3拉深工艺与拉深模设计

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模具设计与制造第7章拉深工艺与模具设计

有无明显缺陷。
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

拉深模设计习题答案

拉深工艺与拉深模设计习题答案1、填空题（1）圆角、直线、大于（2）凸缘部分、弯曲、伸长（3）弯曲半径所对的圆形角（4）由于切向压应力过大、变薄（5）可通过拉深前后毛坯和制件的重量不变或体积不变的原则求得（6）增加、缩小、增加（7）差、容易（8）拉伸高度、修边（9）大于极限拉伸系数（10）圆、长圆、椭圆（11）解析法与作图法（12）材料的力学性能、拉伸条件和材料的相对厚度（13）变形抗力、厚度变薄、制件质量（14）减小、过大、起皱（15）小、大（16）相对厚度、（17）大于、大于（18）大于工艺总压力、工艺曲线位于压力机滑块的许用压力（19）凹模圆角、小、拉深力（20）润滑、2、选择题⑴B ⑵A ⑶C ⑷B ⑸B ⑹A ⑺B ⑻B、A ⑼D ⑽A ⑾A ⑿C ⒀C ⒁A ⒂A ⒃A ⒄B ⒅B ⒆B ⒇C3、判断题⑴×⑵×⑶√⑷×⑸×⑹×⑺×⑻√⑼√⑽×⑾×⑿√⒀×⒁×⒂√4、问答题（1）答：①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空心零件的加工方法，是冲压生产中应用最广泛的工序之一。

② 1）材料分析，拉深件材料应具有高的塑性、低屈强比。

2）拉深件的形状分析，拉深件的形状应简单、对称，不应有急剧的转角和凸台，拉深高度尽可能小，拉深圆角半径不能过小。

3）拉深件的精度分析，拉深件精度应在IT13级以下，不应高于IT11级。

③拉深可分为变薄拉深和不变薄拉深两大类。

不变薄拉深成形后的零件，其各部分的厚度与拉深前的厚度相比，基本不变；而变薄拉深成形后的零件，其壁厚与原坯料厚度相比则有明显的变薄。

（2）答：1）分平面凸缘部分、凸缘圆角部分、筒壁部分、底部圆角部分、圆筒件底部2）板料的厚度是筒形件的底部最薄顶端逐渐变厚。

硬度也一样。

3）危险部位在筒壁和底部转角的地方。

（3）答：起皱：发生在材料的凸缘部位，原因为切向压应力过大；拉裂：发生在凸模圆角上部，原因为径向拉应力过大。

拉深工艺与拉深模设计(二)

４．凸、凹模工作表面粗糙度凹模：型腔表面Ra0.8μm，圆角表面Ra0.4μm 凸模： Ra1.6μm∼0.8μm ５．拉深凸模的出气孔尺寸
4.6.4 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。
3.压边圈的形式（1）平面压边圈适用于一般拉深模
（2）弧形压边圈适用于 (t / D ×100) < 0.3 ，且小凸缘和较大圆角半径
（3）带限位装置的压边圈适于拉深板料较薄或带较宽凸缘的零件
（4）局部压边的压边圈）适于拉深带宽凸缘工件
（5）带拉深筋的压边圈适用于凸缘特别小或半球形工件
2．中间拉深的凸、凹模尺寸
Dd i = Di 0
+δ d 0 −δ p
D p i = (Ddi − Z )
式中：
Di—各工序的基本尺寸。 —
３．凸、凹模制造公差非圆形凸、凹模的制造公差可根据工件的公差来选定。工公差为 ITl3 级以上时, 和可按IT6 ～8 级取，工件公差在 ITl4 级以下时, 按 ITl0 级取；圆形凸凹模制造公差查表获得。
4.5 其它旋转体件的拉深
学习目标：了解其它常见旋转体拉深件的结构、拉深过程；理解它们的拉深工序安排。教学要求：能够计算阶梯圆筒件的拉深次数，确定各种形状的阶梯圆筒件的拉深工序安排；理解难拉深的球面、锥形等曲面旋转体拉深件的工艺方案。
4.5.1 阶梯圆筒件的拉深 1. 拉深次数一次拉深的条件：
4.8 盒形件的拉深

