第4章拉深工艺与模具设计

1、 拉深过程分析拉深过程分析4.1筒形件拉深的工艺计算筒形件拉深的工艺计算4.2筒形件以后各次拉深筒形件以后各次拉深4.3拉深模工作部分结构参数的确定拉深模工作部分结构参数的确定4.6其它形状零件的拉深其它形状零件的拉深4.7拉深模典型结构拉深模典型结构4.5拉深（又称拉延）是利用拉深模在压拉深（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工方法。它是序件制成开口空心零件的加工方法。它是冲压基本工序之一。冲压基本工序之一。用拉深方法不仅可以制成筒形、阶梯用拉深方法不仅可以制成筒形、阶梯形、锥形、球形、盒形和其他不规则形

2、状形、锥形、球形、盒形和其他不规则形状的薄壁零件，还能和其他冲压成形工艺配的薄壁零件，还能和其他冲压成形工艺配合，制造形状极为复杂的零件，如图合，制造形状极为复杂的零件，如图4.14.1所所示。示。用拉深方法来制造薄壁空心件生产效用拉深方法来制造薄壁空心件生产效率高，而且精度也较高，材料消耗少，零率高，而且精度也较高，材料消耗少，零件的强度与刚度也高。因此广泛应用于汽件的强度与刚度也高。因此广泛应用于汽车、电子、日用品、仪表、航空和航天等车、电子、日用品、仪表、航空和航天等各种工业部门的产品生产中。各种工业部门的产品生产中。图图4.1 4.1 拉深件类型拉深件类型 4.1.1 4.1.1 拉深

3、变形过程拉深变形过程为了说明拉深过程中金属的变形，可为了说明拉深过程中金属的变形，可进行网格试验。在圆形毛坯上画出许多等进行网格试验。在圆形毛坯上画出许多等间距为间距为 的同心圆和等分中心角度的辐射的同心圆和等分中心角度的辐射线（如图线（如图4.34.3（a a）所示）。）所示）。在拉深后观察由这些同心圆与辐射线在拉深后观察由这些同心圆与辐射线所组成的扇形网格，可以发现：在筒形件所组成的扇形网格，可以发现：在筒形件底部的网格基本上保持原来的形状，而筒底部的网格基本上保持原来的形状，而筒壁部分的网格则发生了很大的变化，由扇壁部分的网格则发生了很大的变化，由扇形网格变成为矩形网格。形网格变成为矩形

4、网格。原来的直径不同的同心圆均变为筒壁原来的直径不同的同心圆均变为筒壁上直径相同的水平圆周线，不仅圆周周长上直径相同的水平圆周线，不仅圆周周长缩短，而且其间距缩短，而且其间距 也增大了，愈靠近筒也增大了，愈靠近筒的口部间距增大愈多，即：的口部间距增大愈多，即： 1 1 2 2 3 3 。 图图4.3 4.3 拉深件的网格试验拉深件的网格试验由上述分析可知，在拉深过程中，毛由上述分析可知，在拉深过程中，毛坯的中心部分成为筒形件的底部，基本不坯的中心部分成为筒形件的底部，基本不变形，是不变形区。毛坯的凸缘部分（即变形，是不变形区。毛坯的凸缘部分（即凹模口外的环形部分）是主要变形区。拉凹模口外的环形

5、部分）是主要变形区。拉深过程实质上就是将毛坯的凸缘部分材料深过程实质上就是将毛坯的凸缘部分材料逐渐转移到筒壁部分的过程。逐渐转移到筒壁部分的过程。 4.1.2 4.1.2 拉深过程中毛坯凸缘拉深过程中毛坯凸缘部分的应力分布规律部分的应力分布规律拉深过程是一个较复杂的塑性变形过拉深过程是一个较复杂的塑性变形过程。在拉深过程中的不同时刻，在毛坯的程。在拉深过程中的不同时刻，在毛坯的不同部位，它们的应力应变状态是不一样不同部位，它们的应力应变状态是不一样的，但只有凸缘部位的应力状态才满足屈的，但只有凸缘部位的应力状态才满足屈服条件，所以凸缘部位是塑性变形区，底服条件，所以凸缘部位是塑性变形区，底部和

6、壁部为非变形区。部和壁部为非变形区。壁部只是将凸模作用在底部的力传至壁部只是将凸模作用在底部的力传至凸缘，使之变形，故壁部也称为传力区。凸缘，使之变形，故壁部也称为传力区。 4.1.3 4.1.3 拉深件质量分析拉深件质量分析起皱与拉裂起皱与拉裂4.1.3.1 4.1.3.1 凸缘起皱凸缘起皱拉深过程中，凸缘区的主要变形是切拉深过程中，凸缘区的主要变形是切向压缩。向压缩。当切向压应力当切向压应力 3 3较大而板料又较薄时，较大而板料又较薄时，凸缘部分材料便会失去稳定性，而在凸缘凸缘部分材料便会失去稳定性，而在凸缘的整个周围产生波浪形的连续弯曲（如图的整个周围产生波浪形的连续弯曲（如图4.64.

7、6所示），这就是拉深时的起皱现象。所示），这就是拉深时的起皱现象。由于在凸缘的外边缘由于在凸缘的外边缘 3 3最大，所以起最大，所以起皱也首先在最外缘出现。起皱是拉深时的皱也首先在最外缘出现。起皱是拉深时的主要质量问题之一。主要质量问题之一。4.1.3.2 4.1.3.2 筒壁拉裂筒壁拉裂拉深时，筒壁所受的拉应力拉深时，筒壁所受的拉应力 p除了与除了与凸缘塑性变形所需的径向拉应力凸缘塑性变形所需的径向拉应力 有关外，还与由于压料力引起的摩擦阻力、有关外，还与由于压料力引起的摩擦阻力、坯料在凹模圆角表面滑动所产生的摩擦阻坯料在凹模圆角表面滑动所产生的摩擦阻力以及材料进入凹模时由直变弯和由弯变力以

