4 12圆筒形件拉深变形分析【精选】

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筒状件拉伸常见缺陷及缺陷和废品原因

筒状件拉伸常见缺陷及缺陷和废品形成原因一.拉伸压延成形常见的缺陷1.壁厚不均：(成品的边厚和凸缘部分不对称)①冲子与凹模的同心度互相偏离,导致间隙不均匀：重新调校冲子与凹模；②冲子与凹模的中心不垂直：安装导柱及导套；③毛胚料与凹模的中心互偏离：改善毛胚料的定位；④压边圈加在毛胚料上的力不均：调校压边圈的弹弓；⑤凹模壁高度不一致：统一凹模壁高度；2.顶底爆裂：（成品近凸缘的半径圆弧区和近壁底附近有爆裂现象）①材质太脆硬,晶粒过粗或中途退火不正：退回供应商或进行调质处理,改善压延特性；②冲子与凹模的同心度偏离：重新调校冲子与凹模；③冲子与凹模有倾斜,形成不均匀壁厚：重新调校模具或冲床；④压边圈加在毛胚料上的压力太大：调整压边圈的压力；⑤冲子与凹模的间隙不够：改善冲子与凹模的间隙；⑥凹模模肩圆弧半径太小：加大模肩圆弧半径；3.桶状皱摺：（成品近壁顶部产生群摺现象）①毛胚厚度不够：计算改善冲子与凹模的间隙毛胚料尺寸；②毛胚料尺寸过小，其凸缘面积不足，发挥不到压边效果：重新设计毛胚料尺寸；③成品高度小于图纸高度和开口部分有波浪形状皱摺，成因是冲子与凹模的间隙太大：改善冲子与凹模的间隙（缩小）；④成品高度过高与图纸高度，成因是冲子与凹模的间隙偏小：改善冲子与凹模的间隙（加大）；⑤压边力太大和凹模模肩圆弧半径太小：改善加大圆弧半径，调校压边力；⑥压边力不足和凹模模肩圆弧半径太大：修细模肩的圆弧半径，调校压边力；4.抓痕：（成品外壁有线性直纹现象）①愿材料表面已有伤痕：更换材料；②原材料表面附有尘埃杂物污垢：更换材料或使用软布及清洁剂除去表面污垢；③因润滑剂不洁：选择清洁或经过滤之润滑剂；④模具受损，尤以凹模模口圆弧半径范围：应估计模具的寿命，要设定某生产数量后，模具应要重新抛光；5.状压痕：（成品在壁身面上有多个环状形压痕）①冲子与凹模不同心：重新调校冲子与凹模；②帽子形的半成品不能稳定安放在下模上，造成倾斜：可考虑冲子在下，凹模在上，令帽子形的半成品套在冲子上；③退火程序不正确使机械性能不均匀：退回供应商或进行调质处理,改善压延特性；④在薄化压延中因壁厚不均匀：毛胚料和模具的润滑不平均；⑤薄化系数太小（程度大）：调节冲子直径（缩小）；⑥冲子前端的圆弧半径和凹模模肩圆弧半径偏小：圆弧半径不可小于材料许可的最小圆弧半径值；6.橙皮纹：（成品外壁有如橙皮状纹的不良现象）①原材料的性质偏向韧性：更换材料；②原材料的晶粒偏大或表面被腐蚀：更换材料或进行调质处理；③压延深度偏高：可加道次令压延深度渐次增加；7.烧边（成品外壁局部有明显的直线状纹）①冲子与凹模的间隙不够：改善冲子与凹模的间隙；②凹模模肩圆弧半径太小：改善加大圆弧半径，加凸米；8.耳缘（成品上端有明显的高低不平和厚薄不均现状）①毛胚料安放不对中：加适当管位；②冲子与凹模的同心度偏离：重新调校冲子与凹模；③原材料和模具的润滑剂不平均：改善润滑方法如送料系统上令片料通过油毡，以求获得均匀的润滑剂；④材料的晶粒方向性，常见于非原型产品：可预留材料供最后修正；二.润滑油与模具和片材的影响深压延加工成形时，材料与工具接触面之摩擦现象是一种复杂问题，润滑的最大目的是减低片材、压料板与凹模面之间的摩擦力，有助散去加工热量，增加模具寿命，而增加压延界限比则是主要目标。

筒型件拉深的有限元分析)

