拉深模的基本原理(四)
拉深(拉延)
盒形零件可以划分为长度分别为A—2r和B—2r的4个直边部分和半径为 r 的4个圆角 部分(图2—31)。若直边部分和圆角部分的变形没有联系，则盒形件的拉深就是由直边部 分的弯曲和圆角部分的拉深所组成。 但直边部分和圆角部分是一整体，必然有相互的
作用和影响—— 不存在明确的界限。
协调变形，因此它们的成形不是简单的弯曲和拉深，两部分之间并
表2-11
表2-12
图2-29
3） 压料力 压料力的大小对拉深过程有显著的影响。压料力太小，防皱效果不好；压料力太 大，会增加毛坯的内应力，增加拉裂的危险。通常取压料力稍大于防皱所需的最低值， 可按下式确定： Q=F q 式中： Q——压料力，N； F——拉深开始时的压料面积，mm2 ； q——单位压料力，MPa。 (2—22)
而毛坯与凸模之间的摩擦力有减小危险断面传递拉应力的作用，所以生产中常采 用毛坯单面润滑法。实际上，具体为只润滑凹模腔和凹模上平面。 2）拉深力 拉深力和压料力是选择设备的主要依据之一。 拉深力与拉深系数、材料的力学性能、零件的尺寸、模具的结构以及润滑等有关。 生产中常用经验公式计算拉深力： P1=πd1tσb K1 (2—20) Pn=πdntσb Kn (2—21) 式中： P1 、Pn——分别为第一次拉深力和以后各次拉深力，N； d1、dn——分别为第一次拉深和以后各次拉深所得到的拉 深件直径，mm； t——材料厚度，mm； σb ——材料的强度极限，MPa； K1 、 Kn ——系数，可从表2—11和表2—12中查取。
单动压力机上，压料力Q是弹性压料装置的弹性力或气垫中的压缩空气作用力；双 动压力机上的压料力Q则由压力机的压料滑块直接提供。
图2-27
补2-27-1
补2-27-2
补2-27-3
第四章 模具设计与制造
Seite 14
§4-3 圆筒形件的工艺计算
一、 修边余量δ的确定：
δ ：拉深件口部或凸缘周边不齐，留余量， 事后切掉。称:～ δ 值：查表4-4（无凸）；表4-5 有凸缘圆 筒；
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表4-18 表4-19
表4-20
表4-23
§4-4 其他形状零件拉深
一、阶梯圆筒形件的拉深
根据不同的阶梯件尺寸，按下面的方法进行拉深。
1、由大阶梯到小阶梯逐次拉深。 当每个相邻阶梯的直径比 d2/d1,d3/d4....均大于相应的圆筒形件
的极限拉深系数时，则可以在每次拉深形成一个台阶，由大
拉深过程 §4-1 一、 拉深：
利用拉深模将平板毛坯 拉成 开口空心件的冲压工序。
拉深的基本原理
二、拉深的特点：
生产效率高；材料消耗小； 零件的强度和刚度高；工件的精度也较高； 件尺寸精度高达 IT8～IT10； 精整拉深( 不复杂件)，达IT6～IT8（磨削）。
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第四章 拉深及拉深模设计 （拉延）
图4-15
ϕ 19
6
R3 .5
68
ϕ 12
表4-4 表4-7
• •
Байду номын сангаас• •
图 = 6133 .44 = 78.32 ≈ 78 mm ③ 确定是否用压边圈： 根据毛坯相对厚度 t/D×100＝1/78 ＝1.28 查表4-18 应采用压边圈 ④ 确定拉深次数 n： 采用查表法，当 t／D×l00 = 1.28，h / d = 3.7 (包括修边余量后的h为74mm)时，由表4-12查得 n = 4
拉深(拉延)
