第四章 拉深工艺及模具设计ppt课件

1、冲压工艺及冲模设计冲压工艺及冲模设计谭险峰谭险峰（tanxf_niat163)南昌航空大学塑性工程系第四章第四章 拉深工艺与拉深模设计拉深工艺与拉深模设计 本章教学目的：本章教学目的： 了解拉深变形规律及拉深件质量影响因素；了解拉深变形规律及拉深件质量影响因素； 掌握拉深工艺计算方法；掌握拉深工艺计算方法； 掌握拉深件的工艺性分析内容；掌握拉深件的工艺性分析内容； 认识拉深模典型结构及特点，掌握拉深模认识拉深模典型结构及特点，掌握拉深模工工 作零件设计方法。作零件设计方法。4-1 概述概述拉深拉深(Drawing)(Drawing)：又称拉延，是利用拉深模在压力机的压

2、力：又称拉延，是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。工方法。 它是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件，还可它是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件，还可加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件。加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件。拉深工艺分类：拉深工艺分类：拉深模特点：拉深模特点：结构相对较简单，与冲裁模比较，拉深凸、凹模的工作部分结构相对较简单，与冲裁模比较，拉深凸、凹模的工作部分不应有锋利的刃口，而应有较大的圆角，表面质量要求高，不应有锋利的刃口，而应有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间的单

3、边间隙略大于板料厚度。凸、凹模间的单边间隙略大于板料厚度。 不变薄拉深：不变薄拉深： 把毛坯拉压成空心体，或者把空心体拉压成外形把毛坯拉压成空心体，或者把空心体拉压成外形更小而板厚没有明显变化的空心体的冲压工序。更小而板厚没有明显变化的空心体的冲压工序。变薄拉深：变薄拉深： 是指凸、凹模之间间隙小于空心毛坯壁厚，把空是指凸、凹模之间间隙小于空心毛坯壁厚，把空心毛坯加工成侧壁厚度小于毛坯壁厚的薄壁制件的心毛坯加工成侧壁厚度小于毛坯壁厚的薄壁制件的冲压工序。冲压工序。 4-2 圆筒形件拉深变形分析圆筒形件拉深变形分析圆筒形件是最典型的拉深件。圆筒形件是最典型的拉深件。一、拉深变形过程一、拉深变形过

4、程q 拉深成形时板料的受力分析拉深成形时板料的受力分析 q 拉深变形过程拉深变形过程平板圆形坯料的凸缘平板圆形坯料的凸缘弯曲绕过凹模圆角，弯曲绕过凹模圆角，然后拉直然后拉直 形成竖直筒壁。形成竖直筒壁。 变形区变形区平面凸缘；平面凸缘；已变形区已变形区筒壁；筒壁；不变形区不变形区底部。底部。底部和筒壁为传力区。底部和筒壁为传力区。 q 材料流动材料流动工艺网格实验工艺网格实验材料转移：材料转移： 高度、厚度发生变化。高度、厚度发生变化。扇形单元体的扇形单元体的变形变形二、拉深变形过程中材料的应力与应变状态二、拉深变形过程中材料的应力与应变状态I 凸缘部分凸缘部分II 凹模圆角部分凹模圆角部分

5、III 筒壁部分筒壁部分 IV 凸模圆角部分凸模圆角部分V 筒底部分筒底部分 坯料各区的应力与应变是很不均匀的。坯料各区的应力与应变是很不均匀的。划分为五个区：划分为五个区：下标下标1、2、3分别代表分别代表坯料径向、厚向、切坯料径向、厚向、切向的应力和应变向的应力和应变 IIIIIIIVV三、拉深变形过程中凸缘变形区的应力分布三、拉深变形过程中凸缘变形区的应力分布RRtln1 . 1m1 RRtln11 . 1m3l 拉深至某一瞬时拉深至某一瞬时tR) , (tRrR rRtln1 . 1mmax1 mmax31 . 1 31 tRR 61. 0 可知：可知：增厚与减薄的分界点增厚与减薄的分

6、界点l 拉深整个过程拉深整个过程,0rRRtrRtln1 . 1mmax1 知：知：由由tR lnrRt加工硬化加工硬化m使使maxmax1出现在出现在0 9 . 07 . 0RRt即拉深早期。即拉深早期。四、筒壁传力区的受力分析四、筒壁传力区的受力分析（1 1压边力压边力Q Q 引起的摩擦应力引起的摩擦应力 tdQ 2M241dbWtrt241dbWWtrt（2材料流过凹模圆角半径产生弯材料流过凹模圆角半径产生弯 曲变形的阻力曲变形的阻力（3材料流过凹模圆角后又被拉直材料流过凹模圆角后又被拉直 成筒壁的反向弯曲力成筒壁的反向弯曲力拉深初期凸模圆角处的弯曲应力拉深初期凸模圆角处的弯曲应力241

7、 pbWtrt（4材料流过凹模圆角时的摩擦阻力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：通讨凸模圆角处危险断面传递的径向拉应力即为：e wwwMmax1petrttrttdQrR 222 2ln1 . 1dbdbtmp 将影响拉深力的因素，如拉深变形程度，材料性能，零件尺寸，将影响拉深力的因素，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。改善拉深工艺。09 . 07 . 0RRt时，时，max1达最大值，此时包角达最大值，此时包角接近于接

8、近于/2, 6 .112/ 12/ ee6 . 11 WWWMmaxmax1maxp故，故，五、拉深缺陷及防止措施五、拉深缺陷及防止措施拉深过程中的质量问题：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。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：凸缘区起皱：传力区拉裂：传力区拉裂：由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。p 凸缘变形区的起皱凸缘变形区的起皱主要决定于：主要决定于：一方面是切向压应力一方面是切向压应力33的大小，的大小，越大越容易失稳起

