冲压工艺学 第四章

c ( 1 ~ 1.1 )tmax
间隙方向的选取： a.中间过渡拉深工序，间隙方向不作规定，通常取在凸模上； b.最后一道工序， 当工件要求外形尺寸时，凹模为基准；间隙取在凸模上。 当工件要求内形尺寸时， 以凸模为基准，间隙取在凹模上。
4．凸、凹模尺寸及制造公差
中间过渡工序，以凹模为基准： d δ Dp d 0
各次拉深件的直径d确定后，初始拉深直径d1＞50t时如下图 所示。 t=0.8mm，α=30°。 t=0.8~1.6mm，α=40°。 T＞1.6mm，α=45°。
d n 1 d n rn d d A ，An 2 n 2 n 1 n 1 2 4 2 2 d n 3 d n 2 An 2 An 3 2 2 rn1 0.6 An 1 , rn 2 0.6 An 2 , rn 3 0.6 An 3 An 1
dh 9.3 1.2 35.042mm2

4 d d
2 2 1
4 14.5

2
11.32 64.842mm2
由于材料各向异性及间隙不均等原因，出现凸耳现象，一都要修边。因此在 产品边缘加上修边余量。 表4-4为圆筒件修边余量△h。当拉深次数多或板料方向性较大时，取表中较 大值，当零件的h/d很小时，可不进行修边。
可知该零件要拉深四次才行
影响拉深系数的因素
①材料的机械性能： σs、 σb 延伸率δ 屈强比σs/σb ↓ → m↓。延伸率δ↑→ m↓，当 σ s/ σ b ≤0.65 时，δ≥28% ， 拉深性好。 ②材料的相对厚度t/D t/D↑→凸缘材料不易起皱→金属流动阻力小→拉深顺利。 t/D↑↑→可不用压边装置→相应拉深力小。危险断面的拉应力就小→m↓。 ③润滑条件 润滑条件好→易于流动→阻力小→ m↓ 润滑条件太好→易起皱。 ④模具情况 rd↑→ m↓； rd↑↑，筒形件口部易起小皱。 rp↑→弯曲不厉害→m↓， rp太小，转角处易拉裂。 模具表面光滑，间隙值合理，m↓。 ⑤拉深次数越多，板料硬化越严重，塑性下降。 根据需要增加工序退火。
3.凸耳的产生 凸耳：因毛坯的各向异性。
残余应力：由弯曲—反向弯曲产生。从而产生口部切向拉应力。如黄 铜零件或不锈钢零件拉深后口部没有后续工序直接存放，放一段时间就会 产生开裂现象。
二、筒形拉深工艺计算及模具设计
1．拉深零件的毛坯尺寸
原则：拉深前后的毛坯面积与工件的表面积相等。
F毛坯=F工件
计算毛坯尺寸是，先将零件划分为若干个便于计算的简单几何体，分别求出 其面积后相加，得零件总面积ΣA ，则毛坯直径：
解：（1）拉深系数
m d / D 88 / 283 0.31
t / D 100 0.7
查P89表4-5可知：
m1 0.55、m2 0.78、 m3 0.80、m4 0.82 m1m2 0.429 m1m2 m3 0.343 m1m2 m3m4 0.281 、 、
3）采用拉深筋或拉深槛。 2.筒壁的拉裂
筒壁起到传递拉深力的作用，受单向拉应力，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交界处——“危险断面” 产生破裂。
防止拉裂措施：
1）采用适当的拉深比和压边力。 2）增加凸模表面的粗糙度。
3）通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度； 4）降低筒壁所受拉应力，控制材料的变形程度，
3．凸、凹模工作部分尺寸
（1）凹模圆角半径 在不产生 起皱的前提下，rd越大越好。凹 模圆角半径与毛坯厚度、零件的 形状尺寸和拉深方法等有关。按 卡切马列克经验公式：
首次拉深:
rd 0.8 ( D d d )t
式中：rd—凹模圆角半径，mm。D—毛坯直径，mm。dd—凹模内径，mm。 t—板料厚度，mm。 上式适用于D-dd≤30。当D-dd＞30时，应取较大的rd值。 当工件直径d ＞200mm时，rd可按下式确定：
D D
( Dd Z )
0 p
最后一道工序，零件给定外形尺寸和公差时
Dd ( D 0.75△) 0δ d Dp (D 0.75△-Z)0δ p
零件给定内形尺寸和公差时：
Dp (d 0.4△)
D——工件外径 。 d——工件内径。
0 p δ
Dd (d 0.4△Z)0δБайду номын сангаасp
2.直壁非轴对称零件
3.曲面轴
4.曲面非轴对称零件 主要讲圆筒形零件的拉深，并以此作为基 础讲其他形状零件的拉深。 拉深分为变薄拉深和不变薄拉深。主要讲 不变薄拉深。
不变薄拉深：在拉 深过程中不产生较 大的变薄，筒壁与 筒底厚度较一致的 拉深工艺。
变薄拉深：指以空心开 口零件为毛坯，通过减 小壁厚成形零件的拉深 工艺。
2．拉深系数和次数的确定
1）．圆筒件拉深系数： 指用于表示拉深变形程度的工艺指数。其值为拉深后制件直径与拉深 前毛坯直径之比值。
式中：D-平面毛坯直径。d-拉深 后的圆筒直径。
m＜1
拉深比：
圆筒件的第n次拉深系数为：
注意：拉深系数系愈小，表示拉深变形程度愈大。
一般在制定拉深工艺时，减少拉深次数，采用小的拉深系数（大的拉深比）。
解决破裂问题主要是控制变形程度。
圆筒形需要的拉深系数为：m=d/D，若m≥m1，则可以一次拉深成形，若m＜ m1，则需要n次拉深，则拉深系数n为：
m1m2m3…mn≤m。
实际采用的拉深系数为： 应使： 则得到的各次拉深后的圆筒直径为：
、
、…
，
例题：已知所要拉深筒形件的直径为88mm，所需要的毛坯 直径尺寸为283mm，则该拉深件需要几次拉深才能成形？
△——工件公差。 Z——凸、凹模双面间隙。 δp——凸模制造公差 。
δd——凹模制造公差。
圆形件 ：见表4-23取δp 、δd 或采用IT6—IT8 非圆形件： 工件公差在IT13以上者,δp 、δd采用IT6—IT8 工件公差IT14以上者，δp 、δd采用IT10
异形件采用配作，只在基准件上标注公差，另一件配作。
极限拉深系数：指当拉深系数减小至使拉深件起皱、断裂或严 重变薄超差时的临界拉深系数。
根据之前的力学分析，拉深系数过小，将会在危险断面产生破裂。 要保证拉深的顺利进行每次拉深系数应大于极限拉深系数。
mn产品 mn极限
极限拉深系数m与板料成形性能、毛坯相对厚度t/D、凸凹模间隙及其圆角半 径等有关。
第四章 拉深
4.1 拉深工艺概述
拉深：将板料在具有一定圆角半径的凸、凹模作用下变成
开口空心零件的冲压方法。
拉深工艺性质及其分类:
拉伸件 形状
旋转体件拉深 盒形件拉深 复杂形状件拉深
无凸缘圆筒形件、 带凸缘圆筒形件、 球形、锥形、抛物 线形、阶梯件等
拉 深
变形
变薄拉深
方式
不变薄拉深
拉深件分类： 1.直壁轴对称零件
m m1
需多次拉深
（2） 计算拉深次数
d1 m1 D 0.55 283m m 155.65m m d 2 m2 d1 0.78155.65m m 121.4m m d 3 m3 d 2 0.80121.4m m 97.1m m d 4 m4 d 3 0.82 97.1m m 79.6m m
如图所示的圆筒件，可分为三个 部分，每个部分面积分别为：
将上述格式代入毛坯直径公式得：
实例分析：
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
1）1/4凹球环