第4章拉深工艺与拉深模

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。
三.拉深时凸缘变形区的应力分布和起皱
图5-7 圆筒形件拉深时的应力分析
1.凸缘变形区的力学分析
(σ1
+
dσ1
)(R
+
dR)φt
-
σ1Rφt
+
2σ
3dRtsin
φ 2
=
0
σ1 (σ3)=βσs
拉深时扇形单元的受力与变形情况
二.拉深过程中毛坯的应力和应变状态
图5-4 拉深时毛坯的变形特点 a)平板毛坯的一部分 b)毛坯在拉深过程中的变形 c)拉深成圆筒形件
图5-5 拉深时毛坯内各部分的内应力
第五章拉深
第一节拉深的基本原理
拉深件的起皱与拉裂
拉深过程中的质量问题：主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。
σ1
=1.1σ sm
ln
Rt R
σ3
=1.1σ
sm
(1
ln
Rt R
)
σ1max
=1.1σ sm
ln
Rt r0
σ3max =1.1σ sm
拉深某一瞬间|σ1|=|σ3 |的位置
1.1σ sm
ln
Rt R
1.1σsm(1 ln
Rt R
)
R 0.61Rt |σ3 |=|σ1 |
R > 0.61Rt |σ3 |>|σ1 |
1—凸模
图5-1 拉深示意图
2 —压边圈
3 —毛坯
4 —凹模
第四章拉深工艺与拉深模设计
第一节拉深的基本原理

拉深工艺和拉深模设计

学习目旳：掌握拉深件旳构造工艺性要求，了解拉深件在
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

“起皱”和筒壁传力区的“拉裂”是拉深工艺能否顺利进行的主要障碍。为此，必须了解起皱和拉裂的原因，在拉深工艺和拉深模设计等方面采取适当的措施，保证拉深工艺的顺利进行，提高拉深件的质量。
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。

第三讲有凸缘件的拉深工艺和拉深力的计算.

各次拉深高度计算：
h1
0.25 d1
D2
d
2 t
0.43 rp rd
0.14 d1
(rp2
rd2 )
...
hn
0.25 dn
D2
d
2 t
0.43 rpn rdn
0.14 dn
(
rp2n
rd2n )
课本140页例题4-3讲解。
第四章拉深工艺与拉深模设计
第四节拉深力和压边力的计算
单动压力机，其公称压力应大于工艺总压力FZ。
工艺总压力为：
Fz F FQ 实际生产中，可按下式来确定压力机的公称压力 Fg ：
浅拉深 Fg (1.6 ~ 1.8)Fz
深拉深 Fg (1.8 ~ 2.0)Fz 双动压力机，可按下式选择：
F设内 F
F设外 FQ
第四章拉深工艺与拉深模设计
本讲小结：
第四章拉深工艺与拉深模设计
（一）一次成形拉深极限拉深有凸缘圆筒形件时，用 m1 d1 D 不能完全表达
实际的变形程度（如图4-21）。而用相应于 dt 不同比值的最大相对高度 h1 表示第一次拉深的许可d变1 形程度
d1 （查表4-9）。
多次拉深时，第一次拉深和以后各次拉深的最小拉深系数查表4-10和4-11。
第四章拉深工艺与拉深模设计
（二）窄凸缘圆筒形件的拉深
窄凸缘筒形件： dt / d 1.1 ~ 1.4 可作为一般无凸缘圆筒形件拉深，逐次拉出凸缘或锥形
凸缘，最后校正压平成水平凸缘。
拉深工艺计算可参照无凸缘圆筒形件的计算过程。
第四章拉深工艺与拉深模设计
（三）宽凸缘圆筒形件的拉深宽凸缘筒形件：dt / d 1.4