9、皱；另一方面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是凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力。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。 最易起皱的位置：最易起皱的位置： 凸缘边缘区域凸缘边缘区域起皱最强烈的时刻：起皱最强烈的时刻： 在在 Rt=Rt=（0.9R0R0时时防止起皱常用方法：防止起皱常用方法：采用压边装置采用压边装置 拱起的皱褶很难通过凸、凹模间隙被拉入凹模，如果强行拉拱起的皱褶很难通过凸、凹模间隙被拉入凹模，如果强行拉入，则拉应力迅速增大，容易使毛坯受过大的拉力而导致破裂报入，则拉应力迅速增大，容易使毛坯受过大的拉力

10、而导致破裂报废；废； 即使模具间隙较大，或者起皱不严重，拱起的皱褶能勉强被即使模具间隙较大，或者起皱不严重，拱起的皱褶能勉强被拉进凹模内形成筒壁，皱折也会留在工件的侧壁上，从而影响零拉进凹模内形成筒壁，皱折也会留在工件的侧壁上，从而影响零件的表面质量；件的表面质量； 起皱后的材料在通过模具间隙时与模具间的压力增加，导致起皱后的材料在通过模具间隙时与模具间的压力增加，导致与模具间的摩擦加剧，磨损严重，使得模具的寿命大为降低。与模具间的摩擦加剧，磨损严重，使得模具的寿命大为降低。拉深起皱带来的后果：拉深起皱带来的后果：拉深系数拉深系数 m m切向压应力的大小）切向压应力的大小） 拉深过程中影响起皱

11、的主要因素拉深过程中影响起皱的主要因素 模具工作部分几何形状模具工作部分几何形状 板料的相对厚度板料的相对厚度 t/D t/D t/D 越小，拉深变形区抗失稳的能力越差，越易起皱。越小，拉深变形区抗失稳的能力越差，越易起皱。 m 越小，拉深变形程度越大，切向压应力的数值越大；另外，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。变形区的宽度越大，抗失稳的能力变小，越易起皱。 用锥形凹模拉深时，由于毛坯的用锥形凹模拉深时，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稳能力，与平端面凹模

12、相比可允许用相对厚度较小的毛坯而不致起皱。相对厚度较小的毛坯而不致起皱。ddtt 材料的力学性能材料的力学性能屈强比屈强比 小，板料不容易起皱。小，板料不容易起皱。bs拉深过程中起皱条件拉深过程中起皱条件 l 平端面凹模拉深时，毛坯首次拉深不起皱的条件：平端面凹模拉深时，毛坯首次拉深不起皱的条件： DdDt1 07. 009. 0l 锥形凹模首次拉深时，材料不起皱的条件：锥形凹模首次拉深时，材料不起皱的条件： DdDt1 03. 01m100/1ndtnm拉深方法拉深方法首次拉深首次拉深以后各次拉深以后各次拉深用压边圈用压边圈可用可不用可用可不用不用压边圈不用压边圈 2.0 0.6 1.5 0

13、.8100/Dtl 采用或不采用压边圈的条件采用或不采用压边圈的条件 采用压边圈采用压边圈 采用锥形凹模采用锥形凹模 采用拉深筋、拉深槛采用拉深筋、拉深槛采用反拉深采用反拉深防止起皱的措施防止起皱的措施正拉深正拉深反拉深反拉深压边装置压边装置弹性压边装置弹性压边装置橡皮压边装置橡皮压边装置a a）弹簧压边装置弹簧压边装置b b）气垫式压边装置气垫式压边装置c c） 带限位装置的压边圈带限位装置的压边圈刚性压边装置：刚性压边装置：带刚性压边装置的拉深模带刚性压边装置的拉深模双动压力机用刚性压边装置工作原理双动压力机用刚性压边装置工作原理1-1-曲柄曲柄 2-2-凸轮凸轮 3-3-外滑块外滑块 4

14、-4-内滑内滑块块5-5-凸模凸模 6-6-压边圈压边圈 7-7-凹模凹模带限位装置的压边圈带限位装置的压边圈q 筒壁的拉裂筒壁的拉裂主要取决于：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。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。 防止拉裂的措施：防止拉裂的措施： 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，合理设计模具的表面粗糙度，改善凸缘

15、部分变形材料的润滑条件，合理设计模具工作部分的形状，选用屈强比工作部分的形状，选用屈强比 小、小、 值和值和 值大的材料等。值大的材料等。 bs/nr仅针对圆筒形件拉深而言仅针对圆筒形件拉深而言q 硬化硬化 拉深是一个塑性变形过程，材料变形后必然发生加工硬化。拉深是一个塑性变形过程，材料变形后必然发生加工硬化。 由于拉深时变形不均匀，从底部到筒口部塑性变形由小逐渐加大，因而由于拉深时变形不均匀，从底部到筒口部塑性变形由小逐渐加大，因而拉深后变形材料的性能也是不均匀的，拉深件硬度的分布由工件底部向口部拉深后变形材料的性能也是不均匀的，拉深件硬度的分布由工件底部向口部是逐渐增加的，这恰好与工艺要求

16、相反，从工艺角度看工件底部硬化要大，是逐渐增加的，这恰好与工艺要求相反，从工艺角度看工件底部硬化要大，而口部硬化要小。而口部硬化要小。 加工硬化一方面使工件的强度和刚度高于毛坯材料，另一方面塑性降低加工硬化一方面使工件的强度和刚度高于毛坯材料，另一方面塑性降低又使材料进一步拉深时变形困难。工艺设计时，特别是多次拉深时，应正确又使材料进一步拉深时变形困难。工艺设计时，特别是多次拉深时，应正确选择各次的变形量，并考虑半成品件是否需要退火以恢复其塑性。对一些硬选择各次的变形量，并考虑半成品件是否需要退火以恢复其塑性。对一些硬化能力强的金属不锈钢、耐热钢等更应注意。化能力强的金属不锈钢、耐热钢等更应注