把凸模的作用力传递到平面法兰A‘B’F‘E’部分，侧壁部分是单向拉应力状态 (图2-25)。 平面法兰部分A‘B’F‘E’(图2—24b）是拉深时的主要变形区。它在径向拉应力作用 下产生塑性变形，并向中心移动，逐渐进入凸、凹模之间的间隙而形成圆筒形侧壁。 变形区在向模具中心移动时，圆周方向上的尺寸随之减小，由于受相邻材料的作用， 在圆周方向上产生切向压应力。因此，变形区处于径向受拉和切向受压的应力状态(图 2—25)。变形区在切向产生压缩变形，其外边缘由初始长度 R0α 缩小为 dα／2 (图 2—24)；变形区在径向产生伸长变形，由毛坯的初始尺寸 R0 一d0 ／2 变为圆筒形的 高度 H (H> R0 一d0 ／2)。 在拉深时，板料的厚度也发生变化(图2—26)。 在圆筒形拉深件的侧壁上部厚度 增加最多，这是因为变形区的材料除了向径向延展外，在切向压应力作用下还向厚度 方向流动，越靠毛坯外缘，加厚的趋势越大。在侧壁下端靠圆角处的厚度减小量最大， 这是由于这个部位受拉应力作用的持续时间最长。这里是最容易被拉裂的危险断面。
补2-24-4
拉深变形特点
补2-24-1
一、直壁类零件的拉深
1、 圆筒形零件拉深的变形分析 圆筒形零件的拉深是平板毛坯在凸模的作用于逐渐被压入凹模而形成圆筒的形状。 下面来分析拉深前平板圆形毛坯上的一个扇形部分(图2—24a)在拉深过程中的变形特 点。 扇形毛坯的OC0 D0部分在全部拉深过程中都与凸模端面相接触，始终保持其平面 形状，基本上不产生塑性变形或只产生很小的塑性变形，最终成为圆筒形的底部。这 个部分在拉深过程中把凸模的作用力传递给圆筒侧壁，起到传递拉深力作用。它本身 处于两向拉应力状态（切向、径向，图2—25)。 在拉深过程中形成的圆筒形侧壁部分C'D'F'E'(图2—24b)是平板毛坯扇形的C0 D0 F0 E0部分变形而成的，它是结束了塑性变形的已变形区。在以后的拉深过程中，这个 部分起传递拉深力作用，
第四章拉深工艺及拉深模具设计复习题答案
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。
落料拉深复合模工作原理和过程
落料拉深复合模工作原理和过程嘿，朋友们！今天咱来聊聊落料拉深复合模的工作原理和过程，这可有意思啦！你看啊，落料拉深复合模就像是一个超级厉害的变形金刚！它能在一次操作中完成落料和拉深这两个重要任务呢。
想象一下，一块平平的板材，就像一张等待被塑造的白纸。
复合模这个“大力士”一把抓住它，先“咔嚓”一下，把多余的部分干脆利落地切掉，这就是落料啦。
然后呢，它又紧紧地握住剩下的部分，慢慢地、稳稳地把它拉深，让它变成我们想要的形状，就好像把一个气球慢慢吹起来一样。
在这个过程中，模具的各个部分都在默契地配合着。
冲头就像是勇敢的战士，一往无前地去完成落料的使命；凹模呢，就像一个温柔的怀抱，稳稳地接住材料，让拉深能够顺利进行。
还有那些导柱、导套啥的，它们就像一群小精灵，在旁边默默地帮忙，确保一切都能精准无误地进行。
你说这神奇不神奇？一个模具就能完成这么复杂的工作！而且啊，它的效率还特别高。
要是靠人工一点点去弄，那得费多大的劲啊，还不一定能做得那么好。
咱再说说这个工作过程中的细节。
模具的设计可重要啦，得考虑到各种因素，比如材料的性质、产品的形状和尺寸等等。
要是设计得不好，那可就麻烦了，要么切不下来，要么拉深的时候出问题。
还有啊，模具的制造精度也得有保证，一点点偏差都可能导致产品不合格。
落料拉深复合模在很多行业都大显身手呢！汽车制造、电子产品、日用品等等，到处都有它的身影。
它就像是一个默默无闻的英雄，为我们的生活带来了那么多便利。
总之啊，落料拉深复合模真的是太了不起啦！它让制造变得更简单、更高效，让我们能用上各种精美的产品。
所以啊，我们可得好好感谢这个神奇的家伙，它可是为我们的生活立下了汗马功劳呢！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
