第四章拉深工艺与拉深模设计

拉深件三大类： ①旋转体零件：如搪瓷杯、车灯壳、喇叭等； ②盒形件：如饭盒、汽车油箱、电器外壳等； ③形状复杂件：如汽车上的覆盖件等。
第四章拉深工8F，属于大批量生产。
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（2）电容器外壳 材料一般为铝（如1200），属于大批量生产。
组合零件
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③一般拉深件允许壁厚变化范围为0.6t～1.2t，若不
允许存在壁厚不均现象，应注明。
壁厚变化现象
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④需多次拉深成形的工件（h＞0.5d），其内外壁上或带 凸缘拉深件的凸缘表面，应允许存在拉深过程中产生 的压痕。
压痕现象
⑤除在结构上有特殊的要求，一般应尽量避免异常复 杂及非对称形状的拉深件。
式中 S——毛坯面积(mm2)； f——圆筒形拉深件各部分面积； D——毛坯直径(mm2)。
在计算中，工件的直径按厚度中线计算，但板厚t ＜0.8mm时，也可按工件的外径或内径计算。
表4-7为简单几何形状的面积计算公式，表4-8为常 用旋转体拉深件毛坯直径的计算公式 。
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（3）复杂旋转体拉深坯件尺寸的确定 旋转体的表面积等于旋转体外形曲线(母线)的长度
高度H/B和相对圆角半径ry/B决定的，这两个因素决定 了圆角部分材料向制件侧壁转移的程度和侧壁高度的 增加量。盒形件毛坯尺寸一般可用作图法求得。
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案例分析（毛坯尺寸计算） 机壳 由图4-1可得：
d1=84mm d2=99mm h1=76mm h=83.5mm r=7.5mm h/d=83.5÷99=0.84 由表4-5可查得：修边余量δ=3.8 由表4-8可知：
（2）有压边圈时的拉深模，其间隙可按表4-3确定。 对于精度要求高的零件，常采用负间隙拉深模。其
单边间隙值为： Z/2=（0.9~0.95）tmax
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4.4.3 凸、凹模工作部分尺寸及公差 当零件尺寸标注在外形时
当零件尺寸标注在内形时
a）
b）
零件尺寸标注
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4.5 拉深工艺参数计算
4.5.1 拉深件展开尺寸计算 （1）旋转体拉深件展开尺寸计算
拉深件毛坯尺寸的确定可以按照拉深前毛坯与拉 深后的工件的表面积不变的原则计算。
在计算毛坯之前，需在拉深件边缘(无凸缘拉深件 为高度方向，有凸缘拉深件为半径方向)上加一段余量 δ的数值。
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（2）简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定 数学计算法
径与拉深前毛坯（或半成品）直径之比值，即：
第一次拉深
以后各次
……
式中
m1、m2、m3、……mn——各次的拉深系数； d1、d2、d3、……dn——各次拉深制件（或工件）的直径（mm）；
D——毛坯直径（mm）。
当dn≤d时，则表示经过第次拉深可成形制件。 总拉深系数：
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m总，即m总=d/D
rdi=(0.6~0.8)rdi-1 （i=2，3，……，n） 凹模圆角半径一般应符合rd≥2t的要求。
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（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。
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4.4 拉深形式及模具结构设计
4.4.1 凸、凹模圆角半径 （1）凹模圆角半径的确定
首次（包括只有一次）拉深凹模圆角半径
式中 rd1—首次拉深凹模圆角半径（mm）； D—坯料直径（mm）； d—凹模内径（mm）； t—材料厚度（mm）。
首次拉深凹模圆角半径rd1的大小，也可查表选取。 以后各次拉深凹模圆角半径
小1/2。
有凸缘拉深件
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（3）矩形拉深件壁间圆角半径rpy 应取rpy≥3t。
为使拉深工序次数减少，应尽量取rpy≥h/5，以便 能一次拉深完成。
矩形拉深件
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4.3.3 拉深件的精度等级 拉深件的精度等级主要指其横断面的尺寸精度，
一般在IT13级以下，高于IT13级的应增加整形工序。 4.3.4 拉深件的材料 ①具有较大的硬化指数； ②具有较低的径向比例应力σr/σb峰值 ③具有较小的屈强比σs/σb； ④具有较大的厚向异性指数r。
的最后阶段才由最大值下降至零； 4）破裂常发生在拉深的终结阶段； 5）外缘有筒壁刚性支持，稳定性较好，在拉深最后阶
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4.3.5 拉深件废品情况及原因 （1）起皱
起皱是指在拉深过程中毛坯边缘形成沿切向高低不 平的皱纹。