拉深工艺及拉深模具设计复习题及答案

第四章拉深工艺及拉深模具设计复习题答案一、填空题1.拉深是是利用拉深模将平板毛坯压制成开口空心件或将开口空心件进一步变形的冲压工艺。

2.拉深凸模和凹模与冲裁模不同之处在于，拉深凸、凹模都有一定的圆角而不是锋利的刃口，其间隙一般稍大于板料的厚度。

3.拉深系数m是拉深后的工件直径和拉深前的毛坯直径的比值，m越小，则变形程度越大。

4.拉深过程中，变形区是坯料的凸缘部分。

坯料变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下，产生切向压缩和径向伸长的变形。

5.对于直壁类轴对称的拉深件，其主要变形特点有：（１）变形区为凸缘部分；（２）坯料变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下，产生切向压缩与径向的伸长，即一向受压、一向收拉的变形；（３）极限变形程度主要受传力区承载能力的限制。

6.拉深时，凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂是拉深工艺能否顺利进行的主要障碍。

7.拉深中，产生起皱的现象是因为该区域内受较大的压应力的作用，导致材料失稳_而引起。

8.拉深件的毛坯尺寸确定依据是面积相等的原则。

9.拉深件的壁厚不均匀。

下部壁厚略有减薄，上部却有所增厚。

10.在拉深过程中，坯料各区的应力与应变是不均匀的。

即使在凸缘变形区也是这样，愈靠近外缘，变形程度愈大，板料增厚也愈大。

11.板料的相对厚度t/D越小，则抵抗失稳能力越愈弱，越容易起皱。

12.因材料性能和模具几何形状等因素的影响，会造成拉深件口部不齐，尤其是经过多次拉深的拉深件，起口部质量更差。

因此在多数情况下采用加大加大工序件高度或凸缘直径的方法，拉深后再经过切边工序以保证零件质量。

13.拉深工艺顺利进行的必要条件是筒壁传力区最大拉应力小于危险断面的抗拉强度。

14.正方形盒形件的坯料形状是圆形；矩形盒形件的坯料形状为长圆形或椭圆形。

15.用理论计算方法确定坯料尺寸不是绝对准确，因此对于形状复杂的拉深件，通常是先做好拉深模，以理论分析方法初步确定的坯料进行试模，经反复试模，直到得到符合要求的冲件时，在将符合要求的坯料形状和尺寸作为制造落料模的依据。

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。

3 拉深工艺与拉深模设计

江苏省无锡交通高等职业技术学校
教案
课题序号
授课班级
授课教师
授课课时
授课形式
授课时间
授课章节
名称
4.4工艺尺寸计算
使用教具
知识目标
掌握拉深工艺尺寸计算的方法
能力目标
教学重点
拉深工艺尺寸计算的方法
教学难点
型面分割
更新、补充、
删节内容
课外作业
教学后记
课堂教学安排
教学过程
主要教学内容及步骤
2.4排样(layout)
②当拉深材料中的应力不大时，允许采用不带填料的油剂润滑剂。
③当拉深圆锥形类零件时，为了用增加摩擦抗力来减少起皱，同时又要求不断通入润滑液进行冷却时，则一般采用乳化液。
④在变薄拉深时，润滑剂不仅是为了减少摩擦，同时又起到冷却模具的作用，因此不应采用干摩擦。在拉深钢质零件时，往往在毛坯表面上镀铜或磷化处理，使毛坯表面形成一层与模具的隔离层，它能贮存液体和在拉深过程中具有“自润滑”性能。在拉深不锈钢，高温合金等粘模严重、强化剧烈的材料时，一般也需要对毛坯表面进行“隔离层”处理。
拉深方法：
1）浅锥形件(t/d2≤0.25~0.30)浅锥形件一般只要一次拉深成形。
通常采用增加工艺凸缘用压边圈或带有拉深筋的模具；或使用液压和橡皮柔性凸(凹)模拉深。
2）中锥形件(t/d2≤0.3~0.7)这类制件大多为一次拉深成形。
当t/D>0.025时，可一次成形，不需要压边，只需要在行程末进行校正整形。
这类制件具有三个变形区：
压边圈下面的圆环部分拉深变形区；
凹模口内至变形过渡环处的拉深变形区；
制件顶部至过渡环处的胀形变形区。
在模具设计和工艺过程设计时，是采用制件的相对高度h/d和材料的相对厚度t/D为依据进行设计。