17、意。 q 凸耳的出现凸耳的出现 拉深后的圆筒端部出现凸耳，一般有四个凸耳，有时拉深后的圆筒端部出现凸耳，一般有四个凸耳，有时是两个或六个，甚至八个凸耳。产生凸耳的原因是毛坯的是两个或六个，甚至八个凸耳。产生凸耳的原因是毛坯的各向异性。凸耳需用修边去除掉，这样增加了工序。各向异性。凸耳需用修边去除掉，这样增加了工序。 4-3 直壁旋转体零件的拉深直壁旋转体零件的拉深q 拉深毛坯尺寸的确定原则：拉深毛坯尺寸的确定原则：一、拉深毛坯尺寸的确定一、拉深毛坯尺寸的确定体积不变原则体积不变原则: :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，

18、得到坯料尺寸。冲件表面积近似相等，得到坯料尺寸。 相似原则相似原则: :拉深前坯料的形状与冲件断面形状相似。拉深前坯料的形状与冲件断面形状相似。但坯料的周边必须是光滑的曲线连接。但坯料的周边必须是光滑的曲线连接。 形状复杂的拉深件：形状复杂的拉深件：需多次试压，反复修改，才能最终确定坯料形状。需多次试压，反复修改，才能最终确定坯料形状。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。计冲裁模。 以中线为基准以中线为基准 确定修边余量确定修边余量修边余量：拉深件口部或凸缘周边不整齐修边余量：拉深件口部或凸缘周边不整齐

19、; ;特别是经过多次拉深后的特别是经过多次拉深后的制件，口部或凸缘不整齐的现象更为显著制件，口部或凸缘不整齐的现象更为显著; ;因此必须增加制件的高度因此必须增加制件的高度或凸缘的直径，拉深后修齐增加的部分即为修边余量。或凸缘的直径，拉深后修齐增加的部分即为修边余量。 q 简单旋转体拉深件毛坯尺寸计算简单旋转体拉深件毛坯尺寸计算 计算步骤计算步骤l 将拉深件划分为若干个简单的几何体；将拉深件划分为若干个简单的几何体；l 分别求出各简单几何体的表面积；分别求出各简单几何体的表面积；l 把各简单几何体面积相加即为零件总面积；把各简单几何体面积相加即为零件总面积；l 根据表面积相等原则，求出坯料直径

20、。根据表面积相等原则，求出坯料直径。 按图得：按图得： 故：故：iAAAAD 32124iAD 4hdArdrAdAgg 4 2 43122112121 8 2 4ggrrdhddD整理后可得坯料直径为整理后可得坯料直径为: : 中径中径工件中线在圆角处的圆角半径工件中线在圆角处的圆角半径 【例【例4-1】如图所示的圆筒形拉深件，材料为】如图所示的圆筒形拉深件，材料为08钢，料厚为钢，料厚为1 mm，求其毛坯尺寸。，求其毛坯尺寸。 38. 320/5 .67/dh100505 .67hmm 6解：解：而高度而高度查表查表4-34-3可知，修边余量可知，修边余量，因而毛坯直径为，因而毛坯直径为

21、20119195 .675 . 068268tdth因该零件相对高度因该零件相对高度2121824grrdhddDgmm 7848412265 .632041222mm 5 .63mm 4mm 121hrdg【例】如图所示的圆筒形拉深件，材料为【例】如图所示的圆筒形拉深件，材料为0808钢，料厚为钢，料厚为2 mm2 mm，求其毛坯尺寸。求其毛坯尺寸。 26. 288/199/dh200150199 hmm 8解：解：而高度而高度查表查表4-34-3可知，修边余量可知，修边余量，因而毛坯直径为，因而毛坯直径为 882909019912002200tdth因该零件相对高度因该零件相对高度2121

22、824grrdhddDgmm 28338382281968848222mm 3mm 821grd【例】如图所示的圆筒形拉深件，材料为【例】如图所示的圆筒形拉深件，材料为10钢，料厚为钢，料厚为2 mm，求其毛坯尺寸。求其毛坯尺寸。 68. 228/75/dh1005075hmm 6解：解：而高度而高度查表查表4-34-3可知，修边余量可知，修边余量282303075176276tdth因该零件相对高度因该零件相对高度2121824grrdhddDgmm 2 .984842026712842022mm 4mm 201grd因而毛坯直径为因而毛坯直径为 q 复杂旋转体拉深件毛坯尺寸计算复杂旋转体拉

23、深件毛坯尺寸计算久里金法则求其表面积：久里金法则求其表面积： 任何形状的母线绕轴旋转一周所得到的旋转体面积，等于该母任何形状的母线绕轴旋转一周所得到的旋转体面积，等于该母线的长度与其重心绕该轴线旋转所得周长的乘积。线的长度与其重心绕该轴线旋转所得周长的乘积。LRAx 2如右图所示，旋转体表面积为如右图所示，旋转体表面积为因拉深前后面积相等，故坯料直径因拉深前后面积相等，故坯料直径D ： iixxlrLRDLRD88 24 2旋转体各组成部分母线旋转体各组成部分母线的重心至旋转轴的距离的重心至旋转轴的距离二、无凸缘圆筒形件的拉深二、无凸缘圆筒形件的拉深1、拉深系数、拉深系数p 拉深系数表示方法拉