8、及材料进入凹模时由直变弯和由弯变直所引起的应力有关。直所引起的应力有关。maxmax1其中其中 约占筒壁所受的总拉应力约占筒壁所受的总拉应力 p的的65%75%。因此，。因此， p一般按下式计一般按下式计算：算：maxmax1 p= （4.7）式中，式中， 拉深效率，其值为拉深效率，其值为0.650.75。 bbma11maxmax1 4.2.1 4.2.1 毛坯尺寸的计算毛坯尺寸的计算4.2.1.1 4.2.1.1 毛坯尺寸的计算原则毛坯尺寸的计算原则拉深件坯料的形状和尺寸是以冲件形拉深件坯料的形状和尺寸是以冲件形状和尺寸为基础，按体积不变原则和相似状和尺寸为基础，按体积不变原则和相似原则确

9、定。原则确定。 根据体积不变原则，对于不变薄拉根据体积不变原则，对于不变薄拉深，假设变形前后料厚不变，于是，面积深，假设变形前后料厚不变，于是，面积也不变，即拉深前坯料表面积与拉深后冲也不变，即拉深前坯料表面积与拉深后冲件表面积近似相等。件表面积近似相等。 为了使毛坯形状符合金属在塑性变为了使毛坯形状符合金属在塑性变形时的流动规律，应注意相似原则，即拉形时的流动规律，应注意相似原则，即拉深前坯料的形状应与冲件断面形状大体相深前坯料的形状应与冲件断面形状大体相似，但坯料的周边必须是光滑的曲线连接。似，但坯料的周边必须是光滑的曲线连接。对于形状复杂的拉深件，利用相似原对于形状复杂的拉深件，利用相似

10、原则仅能初步确定坯料形状，必须通过多次则仅能初步确定坯料形状，必须通过多次试压，反复修改，才能最终确定出坯料形试压，反复修改，才能最终确定出坯料形状。因此，拉深件的模具设计一般是先设状。因此，拉深件的模具设计一般是先设计拉深模，待坯料形状尺寸确定后再设计计拉深模，待坯料形状尺寸确定后再设计毛坯的落料模。毛坯的落料模。 由于金属板料具有板平面方向性和由于金属板料具有板平面方向性和模具几何形状等因素的影响，会造成拉深模具几何形状等因素的影响，会造成拉深件口部不整齐，因此在多数情况下采取加件口部不整齐，因此在多数情况下采取加大工序件高度或凸缘宽度的办法，拉深后大工序件高度或凸缘宽度的办法，拉深后再经

11、过切边工序以保证零件质量。再经过切边工序以保证零件质量。圆筒形件和带凸缘件的修边余量可参圆筒形件和带凸缘件的修边余量可参考表考表4.24.2和表和表4.34.3。当零件的相对高度。当零件的相对高度H H/ /d d很很小，并且高度尺寸要求不高时，也可以不小，并且高度尺寸要求不高时，也可以不用切边工序。用切边工序。4.2.1.2 4.2.1.2 简单形状的旋转体拉深件简单形状的旋转体拉深件毛坯直径计算毛坯直径计算首先将拉深件划分为若干个简单的便首先将拉深件划分为若干个简单的便于计算的几何体，并分别求出各简单几何于计算的几何体，并分别求出各简单几何体的表面积。把各简单几何体面积相加即体的表面积。把

12、各简单几何体面积相加即为拉深件总面积，然后根据表面积相等原为拉深件总面积，然后根据表面积相等原则，求出坯料直径。则，求出坯料直径。 （4.10） 式中各部分简单几何形状表面积计算式中各部分简单几何形状表面积计算公式可查表公式可查表4.4。aaaaaDn32124aD4)(4212ddA序号序号名名 称称几几 何何 形形 状状面面 积积1 1圆圆2 2环环表表4.44.4 简单几何形状的表面积计算公式简单几何形状的表面积计算公式)(4212ddA22785. 04ddA 续表续表序号序号名名 称称几几 何何 形形 状状面面 积积3 3筒形筒形4 4截头锥形截头锥形21ddlA2122ddhldh

13、A序号序号名名 称称几几 何何 形形 状状面面 积积5 5半圆球半圆球6 6四分之一凹球四分之一凹球带带7 7四分之一凸球四分之一凸球带带22 rA )4(2rdrA)4(2rdrA续表续表例例4.1 4.1 求无凸缘筒形件的毛坯直径求无凸缘筒形件的毛坯直径解：如图解：如图4.84.8所示，可将拉深件分成三所示，可将拉深件分成三个部分个部分a a1 1、a a2 2和和a a3 3，图图4.8 4.8 筒形件毛坯尺寸计算筒形件毛坯尺寸计算 则则 A= a1 + a2 + a3 各部分各部分a的计算由表的计算由表4.4查得：查得：hdardrada2312211424 分别将分别将a a1 1、

14、a a2 2和和a a3 3代入式（代入式（4.104.10）即）即得：得：hdrdrdD211424421221824rrdhdd 若以若以 ， ， 代入上式，得代入上式，得 （4.11）14. 3 rdd221rHh2222256. 072. 14rrdhddD 例例4.2 4.2 求带凸缘的筒形件的毛坯尺寸。求带凸缘的筒形件的毛坯尺寸。解：如图解：如图4.94.9所示，可将拉深件分成五个部所示，可将拉深件分成五个部分分a a1 1，a a2 2，a a5 5。凸缘区：凸缘区：)(423241dda图图4.9 4.9 带凸缘筒形件毛坯尺寸计算带凸缘筒形件毛坯尺寸计算口部圆角区：口部圆角区：

15、 筒壁区：筒壁区： )4(21312rdrahda23底部圆角区：底部圆角区：筒底区：筒底区：)4(22124rdra4215da 若上下两个圆角半径相同，则以若上下两个圆角半径相同，则以r r1 1= =r r2 2= =r r代入以上各式，再将代入以上各式，再将a a1 1，a a2 2，a a5 5代入式（代入式（4.104.10）即可得：）即可得：2324221221424ddrddrhddD 若以若以 =3.14=3.14，d d3 3= =d d2 2+2+2r r，d d1 1= =d d2 22 2r r，h h= =H H2 2r r代入上式，得代入上式，得 （4.12） 2