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为防止起皱，通常采用压边圈，通过压边力的作 用，使毛坯不易拱起(起皱) 。
带压边圈的拉深模
总的压边力按下式确定
Q=Sq
式中 S—在开始拉深瞬间，不考虑凹模圆角时的压边圈面积。
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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
由表4-5可查得：修边余量δ=2.5 由表4-8可知：
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案例分析（毛坯尺寸计算） 微电机外壳 由图4-3可得：
冲压设备选择
凸、凹模结构设计
总体结构设计
冲压模装配图绘制
非标零件图绘制
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4.3 拉深工艺性分析
4.3.1 对拉深件形状的要求 ①在设计拉深件时，应注明必须保证外形或内形尺寸，
不能同时标注内外形尺寸；
尺寸标注
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②半敞开及非对称的空心件，应考虑设计成对称（组合） 的拉深件，然后将其剖切成两个或更多个零件。
d5=11.23 d6=17.8mm h1=0.1mm h2=4.2mm r=0.45mm r1=0.45mm r2=0.75mm r3=0.75mm dt/d=15÷9.3=1.61 由表4-6可查得：修边余量δ=1.4 由表4-8可知：
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4.5.2 拉深尺寸计算
（1）拉深系数 圆筒形件的拉深系数是指拉深后圆筒形制件的直
零件要求的拉深系数
m[1]：极限拉深系数
在拉深过程中，受到材料的力学性能、拉深条件和材料相对厚度、 （t/D）等条件限制，保证拉深件不起皱和不断裂的最小拉深系数。
m总值大于m[1]时，则所给零件只需一次拉深，否 则必须多次拉深。
拉深系数用来表示拉深过程中的变形程度。拉深 系数愈小，变形程度愈大。
在制订拉深工艺时，如拉深系数取得过小时，就 会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。
d1=14.2mm d2=39.2mm d3=81mm h1=7mm h2=53mm dt/d=81÷39.2=2.07
由表4-3可查得：修边余量δ=2.5 由表4-8可知：
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案例分析（毛坯尺寸计算） 罩壳 由图4-3可得： d=2.9mm d1=3.8mm d2=4.7mm d3=7.8mm d4=9.3mm
第四章拉深工艺与拉深 模设计
2020/11/28
第四章拉深工艺与拉深模设计
拉深是指将一定形状的平板毛坯通过拉深模冲压成 各种形状的开口空心件，或以开口空心件为毛坯通过拉 深进一步使空心件改变形状和尺寸的一种冷冲压加工方 法。
一次拉深成型锅体
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不变薄拉深
变薄拉深
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案例
工艺性分析
机壳
制件形状简单、对称，属无凸缘拉深件，对壁厚均匀性及表面压 痕无特殊要求，底部圆角半径rpg=6mm＞t，制件精度相当于IT15 级，冲孔精度为IT12级，材料为软钢。
电容器 外壳
制件形状简单、对称，属无凸缘拉深件，对壁厚均匀性及表面压痕 无特殊要求，底部圆角半径rpg=1.2mm=t，制件无精度要求，材 料为软铝。
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）。
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4.4.2 拉深模间隙 （1）无压边圈的拉深模 其单边间隙为：
Z/2=（1~1.1）tmax
式中 Z/2——拉深模单边间隙（mm）； tmax——毛坯厚度的最大极限尺寸（mm）。
对于多次拉深，工序尺寸无需严格要求，凸、凹 模的尺寸如下：
式中 Di——各工序的基本尺寸（mm）。
凸、凹模工件表面粗糙度要求： 凹模圆角处的表面粗糙度一般要求为Ra0.4μm，
凹模与坯料接触表面和型腔表面粗糙度应达到 Ra0.8μm；
凸模工作表面粗糙度一般要求为Ra1.6~0.8μm。
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③根据毛坯及零件（包括余量部分）表面积相等原则， 则得毛坯直径为：
对直线段，则重心即在线段中心 ；
圆弧线可分两种情况：圆弧与水 平
线相交和圆弧与垂直线相交。
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
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（4）盒形件（包括正方形）件展开尺寸的确定 盒形件毛坯形状和尺寸的确定系根据制件的相对
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（3）微电机外壳 要求具有通用性和互换性，其材料一般为普通碳
素钢（如Q215），属于大批量生产。
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（4）罩壳零件 材料为铝，大批量生产。
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4.2 拉深模设计程序