拉伸工艺

3.拉深系数的值与拉深次数 查表确定。
图4.2.3 锥形凹模
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
，查表，并取：
。
2.按教材表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：
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 :
用锥形凹模首次拉深时，材料不起皱的条件是：
如果不能满足上述式子的要求，就要起皱。在这种情况
下，必须采取措施防止起皱发生。最简单的方法(也是实际生 产中最常用的方法)是采用压边圈 。
(3)拉深模的寿命 小时，材料对凹模的压力增加，摩擦力增大，磨
损加剧，使模具的寿命降低。所以 的值既不能太大也 不能太小。
通常可按经验公式计算：
2.凸模圆角半径 凸模圆角半径对拉深工序的影响没有凹模圆角半径
大，但其值也必须合适。
3.凸模和凹模的间隙 拉深模间隙是指单面间隙。间隙的大小对拉深力、
拉深件的质量、拉深模的寿命都有影响 。 确定时要考虑压边状况、拉深次数和工件精度等。
4.1.3 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
拉深时 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 大，就越容易起
皱。
(3)材料的力学性能
板料的屈强比
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。
拉伸工艺
2020/8/1
4.1 拉深变形过程的分析
4.1.1板料拉深变形过程及其特点
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4.1.2) ，然后将带有网格的毛坯进行 拉深。
在拉深过程中，毛坯受凸模拉深力的作用，在凸缘毛坯的
径向产生拉伸应力 ，切向产生压缩应力 。在它们的共同
图4.6.3有压边装置倒装拉深模
图4.6.4有压边装置顺装拉深模
图 4.6.5双动压力机工作原理
4.4.2拉深模工作零件的结构和尺寸
拉深模工作部分的尺寸指的是凹模圆角半径 ，凸 模圆角半径 ，凸、凹模的间隙c，凸模直径，凹模直径 等，(如图4.6.10)。 1.凹模圆角半径
(1)拉深力的大小 凹模圆角半径小时材料流过凹模时产生较大的弯曲
其原则是： 既要考虑板料本身的公差，又要考虑板料的增厚现
象，间隙一般都比毛坯厚度略大一些。采用压边拉深时 其值可按下式计算：
也可直接查教材表4.7。 不用压边圈拉深时，考虑到起皱的可能性取间隙值 为:
4.凸模、凹模的尺寸及公差 若以凹模为基准时，凹模尺寸为：
凸模尺寸为：
当工件的外形尺寸及公差有要求时(如图4.6.12a)所 示，以凹模为基准。先确定凹模尺寸，因凹模尺寸在拉 深中随磨损的增加而逐渐变大，故凹模尺寸开始时应取 小些。其值为：
在设计拉深零件时，应根据材料拉深时的变形特点和规 律，提出满足工艺性的要求。
4.3.2 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wenku.baidu.com
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。 3.酸洗
零件实际需拉深系数应调整为：
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 ：
（2）半成品高度 各次拉深直径确定后，紧接着是计算各次拉深后零件
的高度：
式中： 筒壁高度；
各次拉深的直径(中线值)； 各次半成品底部的圆角半径(中值)；
各次半成品底部平板部分的直径；
凸模尺寸为：
当工件的内形尺寸及公差有要求时(如图4.6.12b)所 示，以凸模为基准，先定凸模尺寸。考虑到凸模基本不 磨损，以及工件的回弹情况，凸模的开始尺寸不要取得 过大。其值为：
凹模尺寸为：
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
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：
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：
各次半成品底部圆角半径圆心以上的
零件的以上各项具体数值代人上述公式，即求出各次 高度为：
各次半成品的总高度为：
拉深后得到的各次半成品(如图4.2.6)
图4.2.6 零件各次拉深的半成品尺寸
4.3拉深工艺设计
4.3.1 拉深零件结构工艺性分析
拉深零件的结构工艺性是指拉深零件采用拉深成形工艺 的难易程度。良好的工艺性应是坯料消耗少、工序数目少， 模具结构简单、加工容易，产品质量稳定、废品少和操作简 单方便等。
从表 4.4.1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）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。
示，以前的扇形毛坯网格变成了拉深后的矩形网格。
4.1.2拉深过程中变形毛坯各部分的应力与应变状态
拉深过程中某一瞬时毛坯变形和应力情况(如图4.1.5)
1.平面凸缘部分
主要变形区
2.凹模圆角区
过渡区
3.筒壁部分
传力区
4.凸模圆角部分
过渡区
5.圆筒底部分
小变形区
图 4.1.5 拉深中毛坯的应力应变情况
变形，结果需承受较大的弯曲变形阻力，此时凹模圆角对 板料施加的厚向压力加大，引起摩擦力增加。
(2)拉深件的质量 当 过小时，坯料在滑过凹模圆角时容易被刮伤， 结果使工件的表面质量受损。而当 太大时，拉深初期
毛坯没有与模具表面接触的宽度加大，由于这部分材料不 受压边力的作用，因而容易起皱。
图 4.6.10 拉深模工作部分的尺寸
作用下，凸缘变形区材料发生了塑性变形，并不断被拉入凹模
内形成筒形拉深件。
在拉深后我们发现如图4.1.2：工件底部的网格变化很 小，而侧壁上的网格变化很大，以前的等距同心圆，变成 了与工件底部平行的不等距的水平线，并且愈是靠近工件 口部，水平线之间的距离愈大，同时以前夹角相等的半径 线在拉深后在侧壁上变成了间距相等的垂线，如图4.1.3所
深后工件口部不平，通常拉深后需切边，因此计算毛坯尺寸时 应在工件高度方向上(无凸缘件)或凸缘上增加修边余量 。
（2）计算工件表面积 圆筒直壁部分的表面积为 :
4.2.2无凸缘圆筒形件的拉深工艺计算
1.拉深系数 拉深系数是表示拉深后圆筒形件的直径与拉深前毛坯
（或半成品）的直径之比。 （如图4.2.2）
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。
4.2 直壁旋转体零件拉深工艺的设计
4.2.1 拉深毛坯尺寸的确定
拉深毛坯尺寸的确定原则： 体积不变原理（拉深前毛坯表面积等于拉深后零件的表面 积 ）、相似性原理。 毛坯的计算方法：等重量、等体积、分析图解法、作图法 。 （1）确定修边余量 由于材料的各向导性以及拉深时金属流动条件的差异，拉
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。
4.4拉深成形模具设计
4.4.1 拉深模具的分类及典型结构
按拉深模使用的设备可分为： ①单动压力机 ②双动压力机 ③三动压力机
按工序组合分为 ①单工序拉深模 ②级进式拉深模 ③复合模
图4.6.2无压边装置的简单拉深模 1-定位板；2-下模座；3-凸模；4---凹模
由此可知，拉深系数是一个小于1的数值，其值愈大表 示拉深前后毛坯的直径变化愈小，即变形程度小。其值愈小 则毛坯的直径变化愈大，即变形程度大。
2.影响拉深系数的因素 拉深材料：机械性能、料厚、表面质量。 拉深模具：间隙、凸模圆角半径、凹模圆角半径、凹
模形状(如图4.2.3）凹模表面质量。 拉深条件：压边圈、次数、润滑、工件形状。