16、22444. 34rdHddD4.2.1.3 4.2.1.3 复杂形状的旋转体拉深件复杂形状的旋转体拉深件毛坯直径计算毛坯直径计算形状复杂的旋转体拉深件毛坯直径的形状复杂的旋转体拉深件毛坯直径的计算可利用久里金法则，即任何形状的母计算可利用久里金法则，即任何形状的母线线ABAB绕轴线绕轴线O O- -O O旋转，所得到的旋转体表面旋转，所得到的旋转体表面积等于母线展开长度积等于母线展开长度L L和其重心绕轴线旋转和其重心绕轴线旋转所得周长所得周长2 2 x x的乘积（的乘积（x x是该段母线重心至是该段母线重心至轴线的距离）（图轴线的距离）（图4.104.10）。即）。即图图4.10 4.10

17、 久里金法则式（久里金法则式（4.134.13）示意图）示意图旋转体表面积旋转体表面积 （4.13）毛坯面积毛坯面积xLA242DA 毛坯面积与旋转体表面积相等，则毛毛坯面积与旋转体表面积相等，则毛坯直径为坯直径为 复杂形状的旋转体拉深件毛坯直径的复杂形状的旋转体拉深件毛坯直径的计算方法如下。计算方法如下。LxD81 1解析法解析法适用于直线与圆弧相连接的形状，如适用于直线与圆弧相连接的形状，如图图4.114.11所示。所示。图图4.11 4.11 由直线与圆弧连接的拉深件由直线与圆弧连接的拉深件 将母线按直线与圆弧分段将母线按直线与圆弧分段1 1，2 2，n n； 计算各线段长度计算各线段长

18、度l l1 1，l l2 2，l ln n； 计算各线段的重心至轴线的距离计算各线段的重心至轴线的距离x x1 1，x x2 2，x xn n。直线段的重心在其中点上，圆弧线段直线段的重心在其中点上，圆弧线段的重心可按下列公式计算：的重心可按下列公式计算：在图在图4.12（a）中）中 A=aRcos x=A+r0在图在图4.12（b）中）中 B=bRcos x=B+r022式中，式中，A A、B B弧线的重心至轴弧线的重心至轴y yy y的距离；的距离； a a、b b系数：系数： ，弧与水平轴相接时用，弧与水平轴相接时用a a； ，弧与垂直轴相接时用，弧与垂直轴相接时用b b。asin180

19、b)cos1 (180图图4.12 4.12 圆弧线段的重心圆弧线段的重心 计算毛坯直径：计算毛坯直径： （4.144.14）)(8882211nnnnxlxlxlxlLxD2 2作图解析法作图解析法适用于曲线连接的形状，如图适用于曲线连接的形状，如图4.134.13所所示。示。图图4.13 4.13 母线为圆滑曲线的拉深件母线为圆滑曲线的拉深件对于母线为曲线连接的旋转体拉深件，对于母线为曲线连接的旋转体拉深件，可将拉深件的母线分成线段可将拉深件的母线分成线段1 1，2 2，n n，把各线段近似当作直线看待，从图上量出把各线段近似当作直线看待，从图上量出各线段各线段l l1 1，l l2 2，

20、l ln n及其重心至轴线距离及其重心至轴线距离x x1 1，x x1 1，x xn n，然后按式（，然后按式（4.144.14）计算毛）计算毛坯直径坯直径D D。 为了计算方便，若把各线段长度为了计算方便，若把各线段长度l l1 1，l l2 2，l ln n取成相等，即取成相等，即l l1 1= =l l2 2=l ln n= =l l，则则 用这种方法确定毛坯直径，作图正确用这种方法确定毛坯直径，作图正确与否直接影响毛坯尺寸的大小、为了提高与否直接影响毛坯尺寸的大小、为了提高毛坯尺寸的正确性，在作图时，根据实际毛坯尺寸的正确性，在作图时，根据实际情况，可将拉深件母线按比例放大。情况，可将

21、拉深件母线按比例放大。)(821nxxxlD 4.2.2 4.2.2 拉深系数与极限拉深拉深系数与极限拉深系数系数4.2.2.1 4.2.2.1 拉深系数的概念拉深系数的概念下面以筒形件为例来说明。所谓拉深下面以筒形件为例来说明。所谓拉深系数，即每次拉深后筒形件的直径与该次系数，即每次拉深后筒形件的直径与该次拉深前毛坯（或半成品）直径的比值（图拉深前毛坯（或半成品）直径的比值（图4.14）。）。图图4.14 4.14 多次拉深时筒形件直径的变化多次拉深时筒形件直径的变化第一次拉深系数第一次拉深系数Ddm11以后各次拉深系数以后各次拉深系数 122ddm 1nnnddm 拉深件的总拉深系数拉深件

22、的总拉深系数m m总表示从毛坯总表示从毛坯D D拉深至拉深至d dn n的总变形程度，总拉深系数为各的总变形程度，总拉深系数为各次拉深系数的乘积。即次拉深系数的乘积。即 （4.15） 12123121nnnnnddddddddDdDdm总拉深系数的数值小于拉深系数的数值小于1 1。m m值愈小，说值愈小，说明拉深前后直径差别越大，亦即该道工序明拉深前后直径差别越大，亦即该道工序拉深变形程度愈大。拉深变形程度愈大。4.2.2.2 4.2.2.2 极限拉深系数极限拉深系数在制定拉深工艺时，如果每道工序的在制定拉深工艺时，如果每道工序的拉深系数取得愈小，则拉深件所需要的拉拉深系数取得愈小，则拉深件所