凸模圆角半径
凹模圆角半径
凸模和板料摩擦系数
凹模和板料摩擦系数
压边力
最小壁厚
1.25
13
5
0.1
0.08
3000
0.904715
1.25
13
8
0.1
0.08
3000
0.943696
1.25
13
10
0.1
0.08
3000
0.934329
1.25
13
13
0.1
0.08
3000
0.943816
最大应力 330.201 293.933 242.619 241.496
0.275
径向拉应
变
0.324
0.324
0.377
0.377
0.377
起皱风险无无无无无
6
表压边力的影响
增大压边力，提高了凸缘的流动阻力，使拉深力增大。但是过大的压边力可能导致危险截面拉裂。
14
总结
• 1、在拉深过程中，凸模圆角过渡区存在危险断裂截面，凸缘变形区容易发生起皱现象
凸模和板料的摩擦系数的影响
影响因素
结果
凸凹模间隙
凸模圆角半径
凹模圆角半径
凸模和板料摩擦系数
凹模和板料摩擦系数
压边力
最小壁厚
1.25
13
5
0.08
0.08
3000
0.902952
1.25
13
5
0.1
0.08
3000
0.904715
1.25
13
5
0.12

圆筒形件的拉深

1.1 拉深系数
1）材料的力学性能
3）材料的表面质量
5）润滑条件
圆筒形件的拉深
2）材料的相对厚度 t/D
及压边圈的使用 4）
拉深次数
6）拉深速度
1.2 拉深次数的确定
圆筒形件的拉深
拉深件一般经过几次拉深才能达到最终尺寸形状。如果拉深件总的拉深系数 m总大于第一次允许的极限拉深系数 m1，即： m总> m1。
冲压工艺与模具设计
1.1 拉深系数
圆筒形件的拉深
拉深系数表示拉深后圆筒形件的直径 d 与拉深前毛坯（或半成品）的直径 D 之比。拉深系数表示拉深时板料的变形程度，用符号 m 表示。M 是小于1的系数，m 值越小，说明拉深时变形程度
越大。
1.1 拉深系数
圆筒形件的拉深工件总的Fra bibliotek形系数：圆筒形件的多次拉深
说明拉深该工件的实际变形程度比第一
次容许的极限变形程度要小，工件可以一次
拉成。否则需要多次拉深才能成形。
圆筒形件的拉深
1.3 各次拉深工序尺寸的确定
圆筒形件的拉深
1.3 各次拉深工序尺寸的确定
冲压工艺与模具设计

第一节圆筒形零件拉深讲解

由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；
筒壁传力区拉裂：由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。
一、无凸缘圆筒形零件拉深 4、圆筒形零件拉深成形的缺陷及防止措施
1）凸缘变形区的起皱主要决定于：
切向压应力σ3的大小，越大越容易失稳起皱；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，抵抗失稳能力越差。
第n次拉深系数： mn＝dn/dn-1
6、拉深系数的确定 1）拉深系数的概念
拉深系数m 表示拉深前后坯料(工序件)直径的变化率.
m 愈小，说明拉深变形程度愈大，相反变形程度愈小. 拉深件的总拉深系数等于各次拉深系数的乘积，即
若m 取得过小，会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。极限拉深系数: 工件在危险断面不至拉破时，所能达到的最小拉深系数mmin。
压料装置产生的压料力Ｆy大小应适当；
在保证变形区不起皱的前提下，尽量选用小的压料力。理想的压料力是随起皱可能性变化而变。
9、圆筒形零件拉深的压料力和拉深力
2）拉深力与压力机的公称压力 ①拉深力F
按经验公式可计算出圆筒形件带压料装置和不带压料装置的首次拉深和以后各次拉深的拉深力。 ②压力机的公称压力
②金属的流动过程工艺网格实验材料转移：高度、厚度发生变化。
③拉深变形过程
外力
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)
拉深单元变形动画
一、无凸缘圆筒形零件拉深
2、圆筒形零件拉深过程中坯料内的应力与应变状态拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态
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。

圆筒形制件的拉深成形过程分析

矩形件的反向拉深成形模拟1.矩形件的拉深成形工艺分析矩形件的拉深在凸缘上受到径向拉深和切向压缩的应力。

在直边的部分，材料几乎是平行移动，能够比较快地进入凹模洞口，而圆角部分，材料聚集到狭窄的圆角洞口，流动变得缓慢，在整个过程中侧壁直边部分和圆角部分相互作用影响。

产生的流动速度差使得在转角处产生剪切变形。

进行矩形件拉深成形，如果矩形件的圆角半径r和宽度B之比r/B 数值较小，则将导致矩形件圆角部分的变形和直边部分存在较多差异，即直边部分对圆角部分的变形影响显著，将对矩形件圆角部分产生较大的影响，同时矩形件凸缘面受到切向压缩易产生起皱缺陷，如果矩形件拉深高度过大，则可能产生破裂、“凸耳”等其他缺陷。

