第4章 拉深工艺与拉深模设计

2.凸模圆角半径 首次拉深凸模圆角半径： rp1=（0.61.0）rd1 中间各次拉深凸模圆角半径： rpi-1=0.5（di-1-di-2t） 最后一次拉深凸模圆角半径： rpn=r，且rpn>(23)t(t<6mm) 若工件底部圆角半径小于拉深工艺性要求 时，则应按工艺性要求确定，在最后一次拉深 后整形。
2）圆柱
3）1/4凸球环 4）圆板
计算： 1）1/4凹球环

2）圆柱
3）1/4凸球环

4
2 rd 8r 2

4
2 1 11.3 8 12 49.48mm 2
dh 9.3 3.7 108.047mm2
2rd 8r 2
4.3.2 圆筒形拉深件拉深次数及工序尺寸计算
1.拉深次数 当md=d/D>m极限时，可以一次拉深，否则需多 次拉深。 1）推算法：根据极限拉深系数和毛坯直径，从第 一道拉深工序开始逐步向后推算各工序的直径， 一直算到得出的直径小于或等于工件直径，即可 确定所需的拉深次数。
d1=[ m1]D d2=[ m2]d1
当制件直径d＞200mm时，拉深凹模圆角半 径应按下式确定： rdmin=0.039d+2mm
要求：不宜采用过小的凹模圆角半径，一般应 rd≥2t
（2）根据工件材料和厚度确定凹模圆角半径 一般对于钢的拉深件，rd=10t，对于有色 金属（铝、黄铜、纯铜）的拉深，rd=5t。
注： 1．第一次拉深和较薄的材料，取表中的最大极限值； 2．以后各次拉深和较厚的材料，取表中的最小极限值。
4.3.1 拉深系数
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。 m=d/ D 若需经过多次拉深方能成形，则： 首次拉深 m1=d1/D 以后各次拉深 m2=d2/d1 m3=d3/d2 …… mn=dn/dn-1 m总=d/D=m1•m2•m3•…•mn
2. 窄凸缘圆筒形件（dF/d=1.1~1.4）的多次拉深计算 窄凸缘圆筒形件 应先拉成圆筒形，然 后形成锥形凸缘，最 后再经校平获得平凸 缘；所以窄凸缘圆筒 形件的拉深工序的计 算，可用无凸缘的圆 筒形件的计算方法进 行计算。
工序计算步骤： 1）选取修边余量； 2）计算毛坯直径D； 3）判断能否一次拉深； 4）判断是否窄凸缘筒形件，确定拉深方法； 5）计算各工序件的拉深直径； 6）合理选配各次拉深的圆角半径； 7）确定各工序件的拉深高度 8）画出工序图。
第4章 拉深工艺与拉深模设计
概述 4.1 拉深模设计 4.2 拉深工艺性分析 4.3 圆筒形件拉深计算 4.4 拉深毛坯尺寸计算 4.5 拉深凸、凹模结构设计 4.6 拉深件成形模具总体结构设计 4.7 其它旋转体件的拉深 4.8 其它拉深方法 4.9 拉深工艺的辅助工序
4.1
拉深模设计
拉深：指将一定形状的平板毛坯通过拉深模冲压 成各种形状的开口空心件，或以开口空心 件为毛坯通过拉深进一步使空心件改变形 状和尺寸的一种冷冲压加工方法。
注：厚度小于1mm的拉深件，可根据工件外壁尺寸计算
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
式中
4S


