
重量法 体积法
M坯
D 2
4
t
M 件
V坯
D 2
4
t
V件
第五章 拉深工艺与拉深模具
第一节 拉深过程分析 第二节 筒形件拉深的工艺计算 第三节 筒形件的以后各次拉深 第四节 拉深力与压边力的计算 第五节 拉深模工作部分结构参数 第六节 拉深模的典型结构 第七节 其它形状零件的拉深特点
1
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
深系数。
首次拉深系数最小，以后得各次拉深系数愈来愈大；不 用压边圈的拉深系数比用压边圈的大；一般不采用极限拉深 系数。
17
三、拉深次数的确定
计算法
n 1 lg dn lg(m1d ) lg mn
（取整数）
推算法 根据t/D查出m 1、m 2、m 3…，然后进行推算。
查表法
d1 m1D d2 m2d1 dn mndn1
1max 1.1
ln Rt r0
当Rt = R0 时 当 Rt = r0 时
max 1max
(a m
b) b
1max 0
2、σ3max的变化规律
3max 1.1
变形度↑ → σ3max↑，拉深结束时， σ3max最大
7
四、拉深时的质量问题——起皱与拉裂
（一）起皱 起皱原因： 凸缘主要变形——切向压缩变形
三、拉深变形的力学分析
（一）凸缘变形区的应力分布
R0→Rt
1 1.1
ln Rt R
3 1.1
(1 ln Rt ) R
1max 1.1
ln Rt r0
3max 1.1
（R = r0） （R = Rt）
凸缘变形： 压缩类变形（以压缩变形为主）
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（二）整个拉深过程中σ1max和σ3max的变化规律 1、σ1max的变化规律
1、拉深过程实质是将毛坯凸缘部分材料逐渐转移到筒壁部分的过程
2、凸缘部分材料，在径向产生拉应力σ1，切向产生压应力σ3
4
二、拉深过程中毛坯的应力、应变分析
Ⅰ（凸缘部分）—— 变厚 Ⅱ（凹模圆角）和Ⅲ（筒壁部分） —— 变薄 Ⅳ（凸模圆角部分） —— 严重变薄 Ⅴ（筒底部分）—— 变薄甚微，可忽略。
筒形件有压边圈时拉深力： F Kdt b
K ——与拉深系数有关的修正系数，表6-11
拉深模是否一定采用压边圈？
采用或不采用压边圈的条件，表6-12
二、压边力计算
压边力： 第一次拉深： 以后各次拉深
第三节 筒形件在以后各次拉深时的 特点及其方法
一、以后各次拉深的特点
首次拉深——毛坯性能均匀
机械性能
以后拉深——加工硬化，m↑
拉深力
首次拉深——最大拉深力出现在初始阶段 以后拉深——最大拉深力出现在最后阶段
危险断面 首次拉深——破裂出现在初始阶段
以后拉深——破裂出现在最后阶段
破裂位置相同
起皱倾向 以后各次拉深不易起皱，只是在最后阶段可能起皱
面积法
A坯
D 2
4
A件
2、对上述计算的毛坯进行拉深会出现问题？
毛坯尺寸中，应包括修边余量△（见表6-2，表6-3）
13
简单形状的旋转体拉深件
14
二、拉深系数
(一)拉深系数的概念
拉深系数 m —— 每次拉深后，筒形件直径与拉深前毛坯（或半成品）
直径的比值。
m1
d1 D
m2
d2 d1
mn
dn d n 1
切向压应力σ3愈大， 凸缘相对厚度t/(D t – d)愈小， 则愈易起皱。
拉深过程中
σ3↑→起皱↑ t/(D t – d)↑→起皱↓
当Rt = (0.8~0.9) R0 时,起皱趋势最大。 防止起皱——采用压边圈
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（二）拉裂 1、拉深件筒壁部的“危险断面”
2、筒壁所受的拉应力
p
1
max 1max
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二、以后各次拉深的方法
拉深方法：正拉深和反拉深 反拉深特点：
1、抵消拉深时形成的残余应力 2、弯曲次数少，加工硬化少 3、不易起皱（不用压边圈） 4、拉深力较大（20%） 5、拉深系数m不能太大
反拉深零件：
反拉深应用： 板料较薄的大件和中等尺寸零件。