24、深系数表示方法拉深系数拉深系数m：拉深后的直径：拉深后的直径与拉深前的坯料或半成品与拉深前的坯料或半成品直径之比表示。直径之比表示。第一次拉深系数：第一次拉深系数：Ddm11122ddm 第二次拉深系数：第二次拉深系数：第第n n次拉深系数：次拉深系数：1nnnddm拉深系数的倒数称为拉深比拉深系数的倒数称为拉深比拉深系数拉深系数m表示拉深前后坯料工序件直径的变化率。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。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，即拉深件的总拉深系数等于各次拉深系数的乘积，即 假如

25、假如 m 取得过小，会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。取得过小，会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。1132112123121 nnnnnnnmmmmmddddddddDdDdm从工艺的角度来看，从工艺的角度来看，m 越小，越有利于减少工序数。越小，越有利于减少工序数。 极限拉深系数极限拉深系数m（1 1材料的组织与力学性能材料的组织与力学性能（2 2板料的相对厚度板料的相对厚度（3 3拉深工作条件拉深工作条件Dt/Dt/ 模具的几何参数模具的几何参数 摩擦润滑摩擦润滑 压料圈的压料力压料圈的压料力（4拉深方法、拉深次数、拉深速度、拉深件的形状等拉深方法、拉深次数、拉深速度、拉深件的形状等m

26、p 影响极限拉深系数的因素影响极限拉深系数的因素为了提高工艺稳定性和零件质量，适宜采用稍大于极限拉深系数为了提高工艺稳定性和零件质量，适宜采用稍大于极限拉深系数m的值。的值。 m时，拉深件可一次拉成，否则需要多次拉深。当当m? d多次拉深时，拉深次数按以下方法确定：多次拉深时，拉深次数按以下方法确定： 1mDdm/11Dmd112m122/ddm Dmmdmd211223m233/ddm Dmmmd3213nDmmmmdnn 321取首次拉深系数取首次拉深系数 取第二次拉深系数取第二次拉深系数，那么，那么 ，故，故 取第三次拉深系数取第三次拉深系数 依次类推，则第依次类推，则第次拉深时，工件直

27、径则为次拉深时，工件直径则为 ，那么，那么 故故 ? d，那么，那么 故故 ? ddNoNoNo此时的此时的n 即为拉深次数。即为拉深次数。2、拉深次数、拉深次数均mDgmdnlg1lg11式中式中 ，d 冲件直径；冲件直径； D 坯料直径；坯料直径； m1 第一次拉深系数；第一次拉深系数； m均均 第一次拉深以后各次的平均拉深系数。第一次拉深以后各次的平均拉深系数。 拉深次数的计算方法：拉深次数的计算方法： 在在 中，假设中，假设 ，则确定的，则确定的d1, d2 , dn 即为所求。即为所求。假设假设 ，需要适当放大各次拉深的极限拉深系数，并加以，需要适当放大各次拉深的极限拉深系数，并加以

28、调整。调整。 3、圆筒件各次拉深件的半成品工序尺寸计算、圆筒件各次拉深件的半成品工序尺寸计算ddnddnp 工序件直径的确定工序件直径的确定ddn调整原则是：调整原则是：321 , nmmmm，设实际采用的拉深系数为设实际采用的拉深系数为 321nmmmm nnmmmmmmmm 332211且且最后按调整后的拉深系数计算各次工序件直径：最后按调整后的拉深系数计算各次工序件直径：dddmddmddmdDmdnnnn , , , , ,21123312211p 工序件高度的计算工序件高度的计算iiiiiiirddrddDh 32. 0 43. 0 25. 02计算前应先定出各工序件的底部圆角半径：

29、计算前应先定出各工序件的底部圆角半径：piirr tdDrd 8 . 0111 8 . 06 . 0iddirrdipirr 17 . 0取取 0.5 的倍数的倍数4、圆筒件以后各次拉深特点及方法、圆筒件以后各次拉深特点及方法p 以后各次拉深特点l 首次拉深时，平板毛坯的壁厚及力学性能都是均匀的；而以后各次拉深时，首次拉深时，平板毛坯的壁厚及力学性能都是均匀的；而以后各次拉深时，圆筒形毛坯的壁厚及力学性能都不均匀，材料不仅已有加工硬化，它的极限圆筒形毛坯的壁厚及力学性能都不均匀，材料不仅已有加工硬化，它的极限拉深系数要比首次拉深大得多，而且后一次都应略大于前一次。拉深系数要比首次拉深大得多，而

30、且后一次都应略大于前一次。 l 首次拉深时，凸缘变形区是逐渐缩小的；而以后各次拉深时，变形区首次拉深时，凸缘变形区是逐渐缩小的；而以后各次拉深时，变形区 l 保持不变，直至拉深终了之前。保持不变，直至拉深终了之前。 nddiii1 1l 首次拉深时，破裂往往出现在拉深的初始阶段；而以后各次拉深时，破裂首次拉深时，破裂往往出现在拉深的初始阶段；而以后各次拉深时，破裂往往出现在拉深的终了阶段。往往出现在拉深的终了阶段。l 以后各次拉深中，变形区的外缘受到筒壁的刚性支撑，所以稳定性较首次以后各次拉深中，变形区的外缘受到筒壁的刚性支撑，所以稳定性较首次拉深为好，不易起皱。只是在拉深的终了阶段，筒壁边缘

31、进入变形区后，变拉深为好，不易起皱。只是在拉深的终了阶段，筒壁边缘进入变形区后，变形区的外缘失去了刚性支撑才有起皱的可能。形区的外缘失去了刚性支撑才有起皱的可能。 p 以后各次拉深方法：正拉深与反拉深【例【例4-2】如图所示的圆筒形拉深件，材料为】如图所示的圆筒形拉深件，材料为08钢，料厚钢，料厚为为1 mm，求其拉深各工序件尺寸。，求其拉深各工序件尺寸。 解：（解：（1修边余量修边余量mm 78D（2毛坯直径毛坯直径mm 6（3是否采用压边圈是否采用压边圈坯料相对厚度为坯料相对厚度为 28. 178/1001100/Dt查表查表4-18 4-18 ，应采用压边圈，应采用压边圈（4确定拉深次数