因此，采用Dynaform软件进行矩形件拉深成形分析中应高度重视可能产生的缺陷问题。

2.前期处理矩形件毛坯尺寸计算方法有很多种，例如等重量法、等体积法、等面积法和经验的近似估算法等。

在计算有较大相对圆角半径的高盒形零件的毛坯时，不能将矩形直边部分尺寸按简单弯曲件的展开计算方法来进行相关计算，可先通过采用经验公式初步计算出相应的毛坯尺寸，再进行相应的数值模拟和毛坯优化计算，以获得最佳坯料外形及尺寸。

矩形件的实际尺寸此次采用的矩形件实际尺寸为：长X宽X高=AXBXC=60mmX40mmX25mm，圆角半径r=6mm。

判断拉深次数根据有关手册可知，此矩形件可采用长圆形毛坯，具体尺寸计算如下：毛坯总长度L=D+(A-B)=125mm毛坯总宽度K={D(B-2r)+[B+2(H-0.43r)](A-B)}/(A-2r)=96.6mm因为矩形件的高度H=25mm﹤6r=36mm，此矩形件的拉深次数为N=1.判断修边余量根据拉深次数判断修边余量，在此修边余量δ=0.04H=0.04X25mm=1mm。

因此，采用长圆形坯料的尺寸为长X宽=LXK=126mmX97.6mm。

但我们采用的坯料是经过相应的数值模拟的坯料尺寸优化后所获得的椭圆形坯料，具体尺寸为长X宽=LXK=120mmX105mm，如下图所示：毛坯材料选择冲压用材料应具备的基本条件：㈠保证冲压性能㈡满足冲压工艺条件初选毛坯材料为B170P1，其各项参数如下所示：B170P1的力学性能应符合下表规定3计算工序冲压力初选压力机落料力的计算F落料=Ltbσ式中L—冲裁轮廓的总长度；t—板料厚度；bσ--板料的抗拉强度由上表可知：bσ=340MPa ，这里毛坯厚度初选0.8mm。

圆筒件的拉深系数

若某相邻两阶梯直径比值dn／dn-1小于相应圆筒形件的极限拉深系数时，则由直径dn-1到dn按凸缘件的拉深办法，其拉深顺序由小阶梯到大阶梯依次拉深。
若mΣ>m（极限拉深系数），则该零件只需拉深一次，否则必须多次拉深。
多次拉深时，拉深次数的确定：
取首次拉深系数为m1，则m1=d1/D,故d1=m1D 取第二次拉深系数为m2，则m2=d2/d1
故d2=m2d1=m1m2D … 第n次拉深时，工作直径则为：dn=m1m2m3……mnD 因而mΣ=m1m2m3…mn
工序图：
二、有凸有凸缘圆筒形件的拉深将毛坯拉深至某一时刻达到零件所要求的凸缘直径dt时不再拉深。
毛坯直径为：D d2t1 4d1h1 3.44d1r
当圆角半径rd=rp=r时，第一次拉深系数为：
m1
d1 D
1
d t1 d1
2
h1 4
d1
3.44 r d1
对于中小型零件(d t<200mm)，采用减小圆筒形部分直径、增加高度来达到，而圆角半径rp和rd 在整个变形过程中基本保持不变。
用此方法制成的零件，表面质量较差，容易在筒壁部分和凸缘上残留有中间工序中形成的圆角部分弯曲和厚度的局部变化的痕迹，所以最后要加一道整形工序。
2．改变圆角半径并减小圆筒形直径
当工件的相对拉深高度h/d>h1/d1时，则该工件就不能用一道工序拉深出来，而需要两次或多次才能拉出。
以后各次拉深的拉深系数为mn=dn/dn-1。
(二)窄凸缘圆筒形件拉深
对 dt / d 1.11.4 之间的凸缘件称为窄凸缘件。
这类零件因凸缘很小，可以当作一般圆筒形件进行拉深，只在倒数第二道工序时才拉出凸缘或拉成具有锥形的凸缘，而最后通过校正工序压成水平凸缘。