23、需要的拉深次数也愈少，但拉深系数取得过小，就深次数也愈少，但拉深系数取得过小，就会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。因此拉深系数因此拉深系数m的减小有一个客观的界限，的减小有一个客观的界限，这个界限就称为极限拉深系数。用这个界限就称为极限拉深系数。用mmin表表示。示。影响极限拉深系数的主要因素有以下影响极限拉深系数的主要因素有以下几方面。几方面。1 1材料的力学性能材料的力学性能材料的屈强比材料的屈强比 s/ b愈小，材料的伸长愈小，材料的伸长率率 愈大，对拉深愈有利。愈大，对拉深愈有利。 2 2板料的相对厚度板料的相对厚度t t/ /D D相对厚度相对厚

24、度t t/ /D D愈大，拉深时抵抗失稳起愈大，拉深时抵抗失稳起皱的能力愈大，因而可以减小压边力，从皱的能力愈大，因而可以减小压边力，从而减少摩擦阻力，有利于减小极限拉深系而减少摩擦阻力，有利于减小极限拉深系数。数。3 3拉深条件拉深条件（1 1）模具工作部分的结构参数）模具工作部分的结构参数采用过小的凸、凹模圆角半径与凸、凹采用过小的凸、凹模圆角半径与凸、凹模间隙会使拉深过程中摩擦阻力与弯曲阻力模间隙会使拉深过程中摩擦阻力与弯曲阻力增加，危险断面的变薄加剧，而凸、凹模圆增加，危险断面的变薄加剧，而凸、凹模圆角半径与凸、凹模间隙过大则会减小实际压角半径与凸、凹模间隙过大则会减小实际压边面积，使

25、板料的悬空部分增加，易于引起边面积，使板料的悬空部分增加，易于引起板料失稳起皱，所以都对拉深不利。板料失稳起皱，所以都对拉深不利。 （2 2）压边条件）压边条件采用压边圈并施加合理的压边力对拉采用压边圈并施加合理的压边力对拉深有利，可以减小极限拉深系数。压边力深有利，可以减小极限拉深系数。压边力过大，会增加拉深阻力；压边力过小，在过大，会增加拉深阻力；压边力过小，在拉深时不足以防止起皱，都对拉深不利。拉深时不足以防止起皱，都对拉深不利。合理的压边力应该是在保证不起皱的前提合理的压边力应该是在保证不起皱的前提下取最小值。下取最小值。（3 3）摩擦与润滑条件）摩擦与润滑条件凹模（特别是圆角入口处）

26、与压边圈凹模（特别是圆角入口处）与压边圈的工作表面应十分光滑并采用润滑剂，以的工作表面应十分光滑并采用润滑剂，以减小板料在拉深过程中的摩擦阻力，从而减小板料在拉深过程中的摩擦阻力，从而减少传力区危险断面的负担，可以减小极减少传力区危险断面的负担，可以减小极限拉深系数。限拉深系数。 4.3.1 4.3.1 筒形件以后各次拉深筒形件以后各次拉深的特点的特点 首次拉深时，平板毛坯的厚度和力首次拉深时，平板毛坯的厚度和力学性能都是均匀的，而以后各次拉深时，学性能都是均匀的，而以后各次拉深时，筒形件毛坯的壁厚与力学性能都不均匀。筒形件毛坯的壁厚与力学性能都不均匀。 首次拉深时，凸缘变形区的环形面首次拉深

27、时，凸缘变形区的环形面积是逐渐缩小的，而在以后各次拉深时，积是逐渐缩小的，而在以后各次拉深时，其环形变形区（其环形变形区（d dn n1 1d dn n）面积保持不变，）面积保持不变，只是在拉深终了以前，才逐渐缩小。只是在拉深终了以前，才逐渐缩小。 首次拉深时，拉深力的变化是变形首次拉深时，拉深力的变化是变形抗力的增加与变形区域的减小这两个相反抗力的增加与变形区域的减小这两个相反的因素互相消长的过程，因而在开始阶段的因素互相消长的过程，因而在开始阶段较快达到最大拉深力，然后逐渐减小为零，较快达到最大拉深力，然后逐渐减小为零，如图如图4.54.5和图和图4.184.18所示。所示。 图图4.18

28、 4.18 首次拉深与以后各次拉深时拉深力的变化曲线首次拉深与以后各次拉深时拉深力的变化曲线11首次拉深；首次拉深；22以后各次拉深以后各次拉深 以后各次拉深时的危险断面与首次以后各次拉深时的危险断面与首次拉深时一样，都是在凸模圆角处，但首次拉深时一样，都是在凸模圆角处，但首次拉深时最大拉深力发生在初始阶段，所以拉深时最大拉深力发生在初始阶段，所以破裂也发生在拉深的初始阶段；而以后各破裂也发生在拉深的初始阶段；而以后各次拉深的最大拉深力发生在拉深的最后阶次拉深的最大拉深力发生在拉深的最后阶段，所以破裂就往往出现在拉深的后期。段，所以破裂就往往出现在拉深的后期。 以后各次拉深的变形区，因其外缘以

29、后各次拉深的变形区，因其外缘有筒壁刚性支持，所以稳定性较首次拉深有筒壁刚性支持，所以稳定性较首次拉深好，不易起皱。只是在拉深的最后阶段，好，不易起皱。只是在拉深的最后阶段，当筒壁边缘开始进入变形区时，变形区的当筒壁边缘开始进入变形区时，变形区的外缘失去刚性支持，这时才有起皱的可能外缘失去刚性支持，这时才有起皱的可能性。性。 4.3.2 4.3.2 以后各次拉深的方法以后各次拉深的方法以后各次拉深大致有两种方法：正拉以后各次拉深大致有两种方法：正拉深与反拉深（图深与反拉深（图4.194.19）。正拉深的拉深方）。正拉深的拉深方向与前一次拉深方向一致，为一般常用的向与前一次拉深方向一致，为一般常用