第4章拉深工艺与拉深模
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
弯曲模和拉深模
弯曲模和拉深模--弯曲模的基本原理弯曲模的基本原理（一）一、弯曲的基本原理（一）弯曲工艺的概念及弯曲件1．弯曲工艺：是根据零件形状的需要，通过模具和压力机把毛坯弯成一定角度，一定形状工件的冲压工艺方法。
2．弯曲成形工艺在工业生产中的应用：应用相当广泛，如汽车上很多履盖件，小汽车的柜架构件，摩托车上把柄，脚支架，单车上的支架构件，把柄，小的如门扣，夹子（铁夹）等。
（二）、弯曲的基本原理：以V形板料弯曲件的弯曲变形为例进行说明。
其过程为：1．凸模运动接触板料（毛坯）由于凸,凹模不同的接触点力作用而产生弯短矩，在弯矩作用下发生弹性变形，产生弯曲。
2．随着凸模继续下行，毛坯与凹模表面逐渐靠近接触，使弯曲半径及弯曲力臂均随之减少，毛坯与凹模接触点由凹模两肩移到凹模两斜面上。
（塑变开始阶段）。
3．随着凸模的继续下行，毛坯两端接触凸模斜面开始弯曲。
（回弯曲阶段）。
4．压平阶段，随着凸凹模间的间隙不断变小，板料在凸凹模间被压平。
5．校正阶段，当行程终了，对板料进行校正，使其圆角直边与凸模全部贴合而成所需的形状。
（三）、弯曲变形的特点：弯曲变形的特点是：板料在弯曲变形区内的曲率发生变化，即弯曲半径发生变化。
从弯曲断面可划分为三个区：拉伸区、压缩区和中性层。
二、弯曲件的质量分析在实际生产中，弯曲件的主要质量总是有回弹、滑移、弯裂等。
1．弯曲件的回弹：由于弹性回复的存在，使弯曲件弯曲部分的曲率半径和弯曲角度在弯曲外力撤去后（工件小模具中取出后）发生变化（与加工中在模具里的形状发生变化）的现象称弹性回复跳（回弹）。
回弹以弯曲角度的变化大小来衡量。
Δφ=φ-φt1）影响回弹的回素：A．材料的机械性能与屈服极限成正比，与弹性模数E成反比。
B．相对弯曲半径r/t，r越小，变形量越大，弹性变形量所点变形量比例越小。
回弹越小。
C．弯曲力：弯曲力适当，带校正成分适合，弯曲回弹很小。
D．磨擦与间隙：磨擦越大，变形区拉应力大，回弹小。
五金拉伸模具设计培训教材
2.变形的不均匀:
拉深时材料各部分厚度都发生变化,而且变化是不均匀的. 凸缘外边缘材料厚度变化最大,拉深件成形后,拉深件 的坯口材料最厚,往里逐渐减薄,而材料底部由于磨擦作用(拉深凸模与底部材料间)阻止材料的伸长变形而使底部材 料变薄较小,而底部圆角部分材料拉深中始终受凸模圆角的顶力及弯曲作用,在整个拉深中一直受到拉应力作用,造 成此处变薄最大. 所以拉深中厚度变薄主要集中于底部圆角部分及圆筒侧壁部分,我们把这一变薄最严重的部位称作危险断面. 拉深过程中,圆筒侧壁起到传递凸模拉力给凸缘的作用,当传力区的径向拉应力超出材料 极限,便出现拉破现象.
二.各种拉深现象
由于拉深时各部分的应力（受力情况）和变形情况不一样，使拉深工艺出现了一些特有的现象：
1.起皱：
A.拉深时凸缘部分的切向压应力大到超出材料的抗失稳能力，凸缘部分材料会失稳而发生隆起现象，这种现象称 起皱.起皱首先在切向压应力最大的外边缘发生,起皱严重时会引起拉度. B.起皱是拉深工艺产生废品的主要原因之一,正常的拉深工艺中是不允许的.常采用压力圈的压力压住凸缘部分材 料来防止起皱. C.起皱的影响因素: a）. 相对厚度:t/D 其中t----毛坯厚度,D----毛坯直径 判断是否起皱的条件:D-d<=2Zt, d ----工件直径. b). 拉深变形程度的大小 但是在拉深变形过程中,切向压应力及凸缘的抗失稳能力都是随着拉深进行,切向压应力是不断增大,变形区变 小,厚度相对增加,变形失稳抗力增加,两种作用的相互抵消,使凸缘最易起皱的时刻发生于拉深变形的中间阶段,即 凸缘宽度大约缩至一半左右时较易发生起皱现象.