32、确定拉深次数: 先判断能否一次拉出。先判断能否一次拉出。由由t/D100=1.28，h/D=3.7 查表查表4-8 得：得： 拉深次数拉深次数 n= 47 . 320/5 .73 192/668/ttdh（5确定各次拉深直径确定各次拉深直径 查表查表4-5 取各次拉深极限拉深系数取各次拉深极限拉深系数(小值小值)为为m1=0.50、m2=0.75、 m3=0.78、m4=0.80,则各半成品直径为：则各半成品直径为： d1=0.578=39 mm； d2=0.7539=29.3 mm； d3=0.7829.3=22.8 mm； d4=0.8022.8=18.3 mm。 d4=18.3 mm 2

33、0mm，应对拉深系数作适当的调整，使其均大，应对拉深系数作适当的调整，使其均大于相应的极限拉深系数，现调整为：于相应的极限拉深系数，现调整为：m1=0.53、m2=0.76、m3=0.79、m4=0.81，那么：，那么： d1=0.5378=41.3mm ； d2=0.7641.3=31.4mm； d3=0.7931.4=24.8mm； d4=0.8124.8=20mm。（6选取半成品底部圆角半径选取半成品底部圆角半径工序号工序号凹模圆角半径凹模圆角半径凸模圆角半径凸模圆角半径半成品底部圆角半径半成品底部圆角半径1234mm 85. 41 3 .41788 . 0 8 . 011tdDrd1

34、8 . 06 . 0iddirrdipirr 17 . 0piirr mm 71drmm 57 . 071prmm 60.8 72drmm 5 . 475. 062prmm 511prrmm 5 . 422prrmm 50.8 63drmm 48 . 053prmm 433prrmm 5 .344prrmm 5 . 39 . 044prmm 40.8 54dr（7计算半成品拉深高度计算半成品拉深高度iiiiiiirddrddDh 32. 0 43. 0 25. 02mm 7 .285 32. 03 .41 3 .415 43. 03 .413 .4178 25. 021hmm 6 .424.5

35、 32. 04 .31 4 .315 . 4 43. 04 .314 .3178 25. 022hmm 5 .734hmm 0 .574 32. 08 .24 8 .244 43. 08 .248 .2478 25. 023h（8工序件草图工序件草图中线中线高度高度表示表示内径内径表示表示三、有凸缘圆筒形件的拉深三、有凸缘圆筒形件的拉深 该类零件的拉深过程，其变形区的应力状态和变形特点与无凸缘圆筒形件是相同的。但坯料凸缘部分不是全部拉入凹模。其拉深方法及计算方法与一般圆筒形件有一定的差别。 1、有凸缘筒形件的拉深特点、有凸缘筒形件的拉深特点 有凸缘圆筒形件的拉深系数取决于三个因素：dt /(凸

36、缘的相对直径)、/(零件的相对高度)、r/(相对圆角半径)，影响程度为递减。rRdrdhddDdmt /44. 3/4)/(12（1窄凸缘圆筒形件的拉深窄凸缘圆筒形件的拉深窄凸缘筒形件：窄凸缘筒形件：4 . 11 . 1/ddt2、带凸缘筒形件的拉深方法、带凸缘筒形件的拉深方法宽凸缘筒形件：宽凸缘筒形件：4 . 1/ddt（2宽凸缘圆筒形件的拉深宽凸缘圆筒形件的拉深mm200tdmm 200td 中小零件：如图中小零件：如图a） 大型零件：如图大型零件：如图b）减小筒形直径，增加高度，减小筒形直径，增加高度，而圆角半径基本不变而圆角半径基本不变 零件的高度在第一次拉深零件的高度在第一次拉深时就

37、基本形成，以后基本时就基本形成，以后基本保持不变，通过减小圆角保持不变，通过减小圆角半径逐渐缩小筒形部分的半径逐渐缩小筒形部分的直径直径 mm 200td在形成凸缘直径在形成凸缘直径 之后，在以后各次拉深中，凸缘直径之后，在以后各次拉深中，凸缘直径 不再变化。不再变化。 宽凸缘圆筒形件拉深应注意以下几点：宽凸缘圆筒形件拉深应注意以下几点： tdtd必须正确计算拉深高度，严格控制凸模进入凹模的深度。必须正确计算拉深高度，严格控制凸模进入凹模的深度。 在设计模具时，通常把第一次拉深时拉入凹模的表面积比实际在设计模具时，通常把第一次拉深时拉入凹模的表面积比实际所需的面积多拉进所需的面积多拉进 35（

38、有时可增加到（有时可增加到10，拉深次数多者取，拉深次数多者取上限，少者取下限），即筒形部的深度比实际的要大些。这部分多上限，少者取下限），即筒形部的深度比实际的要大些。这部分多拉进的材料从第二次开始以后的拉深中逐步分次返回到凸缘上来，拉进的材料从第二次开始以后的拉深中逐步分次返回到凸缘上来，使凸缘增厚，从而避免拉裂，同时补偿计算上的误差和板材在拉深使凸缘增厚，从而避免拉裂，同时补偿计算上的误差和板材在拉深中的厚度变化，方便试模时的调整。中的厚度变化，方便试模时的调整。 ！【例【例4-3】试确定如图所示的有凸缘圆筒形拉深件资料：】试确定如图所示的有凸缘圆筒形拉深件资料：08钢的工序尺寸。钢的工