圆筒形件拉深时凸缘变形区的应力分布

圆筒形件拉深时凸缘变形区的应力分布
情境6.1 拉深变形规律与工艺计算
拉深件的壁厚和硬度的变化
情境6.1 拉深变形规律与工艺计算
凸缘变形区的起皱
情境6.1 拉深变形规律与工艺计算
筒壁的拉裂
情境6.1 拉深变形规律与工艺计算
不变薄拉深
变薄拉深
二、圆筒形件拉深变形分析
三）、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。
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。
情境6.1 拉深变形规律与工艺计算
二、圆筒形件拉深变形分析
三）、拉深件的起皱与拉裂（续）
情境6.1 拉深变形规律与工艺计算复习情境五的内容
1.弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素。 2．影响回弹的因素与减少回弹的措施。 3.弯曲工艺计算方法。 4.弯曲模典型结构及特点，弯曲模工作零件设计方法。
情境6.1 拉深变形规律与工艺计算
内容简介：拉深是基本冲压工序之一
本项目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、拉深系数及最小拉深系数影响因素、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、辅助工序等。
拉深件的模具设计顺序：先设计拉深模，坯料形状尺寸确定后再设计冲裁模。
切边工序：拉深件口部不整齐，需留切边余量。
情境6.1 拉深变形规律与工艺计算三、旋转体拉深件坯料尺寸的确定
二）、简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定

圆筒形件拉深工艺计算

拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深工艺计算
三、圆筒形件拉深的压料力与拉深力
２．拉深力与压力机公称压力（2）压力机公称压力
单动压力机，其公称压力应大于工艺总压力Fz。工艺总压力为 Fz F FY
注意：当拉深工作行程较大，尤其落料拉深复合时，应使工艺
力曲线位于压力机滑块的许用压力曲线之下。
在实际生产中，可以按下式来确定压力机的公称压力 Fg ：浅拉深 Fg (1.6 ~ 1.8)Fz 深拉深 Fg (1.8 ~ 2.0)Fz
（１）工序件直径的确定
确定拉深次数以后，由表查得各次拉深的极限拉深系
数，适当放大，并加以调整，其原则是：
１）保证ｍ1ｍ2…ｍｎ＝２）使ｍ1＜ｍ2＜…ｍｎ
d D
最后按调整后的拉深系数计算各次工序件直径：
ｄ1＝ｍ1Ｄｄ2＝ｍ2ｄ1
…
ｄｎ＝ｍｎｄｎ－１
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深工艺计算
二、拉深次数与工序件尺寸
极限拉深系数［m］
从工艺的角度来看，［m］越小越有利于减少工序数。
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深工艺计算
一、拉深系数与极限拉深系数
２．影响极限拉深系数的因素
（1）材料的组织与力学性能（2）板料的相对厚度t / D
t/D
［m］
（3）拉深工作条件
1）模具的几何参数 2）摩擦润滑 3）压料圈的压料力
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深工艺计算
二、拉深次数与工序件尺寸
１．拉深次数的确定（２）推算方法
1）由表4.4.1或表4.4.2中查得各次的极限拉深系数； 2）依次计算出各次拉深直径，即
ｄ1＝ｍ1Ｄ；ｄ2＝ｍ2ｄ1；…；ｄｎ＝ｍｎｄｎ－１； 3）当ｄｎ≤ｄ时，计算的次数即为拉深次数。

圆筒形件正反拉深模

本科生毕业论文（设计）题目圆筒形件正反拉深模学院专业学生姓名学号年级指导教师二Ο一一年六月二日圆筒形件正反拉深模专业：机械设计制造及自动化学生：钟磊指导教师：胡晓兵摘要：随着中国工业的不断发展，模具行业显得越来越重要。

通过对圆筒形件的成型特点和成型方式进行研究，设计圆筒形件正反拉深模。

首先对零件进行加工工艺性分析，通过拟定加工方案，计算毛坯尺寸，确定拉深系数，最后采用落料、正向拉深，反向拉深复合模；对材料的排样做出合理的布置，使材料达到较高的利用率；在落料、正反拉深的过程中，计算了具体的工艺力，具体包括落料力，卸料力、压边力、拉深力、顶料力等，并对压力机进行合理的吨位选择。

复合模在结构上采用正装形式，根据要求计算出各个工序工作部分的尺寸，并对各个工作部件进行了合理的结构设计；同时通过计算机辅助设计（CAD）绘制了模具的实体模型和装配图，以及利用计算机辅助工程（CAE）对结构进行相关的应力分析等，使结构设计和选材更加合理。

对模具的闭合高度进行了合理的确定；对压力机的电动机也进行了功率校核并提出了润滑的附加工序，使拉深能顺利完成.该复合模的设计和应用，能够缩短生产周期，提高生产率，降低生产成本，获得良好的经济效益。