拉深模的基本原理（一） 拉深是利用模具将平板毛坯或半成品毛坯拉深成开口空心件的一种冷冲压工艺。 拉深工艺可制成的制品形状有：圆筒形、阶梯形、球形、锥形、矩形及其它各种不规 则的开口空心零件。 拉深工艺与其它冲压工艺结合，可制造形状复杂的零件，如落料工艺与拉深工艺 组合在一起的落料拉深复合模。 日常生活中常见的拉深制品有： 旋转体零件：如搪瓷脸盆，铝锅。 方形零件：如饭盒，汽车油箱 复杂零件：如汽车覆盖件。 圆形拉深的基本原理 一、 拉深的变形过程 用座标网格试验法分析。 拉深时压边圈先把中板毛坯压紧，凸模下行，强迫位于压边圈下的材料（凸缘部 分）产生塑性变形而流入凸凹模间隙形成圆筒侧壁。 观察拉深后的网格发现：底部网格基本保持不变，筒壁部分发生较大变化。 1．原间格相等的同心圆成了长度相等，间距增大的圆周线，越接近筒口，间距增 大。 2．原分度相等的辐射线变成垂直的平行线，而且间距相等。 3.凸缘材料发生径向伸长变形和切向压缩变形。 总结：拉深材料的变形主要发生在凸缘部分，拉深变形的过程实质上是凸缘处的 材料在径向拉应力和切向压应力的作用下产生塑性变形，凸缘不断收缩而转化为筒壁 的过程，这种变形程度在凸缘的最外缘为最大。
第4章 拉深
学习目的与要求
1．了解拉深变形规律及拉深件质量影响因素； 2．掌握拉深工艺计算方法； 3．掌握拉深工艺性分析与工艺设计方法； 4．认识拉深模典型结构及特点，掌握拉深模工 作零件设计方法； 5．掌握拉深工艺与拉深模设计的方法和步骤。
概述
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 工序件制成开口空心零件的加工方法。 它是冲压基本工序之一。可以加工旋转 体零件，还可加工盒形零件及其它形状 复杂的薄壁零件。
和ζ
3max
的变化规律
3）筒壁部分受力分析
筒形件的拉深系数与拉深次数
在拉深工艺设计时，必须判断制件是否能一次拉 深成形，或需要几道工序才能拉成。正确解决这个问 题直接关系到拉深生产的经济性和拉深件的质量。
1.拉深系数
每次拉深后的筒形件直径与拉深前坯料（或工序 件/半成品）的直径之比。
m1 d1 D m2 d 2 d1 .......... ... mn 1 d n 1 d n 2
拉深变形过程
拉深过程中金属的流动（网格分析）
凸缘产生内应力：径向拉应力σ1；切向压应力σ3 凸缘塑性变形：径向伸长，切向压缩，形成筒壁 直径为ｄ高度为Ｈ的圆筒形件（H>（D-d）/2）
通过拉深网格分析我们发现，工件底部的 网格变化很小，而侧壁上的网格变化则很大， 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平行 垂线，以前的扇形毛坯网格变成了拉深后的矩 形网格。
（1）不用压边圈时
Z=(1.0~1.1)tmax （2）用压边圈时 2次拉深： 第1次 第2次 3次拉深： 第1次 第2次 第3次 1.1t (1.0~1.05)t 1.2t 1.1t (1.0~1.05)t
第四章 拉深工艺及模具设计
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。
落料拉深模具工作原理
落料拉深模具工作原理
模具是一种用于制造产品的工具，它通常由金属材料制成。
模具工作原理是利用模具的形状将原材料加工成所需的产品形状。
落料拉深是模具工作的一种常见方式。
落料是指将原材料放置在模具的工作区域内。
在落料的过程中，模具的上下部分闭合，将原材料完全包围在内，确保在后续加工中能够精确地控制产品的形状和尺寸。
拉深是指在模具封闭的状态下，通过外力的作用，将原材料逐渐拉伸和变形，以便形成所需的产品形状。
拉深通常需要在施加适当的压力和温度的条件下进行，以保证产品的质量和精度。
模具工作时，原材料经过落料后，通过拉深过程逐渐变形，形成最终的产品形状。
