模具设计5拉深工艺与模具
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
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。
模具设计与制造第7章拉深工艺与模具设计
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。
第六章 拉深工艺与拉深模具
上 海 应 用 技 术 学 院
拉深模： 拉深所使用的模具。
上 海 应 用 技 术 学 院
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
拉 深 模 结 构 图
拉深模特点：结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较 大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大 3 于板料厚度。
13
3.筒壁部分： 这是拉深时形成的侧壁部分，是已经结束了塑性变形阶段
的已变形区。这个区受单向拉应力作用，变形是拉伸变形。 是传力区。
4.凸模圆角部分：这是与凸缘圆角接触的部分，它从拉深开始一直承
受径向拉应力和切向拉应力的作用，并且受到凸模圆角的压力和弯曲作用， 因而这部分材料变薄最严重，尤其与侧壁相切的部位，所以此处最容易出 现拉裂，是拉深的“危险断面”。
5.筒底部分：这部分材料与凸模底面接触，在拉深开始时即被拉入凹
上 海 应 用 技 术 学 院
模，并在拉深的整个过程保持其平面形状。它受双向拉应力作用，变形是 双向拉伸变形。但这部分材料基本上不产生塑性变形或者只产生不大的塑 性变形。筒壁、底部圆角、筒底这三部分的作用是传递拉深力，把凸模的 作用力传递到变形区凸缘部分上，使之产生足以引起拉深变形的径向拉应 力，因而又叫传力区。
材料在拉深过程中产生塑性流动转
移了，使得拉深后工件高度增加了， 壁厚也略有增加。
8
（一）拉深成形时板料的受力分析 （二）拉深变形过程及特点 1．变形现象 平板圆形坯料的凸缘——弯曲绕过凹模圆角，
上 海 应 用 技 术 学 院
然后拉直——形成竖直筒壁。 变形区——凸缘； 已变形区——筒壁； 不变形区——底部。 底部和筒壁为传力区。
拉深工艺及拉深模具的设计
拉深工艺及拉深模具的设计拉深工艺是一种常见的金属加工方法，用于将平面金属材料加工成具有凹凸形状的器件或零件。
它通常涉及到将金属板材通过拉伸的方式使其变形，以达到所需的形状和尺寸。
而拉深模具则是用于支撑和引导金属板材在拉深过程中发生变形的工具。
拉深工艺的设计需要考虑多个因素，包括材料的性质、板材的厚度和尺寸、拉深的形状和深度等。
首先，根据所需拉深的形状设计模具的结构和形状，并确定所需的深度和尺寸。
其次，需要选择合适的材料和工艺参数，以确保金属材料在拉深过程中能够保持良好的塑性变形能力，并且不会发生过度拉伸、断裂或破裂。
此外，还需要考虑到加工效率和成本等因素，以优化拉深工艺的设计。
拉深模具的设计是实现拉深工艺的关键。
它通常由多个部分组成，包括上模板、下模板、导柱、导套、导向装置、弹簧等。
上模板和下模板是用于支撑金属板材并施加压力的主要部分，它们的形状和结构决定了拉深的形状和深度。
导柱和导套用于引导上模板的移动，以确保拉深的精度和稳定性。
导向装置用于确保上模板和下模板的对位精度，避免偏移和倾斜。
而弹簧则用于提供足够的弹性力，以使上模板在拉深过程中能够平稳地移动。
在拉深模具的设计过程中，需要考虑到多个因素。
首先，需要进行模具的结构和形状设计，确保其能够满足所需拉深的形状和深度。
其次，需要选择合适的材料，以确保模具具有足够的强度和硬度。
同时，还需要进行模具的冷却设计，以提高模具的寿命和加工效率。
此外，需要进行模具的装配和调试，确保其能够正常使用并满足要求的加工精度和质量。
总之，拉深工艺及拉深模具的设计需要考虑到多个因素，包括材料的性质、工艺参数、加工效率和成本等。
通过合理的设计和优化可以实现高效、精确和稳定的拉深加工。
拉深工艺和拉深模设计
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
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。
5-6 拉深工艺设计
下列3种工艺方案：
方案1
(1)落料 (2)首次拉深 (3)二次拉深 (4)三次拉深
方案2
方案3
(1)落料、首次拉深复合 (1)落料 (2)二次拉深 (2)正、反拉深 (3)三次拉深
三种方案比较 ： 模具结构简单， 压力机吨位可 较小，生产率 低，适于批量 不大的生产。
正、反拉深模具 复合工序的模具 结构较复杂，这 较复杂，且压力 时需要采用双动 机吨位要求较大， 压力机、生产力 生 产 率 比 方 案 1 率高，适宜于批 高，适宜于批量 量大而且具备双 动压力机的情况。 1)多道工序的拉深成形工序设计时，每一道工序完成一 定的加工任务，使先行工序不妨碍后续工序的完成; (2)每道拉深工序的最大变形程度不能超过其极限值； (3)已成形部分和待成形部分之间，不应再发生材料的转 移。 (4)在大批量生产中，若凸凹模的模壁强度允许，应采用 落料、拉深复合工艺。
查表取修边余量为10mm， 则零件高度为570mm， 因而可求得毛坯直径D≈965mm。 357.5 零件的总拉深系数 m Σ = = 0.37 965 t/D=2.5/965=0.25%
查表需分3次拉深，拉深系数分别为： m1=0.58 m2=0.79 m3=0.81 故 d1=m1D=0.58×965mm≈560mm d2=m2d1=0.79×560mm≈442mm d3=m3d2=0.81×442mm≈357.5mm