22
第四节 拉深力与压边力计算
一、拉深力计算
直到d n ≤ 工件直径d 拉深次数为n
表6-9 拉深件相对高度h/d愈拉深次数的关系（无凸缘）
表6Leabharlann Baidu10 总拉深系数[m总]与拉深次数的关系
18
四、筒形件各次拉深件的半成品尺寸计算
1、各次半成品直径
d1 m1D d2 m2d1 dn mndn1
2、各次半成品高度 根据半成品零件的面积与毛坯面积相等的原则求得：
h 0.25( D2 d ) 0.43 r (d 0.32r)
d
d
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例 计算图示筒形件的毛坯直径、 拉深次数及半成品尺寸。材料为08钢， 料厚t=1mm。
解题步骤： 1、确定修边余量△h
2、计算毛坯直径D
3、确定拉深次数（判断能否一次拉出） 4、确定各次拉深半成品尺寸 5、画出工序图
20
m总
dn D
d1 D
d2 d1
d3 dn1 d2 dn2
dn d n 1
m1m2m3 mn1mn
m 越小，拉深变形程度越大，拉深次数越少。( m <1 )
15
(二)影响拉深系数的因素
材料的机械性能 材料的屈强比σs/σb愈小，延伸率δ愈大，对拉深 愈有利，m↓。
板料的相对厚度t/D 相对厚度t/D愈大，抗失稳起皱的能力愈大， 压边力↓，摩擦力↓，m↓。
拉深条件
模具工作部分的结构参数（合适的R 凸、R 凹和Z ）
压边条件（合理的压边力） 摩擦与润滑条件（凹模与压边圈工作表面应润滑）
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(三)极限拉深系数的确定
p
1
(a m
b) b
k
1.155 b
w
p
时
k
mmin
a
(1.155 w
)
b
b
实际生产中应用的极限拉深系数，都是在一定的拉深条
件下用实验方法求出。表6-6、6-7和6-8为不同情况下的拉
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。
2
第一节 拉深过程分析
一、拉深变形过程
凸、凹模有一定的圆角 拉深模与冲裁模的区别：
单面间隙稍大于板料厚度
3
拉深件的网格试验
试验表明： 结论：
筒底网格基本不变
筒壁上
同心圆→水平圆周线，间距增大 辐射线→垂直平行线，间距相同
1
(a m
b) b
（拉深效率η=0.65~0.75）
3、拉裂
筒壁危险断面上的有效抗拉强度
k
1.155
b
w
当
p
时，拉裂
k
9
拉深起皱
10
拉裂
11
正常拉深
12
第二节 筒形件拉深工艺计算
一、旋转体拉深件毛坯尺寸的计算
1、旋转体毛坯直径的计算方法？
重量法 体积法
M坯
D 2
4
t
M 件
V坯
D 2
4
t
V件
第五章 拉深工艺与拉深模具
第一节 拉深过程分析 第二节 筒形件拉深的工艺计算 第三节 筒形件的以后各次拉深 第四节 拉深力与压边力的计算 第五节 拉深模工作部分结构参数 第六节 拉深模的典型结构 第七节 其它形状零件的拉深特点
1
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
深系数。
首次拉深系数最小，以后得各次拉深系数愈来愈大；不 用压边圈的拉深系数比用压边圈的大；一般不采用极限拉深 系数。
17
三、拉深次数的确定
计算法
n 1 lg dn lg(m1d ) lg mn
（取整数）
推算法 根据t/D查出m 1、m 2、m 3…，然后进行推算。
查表法
d1 m1D d2 m2d1 dn mndn1
1max 1.1
ln Rt r0
当Rt = R0 时 当 Rt = r0 时
max 1max
(a m
b) b
1max 0
2、σ3max的变化规律
3max 1.1
变形度↑ → σ3max↑，拉深结束时， σ3max最大
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四、拉深时的质量问题——起皱与拉裂
（一）起皱 起皱原因： 凸缘主要变形——切向压缩变形