模具工作的主要原理是通过模具的形状来控制原材料的变形，使其成为所需的产品形状。
在拉深的过程中，模具上的凹凸部分会施加压力，对原材料进行拉伸和变形，以实现产品的成型。
模具工作原理的关键在于合理设计模具的形状和结构，确保在拉深过程中能够准确地控制产品的尺寸、形状和表面质量。
模具的材料选择和加工工艺也对产品质量和生产效率有重要影响。
总之，落料拉深是模具工作的一种常见方式，它通过模具的形状和结构来控制原材料的变形，以实现产品的成型过程。
模具工作原理的关键是合理设计模具，确保产品的质量和精度。
模具第四章拉深模
图4－3所示的扇形chef是从板料圆环 上截取的单元，经过拉深后变成了矩形 c´h´e´f´。
扇形单元体变形是
切线方向受压缩，径向
方向受拉伸，材料向凹
模口流动，多余的材料
（图中阴影部分）由于
流动填补了双点划线部
分。设扇形面积为A1，
拉深后矩形面积为A2，
由于拉深时厚度变化很
小，可认为拉深前后面
积相等，即A1= A2，所
拉深的变形区比较大，金属流动 性大，拉深过程中容易发生起皱、 拉裂而失败。因此，有必要分析 拉深时的应力状态和变形特点， 找出发生起皱、拉裂的根本原因， 在制订工艺和设计模具时注意它， 以提高拉深件的质量。
设在拉深过程的某一时刻，毛坯 处于如图4－4所示情况，分析各 部分的应力状态。
1)平面凸缘部分（A区）＿主变形区
Hn—第n次拉深后的高度；D—平板毛坯直径； dn—第n次拉深后的
直径；
rn—第n次拉深后的圆角半径。
2、有凸缘圆筒形工件的拉深工序尺寸计 算
有凸缘工件的拉深从应力状态和 变形特点上与无凸缘工件的拉深 是相同的，只有有凸缘工件首次 拉深时，凸缘只有部分材料转为 筒壁，因此其首次拉深的成形过 程及工序尺寸计算与无凸缘的有 一定差别。
4)底部圆角部分（D区）＿过渡区 该部分受到径向拉应力σ1和切 向拉应力σ3的作用，厚度方向上受到凸模的弯曲作用而产生压 应力σ2 。材料变形为平面应变状态，径向拉伸变形，是靠壁厚 变薄来实现的，这部分材料变薄最为严重，最易出现拉裂，此处 称为危险断面。
5)圆筒底部（E区）＿不变形区 这部分材料一开始就被拉入凹模 中，始终保持平圆形状，它受两向拉应力σ1和σ3的作用。变形
2）凹模圆角半径rd 凹模圆角半径rd适当大些，材料沿凹模
拉深模设计毕业论文
拉深模设计毕业论文拉深模设计毕业论文一、引言在当今工业发展的背景下，拉深模设计作为一种重要的制造工艺，被广泛应用于各个领域。
本文旨在探讨拉深模设计的原理、方法和应用，并对其在工程实践中的重要性进行分析和评价。
二、拉深模设计的原理拉深模设计是一种通过应用力和压力，使金属板材在模具中发生塑性变形，从而得到所需形状的制造工艺。
其原理基于材料力学和塑性变形理论，通过控制模具的形状和应力分布，实现对金属板材的塑性变形。
三、拉深模设计的方法1. 材料选择：不同材料具有不同的拉深性能，因此在拉深模设计中，需要根据所需产品的要求选择合适的材料。
常用的材料有冷轧钢板、不锈钢板等。
2. 模具设计：模具的设计是拉深模设计中的关键环节。
模具的形状和结构直接影响到拉深过程中的应力分布和变形情况。
因此，在模具设计中需要考虑产品的几何形状、材料的性能以及制造成本等因素。
3. 模具材料选择：模具材料的选择也是拉深模设计中的重要环节。
模具材料需要具备足够的强度和硬度，以保证模具在拉深过程中不发生变形或损坏。
四、拉深模设计的应用拉深模设计广泛应用于汽车制造、家电制造、航空航天等领域。
以下是拉深模设计在这些领域中的具体应用：1. 汽车制造：在汽车制造中，拉深模设计用于制造车身外壳、车门、引擎盖等部件。
通过拉深模设计，可以使金属板材具备所需的强度和刚度，同时实现轻量化设计。
2. 家电制造：在家电制造中，拉深模设计用于制造冰箱门、洗衣机筒体等部件。
拉深模设计可以使得家电产品具备更加美观、坚固的外观，提高产品的市场竞争力。
3. 航空航天：在航空航天领域，拉深模设计用于制造飞机机身、发动机外壳等部件。