第五章 拉深工艺与模具设计
§5-6 拉深工艺设计
一、拉深件的工艺性
1.拉深件结构形状的要求 拉深件结构形状的要求
拉深后材料各部位的厚度变化：底部厚度基本 不变，底部圆角部分变薄，凸缘部分变厚。 在设计拉深件时，尺寸应明确标注的是外形尺 寸还是内形尺寸，不能同时标注内、外形尺寸。
毕业设计---拉深五金件的冲压工艺及模具设计
毕业设计（论文）任务书内容如下：1、毕业设计（论文）题目：拉深五金件的冲压工艺及模具设计2、应完成的项目：（1）、对冲压件进行工艺性分析和方案比较确定（2）、进行冲压工艺方案设计，主要参数计算（毛坯尺寸和拉伸次数确定，落料力、卸料力、压边力等）。
（3）、模具结构形式的确定（注意考虑卸料的结构）（4）、模具主要尺寸的确定（凸凹模刃口尺寸计算、确定卸料弹簧，确定压边材料和冲裁件的排样）（5）、模具整体设计和装配图绘制、主要零件的零件图（6）、选择压力机的规格（7）、装配图零部件明细表和主要零部件设计图（8）、每人须画不少于2个主要零件的零件图。
3、参考资料以及说明：（1）、钟毓斌主编.冲压工艺与模具设计.北京：机械工业出版社 2007 （2）、史铁梁主编.模具设计指导. 北京：机械工业出版社 2003（3）、肖祥芷主编.中国模具设计大典（3）.南昌.江西科技出版社 2003 （4）、《冲模设计手册》编写组. 冲模设计手册.北京：机械工业出版社 1996 （5）、陈锡栋主编. 实用模具技术手册.北京：机械工业出版社 2001 （6）、王孝培. 冲压手册[M]. 北京：机械工业出版社，19964. 本毕业设计（论文）任务书于2011年10月20日发出，应于2012年5月10日前完成。
指导教师：签发2011 年10 月20 日学生签名：2011 年10 月25 日毕业设计（论文）开题报告题目拉深五金件的冲压工艺及模具设计时间2011年10月25日至2012 年5月10日本课题的目的意义用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次对该产品拉伸件的冷冲压模具设计。
主要工序包括：落料、拉深、冲孔。
主要意义1、综合运用专业理论和生产实践知识，进行冷冲模设计的实际训练，而培养和提高学生独立工作的能力。
2、巩固与扩充“冲压模工艺与设计”课程内容，掌握其设计的方法和步骤。
3、掌握冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册；熟悉模具标准及其它有关的标准和规范，并在模具设计中加以贯彻设计(论文)的基本条件及依据近年来冷冲模的应用越来越广泛，种类包括冲孔模、落料模、弯曲模、拉深模等。
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。
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。
模具设计第五章 拉深工艺及拉深模
七、拉深模制造特点
4)由于拉深过程中材料厚度变化及回弹变形等原因，复杂拉深件 坯料形状和尺寸设计值与实际值往往存在误差，坯料形状和尺寸 最终是在试模后确定。 2.拉深模凸、凹模的加工方法
26627D
七、拉深模制造特点
表5-4 拉深凸模常用加工方法
26627D
七、拉深模制造特点
表5-5 拉深凹模常用加工方法
一、拉深变形分析
26627D
图5-3 拉深件的网格变化
二、拉深件的主要质量问题
1.起皱
26627D
图5-4 起皱破坏
二、拉深件的主要质量问题
(1)影响起皱的主要因素 1)坯料的相对厚度t/D。 2)拉深系数ｍ。 (2)起皱的判断 在分析拉深件的成形工艺时，必须判断该冲件 在拉深过程中是否会发生起皱，如果不起皱，则可以采用无压边 圈的模具；否则，应该采用带压边装置的模具，如图5-5所示。
26627D
图5-10 圆筒形件
三、圆筒形件的拉深
解 由于t=2mm>1mm，所以按中线尺寸计算。 1)确定修边余量。 2)计算坯料展开直径。 3)确定是否用压边圈。 4)确定拉深次数。 5)确定各次拉深直径。 6)求各工序件高度。 7)画出工序图，如图5-11所示。
26627D
四、拉深模的典型结构
26627D
图5-9 多次拉深时筒形件直径的变化
三、圆筒形件的拉深
2.拉深系数
表5-3 圆筒形件带压边圈时的极限拉深系数
3.拉深次数 4.圆筒形件拉深各次工序尺寸的计算
(1)工序件直径 从前面介绍中已知，各次工序件直径可根据各 次的拉深系数算出。
Hale Waihona Puke 26627D三、圆筒形件的拉深
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
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）。
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•（二）有压边圈装置的简单拉深模
•
正装拉深模
•凸模较长，行程不大。
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•
倒装拉深模
•锥形压边圈将毛坯压成锥形有 利于拉深变形。
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•（三）压边圈装置分析 •1、弹性压边装置（用于普通单动压力机）
•a)橡皮压边装置
b)弹簧压边装置
c)气垫压边装置