关键词: 圆筒形件复合模具正反拉深The drawing and reverse drawing dies of the cylindrical workpiece Major:Mechanical Design, Manufacturing and AutomationStudent: ZhongLei Supervisor: Hu Xiaobing Abstract: With the continuous development of Chinese industry, Mould industry plays a more and more important role.By doing research about the forming characteristics and ways of forming of the cylindrical workpiece, design the drawing and reverse drawing dies of the cylindrical workpiece. Firstly, analyse the manufacturability of the parts, by studying out the processing scheme and calculating the dimensions of the workblank , determining the drawing coefficient, finally by blanking, drawing dies and reverse drawing dies to draw the compound dies. Arrange the layout of the material reasonably so as to use the material fully. In the process of blanking ,drawing dies and reverse drawing dies, calculate the detailed manufacturability forces, including blanking force, unloading force, blank-holder force, drawing force, ejector force, etc. in addition, make a reasonable choice of the punching machine ‘s tonnage.Use the right-handed way for the structure of the compound die, calculate the dimensions of every part of the process upon request and design the reasonable structure of every workpiece. In order to make the structure design and material selection more reasonable, Draw the physical model and the assembly drawing of the model using the CAD, as well as analyse the stress related to the structure by using CAE, etc.Determine the shut height of the mould reasonably. In order to make the drawing successfully completed, we conduct a power check on the motor of the punching machine.The design and application of this compound die can shorten the production cycle, improve the productivity , reduce the production costs and acquire good economical benefit.Key words：cylindrical workpiece compound die drawing and reverse drawing目录1.绪论 (1)1.1课题研究的背景 (1)1.2模具的现状及发展 (1)1.2.1国内模具的现状及发展 (1)1.2.2国外模具的现状及发展 (2)1.2.3拉深模的现状及发展 (3)1.3课题研究的内容及方法 (3)2.确定工艺方案及尺寸参数 (4)2.1分析零件的工艺性 (4)2.2确定工艺方案 (4)2.3毛坯尺寸的计算 (5)2.4拉深系数及拉深次数 (7)2.4.1正拉深 (7)2.4.2反拉深 (8)2.5 确定排样、裁剪方案 (8)2.6中间工序尺寸的确定 (9)2.7 计算工艺力、初选设备 (10)2.7.1落料、正向拉深过程 (10)2.7.2反拉深过程 (12)2.7.3拉深功的计算 (12)2.7.4初选压力机 (13)3.模具尺寸结构设计 (13)3.1模具结构形式的选择 (13)3.2模具工作部分尺寸的计算 (14)3.2.1落料 (14)3.2.2正拉深 (15)3.2.3反拉深 (16)3.3模架的选用 (16)3.4模具的闭合高度 (17)3.5压力中心的确定 (17)3.6模具主要零件的结构设计 (18)3.6.1落料凹模 (18)3.6.2凸凹模 (19)3.6.3反拉深凸模 (19)3.6.4反拉深凹模 (20)3.6.5弹性卸料板 (21)3.6.6上垫板 (23)3.6.7压边圈 (24)3.6.8凹模固定板 (26)4.模具的整体安装 (27)4.1模具的总装配 (27)4.2模具零件 (27)4.3选定冲压设备 (27)4.3.1压力机的规格 (27)4.3.2校核压力机的安装尺寸 (27)4.3.3电动机功率的校核 (27)4.4附加工序的确定 (28)4.4.1中间退火 (28)4.4.2酸洗 (28)4.4.3润滑 (28)4.5模具工作过程 (29)5.计算机CAD/CAE的应用 (32)5.1三维可视化结构设计 (32)5.2虚拟装配与干涉检查 (33)5.3应力分析 (34)6.总结 (37)参考文献 (38)1.绪论1.1课题研究的背景模具是工业生产的基础工艺装备，在机械、仪表、电子、通讯、汽车和航空航天等产品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成型。