通过拉深模设计，可以使得航空航天产品具备更高的强度和耐腐蚀性，提高产品的安全性和可靠性。
五、拉深模设计的重要性拉深模设计在工程实践中具有重要的意义和应用价值。
首先，拉深模设计可以实现对金属板材的塑性变形，从而满足产品的几何形状和性能要求。
其次，拉深模设计可以提高产品的生产效率和质量，降低生产成本。
冲裁模与拉深模的工作原理
冲裁模与拉深模的工作原理冲裁模和拉深模是两种常见的金属加工模具，常用于冲压和成型工艺中。
它们的工作原理和应用场景有一些不同，下面将分别对冲裁模和拉深模进行详细的解释。
一、冲裁模的工作原理：冲裁模是一种用于将金属板材冲切成所需形状的模具。
它由上模和下模两部分组成，其中上模是固定在机床上的，下模则是安装在工作台上的可移动模具。
冲裁模的工作原理是通过上下模之间的闭合与分离来实现金属板材的切割。
具体工作步骤如下：1. 将金属板材放置在工作台上，并对准冲裁模的切割区域。
2. 启动机床，使上下模靠近。
上模通过传动机构进行运动，下模则通过电动机、液压缸等动力装置进行运动。
3. 上下模闭合，形成一定的压力。
上模上通常会安装有冲切刀具，下模上则有腔型凸台。
4. 下模固定，上模快速下压，将刀具对准金属板材进行冲切。
5. 上模迅速恢复原位，分离上下模。
此时，完成了对金属板材的冲切。
可重复操作来实现批量冲切。
冲裁模适用于金属板材的冲切加工，广泛应用于汽车、电子、家电等行业中。
其工作原理简单、加工效率高，可实现快速、准确的金属板材切割，被广泛应用于各种中小批量生产情况。
二、拉深模的工作原理：拉深模是一种用于将金属板材进行拉伸成所需形状的模具。
它也分为上模和下模两部分，上模是固定在机床上的，下模则是可以移动的模具。
拉深模的工作原理是通过上下模之间的闭合与分离来完成金属板材的拉伸成型。
具体工作步骤如下：1. 将金属板材放置在工作台上，并对准拉深模的拉伸区域。
2. 启动机床，使上下模靠近。
上模通过传动机构进行运动，下模则通过电动机、液压缸等动力装置进行运动。
3. 上下模闭合，形成一定的压力。
上模上通常会安装有顶针或顶升板，下模上则有深拉模腔及拉伸柱。
4. 上模下压，顶针或顶升板受到压力向下拉伸，同时下模也向下压，将金属板材拉深成模具所需形状。
5. 上模迅速恢复原位，分离上下模。
此时，完成了对金属板材的拉深成型。
可重复操作来实现批量生产。
第08章--拉深模具设计PPT课件
以由弹簧或橡皮产生，也可以由气垫产生。
5
带凸缘零 件的拉深模结 构，毛坯用定 位板定位，在 下模座上安装 了定距垫块， 用来控制拉深 深度，以保证 制件的拉深高 度和凸缘直径。
图8.6 凸缘件拉深模(定距垫块) 6
图8.7 凸缘件拉深模(打料块定距)
毛坯用固定挡料销定位，打料块同时起定距垫块的作用， 作用同样是控制拉深高度和凸缘直径。
第8章 拉深模具设计
8.1 单动压力机首次拉深模
8.1.1 无压边圈的拉深模
适用于底部平整、 拉深变形程度不大、 相对厚度(t/D)较大和 拉深高度较小的零件。
1
图8.1 无压边圈有顶出装置的拉深模
8.1.2 带压边圈的拉深模
板料毛坯 被拉入凹模。 在拉簧力的作 用下，刮件环 又紧贴凸模， 在凸模上行时 可以将制件脱 出，由下模座 孔中落下。
下止点
30°
60°
曲轴转角α
90° 23
8.6.4 模具工作部分尺寸的计算
1. 凸、凹模间隙 2. 凸、凹模圆角半径 3. 凸、凹模工作尺寸及公差 4. 凸模通气孔
24
8.6.5 模具的总体设计
模具的总装图如 图8.26所示。
采用正装式结构， 落料拉深凸凹模安装 在上模；
刚性卸料板卸去 废料，也起导尺作用，
线，
若落料拉深力曲线处于许用负荷曲线之下，则所选设备符合
工作要求；
若落料拉深力曲线超出许可范围(见图8.25)，则需选择标称
压力更大型号的压力机，继续以上校核过程。
26
图8.25 许用负荷与实际负荷