f
4
S——毛坯面积（包括修边余量）； f——简单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.形心法： 任何形状的母线ＡＢ绕轴线ＹＹ旋转，所得 到的旋转体面积等于母线长度Ｌ与其重心旋转所 得周长２Ｘ的乘积（Ｘ是该段母线重心至轴线 的距离）。 旋转体面积： A 2 LX D2 毛坯面积： A0 4 因： A A0 故
D 8LX 8(l1 x1 l2 x2 l3 x3 ... ln xn ) 8 lx
pg
pg
py
2.底部圆角半径rpg 底部圆角半径rpg：指壁与底面的转角半径。 要求： 1）rpg≥t，一般取：rpg≥（35）t 2）rpg＜t，增加整形工序，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： 指矩形拉深件的四个壁的转角半径。 要求：rpy≥3t及rpy≥H/5
。。。。。。
dn=[ mn]dn-1
式中 d1、d2…dn-1、dn—第1、2、…（n-1）、n道工序的直径； [m1]、[m2]…[mn]—第1、2、…n道工序的极限拉深系数； D—毛坯直径。
2）根据工件的相对高度h/d和毛坯的相对厚度 t/D，查表确定拉深次数n。
上表只适合08及10号钢的拉深件
1.凹模圆角半径 （1）根据经验公式确定凹模圆角半径 首次（包括只有一次）拉深凹模圆角半径：
rd 1 0.8
D d t
式中 rd1—首次拉深凹模圆角半径； D—坯料直径； d—凹模内径； t—材料厚度。
以后各次拉深凹模圆角半径逐渐减小
rdi 0.6 ~ 0.9rdi 1
最后一次拉深的凹模圆角半径等于工件的尺寸
2.拉深件工序件尺寸 1）直径 确定拉深次数后，应调整拉深系数，使首 次拉深尽可能接近极限拉深系数，其余拉深逐 渐增加，使m1<m2<…<mn，并且d/D=m1•m2 •…mn， 再算出各工序件直径。 d1=m1D d2=m2d1 …… dn=mndn-1
式中 d1、d2…dn-1、dn—第1、2、…（n-1）、n道工序的直径； m1、m2…mn—第1、2、…n道工序的拉深系数； D—毛坯直径。
4）拉深件口部尺寸公差应适当。
5）一般拉深件允许壁厚变化范围0.6t1.2t,若 不允许存在壁厚不均现象，应注明；
6）需多次拉深成形的工件，应允许其内、外壁 及凸缘表面上存在压痕；
4.2.2 拉深件圆角半径的要求 1.凸缘圆角半径rdΦ 凸缘圆角半径rdΦ ：指壁与凸缘的转角半径。 要求： 1）rdΦ ＞2t 一般取：rdΦ =（48）t 2）当rdΦ ＜0.5mm时，应增加整形工序。
4）圆板 5）修边 无凸缘 有凸缘
4



4
2 1 7.3 8 12 42.268 mm 2



4
d2

4
7.3 2 41.833 mm 2
dh 9.3 1.2 35.042mm2 2 2 2 2
4 d d1 4
3. 宽凸缘圆筒形件（dF/d>1.4）的多次拉深计算 （1）拉深方法 宽凸缘零件多 次拉深应先按零件 要求的尺寸拉出凸 缘直径（包括修边 余量），并在以后 拉深工序中保持凸 缘直径不变，只是 逐渐地缩小圆筒部 分的直径。
（2）保持凸缘直径不变 凸缘一经形成，在后续的拉深中就不能变 动。因为后续拉深时 ，凸缘的微量缩小会使中 间圆筒部分的拉应力过大而使危险断面破裂。 为此，必须正确计算拉深高度，严格控制凸模 进入凹模的深度。
d d1 2r1 t
4.3 圆筒形件拉深计算
学习目标： 了解拉深系数的概念，能够计算圆筒形件的 拉深次数及各次拉深的工序件尺寸；计算圆筒形 件的拉深力。 教学要求： 能够利用推算法或查表法确定无凸缘圆筒形 件的拉深次数及工序件尺寸；查表确定带凸缘圆 筒形件的拉深次数；分别掌握宽凸缘及窄凸缘圆 筒形件的多次拉深的工序计算步骤。
D 4 d 4