30、的拉深方法。反拉深的拉深方向与前一次拉拉深方法。反拉深的拉深方向与前一次拉深的方向相反，反拉深时，工件发生翻转，深的方向相反，反拉深时，工件发生翻转，内外表面互换。内外表面互换。 图图4.19 4.19 正拉深与反拉深正拉深与反拉深 4.5.1 4.5.1 单工序拉深模单工序拉深模4.5.1.1 4.5.1.1 无压边装置的简单拉深模无压边装置的简单拉深模如图如图4.244.24所示，模具没有压边装置，所示，模具没有压边装置，因此仅适用于拉深变形程度不大，相对厚因此仅适用于拉深变形程度不大，相对厚度（度（t t/ /D D）较大的零件。拉深凸模）较大的零件。拉深凸模4 4直接用直接用螺钉紧固在

31、模柄上。螺钉紧固在模柄上。 拉深凹模拉深凹模2 2采用硬质合金压套在凹模套采用硬质合金压套在凹模套圈圈6 6内，然后用锥孔压块内，然后用锥孔压块1 1紧固在通用的下紧固在通用的下模座内。毛坯靠定位板模座内。毛坯靠定位板5 5定位。定位。模具没有专门的卸件装置，靠工件口模具没有专门的卸件装置，靠工件口部拉深后弹性恢复张开，在凸模上行时被部拉深后弹性恢复张开，在凸模上行时被凹模下部的脱料颈刮下。为使工件在拉深凹模下部的脱料颈刮下。为使工件在拉深后不至于紧贴在凸模上难以取下，在拉深后不至于紧贴在凸模上难以取下，在拉深凸模凸模4 4上开有通气孔。上开有通气孔。图图4.24 4.24 无压边圈的首次拉深

32、模无压边圈的首次拉深模11锥孔压块；锥孔压块；22拉深凹模；拉深凹模；33凸模定位圈；凸模定位圈；44拉深凸模；拉深凸模；55定位板；定位板；66凹模套圈；凹模套圈；77垫板垫板4.5.1.2 4.5.1.2 带压边装置的拉深模带压边装置的拉深模如图如图4.254.25所示为压边圈装在上模部分所示为压边圈装在上模部分的正装拉深模。由于弹性元件装在上模，的正装拉深模。由于弹性元件装在上模，因此凸模要比较长，这种结构适宜于拉深因此凸模要比较长，这种结构适宜于拉深深度不大的工件。深度不大的工件。 图图4.25 4.25 带压边带压边装置的拉深模装置的拉深模 11压边螺钉；压边螺钉；22拉深凸模；拉深

33、凸模；33压边圈；压边圈；44定位板；定位板；55拉深凹模拉深凹模 图图4.264.26所示为压边圈装在下模部分的所示为压边圈装在下模部分的倒装拉深模。由于弹性元件是装在下模座倒装拉深模。由于弹性元件是装在下模座下的压力机工作台面的孔中，因此空间较下的压力机工作台面的孔中，因此空间较大，允许弹性元件有较大的压缩行程，可大，允许弹性元件有较大的压缩行程，可以拉深深度较大一些的拉深件。这副模具以拉深深度较大一些的拉深件。这副模具采用了锥形压边圈采用了锥形压边圈6 6。在拉深时，锥形压边圈先将毛坯压成在拉深时，锥形压边圈先将毛坯压成锥形，使毛坯的外径已经产生一定量的收锥形，使毛坯的外径已经产生一定量

34、的收缩，然后再将其拉成筒形件。采用这种结缩，然后再将其拉成筒形件。采用这种结构，有利于拉深变形，可以减小一些极限构，有利于拉深变形，可以减小一些极限拉深系数。拉深系数。图图4.26 4.26 带锥形带锥形压边圈的倒装拉压边圈的倒装拉深模深模11上模座；上模座；22推杆；推杆；33推件板；推件板；44锥形凹模；锥形凹模；55限位柱；限位柱；66锥形压边圈；锥形压边圈；77拉深凸模；拉深凸模；88凸模固定板；凸模固定板；99下模座下模座4.5.1.3 4.5.1.3 压边装置压边装置目前在生产实际中常用的压边装置有目前在生产实际中常用的压边装置有两大类。两大类。1 1弹性压边装置弹性压边装置 弹性

35、压边装置多用于普通的单动压力弹性压边装置多用于普通的单动压力机上。通常有如下三种：机上。通常有如下三种：橡皮压边装置橡皮压边装置（图（图4.274.27（a a）；）；弹簧压边装置（图弹簧压边装置（图4.274.27（b b）；）；气垫式压边装置（图气垫式压边装置（图4.274.27（c c）。）。图图4.27 4.27 弹性压边装置弹性压边装置这三种压边装置压边力的变化曲线如这三种压边装置压边力的变化曲线如图图4.284.28所示。所示。图图4.28 4.28 弹性压边装置的压边曲线弹性压边装置的压边曲线2 2刚性压边装置刚性压边装置 刚性压边装置用于双动压力机上，拉刚性压边装置用于双动压力

36、机上，拉深高度较大的工件。其动作原理如图深高度较大的工件。其动作原理如图4.304.30所示。所示。 图图4.30 4.30 双动压双动压力机用拉深模刚性力机用拉深模刚性压边装置动作原理压边装置动作原理11曲轴；曲轴；22凸轮；凸轮；33外滑块；外滑块；44内滑块；内滑块； 55凸模；凸模；66压边圈；压边圈；77凹模凹模 曲轴曲轴1 1旋转时，首先通过凸轮旋转时，首先通过凸轮2 2带动外带动外滑块滑块3 3使压边圈使压边圈6 6下降到距凹模下降到距凹模c c（c c略大于略大于板材厚度）的位置，也就是将要接触板材，板材厚度）的位置，也就是将要接触板材，但又没有紧压。但又没有紧压。 板材在压边