精选拉深变形过程及拉深工艺

（2）材料流过凹模圆角半径产生弯曲变形的阻力可根据弯曲时内力和外力所作功相等的条件按下式计算：（3）材料流过凹模圆角后又被拉直成筒壁的反向弯曲力仍按式上式进行计算: 拉深初期凸模圆角处的弯曲应力也按上式计算，即：
（4）材料流过凹模圆角时的摩擦阻力通讨凸模圆角处危险断面传递的径向拉应力即为：由上式把影响拉深力的因素，如拉深变形程度，材料性能，零件尺寸，凸、凹模圆角半径，压边力，润滑条件等都反映了出来，有利于研究改善拉深工艺。拉深力可由下式求出：
（2）计算拉深次数例如: 可知该零件要拉深四次才行。半成品尺寸确定（1）半成品直径拉深次数确定后，再根据计算直径应等于的原则对各次拉深系数进行调整，使实际采用的拉深系数大于推算拉深次数时所用的极限拉深系数。
图4.2.3 锥形凹模
1-首次拉深； 2-二次拉深图 4.2.4 首次拉深与二次拉深的拉深力
4.2.3无凸缘圆筒形拉深件的拉深次数和工序件尺寸的计算试确定如下图所示零件(材料08钢，材料厚度 =2mm)的拉深次数和各拉深工序尺寸。计算步骤如下：1.确定切边余量根据，查教材表4.2.1，并取：。2.按教材表4.2.3序号1的公式计算毛坯直径
3.确定拉深次数 ⑴ 判断能否一次拉出对于图示的零件，由毛坯的相对厚度：从表 4.2.4中查出各次的拉深系数： =0.54， =0.77， =0.80， =0.82。则该零件的总拉深系数。即：，故该零件需经多次拉深才能够达到所需尺寸。
2.拉裂拉深后得到工件的厚度沿底部向口部方向是不同的(如图4.1.9) 防止拉裂: 可根据板材的成形性能，采用适当的拉深比和压边力，增加凸模的表面粗糙度，改善凸缘部分变形材料的润滑条件，合理设计模具工作部分的形状，选用拉深性能好的材料。3.硬化拉深是一个塑性变形过程，材料变形后必然发生加工硬化，使其硬度和强度增加，塑性下降。加工硬化的好处是使工件的强度和刚度高于毛坯材料，但塑性降低又使材料进一步拉深时变形困难。

圆筒件拉深成形工艺分析和模具设计毕业设计(论文)

目录1.绪论1.1引言1.2Dynaform简介2.圆筒件拉深成形工艺分析和模具设计2.1拉深工艺分析2.1.1确定修边余量错误！未找到引用源。

2.1.2毛坯尺寸计算2.1.3拉深系数和判断拉深次数2.1.4拉深力的计算2.1.5压边力的计算2.2拉深模主要零部件的设计2.2.1拉深模的间隙计算2.2.2拉深模的圆角半径计算2.2.3凸、凹模工作部分的尺寸计算2.2.4凹、凸模固定板的选择2.2.5模架的选择3.圆筒件拉深成形有限元分析4.结论参考文献致谢一、绪论1.1引言1.2 Dynaform简介基本资料在其前处理器(Preprocessor)上可以完成产品仿真模型的生成和输入文件的准备工作。

求解器(LS-DYNA)采用的是世界上最著名的通用显示动力为主、隐式为辅的有限元分析程序，能够真实模拟板料成形中各种复杂问题。

后处理器(Postprocessor)通过CAD技术生成形象的图形输出，可以直观的动态显示各种分析结果。

Dynaform 软件基于有限元方法建立, 被用于模拟钣金成形工艺。

Dynaform软件包含BSE、DFE、Formability三个大模块，几乎涵盖冲压模模面设计的所有要素，包括：定最佳冲压方向、坯料的设计、工艺补充面的设计、拉延筋的设计、凸凹模圆角设计、冲压速度的设置、压边力的设计、摩擦系数、切边线的求解、压力机吨位等。