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模具设计5拉深工艺与模具
模具设计5拉深工艺与模 具
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2020/11/20
模具设计5拉深工艺与模具
概述
• 拉深是将平面板料变成各种开口空心件的冲压工序。
•拉深件的分类：
• 圆筒形零件 • 曲面形零件 • 盒形零件 • 复杂形零件
•拉深件特点：
•效率高，精度高，材料消 耗少，强度刚度高。
•拉深压力机：
•单动、双动、三动压力机 和液压压力机。
模具设计5拉深工艺与模具
二、阶梯形件的拉深特点
• 1、判断能否一（t/D×100>1），而阶梯
之间直径之差和零件的高度较
小时，可一次拉出。
•判断条件：
• 上式中h/d是表6-9中拉深次数为1时的值
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• 2、多次拉深时的拉深方法
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•负间隙拉深
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三、拉深凸凹模工作部分的尺寸及其制造公差
•1、最后一道工序： •拉深模工作部分尺寸及公差应按工件要求确定。
•工件要求外形尺寸时：
•工件要求内形尺寸时：
•2、中间各道工序：•凸凹模尺寸取毛坯过渡尺寸
•若以凹模为基准：
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•σ3↑→起皱↑ •t/(D t – d)↑→起皱↓
•当Rt = (0.8~0.9) R0 时,起皱趋势最大。 •防止起皱——采用压边圈
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•（二）拉裂 •1、拉深件筒壁部的“危险断面”
•2、筒壁所受的拉应力
•（拉深效率η=0.65~0.75）
•3、拉裂 •筒壁危险断面上的有效抗拉强度
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•a)带整形
b)反拉深
c)带拉深筋
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（三）抛物面形零件的拉深方法
•1、浅的抛物面形零件（h/d<0.5~0.6） •拉深特点与方法和半球形件相似。
•当
•时
• 由大到小每次拉一个阶梯，拉深次数为阶梯数目
•当
•时 • 该阶梯成形应采用带凸缘零件的拉深方法
•对浅阶梯零件 • 先拉成球面形或大圆角的筒形件，在校形
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三、曲面、锥形零件的拉深特点
（一）拉深时的变形特点
•主要变形区
•变形 区
•凸缘部分 •毛坯中间部分 •凸模顶点附近双向拉应力(变薄)
•以后各次拉深：
•2、凸模圆角半径R凸 •最后一次拉深： •中间各次拉深：
•（R 凸应逐渐减小）
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二、拉深模的间隙Z
•单边间隙：
•间隙太大——摩擦↑，易破裂，表面易擦伤，模具寿命 ↓ •间隙太小——校直作用↓，尺寸精度↓ •间隙的确定：
•1、不用压边圈 •2、用压边圈，按表6-15选 •3、对精度要求高的拉深件
• 加工硬化严重 的金属，多次拉 深后，出现龟裂
•a)不带限制型腔
b)带限制型腔
•限制型腔的高度：
•限制型腔的直径：略小于前道工序的凹模直径（约0.1~0.2）
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第六节 拉深模的典型结构
一、首次拉深模
•（一）无压边圈装置的简单拉深模
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模具设计5拉深工艺与模具
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二、以后各次拉深模
•无压边装置的拉深模
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•有压边装置的拉深模
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三、落料拉深复合模
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•再次拉深、冲孔、切边复合模
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•筒形件的切边原理
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• 例 计算图示筒形件的毛坯直径、 拉深次数及半成品尺寸。材料为08钢， 料厚t=1mm。
•解题步骤： •1、确定修边余量△h
•2、计算毛坯直径D
•3、确定拉深次数（判断能否一次拉出） •4、确定各次拉深半成品尺寸 •5、画出工序图
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模具设计5拉深工艺与模具
第三节 筒形件在以后各次拉深时的 特点及其方法
•弹性压边装置的压力曲线：
•应用： •a)橡皮压边装置 •b)弹簧压边装置 •c)气垫压边装置
•使用广 泛