37、圈板材在压边圈6 6和凹模和凹模7 7的间隙中，可的间隙中，可以流动，但不会起皱。随后由内滑块以流动，但不会起皱。随后由内滑块4 4带动带动凸模凸模5 5对毛坯进行拉深。在拉深过程中，外对毛坯进行拉深。在拉深过程中，外滑块和压边圈保持不动。滑块和压边圈保持不动。考虑到毛坯凸缘变形区在拉深过程中考虑到毛坯凸缘变形区在拉深过程中板厚有增大现象，所以调整模具时，压边板厚有增大现象，所以调整模具时，压边圈与凹模间的间隙圈与凹模间的间隙c c应略大于板厚应略大于板厚t t。用刚。用刚性压边装置，压边力不随行程变化，拉深性压边装置，压边力不随行程变化，拉深效果较好，而且模具结构简单。图效果较好，而且模具结

38、构简单。图4.314.31所所示即为带刚性压边装置的拉深模。示即为带刚性压边装置的拉深模。 图图4.31 4.31 带刚性压边装置的拉深模带刚性压边装置的拉深模 11固定板；固定板；22拉深凸模；拉深凸模；33刚性压边圈；刚性压边圈； 44拉深凹模；拉深凹模；55下模座；下模座；66螺钉螺钉4.5.1.4 4.5.1.4 以后各次拉深模以后各次拉深模图图4.324.32所示为无压边装置的以后各次所示为无压边装置的以后各次拉深模，仅用于直径变化量不大的拉深拉深模，仅用于直径变化量不大的拉深。图图4.32 4.32 无压边装置的以后各次拉深模无压边装置的以后各次拉深模 图图4.334.33所示为有

39、压边装置的以后各次所示为有压边装置的以后各次拉深摸的典型结构形式。拉深前，毛坯套拉深摸的典型结构形式。拉深前，毛坯套在压边圈在压边圈4 4上，压边圈的形状必须与前一次上，压边圈的形状必须与前一次拉出的半成品相适应。拉深后，压边圈将拉出的半成品相适应。拉深后，压边圈将冲压件从凸模冲压件从凸模3 3上托出，推件板上托出，推件板1 1则将冲压则将冲压件从凹模中推出。件从凹模中推出。 图图4.33 4.33 有压边装置有压边装置的以后各次拉深模的以后各次拉深模 11推件板；推件板；22拉深凹模；拉深凹模；33拉深凸模；拉深凸模； 44压边圈；压边圈；55顶杆顶杆；66弹簧弹簧 4.5.2 4.5.2

40、落料拉深复合模落料拉深复合模图图4.344.34所示为一副典型的正装落料拉所示为一副典型的正装落料拉深复合模。上模部分装有凸凹模深复合模。上模部分装有凸凹模3 3（落料凸（落料凸模、拉深凹模），下模部分装有落料凹模模、拉深凹模），下模部分装有落料凹模7 7与拉深凸模与拉深凸模8 8。为保证冲压时先落料后拉深，拉深凸为保证冲压时先落料后拉深，拉深凸模模8 8应低于落料凹模应低于落料凹模7 7一个料厚以上。件一个料厚以上。件2 2为为弹性压边圈，弹顶器与图弹性压边圈，弹顶器与图4.334.33完全相同，完全相同，安装在下模座下。安装在下模座下。图图4.34 4.34 落料拉落料拉深复合模深复合模

41、11顶杆；顶杆；22压边圈；压边圈；33凸凹模；凸凹模；44推杆；推杆；55推件板；推件板； 66卸料板；卸料板；77落料凹模；落料凹模；88拉深凸模拉深凸模 图图4.354.35所示为落料、正、反拉深模。所示为落料、正、反拉深模。正、反拉深在一副模具中进行，一次就能正、反拉深在一副模具中进行，一次就能拉出高度较大的工件，提高了生产率。拉出高度较大的工件，提高了生产率。 图图4.35 4.35 落料、落料、正、反拉深模正、反拉深模11落料拉伸凸凹；落料拉伸凸凹；22反拉深凸模；反拉深凸模；33拉深凸凹模；拉深凸凹模； 44卸料板；卸料板；55导料板；导料板；66压边圈；压边圈；77落料凹模落料

42、凹模 该模具有两个凸凹模：件该模具有两个凸凹模：件1 1为凸凹模为凸凹模（落料凸模、第一次拉深凹模），件（落料凸模、第一次拉深凹模），件3 3为拉为拉深凸凹模（第一次拉深凸模、反拉深凹深凸凹模（第一次拉深凸模、反拉深凹模），件模），件2 2为第二次拉深（反拉深）凸模，为第二次拉深（反拉深）凸模，件件7 7为落料凹模。为落料凹模。第一次拉深时有弹性压边圈第一次拉深时有弹性压边圈6 6压边，反压边，反拉深时未采用压边装置。上模采用刚性推拉深时未采用压边装置。上模采用刚性推件，下模则直接用弹簧顶件，由固定卸料件，下模则直接用弹簧顶件，由固定卸料板板4 4卸料，模具结构十分紧凑。卸料，模具结构十分紧凑

43、。 4.5.3 4.5.3 带料拉深连续模带料拉深连续模一般拉深对象是单个毛坯，故拉深前一般拉深对象是单个毛坯，故拉深前先要落料，但带料连续拉深是在带料上直先要落料，但带料连续拉深是在带料上直接进行拉深，零件拉成后才从带料上冲裁接进行拉深，零件拉成后才从带料上冲裁下来。下来。用这种拉深方法生产率很高，但模具用这种拉深方法生产率很高，但模具结构甚为复杂，只有在大批量生产且零件结构甚为复杂，只有在大批量生产且零件不大的情况下才采用。或者当零件特别小，不大的情况下才采用。或者当零件特别小，工序又多，定位、取件等操作很不安全时，工序又多，定位、取件等操作很不安全时，虽不是大批量生产，也可考虑采用。虽不

44、是大批量生产，也可考虑采用。带料连续拉深分无切口与有切口两种，带料连续拉深分无切口与有切口两种，如图如图4.384.38所示。图（所示。图（a a）为无切口的，图）为无切口的，图（b b）为有切口的。）为有切口的。图图4.394.39所示为带料连续拉深模的结构所示为带料连续拉深模的结构示意图。这副模具冲制带锥形口的短管，示意图。这副模具冲制带锥形口的短管，共有八个工位。共有八个工位。 图图4.39 4.39 带料连续拉深模带料连续拉深模第一工位冲工字形的切口，第二工位第一工位冲工字形的切口，第二工位先拉深成锥形，第三、四、五工位将半成先拉深成锥形，第三、四、五工位将半成品逐渐拉深成筒形件，第六

