拉深工艺及模具设计

拉深工艺及模具设计第1页/共108页第四章拉深工艺与拉深模设计

本章教学目的：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，掌握拉深模工作零件设计方法。第2页/共108页§4-1概述拉深(Drawing)：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工方法。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。第3页/共108页拉深工艺分类：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、凹模间的单边间隙略大于板料厚度。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更小而板厚没有明显变化的空心体的冲压工序。变薄拉深：

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冲压工序。

第4页/共108页§4-2圆筒形件拉深变形分析圆筒形件是最典型的拉深件。一、拉深变形过程

拉深成形时板料的受力分析

第5页/共108页2023/4/10

拉深变形过程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—平面凸缘；已变形区—筒壁；不变形区—底部。底部和筒壁为传力区。

第6页/共108页2023/4/10

材料流动工艺网格实验第7页/共108页2023/4/10材料转移：高度、厚度发生变化。扇形单元体的变形第8页/共108页2023/4/10二、拉深变形过程中材料的应力与应变状态I

凸缘部分II

凹模圆角部分

III

筒壁部分

IV

凸模圆角部分V

筒底部分

坯料各区的应力与应变是很不均匀的。划分为五个区：下标1、2、3分别代表坯料径向、厚向、切向的应力和应变第9页/共108页2023/4/10IIIIIIIVV第10页/共108页2023/4/10三、拉深变形过程中凸缘变形区的应力分布

拉深至某一瞬时可知：增厚与减薄的分界点第11页/共108页2023/4/10

拉深整个过程知：由↓→↓加工硬化→↑使出现在即拉深早期。第12页/共108页2023/4/10四、筒壁传力区的受力分析（1）压边力Q

引起的摩擦应力（2）材料流过凹模圆角半径产生弯曲变形的阻力（3）材料流过凹模圆角后又被拉直成筒壁的反向弯曲力拉深初期凸模圆角处的弯曲应力第13页/共108页2023/4/10（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：

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，有利于研究改善拉深工艺。时，达最大值，此时包角接近于π/2,

故，第14页/共108页五、拉深缺陷及防止措施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：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；由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。第15页/共108页

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。

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时防止起皱常用方法：采用压边装置第16页/共108页2023/4/10

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；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。拉深起皱带来的后果：第17页/共108页2023/4/10拉深系数m（切向压应力的大小）

拉深过程中影响起皱的主要因素

模具工作部分几何形状

板料的相对厚度t/D

t/D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，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相对厚度较小的毛坯而不致起皱。

材料的力学性能屈强比小，板料不容易起皱。第18页/共108页2023/4/10拉深过程中起皱条件

平端面凹模拉深时，毛坯首次拉深不起皱的条件：

锥形凹模首次拉深时，材料不起皱的条件：拉深方法首次拉深以后各次拉深用压边圈可用可不用不用压边圈<1.01.5~2.0>2.0<0.60.6>0.6<11~1.5>1.5<0.80.8>0.8

采用或不采用压边圈的条件

第19页/共108页2023/4/10采用压边圈

采用锥形凹模

采用拉深筋、拉深槛采用反拉深防止起皱的措施正拉深反拉深第20页/共108页2023/4/10压边装置弹性压边装置橡皮压边装置（a）弹簧压边装置（b）气垫式压边装置（c）

带限位装置的压边圈刚性压边装置：带刚性压边装置的拉深模第21页/共108页2023/4/10双动压力机用刚性压边装置工作原理1-曲柄2-凸轮3-外滑块

4-内滑块5-凸模6-压边圈7-凹模带限位装置的压边圈第22页/共108页

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。

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，选用屈强比小、值和值大的材料等。

仅针对圆筒形件拉深而言第23页/共108页

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，这恰好与工艺要求相反，从工艺角度看工件底部硬化要大，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。对一些硬化能力强的金属（不锈钢、耐热钢等）更应注意。

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。

第24页/共108页2023/4/10§4-3直壁旋转体零件的拉深

拉深毛坯尺寸的确定原则：一、拉深毛坯尺寸的确定体积不变原则:若拉深前后料厚不变，拉深前坯料表面积与拉深后冲件表面积近似相等，得到坯料尺寸。

相似原则: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。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。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。以中线为基准第25页/共108页2023/4/10

确定修边余量δ修边余量：拉深件口部或凸缘周边不整齐;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;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。

简单旋转体拉深件毛坯尺寸计算

计算步骤

将拉深件划分为若干个简单的几何体；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为零件总面积；根据表面积相等原则，求出坯料直径。

第26页/共108页2023/4/10按图得：

故：整理后可得坯料直径为:

中径工件中线在圆角处的圆角半径第27页/共108页2023/4/10【例4-1】如图所示的圆筒形拉深件，材料为08钢，料厚为1mm，求其毛坯尺寸。

解：而高度查表4-3可知，修边余量，因而毛坯直径为

因该零件相对高度第28页/共108页2023/4/10【例】如图所示的圆筒形拉深件，材料为08钢，料厚为2mm，求其毛坯尺寸。

解：而高度查表4-3可知，修边余量，因而毛坯直径为

因该零件相对高度第29页/共108页2023/4/10【例】如图所示的圆筒形拉深件，材料为10钢，料厚为2mm，求其毛坯尺寸。

解：而高度查表4-3可知，修边余量因该零件相对高度因而毛坯直径为

第30页/共108页2023/4/10

复杂旋转体拉深件毛坯尺寸计算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，等于该母线的长度与其重心绕该轴线旋转所得周长的乘积。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D：旋转体各组成部分母线的重心至旋转轴的距离第31页/共108页2023/4/10二、无凸缘圆筒形件的拉深1、拉深系数