27
用导尺和固定挡 料销定位；
打料块将卡在凸 凹模内的工件推出。
图8.26 落料首次拉深复合模 25
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
返回
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：
第4章 拉深工艺与拉深模
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10
面积相等原则：将三角 形阴影部分切除，把留 下的狭条沿直径d的圆周 折弯后竖起来并加以焊 接，就得到一个直径为d， 高度为h=（D-d）/2的圆 筒件，说明被切除的三 角形阴影部分在模具的 作用下发生了塑性流动， 从而使拉深后的工件高 度增加了Δh，所以h> （D-d）/2。
rn rpn 2
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（3）半成品高度尺寸的计算
D2 rn h n 0.25 d d n 0.43 d d n 0.32rn n n
4 拉深工艺力的计算 （1）压边力 是否采用压边圈？查表4.6（P125） 压边力过大，会增加坯料拉入凹模的拉力，容易拉 裂工件；过小，则不能防止凸缘起皱。
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（2）拉深件毛坯尺寸的确定 根据拉深后工件表面积与拉深前毛坯表面积相等 这一原则来计算
(1)确定修边余量：查表4.1、4.2(P119)查处Δh (2)计算工件表面积，分解成若干简单几何体 (3)求出毛坯尺寸
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表4.1筒形件的修边余量(mm)
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拉深起皱后，轻者 凸缘变形区材料仍 能被拉进凹模，会 使工件口部产生波 纹，影响工件的质 量。
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起皱严重时，起皱的凸缘 材料不能通过凸、凹模间 隙而引起拉深件拉裂。 拉深是否起皱与σ 3大小 有关，也与毛坯的相对厚 度t/D有关，而σ 3与拉深 的变形程度有关。而每次 拉深的变形程度较大而 t/D较小时就会起皱。 防止起皱的方法是压边圈， 或者减小拉深变形程度、 加大毛坯厚度。
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拉深变形分析
2．凸缘圆角部分
过渡区，材料变形较复杂，除有与平面凸缘部 分相同的特点外，还承受凹模圆角的压力和弯 曲作用而产生压应力σ2。
3.筒壁部分
继续拉深时，凸模的拉深力经筒壁传递 到凸缘部分，承受单向拉应力σ1的作用， 发生少量的纵向伸长和变薄。
4．底部圆角部分
过渡区，材料承受径向拉应力σ1和切向拉应力 σ3，在厚度方向承受压应力σ2。
拉深变形的基本原理
拉深: 利用模具使平板毛坯变成为开口的空心 零件的冲压加工方法。
拉深工艺可以制成筒形、 阶梯形、球形、锥形、抛 物面形、盒形和其他不规 则形状的薄壁零件。
一、变形过程
拉深模的工作部分没有锋利 的刃口，而是有一定的圆角 半径，并且其间隙也稍大于 板材的厚度。
金属流动过程的实验：
拉深变形过程可归结如下：
在拉深力作用下，毛坯内部的小单元体在径向 产生拉应力，在切向产生压 应力。
在这两种应力作用下，凸缘 区的材料发生塑性变形并不断 地被拉入凹模内，成为圆筒形 零件。
二 拉深过程中毛坯的应力应变状态
拉深件各部分的厚度变化不一致：
底部略为变薄； 壁部上段增厚，越靠上 缘增厚越大； 壁部下段变薄，越靠下 部变薄越多，在壁部向 底部转角稍上处，则出 现严重变薄。