4 2 rd 8r
2
4 2 111.3 8 1 49.48mm
防止措施 1）采用压边圈。
压边圈的装置有刚性和弹性两种。 刚性压扁装置在双动压力机上利用外滑块压边， 刚性压边圈压边力大小，靠调整压边圈和凹模之间的间隙c来调节。 弹性压边装置用于单动压床。压边力系由气垫、弹簧或橡皮产生。 使径向拉应力↑和减少切向压应力。防止起皱的有效措施。
2）采用反拉深。
一般用于多道工序的拉深。有前道拉深得 到直径为d1为半成品，套在筒状凹模1上 进行反拉深时，毛坯内表面变成外表面。 板料沿凹模流动的摩擦阻力和变形抗力显 著增大。使径向拉应力增大，切向压应力 相应减小，有效防止起皱。故反拉深的拉 深系数可比正拉深降低10%~15%，拉深 力则增大10~20%。
（3）凸、凹模间隙
间隙大小影响产品质量（形状、起皱、划伤等），模具寿命。
①采用压边圈拉深时：
c t max kt
式中：tmax——材料最大厚度。K——间隙系数，查手册或表。 ②不用压边圈 ③拉深件精度要求达到较高（IT11—13） 黑色金属 c=t 有色金属 c=0.95t ④拉深H/d＜0.15 回弹大 采用负间隙 C=（0.9-0.95t）
凸、凹模制造公差可查下表。
5、凸、凹模结构形式 出气孔作用：卸件作用；使产品贴模。
1）无压边圈的拉深模： 2）有压边圈的拉深模： A 多用于直径小于100的拉深件 B 多用于直径大于100的拉深件，减轻毛坯的反复弯曲，改善拉深条 件。
3）带限制圈的结构： 改善切向受拉力的状况，从而改善口部开裂的现象， h=（0.4-0.6）d d1比上次拉深直径小0.1-0.2。
由于平面凸缘部分受切向压应力作用而失去稳定的结果。
与拉深力大小、压边条件、材料厚度、变形程 度等因素相关。
1.起皱及其防止措施防止措施
起皱主要是由于法兰的切向压应力超过了板料的临界压应力所引起。 法兰起皱与压杆失稳有些类似。它不仅与压应力有关，且与法兰的相对厚 度t/(DW-dp)有关。 当DW↓或t↑时，从而提高了毛坯抗失稳的能力。 当拉伸时压应力σθ↑→失稳起皱↑。压边力过大，导致拉深力过大而使危险 断面拉裂；压边力过小，则不能防止起皱。