39、序尺寸。 解：（解：（1选取修边余量选取修边余量7 . 228/76/ddtmm 2 . 2查表查表4-44-4， 1005076 td故实际凸缘外径故实际凸缘外径mm 80mm 4 .802 . 2276td（2初算毛坯直径初算毛坯直径mm 113mm 85.112 42844. 36028480 44. 3422rdhddDtmm 42mm 3mm 2830trrrrtdpdp（3判别能否一次拉成判别能否一次拉成%77. 1113/2/Dt86. 228/80/ddt查表查表4-9， 14. 222. 011dhdh故不能一次拉成，需多次拉深故不能一次拉成，需多次拉深（4计算拉深次数及各次

40、拉深直径计算拉深次数及各次拉深直径 凸缘相对直径凸缘相对直径假定值假定值 毛坯相对厚毛坯相对厚度度 第一次拉深直第一次拉深直径径 实际拉深系实际拉深系数数 极限拉深极限拉深系数系数拉深系数相差拉深系数相差值值 71.771.771.771.770.590.550.500.470.440.490.490.470.470.45+0.1+0.06+0.030-0.01672 . 1/801d623 . 1/801d574 . 1/801d535 . 1/801d506 . 1/801d1/ddNt % /DtNddt/1Ddm/111m11mmm由表由表4-104

41、-10查查得得 mm 571d应取应取由表由表4-11查得查得73. 02mmm 6 .4173. 057212mdd75. 03mmm 2 .3175. 06 .41323mdd78. 04mmm 28mm 3 .2478. 02 .31434mdd从上述数据看出，各次拉深变形程度分配不合理，现调整如下：从上述数据看出，各次拉深变形程度分配不合理，现调整如下： 极限拉深系数极限拉深系数 实际拉深系数实际拉深系数 各次拉深直径各次拉深直径/ /mm拉深系数相差值拉深系数相差值 + 0.025+ 0.04+ 0.04+ 0.04 imim id iimmm47. 01 m73. 02 m75.

42、03 m78. 04 m495. 01 m77. 02 m79. 03 m82. 04 m56495. 01131 1 mDd4377. 0562 1 2 mdd3479. 0433 2 3 mdd2882. 0344 3 4 mddm颇接近，即变形程度分配合理颇接近，即变形程度分配合理 工序号工序号凹模圆角半径凹模圆角半径凸模圆角半径凸模圆角半径半成品底部圆角半径半成品底部圆角半径1234mm 54. 82 561138 . 0 8 . 011tdDrd1 8 . 06 . 0iddirrdipirr 17 . 0piirr mm 91drmm 78 . 091prmm 6.50.7 92d

43、rmm 69 . 05 . 62prmm 711prrmm 622prrmm 40.6 5 . 63drmm 40 . 143prmm 433prrmm 344prrmm 30 . 134prmm 30.8 44dr（5计算各工序的圆角半径计算各工序的圆角半径 为该零件凸缘部分的为该零件凸缘部分的表面积。表面积。 其中，其中， 为该零件除去凸缘部分的表面积，即零件为该零件除去凸缘部分的表面积，即零件最后拉深部分实际所需材料；为该零件凸缘部分的表面积。最后拉深部分实际所需材料；为该零件凸缘部分的表面积。 （6计算第一次拉深高度计算第一次拉深高度 以第一次拉入凹模材料比零件最后拉深部分实际所需材料

44、多5%计算，毛坯直径假想直径应修正为： mm 115510405. 17630D2mm 476302222368042445104trdddt则第一次拉深高度：则第一次拉深高度： mm 1 .38 1085614. 010843. 0801155625. 0 14. 043. 025. 0222221211112211dpdptrrdrrdDdh（7校核第一次拉深相对高度校核第一次拉深相对高度 查表查表5-10， 43. 156/80/1ddt% 74. 1115/2/Dt68. 056/1 .38/70. 0/1111dhdh平安平安 （8计算以后各次拉深高度计算以后各次拉深高度 设第二次拉

45、深时多拉入设第二次拉深时多拉入3 %的材料其余的材料其余2 %的材料返回到的材料返回到凸缘上）。为了计算方便，先求出假想的毛坯直径：凸缘上）。为了计算方便，先求出假想的毛坯直径： mm 114510403. 176302Dmm 8 .44 5 . 774314. 05 . 7743. 0801144325. 0 14. 043. 025. 02222222222222222dpdptrrdrrdDdh 再设第三次拉深时多拉入1.5 %的材料其余1.5 %的材料返回到凸缘上）。为了计算方便，先求出假想的毛坯直径： mm 4 .1135104015. 176303Dmm 3 .52 553414.

46、 05543. 0804 .1133425. 0 14. 043. 025. 02222232333322333dpdptrrdrrdDdh76td四、阶梯形零件的拉深四、阶梯形零件的拉深p 判断能否一次拉深成形判断能否一次拉深成形 对于大、小直径差值小，高度又不大，台阶只有对于大、小直径差值小，高度又不大，台阶只有2 3个，一般个，一般 可以一次拉成。可以一次拉成。 对于高度较大，阶梯较多，能否一次拉成，可按以下方法判断：对于高度较大，阶梯较多，能否一次拉成，可按以下方法判断： l 按相对高度判断按相对高度判断nnn321).(dhdhhhh直径为直径为dn的圆筒形件的圆筒形件一次拉深的极限