Dynaform软件可应用于不同的领域，汽车、航空航天、家电、厨房卫生等行业。

可以预测成形过程中板料的裂纹、起皱、减薄、划痕、回弹、成形刚度、表面质量，评估板料的成形性能，从而为板成形工艺及模具设计提供帮助。

Dynaform软件设置过程与实际生产过程一致，操作上手容易。

来设计可以对冲压生产的全过程进行模拟：坯料在重力作用下的变形、压边圈闭合过程、拉延过程、切边回弹、回弹补偿、翻边、胀形、液压成形、弯管成形。

Dynaform软件适用的设备有：单动压力机、双动压力机、无压边压力机、螺旋压力机、锻锤、组合模具和特种锻压设备等。

圆筒件拉深变形的力学分析介绍

R02
R2
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1
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采用指数硬化曲线的变形区平均真实应力：
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四、拉深力计算
拉深力的几个部分：
➢凸缘变形区的变形阻力；
➢压边力产生的摩擦力；
➢坯料沿凹模圆角弯曲和反弯曲的阻力；
➢凹模圆角的摩擦阻力。
r max
变形，板厚不变；
当r > Rt 时，| | >| r |，t >0、 <0、 r>0，为压缩
类变形，板厚增加；
当r < Rt 时，| | <| r | ，t <0、 <0、r>0，为伸长
类变形，板厚变薄；
拉深当r0/R0 <0.61(m<0.61)时，凸缘内同时存在压缩类变形区和伸长类变形区；随着变形过程，R 减小，伸长类变形区缩小直到（r0/R =0.61）消失；故拉深凸缘
§5.5 圆筒件拉深变形的力学分析
拉深利用模具将平板坯料变形成薄壁空心零件的冲压工艺，广泛应用于机械、汽车、航空航天、电器、轻工、仪表等多各加工行业。
一、拉深变形过程和变形特点
圆筒件拉深将圆形平板坯料变形成空心圆筒型零件的过程，其实质是将环形凸缘部分金属通过周向受压、径向受拉变形逐渐收缩转化为筒壁的过程，其主要塑性变形区在凸缘部分。
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有凸缘圆筒形拉深件起皱和拉裂的原因及控制方法

有凸缘圆筒形拉深件起皱和拉裂的原因及控制方法韩润红【摘要】阐述了利用模具拉深有凸缘圆筒形件时,产生起皱和拉裂的原因.并提出相应的控制方法,希望能够对模具设计工作人员有一定的帮助.【期刊名称】《机械管理开发》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】2页(P50-51)【关键词】圆筒形件;拉深;起皱;拉裂;控制方法【作者】韩润红【作者单位】双喜轮胎工业股份有限公司,山西太原030006;山西省工业管理学校,山西太原030012【正文语种】中文【中图分类】TG3560 引言圆筒形拉深件，比如日常生活中做饭用的锅、盆，喝水用的钢制保温杯，绝大多数是用模具对钢板拉深而成。

实际深拉制造过程中，往往会使拉深件起皱，甚至开裂，成为废品造成浪费。

拉深时起皱是拉深件的凸缘部受到切向压应力作用，使之产生波浪形的连续弯曲现象。

拉深时拉裂是当筒壁处的最大拉应力超过材料抗拉强度时，会在危险断面处产生破裂的现象。

拉裂最危险的部位是侧壁与底的过度圆角处，所以，从编制冲压工艺到模具设计都必须认真考虑。

模具制造完毕，调试拉伸模过程中，必须对拉伸件的起皱和开裂现象进行仔细分析研究，采取相应措施。

筒形拉伸件在拉伸过程中起皱和开裂的原因很多，主要有下列方面：1）拉伸件坯料的尺寸；2）压边力；3）拉深系数与拉伸次数；4）凸、凹模圆角半径，凸、凹模间隙。

1 零件起皱的原因及解决方法[1]1.1 毛坯直径过大毛坯直径过大，不但造成材料浪费，而且直径越大凸缘边沿附近材料所受的切向应力也越大，增加了进料时的阻力造成起皱。

解决方法采用表面积相同原则。

虽然拉伸过程中板料的厚度有增大，也有减小，但实践证明，拉伸件的平均厚度与原坯料的厚度差不多，则可认为拉深前后坯料与拉伸件的表面积几乎相等。

例如，有凸缘圆筒形工件，见图1的坯料计算式为：再者，由于拉深材料的力学性能有方向性，拉伸后工件的口部不平整；为使工件整齐，坯料尺寸还应包括修边余量。

修边余量可参考模具设计手册拟定。

l16第6.56节圆筒件拉深变形的力学分析.ppt

压工艺，广泛应用于机械、汽车、航空航天、电器、轻工、仪表等多各加工行业。
产品举例：
6.5.1 拉深制品及其应用范围消声器多次拉深、冲孔翻边复合工艺生产过程：
6.5.1 拉深制品及其应用范围非圆形件拉深生产过程：
6.5.2 拉深变形过程和变形特点
圆筒件拉深将圆形平板坯料变形成空心圆筒型零件的过程其实质是将环形凸缘部分金属通过周向受压、径向受拉变形逐渐收缩转化为筒壁的过程，其主要塑性变形区在凸缘部分。
Rt 0.607R
相关讨论：
当r = Rt 时，|r | = -| |， t =0、 = -r ，为纯剪切
变形，板厚不变；
当r > Rt 时，| | >| r |，t >0、 <0、 r>0，为压缩
类变形，板厚增加；
当r < Rt 时，| | <| r | ，t <0、 <0、r>0，为伸长
类变形，板厚变薄；
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无凸缘圆筒形件的落料——拉深复合模具设计