拉深毛坯应力应变状态的5个区域：
1．平面凸缘区
径向拉应力σ1和切向压应力σ3、厚度方向压应力σ2的作 用下，发生塑性变形而逐渐进入凹模。材料的流动主 要是径向延展，同时也向毛坯厚度方向流动而加厚。 越靠外缘需要转移的材料越多，外缘材料变得越厚， 硬化也越严重。
若不用压边圈，则σ2＝0。此时的ε2 要比有压 边圈时大。当需要转移的材料面积较大而板材 相对又较薄时，毛坯的凸缘部分，尤其是最外 缘部分，受切向压应力σ3的作用极易失去稳定 而拱起，出现起皱。
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拉深模的基本原理（四）
八、拉深的模具结构
１．首次拉深模：
（１）模具结构简单，使用方便，制造容易。
（２）压边圈即起压边作用，又起卸料作用和板料的定位作用。
（３）凸模上开有气孔，以防止拉深件紧吸附于凸模上而造成困难。
（４）模具采用倒装式，以便在下部空间较大的位置安装和调节压边装置。
２．再次拉深模：
再次拉深模，半成品毛坯套在压边圈上定位，上模下降，下模上的凸模把半成品毛坯拉入凹模中，使半成品直径减小，主要区别：是压边圈与首次拉深的压边圈不同。
３．复合拉深模：拉深的凹模又起到落料凸模的作用。
九、拉深模工作部分尺寸的确定
其工作部分主要是指拉深凸模、凹模和压边圈。
这些工作部件的结构尺寸对拉深件的变形和拉深件的质量有很大的影响。
１．拉深间隙
拉深间隙对拉深件筒形直壁部分有校正作用：间隙大，则校正作用减小，效果不明显，形成口大底小的锥形；间隙减小，则拉深力增大，易造成拉破的现象，而且模具的磨损快。
考虑到拉深中外缘的变厚，除最后一次拉深间隙取等于或略小于板料厚度以外（以保证工件精度），其余拉深都应把间隙取为稍大于材料厚度。
对于不用压边圈的拉深，Z=(1～1.1)Zmax，未次拉深用小值，中间拉深用大值。
２．凸凹模圆角半径
凹模圆角半径对拉深件影响更大，凹模圆角不能小，但太大，易造成压边面积小而起皱，而且拉深过程中，凸缘较早离开压边圈，亦会引起起起皱现象。
凸模圆角小，圆角材料变薄严重，易拉裂：
r an=(0.6～0.9)t an-1
r t=(0.6～1)r a
最后工序rt=r工件>(1 ～２)t
３．凸凹模工作部分尺寸计算
拉深件尺寸精度主要取决于最后一道工序，拉深凸凹模尺寸，与中间工序尺寸无关，所以中间工序可直
接取工序尺寸作为模具工作部分尺寸，而最后一道工序则要根据工件内（外）形尺寸要求和磨损方向来确定凸凹模工作尺寸及公差。
按尺寸标注方式：
标外形：Ｄa=(D-0.75t)+ δn dt=(D-0.75-2Z)- δt
按内形标注：Da=(d+0.4t+2Z)+ δa dt=(d+0.4t) δt
其中δa和δt按ＩＴ８～９级精度。
拉深凸模出气孔按d=(5～１０)mm
４．采用压边圈条件及压边圈类型
（１）不产生起皱的条件是：Ｄ-d<22t
（２）压边装置的类型：刚性和弹性两类。
刚性压边圈：是双动压力机上利用外滑块压边，压边不随拉深的行程变化而变化。
弹性压边装置：用于单动压力机上，压边力随冲床的行程变化而变化。
（３）压边圈的类型：
平面压边圈：一般用于首次拉深
带弧形的压边圈：用于t/D<0.3带有小凸缘圆角半径的拉深。
带限位装置的压边圈：保持压边力均衡，防止压边圈把毛坯压得太死。
十、拉深的质量分析：
1．拉裂，起皱：由于压边力小，造成起皱，使拉入凹模型腔困难。
2．拉裂：径向拉应力太大。
3．起皱：切向压应力太小，失稳。
4．工件边缘呈锯齿状：毛坯边缘有毛刺。
5．工件边缘高低不一：毛坯中心与模具中心不一致，或是由于材料壁厚不均，凹模圆角半径，模具间隙不均。
6．危险断面显著变薄：圆角半径（模具）太小，压力力太大。
7．工件底部拉脱：凹模圆角太小。
材料处于切割状态。
8．工作凸缘折皱：凹模圆角半径太大，拉深未了时压力圈压不到，起皱后被继续拉入凹模。