第4章拉深工艺与拉深模
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凸缘区起皱：由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲； 传力区拉裂：由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。
第四章 拉深工艺与拉深模设计
三、拉深件的起皱与拉裂（续）
1.凸缘变形区的起皱
主要决定于：
一方面是切向压应力σ3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。
R < 0.61Rt |σ3 |<|σ1 |
在整个拉深过程中,当Rt =(0.7 ~ 0.9)R0时,
σ1max达最大值[(σ1max )max],是拉深最容易拉裂时刻
2Hale Waihona Puke Baidu起皱
• 起皱:在拉深过程中,毛坯凸缘在切向压应力作用下, 可能产生塑性失稳而拱起的现象。
图5-8 凸缘起皱
1—凸模
2 —毛坯
2
＞10～ 1.2 1.6
2
2.5
20
(2)计算工件表面积
圆筒直壁部分表面积
A1 d (H R)
圆角球台部分表面积
A底2 部 表4 面[2积 R(d 2R) 8R2 )
工件总A3面积4: (d 2R)2
A
A1
A2
A3
d
(H
R)
4
[2
R(d
2R)
8R
2
)]
4
(d
2R)2
(3)求出毛坯尺寸
第二节 旋转体拉深件毛坯尺寸的确定
(1)计算法:简单形状 (2)图解法和解析法:复杂形状
一.计算法
(1)确定修边余量 表4-2 无凸缘拉深件的修边余量δ (mm)
工件 高度 h
≤10
工件的相对高度h/d
＞0.5 ～ ＞ 0.8 ～ ＞ 1.6 ～ ＞ 2.5 ～
0.8
1.6
2.5
4
1.0 1.2 1.5
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。
4
D02
A
D0 (d 2R)2 4d (H R) 2 R(d 2R) 8R2
二.解析法
A 2 RxL
4
D02
2
Rx L
D0 8Rx L
n
Li Rxi L1Rx1 L2 Rx2
i 1
n
A 2 Li Rxi i 1
n
D0 8 Li Rxi i 1
Ln Rxn
三.图解法
3 —凹模
2.起皱
危害:
1.毛坯凸缘起皱严重时不 能通过凸模和凹模间 隙而被拉断。
2.轻微起皱的毛坯凸缘虽 可通过间隙,但会在筒 壁上留下皱痕,影响零 件的表面质量。
影响因素:
1.σ3
2. t/(Rt-r0)
四.拉深时筒壁传力区的受力情况与拉断
图5-9 拉深时压边力引起的摩擦阻力
四.拉深时筒壁传力区的受力情况与拉断
防止拉裂：
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
拉深过程中出现的现象(1):高度变化
多余的三角形废料没有被裁去,而是通过塑形变形被 转移到增加圆筒形零件的高度,使h＞(D0-d)/2
圆筒形拼装成形
拉深过程中出现的现象(2):厚度变化
图5-3 圆筒形拉深件壁厚的变化(%)
拉深件厚度和硬度的分布
a1＞a2 ＞ a3 ＞ . . . ＞ a b1 = b2 = b3=. . . =b0
图5-10 凹模圆角处的受力状态
四.拉深时筒壁传力区的受力情况与拉断
图5-11 毛坯的弯矩示意图
筒壁危险断面上的有效抗拉强度为:
σk
1.155σb
2
σb rd 1
t
若σP＞σK,拉深件即产生拉裂。
2.拉裂
图5-12 拉深件拉裂
影响拉裂的因素
(1)压边力 (2)相对圆角半径 凹模 (rd/t)＜2 凸模 (rp/t)＜5 (rp/t)=5～20 (3)润滑 凹模与凸模润滑效果相反 (4)凸模和凹模间隙 (5)表面粗糙度
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
拉深 不变薄拉深
变薄拉深
拉深模： 拉深所使用的模具。
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。
用拉深方法可以制成筒形、阶梯形、锥形、球形、 盒形和其它不规则形状的薄壁零件。
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 |
第四章 拉深工艺与拉深模设计
本章目录
第一节 拉深的基本原理 第二节 旋转体拉深件毛坯尺寸的确定 第三节 圆筒形件的拉深系数 第四节 圆筒形件的拉深次数及工序尺寸确定
第五节 圆筒形件拉深的压边力与拉深力
第九节 拉深件的工艺性 第十节 拉深模
第一节 拉深的基本原理
一.拉深变形过程、特点及拉深分类 拉深(俗称拉延):是利用模具将平板毛坯制成开口空心零件的一种冲压工艺。
最易起皱的位置：凸缘边缘区域 起皱最强烈的时刻：在Rt=（0.7～0.9）R0时 防止起皱：压边
第四章 拉深工艺与拉深模设计
拉深件的起皱与拉裂（续）
2.筒壁的拉裂
主要取决于：
一方面是筒壁传力区中的拉应力； 另一方面是筒壁传力区的抗拉强度。 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。
图5-16 求拉深件毛坯尺寸图解法
D0 8LRx
特点:生产效率高,省材料,零件的强度和刚度好,精 度较高,拉深可加工范围非常广泛,直径从几毫米 的小零件直至2～3m的大型零件。