45、工位切底，第品逐渐拉深成筒形件，第六工位切底，第七工位整形和校正工件的内、外径，第八七工位整形和校正工件的内、外径，第八工位落料。工位落料。在二、三、四、五、七工位的下模中在二、三、四、五、七工位的下模中都有弹性顶件器，以便在每次冲压后托起都有弹性顶件器，以便在每次冲压后托起整个带料向前送进。整个带料向前送进。 4.6.1 4.6.1 拉深凹模与凸模的圆拉深凹模与凸模的圆角半径角半径1 1凹模圆角半径凹模圆角半径R R凹凹2 2凸模圆角半径凸模圆角半径R R凸凸 4.6.2 4.6.2 拉深模的间隙拉深模的间隙拉深模的间隙是指单边间隙，即拉深模的间隙是指单边间隙，即（图（图4.21）。间隙大小

46、）。间隙大小应合理确定。应合理确定。 2凸凹DDZ间隙过小会增加摩擦阻力，使拉深件间隙过小会增加摩擦阻力，使拉深件容易破裂，且易擦伤零件表面，降低模具容易破裂，且易擦伤零件表面，降低模具寿命；间隙过大，则拉深时对毛坯的校直寿命；间隙过大，则拉深时对毛坯的校直定形作用小，影响零件尺寸精度。定形作用小，影响零件尺寸精度。 不用压边圈时，为了校直可能产生不用压边圈时，为了校直可能产生的起皱，间隙不宜过大，一般可取：的起皱，间隙不宜过大，一般可取：Z Z=(1=(11.1) 1.1) t tmaxmax式中，式中，ZZ单边间隙值，末次拉深或精单边间隙值，末次拉深或精密拉深件取小值，中间各次拉深取大值；

47、密拉深件取小值，中间各次拉深取大值；t tmaxmax材料厚度的上限值。材料厚度的上限值。 用压边圈时，其间隙按表用压边圈时，其间隙按表4.164.16选取。选取。 对于精度要求较高的拉深件，为了对于精度要求较高的拉深件，为了减小拉深后的回弹，提高零件的光洁度，减小拉深后的回弹，提高零件的光洁度，常采用小于板厚的间隙，其间隙值取：常采用小于板厚的间隙，其间隙值取：Z=(0.9Z=(0.90.95)0.95)t t。 4.6.4 4.6.4 拉深凸模与凹模的结拉深凸模与凹模的结构构4.6.4.1 4.6.4.1 不用压边圈的拉深凸模和凹不用压边圈的拉深凸模和凹模模对于一次可拉成的浅拉深件，其凸模

48、对于一次可拉成的浅拉深件，其凸模和凹模结构如图和凹模结构如图4.414.41所示。图（所示。图（a a）为普通）为普通带圆弧的平端面凹模，适宜于大件，图（带圆弧的平端面凹模，适宜于大件，图（b b）与图（与图（c c）适宜于小件。）适宜于小件。 图图4.41 4.41 不用压边圈的拉深凹模结构不用压边圈的拉深凹模结构采用图（采用图（b b）（带锥形凹模口）和图）（带锥形凹模口）和图（c c）（带渐开线形凹模口）的凹模结构。）（带渐开线形凹模口）的凹模结构。拉深时，毛坯的过渡形状呈曲面形状拉深时，毛坯的过渡形状呈曲面形状（图（图4.424.42），因而增大了抗失稳能力，凹），因而增大了抗失稳能力

49、，凹模口部对毛坯变形区的作用力也有助于它模口部对毛坯变形区的作用力也有助于它产生切向压缩变形，减小摩擦阻力和弯曲产生切向压缩变形，减小摩擦阻力和弯曲变形的阻力，所以对拉深变形有利，可以变形的阻力，所以对拉深变形有利，可以提高拉深件质量，降低拉深系数。提高拉深件质量，降低拉深系数。图图4.42 4.42 锥形凹模拉深特点锥形凹模拉深特点 对于需拉深两次以上的拉深件，其凸对于需拉深两次以上的拉深件，其凸模和凹模结构如图模和凹模结构如图4.434.43所示。所示。 图图4.43 4.43 无压边圈的多次拉深模工作部分结构无压边圈的多次拉深模工作部分结构4.6.4.2 4.6.4.2 用压边圈的拉深凸

50、模和凹用压边圈的拉深凸模和凹模模图图4.444.44（a a）为有圆角半径的凸模和凹）为有圆角半径的凸模和凹模，多用于拉深尺寸较小的工件模，多用于拉深尺寸较小的工件（d d100mm100mm）；图）；图4.444.44（b b）为有斜角的凸）为有斜角的凸模与凹模。模与凹模。 图图4.44 4.44 带压边圈的多次拉深模工作部分结构带压边圈的多次拉深模工作部分结构采用这种结构不仅使毛坯在下次工序采用这种结构不仅使毛坯在下次工序中容易定位，而且能减轻毛坯的反复弯曲中容易定位，而且能减轻毛坯的反复弯曲变形，改善了拉深时材料变形的条件，减变形，改善了拉深时材料变形的条件，减少了材料的变薄，有利于提高

51、冲压件侧壁少了材料的变薄，有利于提高冲压件侧壁的质量。多用于拉深尺寸较大的工件的质量。多用于拉深尺寸较大的工件（d d100mm100mm）。）。4.6.4.3 4.6.4.3 带限制型腔的拉深凹模带限制型腔的拉深凹模对不经中间热处理的多次拉深的工件，对不经中间热处理的多次拉深的工件，在拉深之后或稍隔一段时间，在工件的口在拉深之后或稍隔一段时间，在工件的口部往往会出现龟裂，这种现象对硬化严重部往往会出现龟裂，这种现象对硬化严重的金属，如不锈钢、耐热钢、黄铜等尤为的金属，如不锈钢、耐热钢、黄铜等尤为严重。严重。为了改善这一状况，可以采用限制型为了改善这一状况，可以采用限制型腔，即在凹模上部加毛坯