无凸缘圆筒形件的落料——拉深复合模具设计绪论毕业设计是为了模具设计与制造专业学生在学完基础理论课、技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要环节。

目的就是为了运用我们所学课程的理论和生产实际知识，进行一次模具设计的实际训练，从而培养和提高我们独立工作的能力。

冲压模具设计通过收集资料、工艺分析、工艺计算、确定冲模的结构设计，各个零部件的设计、绘制模具总装配图、零件图，最后完善和书写设计说明书，终于完成整个的设计过程。

目前，我国冲压技术与先进工业发达国家相比还有一定差距，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距。

导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。

随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压加工作为现代工业领域内重要的生产手段之一，更加体现出其特有的优越性。

在现代工业生产中，由于市场竞争日益激烈，产品性能和质量要求越来越高，更新换代的速度越来越快，冲压产品正朝着复杂化、多样化、高性能、高质量方向发展，模具也正朝着复杂化、高效率、长寿命方向发展。

一、冲压成形理论及冲压工艺加强冲压变形基础理论的研究，以提供更加准确、实用、方便的计算方法，正确地确定冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状和尺寸，解决冲压变形中出现的各种实际问题，进一步提高冲压件的质量。

研究和推广采用新工艺，如精冲工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺、超塑性成形工艺以及其他高效经济的成形工艺等，进一步提高冲压技术水平。

二、模具先进制造工艺及设备模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。

计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合，形成先进制造技术。

模具先进制造技术主要体现如下方面：1.高速铣削加工普通铣削加工采用低的进给速度和大的切削参数，而高速铣削加工则采用高的进给速度和小的切削参数。

圆筒形件拉深变形分析

三、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。
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。
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深变形分析
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。
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深变形分析
一、拉深变形过程
圆筒形件是最典型的拉深件。（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，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。
拉深工艺与拉深模设计
内的应力与应变状态
拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态
1.凸缘部分应力分布图
2.凹模圆角部分 3.筒壁部分 4.凸模圆角部分 5.筒底部分
坯料各区的应力与应变是很不均匀的。拉深成形后制件壁厚和硬度分布
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深变形分析
拉深工艺与拉深模设计
１-模柄２
拉
-上模座３-
深
凸模固定板４-
模
弹簧５-压
结
边圈６-定位板７-凹模８-下模座９
构图
-卸料螺钉 10-
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拉深工艺与拉深模设计
拉深变形过程
拉深工艺与拉深模设计
拉深的网格试验
拉深工艺与拉深模设计
拉
深
过
程
的

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。

4142拉深变形工艺性

4.2 拉深件的工艺性
二、拉深件的形状和尺寸
➢ 拉深件的形状应力求简单、对称，口部应允许稍有回弹，侧壁应允许有工艺斜度。筒壁部分的壁厚一般都有上厚下薄的现象，如不允许，则应注明，以便采取后续措施。
➢ 拉深件的圆角半径如图4-6所示。
➢ 底部的圆角半径应取rpg≥t 。为使拉深变形能顺利进行，常取rpg =（3~5）t。当rpg<t时，应先以较大的圆角半径拉深，然后增加整形工序逐渐缩小圆角半径。
4.1 拉深变形分析
2．筒壁危险断面的拉裂 ➢ 筒壁部分在拉深过程中起到传递拉深力的作用，
可近似认为受单向拉应力作用。当拉深力过大，筒壁材料的应力达到抗拉强度极限时，筒壁将被拉裂。由于在筒壁部分与底部圆角部分的交界面附近材料的厚度最薄，硬度最低，因而该处是发生拉裂的危险断面，拉深件的拉裂一般都发生在危险断面，如图4-5所示。
2．筒壁部分
➢ 筒壁部分为已变形区。在拉深过程中，该部分材料起到向变形区传递拉深力的作用，因而也称为传力区。筒壁部分在拉深时可近似认为受单向拉应力s1作用，应变状态为轴向产生拉应变e1，厚向产生压应变e3，厚度减薄。
4.1 拉深变形分析
3．筒底部分 ➢ 筒底部分为非变形区。该部分材料在拉深时受双
4.1 拉深变形分析
4.1.2 拉深变形过程中坯料的应力、应变状态
➢ 在拉深过程中，坯料可分为平面凸缘部分、凸缘圆角部分、筒壁部分、底部圆角部分、筒底部分等五个区域，如图41（b）所示。各部分材料在拉深过程中具有不同的应力应变状态，如图4-3所示。
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