47、高度，一次拉深的极限高度，可查表可查表4-8得到。得到。假设假设 ，则可一次拉成；，则可一次拉成；11322111232121 nnnnnnyhhhhhhDdDdhhDdhhDdhhml 按假想拉深系数按假想拉深系数mymy判断判断1mmy设圆筒形件的第一次极限拉深系数为设圆筒形件的第一次极限拉深系数为m1 m1 假设假设 ，则需多次拉深。，则需多次拉深。1mmy由表由表4-5查得查得m1=0.50.53, 故可以一次拉成。故可以一次拉成。 【例【例4-4】试确定如图所示零件的拉深系数，材料为】试确定如图所示零件的拉深系数，材料为08钢，钢，料厚料厚t =1.5 mm，毛坯直径，毛坯直径D =

48、103 mm。 解：解：11322111232121 nnnnnnyhhhhhhDdDdhhDdhhDdhhm554. 0181010101035 .441035 .568101035 .711010ym%46. 1103/5 . 1/Dt1mmy63. 05 .4428).(nn321dhhhh%46. 1103/5 . 1/Dt由表由表4-8查得查得, 65. 0/11dh由于由于0.630.65，故可以一次拉深成形。，故可以一次拉深成形。显然两种方法判断结果相同。显然两种方法判断结果相同。 p 阶梯形件多次拉深的方法阶梯形件多次拉深的方法（1 1当任意两相邻阶梯直径之比当任意两相邻阶梯直

49、径之比dn/dn-1dn/dn-1都不小于相应的圆筒形都不小于相应的圆筒形件的极限拉深系数。拉深方法见图件的极限拉深系数。拉深方法见图a)a)（2 2若某相邻两阶梯直径之比若某相邻两阶梯直径之比(dn/dn-1)(dn/dn-1)小于相应圆筒形件的极限拉小于相应圆筒形件的极限拉深系数。拉深方法见图深系数。拉深方法见图b)b)通过工序通过工序1、2、3成形成形d2，之后通过工序，之后通过工序4成形成形dn，最后通过工序，最后通过工序5成形成形d1d2/d1m2（3若最小阶梯直径若最小阶梯直径 过小，即过小，即 过小，过小， 又不大时，最小阶梯可又不大时，最小阶梯可用胀形法得到。用胀形法得到。nd

50、1nnddnh（4若阶梯形件较浅，且每个阶梯的高度又不大，但相邻阶梯直径相差若阶梯形件较浅，且每个阶梯的高度又不大，但相邻阶梯直径相差又较大而不能一次拉出时，可先拉成圆形或带有大圆角的筒形，最后通又较大而不能一次拉出时，可先拉成圆形或带有大圆角的筒形，最后通过整形得到所需零件。过整形得到所需零件。过渡形状过渡形状 曲面形状曲面形状(如球面、锥面及抛物面如球面、锥面及抛物面) 零件零件的拉深，其变形区的位置、受力情况、变形的拉深，其变形区的位置、受力情况、变形特点等都与圆筒形零件不同，所以在拉深中特点等都与圆筒形零件不同，所以在拉深中出现的各种问题和解决方法亦与圆筒形件不出现的各种问题和解决方法

51、亦与圆筒形件不同。对于这类零件就不能简单地用拉深系数同。对于这类零件就不能简单地用拉深系数衡量成形的难易程度，并把拉深系数作为制衡量成形的难易程度，并把拉深系数作为制定拉深工艺和模具设计的依据。定拉深工艺和模具设计的依据。 4-4 非直壁旋转体零件的拉深非直壁旋转体零件的拉深（1拉深球面零件时拉深球面零件时(如图），毛坯的凸缘部分与中间部分都是变如图），毛坯的凸缘部分与中间部分都是变形区，而且在很多情况下中间部分反而是主要变形区形区，而且在很多情况下中间部分反而是主要变形区 。 （2锥形零件的拉深与球面零件一样，除具有凸模接触面积小、压锥形零件的拉深与球面零件一样，除具有凸模接触面积小、压力集

52、中、容易引起局部变薄及自由面积大、压边圈作用相对减弱、力集中、容易引起局部变薄及自由面积大、压边圈作用相对减弱、容易起皱等特点外，还由于零件口部与底部直径差别大，回弹特容易起皱等特点外，还由于零件口部与底部直径差别大，回弹特别严重，因此锥形零件的拉深比球面零件更为困难。别严重，因此锥形零件的拉深比球面零件更为困难。 （3抛物面零件，其拉深时和球面以及锥形零件一样，材料处于悬抛物面零件，其拉深时和球面以及锥形零件一样，材料处于悬空状态，极易发生起皱。空状态，极易发生起皱。 总之，球面零件、锥形零件和抛物面零件等其他旋转体零件的总之，球面零件、锥形零件和抛物面零件等其他旋转体零件的拉深是拉深和胀形

53、两种变形方式的复合，其应力、应变既有拉伸拉深是拉深和胀形两种变形方式的复合，其应力、应变既有拉伸类、又有压缩类变形的特征。类、又有压缩类变形的特征。一、曲面形状零件的拉深特点一、曲面形状零件的拉深特点拉伸类变形拉伸类变形压缩类变形压缩类变形由于存在悬空由于存在悬空区，起皱成为区，起皱成为非直壁旋转体非直壁旋转体拉深要解决的拉深要解决的主要问题。主要问题。 球面零件可分为半球形件球面零件可分为半球形件(图图a)和非半球形件和非半球形件(图图b，c，d) 两大类。不论哪一种类型，均不能用拉深系两大类。不论哪一种类型，均不能用拉深系数来衡量拉深成形的难易程度。对于半球形件，根数来衡量拉深成形的难易程