第四章拉深工艺及模具设计

24.10.2023
拉深过程中影响起皱的主要因素
板料的相对厚度 t/D
t dt d
t/D 越小，拉深变形区抗失稳的能力越差，越易起皱。
拉深系数 m（切向压应力的大小）
m 越小，拉深变形程度越大，切向压应力的数值越大；另外，变形区的宽度越大，抗失稳的能力变小，越易起皱。
模具工作部分几何形状
用锥形凹模拉深时，由于毛坯的过渡形状使拉深变形区有较大的抗失稳能力，与平端面凹模相比可允许用相对厚度较小的毛坯而不致起皱。
划分为五个区： I 凸缘部分 II 凹模圆角部分 III 筒壁部分 IV 凸模圆角部分 V 筒底部分
下标1、2、3分别代表坯料径向、厚向、切向的应力和应变
坯料各区的应力与应变是很不均匀的。
24.10.2023
IV
24.10.2023
I II
III V
三、拉深变形过程中凸缘变形区的应力分布
拉深至某一瞬时 R t
使
max 1 max
出现在
R t0.7~0.9R 0
即拉深早期。
24.10.2023
四、筒壁传力区的受力分析
（1）压边力Q 引起的摩擦应力
M
2 Q dt
（2）材料流过凹模圆角半径产生弯曲变形的阻力
W 14b
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力
'WW14b
t rdt
2
24.10.2023
§4-3 直壁旋转体零件的拉深
一、拉深毛坯尺寸的确定
拉深毛坯尺寸的确定原则：体积不变原则: 若拉深前后料厚不变，拉深前坯料表面积与拉深后
冲件表面积近似相等，得到坯料尺寸。

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
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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：

拉深工艺与拉深模设计

D d124d2(h1)6.2r81 d8r2
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章拉深工艺与模具设计

图4-45 再次拉深、冲孔、切边复合模 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
4.4.2 双动压力机用拉深模
图4-47 双动压力机首次工序拉深模 1、2－导板；3－顶板；4－大顶杆；5－小顶杆；6－凹模； 7－凸模；8－压边圈；9－垫片；10－螺钉；11－凸模固定板
4.6.4 拉深凸模与凹模工作部分尺寸
① 对于最后一道工序的拉深模，其凸模和凹
模尺寸及其公差应按工件尺寸的标注方式来确定。当工件要求外形尺寸时，以凹模尺寸为基准进行计算，即 D D 0 . 75 凹 0 凹模尺寸 0 凸模尺寸 D凸 D 0.75 2Z 凸
4.6.2 拉深凹模与凸模的圆角半径
1．凹模圆角半径
圆筒形件首次拉深时的凹模圆角半径可由下式确定：
R凹1 C1C2 t
或
R凹1 0.8 D d1 t
2．凸模圆角半径
凸模圆角半径，除最后一次应取与零件底部圆角半径相等的数值外，中间各次可以取得和相等或比略小一些，并且各次拉深凸模圆角半径应逐次减小。

热处理对于硬化不显著的金属，若工艺过程制订得正确，模具设计合理，一般可不需要进行中间退火。而对于高度硬化的金属，一般在一、二次拉深工序之后即需要进行中间热处理。酸洗工件退火之后，表面有氧化皮及其他污物，必须进行酸洗清理。
4.8
拉深模设计实例
无凸缘圆筒形件的首次拉深材料：08钢板；料厚：lmm ；大批量。

4.3.2 有凸缘圆筒形件的拉深