第4章拉深工艺与模具设计

4.2 拉深变形特点
4.2.1 拉深变形过程
图4-3 圆筒形件拉深变形过程 1－凸模；2－压边圈；3－坯料； 4－凹模
图4-4 拉深件的网格试验
拉深变形过程可以归纳如下
① 在拉深过程中，其底部区域几乎不发生变化。 ② 在拉深过程中，由于金属材料内部的相互作用，
使金属各单元体之间产生了内应力：在径向产生拉 伸应力，在切向产生压缩应力。在和的共同作下， 凸缘区的材料屈服，产生塑性变形并不断地被拉入 凹模内，成为圆筒形件。 ③ 拉深时，坯料凸缘变形区内各部分的变形是不均 匀的，外缘的厚度、硬度最大，变形也最大。
图4-34 有压边装置的拉深模
4.3.2 有凸缘圆筒形件的拉深
➢ 有凸缘圆筒形件拉深的变形程度 有凸缘圆筒形件的拉深变形程度应该用dt 和h （或dt /d和h/d）来表示。
➢ 有凸缘圆筒形件的拉深方法 （1）窄凸缘圆筒形件的多次拉深
窄凸缘圆筒形件多次拉深时，前几次可当作无 凸缘圆筒形件拉深，不留凸缘。直到最后几道 拉深工序才形成锥形凸缘，最后将其压平。
各次拉深半成品的高度可根据半成品零 件的面积与坯料面积相等的原则求得
h
0.25
D2 d
d
0.43
r d
d
0.32r
5. 圆筒形件以后各次拉深
➢ 以后各次拉深的特点 圆筒形件进行多次拉深时，以后各次拉 深时所用坯料的形状与首次拉深时不同， 它不是平板而是圆筒形。
➢ 以后各次拉深的方法 大致有两种方法：正拉深与反拉深
➢极限拉深系数
影响极限拉深系数的主要因素 ① 材料的力学性能 ② 板料的相对厚度 ③ 模具结构 ④ 拉深次数 ⑤ 摩擦与润滑条件
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，实际采用的极限拉深系数是 根据材料的相对厚度，在一定的拉深条 件下用试验方法得出来的。
4.2.2 拉深过程中的应力应变状态
4.2.3 拉深件质量分析
1. 凸缘起皱 拉深过程中，凸缘变形区的材料在切向压应力的作 用下，可能会失去稳定性，而在凸缘的整个周围产 生波浪形的连续弯曲，这就是拉深时的起皱现象。 2. 筒壁拉裂 起皱与拉裂是拉深过程中的两大障碍，是拉深时的 主要质量问题。在一般情况下，起皱的问题可以通 过使用压边圈等方法加以解决，但拉裂的问题就要 复杂得多。
计算所得的拉深次数，其小数部分的数 值，不得按照四舍五入法，而应取较大 整数值，因表中的拉深系数已经是极限 值。
（3）查表法
圆筒形件的拉深次数还可直接由各种实 用的表格中查取。如表4-8是根据坯料相 对厚度t/D与零件的相对高度h/d查取拉深 次数，表4-9则是根据坯料相对厚度与拉 深件的总拉深系数查取拉深次数。
➢ 目前在生产实践中采用的各种材料的极 限拉深系数见表4-5、表4-6和表4-7。
3. 拉深次数的确定
需要多次拉深时，其拉深次数可按以下方法确
定： （1）推算法
d1 m1D d2 m2d 1
d3 m3d 2
…………
d n mn d n1
（2）计算法
n 1 lg dn lgm1D
lg mn
复杂形状的旋转体拉深件坯料直径的 计算方法
2. 拉深系数的确定
➢ 拉深系数
对于圆筒形件的拉深系数m是每次拉深 后圆筒形件的直径与该次拉深前坯料 （或半成品）直径的比值。
m总
dn D
d1 D
d2 d1
d3 d n1 d2 dn2
dn d n1
m1m2m3 …mn1mn
拉深系数的数值小于1。拉深系数可用来表示拉深过程中的变形程度
第4章 拉深工艺与模具设计
4.1 拉深加工概述
拉深（又称拉延）是利用拉深模在压力 机的作用下，将平板坯料或空心件制成 开口空心零件的加工方法。用拉深方法 不仅可以加工旋转体零件、盒形零件及 其他形状复杂的薄壁零件。 拉深成形所用的冲模叫做拉深模。
图4-2 有压边圈 的首次拉深模
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
4.3 拉深工艺计算
4.3.1 圆筒形零件拉深工艺
1．坯料尺寸的计算
➢ 简单形状的旋转体拉深件坯料尺寸的确定
D2
4
A1 A2
Ai
Ai
D
4
Ai
➢复杂形状的旋转体拉深件坯料尺寸的确定
形状复杂的旋转体拉深 件坯料尺寸和确定可利 用久里金法则，即任何 形状的母线AB绕轴线O-O 旋转一周所得到的旋转 体表面积，等于该母线 展开长度L与其重心绕轴 线旋转所得周长的乘积
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4. 圆筒形件拉深半成品尺寸的计算
➢ 各次半成品的直径 确定拉深次数之后，根据多次拉深时变 形程度应逐次减小（即后继拉深系数应 逐次增大，大于表中所列数值）的原则， 重新调整各次拉深系数。然后根据调整 后的各次拉深系数计算各次拉深后的半 成品直径，直到等于工件直径为止。
➢ 各次拉深后半成品的高度
（2）宽凸缘圆筒形件的多次拉深
宽凸缘圆筒形件在第一次拉深时，就将凸缘直径拉 深到零件所需要的尺寸。以后各次拉深时，凸缘直 径保持不变，仅改变筒体的形状和尺寸。 为了保证在以后多次拉深时已拉出的凸缘外部不再 发生变形，宽凸缘圆筒形件首次拉入凹模的材料表 面积应比零件实际需要量多3%～5%，这些多余的材 料在以后各次拉深中再逐次转移到凸缘部分，使凸 缘增厚，从而避免底部拉裂。
4. 拉深功与功率计算
➢ 拉深功
W F平均h 10 3 CFmaxh 10 3
➢ 拉深功率
P W gn 60 1000
4.4 拉深模典型结构
4.4.1 单动压力机用拉深模 1. 首次拉深模
图4-33 无压边圈的首次拉深模 1－锥孔压块；2－拉深凹模； 3－凸模定位圈；4－拉深凸模； 5－定位板；6－凹模套圈； 7－垫板
4.3.3 拉深力与压边力
1．拉深力
F Kdt b
2. 压边力
FQ Aq
3. 拉深时压力机标称压力的选择
➢ 在选择压力机的标称压力时必须注意：当拉 深行程较大，特别是采用落料拉深复合模时， 不能简单地将落料力与拉深力迭加去选择压 力机吨位。
➢ 准确的选择压力机的原则应是：工作行程中 的实际变形力曲线必须在压力机的压力曲线 所允许的范围内。