•深拉深时，选软弹簧、橡皮； 薄板或宽凸缘，用带限位装 置的压边圈。
•——结构、制造、使用与维修复杂
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•2、刚性压边装置（用于双动压力机）
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一、以后各次拉深的特点
•首次拉深——毛坯性能均匀
•机械性能
•以后拉深——加工硬化，m↑
•首次拉深——最大拉深力出现在初始阶段
• 拉深力
•以后拉深——最大拉深力出现在最后阶段
•危险断面
•首次拉深——破裂出现在初始阶 段
•破裂位置相同
•以后拉深——破裂出现在最后阶
•起皱倾向 段•以后各次拉深不易起皱，只是在最后阶段可能起皱
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•拉深起皱
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•拉 裂
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•正 常 拉 深
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第二节 筒形件拉深工艺计算
一、旋转体拉深件毛坯尺寸的计算
•1、旋转体毛坯直径的计算方法？ •重量法
•2、σ3max的变化规律
•变形度↑ → σ3max↑，拉深结束时， σ3max最大
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四、拉深时的质量问题——起皱与拉裂
•（一）起皱 •起皱原因： •凸缘主要变形——切向压缩变形
•切向压应力σ3愈大，
•凸缘相对厚度t/(D t – d)愈小，
•则愈易起皱。
•拉深过程中
四、带料连续拉深的特点及其模具
•无切口 •m↑，n↑，省料
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•有切口 •m↓，n↓，废料
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• 带料连续拉深模
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第七节 其它形状零件的拉深特点
一、带凸缘筒形件的拉深特点
• 1、判断能否一次拉出
•
许可变形程度可用相应于dt/d1
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第四节 拉深力与压边力计算
一、拉深力计算
•筒形件有压边圈时拉深力：
•——与拉深系数有关的修正系数，表6-
•拉深模是否一1定1 采用压边圈？
•采用或不采用压边圈的条件，表6-12
二、压边力计算
•压边力：
•第一次拉深：
•以后各次拉深
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四、拉深凸模和凹模的结构
•1、不用压边圈的拉深凸、凹模
•a)平端面带圆弧凹模 b)带锥形凹模
c)带渐开线形凹模
•浅拉深 件
•大件——平端面带圆弧凹模
•小件——带锥形、渐开线形凹 模
•抗失稳能力↑
•m↓
•摩擦↓，弯曲↓
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三、拉深时压力机吨位选择
•采用单动压力机时： •采用落料拉深复合模时：
•浅拉深时： •深拉深时：
四、拉深功与拉深功率计算
•拉深功： •拉深功率：
•电机功率：
• 压力机 过载损坏
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第五节 拉深模工作部分结构参数的确定
一、拉深凹模和凸模的圆角半径
•1、凹模圆角半径R凹 •第一次拉深：
•2、用压边圈的拉深凸、凹模
• 用于拉深尺 寸较小的工件
（d≤100）
• 减轻变形程度， 用于拉深尺寸较大 的工件（d＞100）
•注 意
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•前后工序的凸、凹模圆角半径、压边圈圆角半径之间的关系； •前道工序制成的中间毛坯形状有利于在后续工序中成形。
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•3、带限制型腔的拉深凹模
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第一节 拉深过程分析
一、拉深变形过程
•拉深模与冲裁模的区别： •凸、凹模有一定的圆角 •单面间隙稍大于板料厚度
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•拉深件的网格试验
•试验表明：
•筒底网格基本不变 •同心圆→水平圆周线，间距增大
•结论：
•筒壁上
•辐射线→垂直平行线，间距相同
• 首次拉深系数最小，以后得各次拉深系数愈来愈大； 不用压边圈的拉深系数比用压边圈的大；一般不采用极限拉 深系数。
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三、拉深次数的确定
•计算 法
•（取整数）
•推算 法
•根据t/D查出m 1、m 2、m 3…，然后进行推算。
•直到d n ≤ 工件直径 d
•查表法
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