52、限制圈，如图腔，即在凹模上部加毛坯限制圈，如图4.454.45所示。限制圈可以和凹模作成一体，所示。限制圈可以和凹模作成一体，也可以单独做成分离式。也可以单独做成分离式。图图4.45 4.45 不带限制型腔与带限制型腔的凹模不带限制型腔与带限制型腔的凹模限制型腔的直径略小于前一道工序的限制型腔的直径略小于前一道工序的凹模直径（约凹模直径（约0.10.10.2mm0.2mm）。限制型腔的）。限制型腔的高度在各次拉深工序中可取相同数值，一高度在各次拉深工序中可取相同数值，一般取：般取：h h=(=(0.40.40.60.6) )d d1 1式中，式中，d d11第一次拉深的凹模直径。第一次拉深的凹

53、模直径。 4.7.1 4.7.1 带凸缘筒形件的拉深带凸缘筒形件的拉深4.7.1.1 4.7.1.1 带凸缘筒形件拉深变形程带凸缘筒形件拉深变形程度度与无凸缘筒形件比较，带凸缘筒形件与无凸缘筒形件比较，带凸缘筒形件拉深（图拉深（图4.464.46）的区别在于前者是将凸缘）的区别在于前者是将凸缘部分材料全部拉入凹模成为筒壁，而后者部分材料全部拉入凹模成为筒壁，而后者只是将毛坯凸缘的一部分材料拉入凹模。只是将毛坯凸缘的一部分材料拉入凹模。图图4.46 4.46 带凸缘筒形件带凸缘筒形件当凸缘外径由毛坯直径当凸缘外径由毛坯直径D D缩小到工件所缩小到工件所需要的直径需要的直径d dt t时，拉深即告

54、结束。所以从时，拉深即告结束。所以从变形性质上看，两者并无区别。但两者的变形性质上看，两者并无区别。但两者的变形程度显然不同。变形程度显然不同。4.7.1.2 4.7.1.2 带凸缘筒形件的拉深方法带凸缘筒形件的拉深方法1 1窄凸缘筒形件（窄凸缘筒形件（d dt t/ /d=d=1.11.11.41.4）的多次拉深的多次拉深窄凸缘筒形件多次拉深时，前几次可窄凸缘筒形件多次拉深时，前几次可当作无凸缘圆筒件拉深，不留凸缘。当作无凸缘圆筒件拉深，不留凸缘。直到最后几道拉深工序才形成锥形凸直到最后几道拉深工序才形成锥形凸缘，最后将其压平，如图缘，最后将其压平，如图4.474.47所示。其拉所示。其拉深

55、次数和拉深系数以及半成品工序尺寸的深次数和拉深系数以及半成品工序尺寸的计算与无凸缘筒形件完全相同。计算与无凸缘筒形件完全相同。图图4.47 4.47 窄凸缘件的拉深方法窄凸缘件的拉深方法2 2宽凸缘筒形件（宽凸缘筒形件（d dt t/ /d d1.41.4）的）的多次拉深多次拉深宽凸缘件多次拉深的一个重要原则是：宽凸缘件多次拉深的一个重要原则是：凸缘直径凸缘直径d dt t这个尺寸应尽可能在第一次拉这个尺寸应尽可能在第一次拉深中一次拉成，在以后各次拉深时，凸缘深中一次拉成，在以后各次拉深时，凸缘外缘不再发生变形，外缘不再发生变形，d dt t不再变化，如图不再变化，如图4.484.48所示。所

56、示。 图图4.48 4.48 宽凸缘件的拉深方法宽凸缘件的拉深方法 4.7.3 4.7.3 曲面形状零件和锥形曲面形状零件和锥形零件的拉深零件的拉深4.7.3.1 4.7.3.1 曲面形状零件的拉深曲面形状零件的拉深圆筒形零件拉深时，毛坯的变形区仅圆筒形零件拉深时，毛坯的变形区仅局限于压边圈下的凸缘部分，而曲面形状局限于压边圈下的凸缘部分，而曲面形状零件在拉深时，不仅凸缘部分要产生与圆零件在拉深时，不仅凸缘部分要产生与圆筒形零件拉深时同样的变形，而且毛坯的筒形零件拉深时同样的变形，而且毛坯的中间部分也成了变形区（图中间部分也成了变形区（图4.564.56），由平），由平面变成曲面。面变成曲面。

57、而且，在许多情况下，中间部分还成而且，在许多情况下，中间部分还成了主要变形区。我们分析一下曲面形状零了主要变形区。我们分析一下曲面形状零件的拉深变形特点。件的拉深变形特点。图图4.56 4.56 曲面形状零件的拉深曲面形状零件的拉深 曲面形状零件在拉深开始时，凸模曲面形状零件在拉深开始时，凸模顶点附近首先与毛坯中心部分接触，接触顶点附近首先与毛坯中心部分接触，接触面处的毛坯材料将承受全部拉深力，这就面处的毛坯材料将承受全部拉深力，这就使凸模顶点附近的毛坯材料产生较严重的使凸模顶点附近的毛坯材料产生较严重的拉薄现象。这部分材料的应力状态为：双拉薄现象。这部分材料的应力状态为：双向受拉向受拉具有胀形变形的特点。具有胀形变形的特点。 拉深开始时，在凹模圆角处和凸模拉深开始时，在凹模圆角处和凸模接触区的周围，毛坯有大片面积未被压边接触区的周围，毛坯有大片面积未被压边圈压住，处于自由状态，这部分材料在由圈压住，处于自由状态，这部分材料在由平面变成曲面的过程中，受到切向压缩变平面变成曲面的过程中，受到切向