54、度。对于半球形件，根据拉深系数的定义可知，其拉深系数是与零件直径据拉深系数的定义可知，其拉深系数是与零件直径无关的常数，即：无关的常数，即： 707. 02 /ddDdm二、球面零件拉深方法二、球面零件拉深方法dRDDRS2224222半球 当当 时，采用带拉深筋的凹模或反拉深凹模成形。时，采用带拉深筋的凹模或反拉深凹模成形。 当当 时，采用带压边圈的拉深模拉深。时，采用带压边圈的拉深模拉深。 当 时，可以采用不带压边装置的简单有底凹模一次拉成。 % 3/Dt% 3% 5 . 0/Dt% 5 . 0/Dt凸模压边圈凹模顶料板(a)(a)反拉深反拉深 (b)(b)带拉深筋拉深带拉深筋拉深 (c)

55、(c)双弯曲拉深双弯曲拉深 抛物面零件常见的拉深方法：抛物面零件常见的拉深方法：浅抛物面形件浅抛物面形件( ) ( ) 因其高径比接近球形，因此拉深因其高径比接近球形，因此拉深方法同球形件。方法同球形件。深抛物面形件深抛物面形件( )( )其拉深难度有所提高。这时为了其拉深难度有所提高。这时为了使毛坯中间部分紧密贴模而又不起皱，通常需采用具有拉深筋的使毛坯中间部分紧密贴模而又不起皱，通常需采用具有拉深筋的模具以增加径向拉应力。如汽车灯罩的拉深如图就是采用有模具以增加径向拉应力。如汽车灯罩的拉深如图就是采用有两道拉深筋的模具成形的。两道拉深筋的模具成形的。6 . 05 . 0/dh6 . 05

56、. 0/dh三、抛物面零件拉深方法三、抛物面零件拉深方法 锥形件的拉深次数及拉深方法取决于锥形件的几何参数，锥形件的拉深次数及拉深方法取决于锥形件的几何参数，即相对高度即相对高度 、锥角、锥角 和相对料厚和相对料厚 。四、锥形零件拉深方法四、锥形零件拉深方法dh/Dt/ 一般当相对高度较大，锥一般当相对高度较大，锥角较大，而相对料厚较小时，角较大，而相对料厚较小时，变形困难，需进行多次拉深。变形困难，需进行多次拉深。 为保证拉深工艺的稳定性，不论锥形件本身是否有凸缘，在拉为保证拉深工艺的稳定性，不论锥形件本身是否有凸缘，在拉深过程中一般都需拉深出凸缘，再采用切边工艺，切去多余部分。深过程中一般

57、都需拉深出凸缘，再采用切边工艺，切去多余部分。 拉深锥形件的方法有如下几种拉深锥形件的方法有如下几种: : 对于浅锥形件对于浅锥形件 30. 025. 0/2dh8050可一次拉成，但精度不高，因回弹较严重。可采用可一次拉成，但精度不高，因回弹较严重。可采用带拉深筋的凹模或压边圈，或采用软模进行拉深。带拉深筋的凹模或压边圈，或采用软模进行拉深。应增大压边力，减小回弹。应增大压边力，减小回弹。p 对于中锥形件对于中锥形件70. 030. 0/2dh4515拉深方法取决于相对料厚拉深方法取决于相对料厚 % 5 . 2/Dt可不采用压边圈一次拉成。为保证工件的精度，最好可不采用压边圈一次拉成。为保证

58、工件的精度，最好在拉深终了时增加一道整形工序。在拉深终了时增加一道整形工序。 % 5 . 2% 5 . 1/Dt可一次拉成，但需采用压边圈、拉深筋、增加可一次拉成，但需采用压边圈、拉深筋、增加工艺凸缘等措施提高径向拉应力，防止起皱。工艺凸缘等措施提高径向拉应力，防止起皱。 % 5 . 1/Dt因料较薄而容易起皱，需采用压边圈经多次拉因料较薄而容易起皱，需采用压边圈经多次拉深成形。深成形。 p 对于高锥形件对于高锥形件70. 0/2dh3010易产生变薄严重而拉裂和起皱。易产生变薄严重而拉裂和起皱。这时需采用特殊的拉深工艺。这时需采用特殊的拉深工艺。 l 阶梯拉深成形法阶梯拉深成形法 l 锥面逐

59、步成形法锥面逐步成形法 l 整个锥面一次成形法整个锥面一次成形法（a a阶梯拉深法阶梯拉深法 （b b锥面逐步成形法锥面逐步成形法 （c c整个锥面一次成形法整个锥面一次成形法 直壁零件直壁零件曲面零件曲面零件成形机理成形机理拉深成形拉深成形拉深拉深 + 胀形的复合胀形的复合变形区位置变形区位置平面凸缘区平面凸缘区平面凸缘区（拉深）平面凸缘区（拉深）+ 坯料中部区（胀形）坯料中部区（胀形）变形区的受力变形区的受力状态和变形特状态和变形特点点在切向压应力，径向拉在切向压应力，径向拉应力作用下，产生切向应力作用下，产生切向收缩、径向伸长的拉深收缩、径向伸长的拉深变形变形平面凸缘区平面凸缘区：在切向

60、压应力，径向拉应力作用下，：在切向压应力，径向拉应力作用下，产生切向收缩、径向伸长的拉深变形；产生切向收缩、径向伸长的拉深变形；坯料中部区坯料中部区：在两向拉应力的作用下，产生两向：在两向拉应力的作用下，产生两向伸长的胀形变形伸长的胀形变形材料冲压性能材料冲压性能要求要求 r 值，值，n 值要求不大值要求不大同时要求同时要求 r 值和值和 n 值值悬空部分悬空部分无明显的悬空部分无明显的悬空部分有明显的悬空部分有明显的悬空部分凸模侧壁的摩凸模侧壁的摩擦作用擦作用凸模与侧壁接触，存在凸模与侧壁接触，存在有凸模侧壁的摩擦作用有凸模侧壁的摩擦作用凸模与侧壁不接触，不存在凸模侧壁的摩擦作用凸模与侧壁不