2
( d1 2rA1 ) 2 p
i 1

2
( d i 2rAi ) 2 p

3. 压力机公称压力（ Fg）的确定 工艺总压力为：Fz=F+Q 浅拉深 深拉深 Fg（1.6~1.8）Fz Fg（1.8~2.0）Fz
4.4 拉深件毛坯尺寸计算
学习目标： 能够计算圆筒形拉深件的毛坯尺寸，了解复 杂旋转体拉深件的毛坯计算方法。
4.3.4 圆筒形件拉深的拉深力与压料力 1. 拉深力的计算 （1）采用压边圈 首次拉深 以后各次拉深 （2）不采用压边圈 首次拉深 以后各次拉深
2. 压料力
Q＝Ap 式中 Ａ——压料圈下坯料的投影面积； ｐ——单位面积压料力。
圆筒形件首次拉深
FY
圆筒形件以后各次拉深
（ｉ＝2、3、…、ｎ）
FY
式中： m——拉深系数； d——拉深后制件直径； D——拉深前毛坯直径； m1、m2、m3、…、mn——各次的拉深系数； d1、d2、d3、…、dn-1、dn——各次拉深制件的直径； m总——需多次拉深成形制件的总拉深系数。
注意：拉深系数系愈小，表示拉深变形程度愈大。 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。
教学要求： 能够利用等面积法，计算圆筒形拉深件的毛 坯尺寸；能够查表确定常见的旋转体拉深件的毛 坯尺寸。
4.4.1 简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定 计算原则：按等面积（即拉深前后材料面积不变） 原则进行计算，再加上修边余量。
数学计算法： 1）将制件分成若干简单几何形状（包括修边余 量），以其中间层进行计算；
4.2.1 对拉深件形状尺寸的要求 1）拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉 深成形。 2）尽量避免半敞开及非对称的空心件，应考虑设 计成对称（组合）的拉深，然后剖开；
3）在设计拉深件时，应注明必须保证外形或内形 尺寸，不能同时标注内外形尺寸；带台阶的拉 深件，其高度方向的尺寸标注一般应以底部为 基准。
（1）由直线和圆弧相连接的形状
（2）曲线连接的形状
4.5 拉深凸、凹模结构设计
学习目标： 能够理解拉深凸模和凹模结构尺寸的计算， 掌握拉深凸模、凹模的结构。
教学要求： 能够计算凸、凹模的圆角半径、间隙、工 作 部分的尺寸等工艺参数；掌握有/无压料、首次/ 再次拉深模的凸模和凹模结构。
4.5.1 凸、凹模的圆角半径
14.5 11.3 64.842mm 2
4.4.2 复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定 相似原则
1.解析法 若拉深件可由若干个简单几何形状组成， 则先分别求出各部分的表面积F，再相加得出 拉深件的总面积∑F，最后按下式计算毛坯直 径。
D
4

F
1.13
F
wk.baidu.com 4.4.2 复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定
pg
pg
py
4.2.2 拉深件上的孔位布置 1）孔位应与主要结构面（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 道工序中完成。
2）拉深件侧壁上的冲孔与底边或凸缘边的距离
h 2d t
3）拉深件凸缘上的孔距：
D1 (d1 3t 2r2 d )
4）拉深件底部孔距：
2）工序件底部圆角半径 合理选配各次拉深工序件的底部圆角半径
3）高度
无凸缘圆筒形件拉深工序计算流程
4.3.3 有凸缘圆筒形的拉深计算 1.判断能否一次拉深成形 （1）利用极限相对高度进行判断（查表） 如果工件的相对高度h/d小于或等于表中 对应的极限相对高度[h1/d1]值时，则可以一次 拉深成形；否则需多次拉深。 （2）利用极限拉深系数进行判断（查表） 如果工件的相拉深系数mF1大于或等于表中 对应的极限拉深系数[mF1]值时，则可以一次拉 深成形；否则需多次拉深。
为保持在以后拉深工序中的凸缘直径不 变，通常第一次拉入凹模的材料要比工件最 后拉深部分实际材料多约5%，这些多余材料 在后面的拉深中，部分材料被挤回到凸缘。
（3）计算程序 1）选取修边余量； 2）预算毛坯直径D； 3）判断能否一次拉深； 4）计算拉深次数； 5）计算各工序件的拉深直径； 6）合理选配各次拉深的圆角半径； 7）重新修整毛坯直径； 8）计算第一次拉深高度，并校核其相对高度； 9）计算以后各次的拉深高度； 10）画出工序图。
拉深变形过程
类型：不变薄拉深、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。
拉深件
拉深模
拉深模设计程序
审图
拉深工艺性分析 拉深工艺方案制定 毛坯尺寸计算 拉深次数确定 冲压力及压力中心计算
冲压设备选择 凸、凹模结构设计
总体结构设计 冲压模装配图绘制 非标零件图绘制
4.2 拉深工艺性分析
学习目标： 掌握拉深件的结构工艺性要求，了解拉深件在 公差、材料上的要求，掌握拉深件工序安排的一般 原则。 教学要求： 根据弯曲件的结构工艺性要求改善拉深件的结 构设计；能够根据拉深件的工艺条件，确定拉深件 圆角半径，确定带孔拉深件的孔的位置。