模具设计5拉深工艺与模具

•拉深次数为n
•表6-9 拉深件相对高度h/d愈拉深次数的关系（无凸缘）
•表6-10 总拉深系数[m总]与拉深次数的关系
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模具设计5拉深工艺与模具
四、筒形件各次拉深件的半成品尺寸计算
•1、各次半成品直 径
•2、各次半成品高度 •根据半成品零件的面积与毛坯面积相等的原则求得：
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•
直径的比值。
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•m 越小，拉深变形程度越大，拉深次数越少。( m <1 )
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•(二)影响拉深系数的因素
•材料的机械性能 •材料的屈强比σs/σb愈小，延伸率δ愈大，对拉深 愈有利，m↓。
•板料的相对厚度t/D •相对厚度t/D愈大，抗失稳起皱的能力愈大， 压边力↓，摩擦力↓，m↓。
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、判断能否一次拉出
•
当阶梯零件的相对厚度
较大（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
•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
•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
•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)
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：
•凸模外缘部分切向压缩变形(内 皱)
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（二）球形件的拉深方法
•半球形件的拉深系数：
•其拉深系数与零件直径无关，是常数，只要一次拉深
•拉深方法
•t/D>3%时，不用压边圈，行程末要整形。 •t/D=0.5~3%时，采用压边圈，防止起皱。 •t/D<0.5时，采用反拉深或带有拉深筋。
不同比值的最大相对高度h1/d1（表6-
18）来表示，并考虑毛坯厚度的影响。
• 当工件的相对拉深高度 • h/d > h1/d1时，不能一次拉出。
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• 2、带凸缘筒形件多次拉深时的拉深方法
• 窄凸缘筒形件（dt/d1=1.1～1.4） • 宽凸缘筒形件（dt/d1>1.4）
•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
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
• 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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•宽凸缘件拉深方法
•窄凸缘件拉深方法
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• 3、宽凸缘筒形件多次拉深工艺特点
•拉深系数 • 第一次拉深的极限拉深系数（表6-19） • 以后各次拉深系数可相应取圆筒形件拉深系数（表6-6）
•毛坯面积 • 首次拉深成筒形部分材料表面积比实际需要的多3～5%
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•拉深条件
•模具工作部分的结构参数（合适的R 凸、R 凹和Z ）
•压边条件（合理的压边力） •摩擦与润滑条件（凹模与压边圈工作表面应润滑）
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•(三)极限拉深系数的确定
• 实际生产中应用的极限拉深系数，都是在一定的拉深 条件下用实验方法求出。表6-6、6-7和6-8为不同情况下的 拉深系数。
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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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•1、拉深过程实质是将毛坯凸缘部分材料逐渐转移到筒壁部分的过程
•2、凸缘部分材料，在径向产生拉应力σ1，切向产生压应力σ3
源自文库
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二、拉深过程中毛坯的应力、应变分析
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•Ⅰ（凸缘部分）—— 变厚 •Ⅱ（凹模圆角）和Ⅲ（筒壁部分） —— 变薄 •Ⅳ（凸模圆角部分） —— 严重变薄 •Ⅴ（筒底部分）—— 变薄甚微，可忽略。
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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• 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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•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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•体积法
•面积法 •2、对上述计算的毛坯进行拉深会出现问题？
•毛坯尺寸中，应包括修边余量△（见表6-2，表6-3）
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•简单形状的旋转体拉深件
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二、拉深系数
•(一)拉深系数的概念
•拉深系数 m —— 每次拉深后，筒形件直径与拉深前毛坯（或半成品）
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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
•（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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•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。
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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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第三节 筒形件在以后各次拉深时的 特点及其方法
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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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
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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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•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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三、拉深变形的力学分析
•（一）凸缘变形区的应力分布
•R0→Rt
•（R = r0） •（R = Rt）
•凸缘变形： • 压缩类变形（以压缩变形为主）
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•（二）整个拉深过程中σ1max和σ3max的变化规律 •1、σ1max的变化规律
•当Rt = R0 时 •当 Rt = r0 时
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二、以后各次拉深的方法
•拉深方法：正拉深和反拉深
•反拉深特点： •1、抵消拉深时形成的残余应 力 •2、弯曲次数少，加工硬化少 •3、不易起皱（不用压边圈） •4、拉深力较大（20%） •5、拉深系数m不能太大
•反拉深零件：
•反拉深应用：•板料较薄的大件和中等尺寸零件。
•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