拉深过程:在凸模的作用下, 直径为D0的毛坯被拉进凸 凹模之间的间隙里形成圆 筒件。
变形区:毛坯的外部环形部 分。
不变形区:底部。
已变形区:被拉入凸、凹模 之间的直壁部分。
第四章 拉深工艺与拉深模设计
三、拉深件的起皱与拉裂（续）
1.凸缘变形区的起皱
主要决定于：
一方面是切向压应力σ3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。
R < 0.61Rt |σ3 |<|σ1 |
在整个拉深过程中,当Rt =(0.7 ~ 0.9)R0时,
σ1max达最大值[(σ1max )max],是拉深最容易拉裂时刻
2Hale Waihona Puke Baidu起皱
• 起皱:在拉深过程中,毛坯凸缘在切向压应力作用下, 可能产生塑性失稳而拱起的现象。
图5-8 凸缘起皱
1—凸模
2 —毛坯
2
＞10～ 1.2 1.6
2
2.5
20
(2)计算工件表面积
圆筒直壁部分表面积
A1 d (H R)
圆角球台部分表面积
A底2 部 表4 面[2积 R(d 2R) 8R2 )
工件总A3面积4: (d 2R)2
A
A1
A2
A3
d
(H
R)
4
[2
R(d
2R)
8R
2
)]
4
(d
2R)2
(3)求出毛坯尺寸
第二节 旋转体拉深件毛坯尺寸的确定
(1)计算法:简单形状 (2)图解法和解析法:复杂形状
一.计算法
(1)确定修边余量 表4-2 无凸缘拉深件的修边余量δ (mm)
工件 高度 h
≤10
工件的相对高度h/d
＞0.5 ～ ＞ 0.8 ～ ＞ 1.6 ～ ＞ 2.5 ～
0.8
1.6
2.5
4
1.0 1.2 1.5
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。
4
D02
A
D0 (d 2R)2 4d (H R) 2 R(d 2R) 8R2
二.解析法
A 2 RxL
4
D02
2
Rx L
D0 8Rx L
n
Li Rxi L1Rx1 L2 Rx2
i 1
n
A 2 Li Rxi i 1
n
D0 8 Li Rxi i 1
Ln Rxn
三.图解法
3 —凹模
2.起皱
危害:
1.毛坯凸缘起皱严重时不 能通过凸模和凹模间 隙而被拉断。
2.轻微起皱的毛坯凸缘虽 可通过间隙,但会在筒 壁上留下皱痕,影响零 件的表面质量。
影响因素:
1.σ3
2. t/(Rt-r0)
四.拉深时筒壁传力区的受力情况与拉断
图5-9 拉深时压边力引起的摩擦阻力
四.拉深时筒壁传力区的受力情况与拉断
防止拉裂：
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
拉深过程中出现的现象(1):高度变化
多余的三角形废料没有被裁去,而是通过塑形变形被 转移到增加圆筒形零件的高度,使h＞(D0-d)/2
圆筒形拼装成形
拉深过程中出现的现象(2):厚度变化
图5-3 圆筒形拉深件壁厚的变化(%)
拉深件厚度和硬度的分布
a1＞a2 ＞ a3 ＞ . . . ＞ a b1 = b2 = b3=. . . =b0
图5-10 凹模圆角处的受力状态
四.拉深时筒壁传力区的受力情况与拉断
图5-11 毛坯的弯矩示意图
筒壁危险断面上的有效抗拉强度为:
σk
1.155σb
2
σb rd 1
t
若σP＞σK,拉深件即产生拉裂。
2.拉裂
图5-12 拉深件拉裂
影响拉裂的因素
(1)压边力 (2)相对圆角半径 凹模 (rd/t)＜2 凸模 (rp/t)＜5 (rp/t)=5～20 (3)润滑 凹模与凸模润滑效果相反 (4)凸模和凹模间隙 (5)表面粗糙度
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
拉深 不变薄拉深
变薄拉深
拉深模： 拉深所使用的模具。
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。
用拉深方法可以制成筒形、阶梯形、锥形、球形、 盒形和其它不规则形状的薄壁零件。
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 |
第四章 拉深工艺与拉深模设计
本章目录
第一节 拉深的基本原理 第二节 旋转体拉深件毛坯尺寸的确定 第三节 圆筒形件的拉深系数 第四节 圆筒形件的拉深次数及工序尺寸确定
第五节 圆筒形件拉深的压边力与拉深力
第九节 拉深件的工艺性 第十节 拉深模
第一节 拉深的基本原理
一.拉深变形过程、特点及拉深分类 拉深(俗称拉延):是利用模具将平板毛坯制成开口空心零件的一种冲压工艺。
最易起皱的位置：凸缘边缘区域 起皱最强烈的时刻：在Rt=（0.7～0.9）R0时 防止起皱：压边
第四章 拉深工艺与拉深模设计
拉深件的起皱与拉裂（续）
2.筒壁的拉裂
主要取决于：
一方面是筒壁传力区中的拉应力； 另一方面是筒壁传力区的抗拉强度。 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。
图5-16 求拉深件毛坯尺寸图解法
D0 8LRx
特点:生产效率高,省材料,零件的强度和刚度好,精 度较高,拉深可加工范围非常广泛,直径从几毫米 的小零件直至2～3m的大型零件。
拉深过程:在凸模的作用下, 直径为D0的毛坯被拉进凸 凹模之间的间隙里形成圆 筒件。
变形区:毛坯的外部环形部 分。
不变形区:底部。
已变形区:被拉入凸、凹模 之间的直壁部分。