拉深系数表示方法拉深系数m：拉深后的直径与拉深前的坯料（或半成品）直径之比表示。第一次拉深系数：第二次拉深系数：…………第n次拉深系数：拉深系数的倒数称为拉深比第32页/共108页2023/4/10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，即如果m取得过小，会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。从工艺的角度来看，m越小，越有利于减少工序数。极限拉深系数［m］第33页/共108页2023/4/10（1）材料的组织与力学性能（2）板料的相对厚度（3）拉深工作条件

模具的几何参数

摩擦润滑

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［m］

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［m］的值。第34页/共108页2023/4/10

＞［m］时，拉深件可一次拉成，否则需要多次拉深。当多次拉深时，拉深次数按以下方法确定：取首次拉深系数取第二次拉深系数，则

，故

取第三次拉深系数

…………依次类推，则第次拉深时，工件直径则为

，则

故

，则

故

NoNoNo此时的n即为拉深次数。2、拉深次数第35页/共108页2023/4/10式中，d—冲件直径；

D—坯料直径；

m1—第一次拉深系数；

m均—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：

第36页/共108页2023/4/10在中，若，则确定的d1,d2,…dn

即为所求。若，需要适当放大各次拉深的极限拉深系数，并加以调整。3、圆筒件各次拉深件的半成品工序尺寸计算

工序件直径的确定调整原则是：设实际采用的拉深系数为

且最后按调整后的拉深系数计算各次工序件直径：第37页/共108页2023/4/10

工序件高度的计算计算前应先定出各工序件的底部圆角半径：取0.5的倍数第38页/共108页2023/4/104、圆筒件以后各次拉深特点及方法

以后各次拉深特点

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。

首次拉深时，凸缘变形区是逐渐缩小的；而以后各次拉深时，变形区保持不变，直至拉深终了之前。

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。

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。

第39页/共108页2023/4/10

以后各次拉深方法：正拉深与反拉深第40页/共108页2023/4/10【例4-2】如图所示的圆筒形拉深件，材料为08钢，料厚为1mm，求其拉深各工序件尺寸。

解：（1）修边余量（2）毛坯直径（3）是否采用压边圈坯料相对厚度为查表4-18

，应采用压边圈（4）确定拉深次数:先判断能否一次拉出。由t/D×100=1.28，h/D=3.7

查表4-8得：拉深次数n=4第41页/共108页2023/4/10（5）确定各次拉深直径

查表4-5取各次拉深极限拉深系数(小值)为m1=0.50、m2=0.75、m3=0.78、m4=0.80,则各半成品直径为：

d1=0.5×78=39mm；

d2=0.75×39=29.3mm；

d3=0.78×29.3=22.8mm；

d4=0.80×22.8=18.3mm。

d4=18.3mm<20mm，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：m1=0.53、m2=0.76、m3=0.79、m4=0.81，则：

d1=0.53×78=41.3mm；

d2=0.76×41.3=31.4mm；

d3=0.79×31.4=24.8mm；

d4=0.81×24.8=20mm。第42页/共108页2023/4/10（6）选取半成品底部圆角半径工序号凹模圆角半径凸模圆角半径半成品底部圆角半径1234第43页/共108页2023/4/10（7）计算半成品拉深高度第44页/共108页2023/4/10（8）工序件草图中线高度表示内径表示第45页/共108页2023/4/10三、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

有凸缘圆筒形件的拉深系数取决于三个因素：dt/ｄ(凸缘的相对直径)、ｈ/ｄ(零件的相对高度)、r/ｄ(相对圆角半径)，影响程度为递减。第46页/共108页2023/4/10（1）窄凸缘圆筒形件的拉深窄凸缘筒形件：2、带凸缘筒形件的拉深方法第47页/共108页2023/4/10宽凸缘筒形件：（2）宽凸缘圆筒形件的拉深

中小零件：如图a）

大型零件：如图b）减小筒形直径，增加高度，而圆角半径基本不变

零件的高度在第一次拉深时就基本形成，以后基本保持不变，通过减小圆角半径逐渐缩小筒形部分的直径

第48页/共108页2023/4/10在形成凸缘直径之后，在以后各次拉深中，凸缘直径不再变化。

宽凸缘圆筒形件拉深应注意以下几点：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所需的面积多拉进3％～5％（有时可增加到10％，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中的厚度变化，方便试模时的调整。

！第49页/共108页2023/4/10【例4-3】试确定如图所示的有凸缘圆筒形拉深件（材料：08钢）的工序尺寸。

解：（1）选取修边余量查表4-4，

故实际凸缘外径（2）初算毛坯直径第50页/共108页2023/4/10（3）判别能否一次拉成查表4-9，

故不能一次拉成，需多次拉深（4）计算拉深次数及各次拉深直径凸缘相对直径假定值毛坯相对厚度第一次拉深直径实际拉深系数极限拉深系数拉深系数相差值1.21.31.41.51.61.771.771.771.771.770.590.550.500.470.440.490.490.470.470.45+0.1+0.06+0.030-0.01由表4-10查得

应取第51页/共108页2023/4/10由表4-11查得从上述数据看出，各次拉深变形程度分配不合理，现调整如下：

极限拉深系数实际拉深系数各次拉深直径/mm拉深系数相差值+0.025+0.04+0.04+0.04

颇接近，即变形程度分配合理第52页/共108页2023/4/10工序号凹模圆角半径凸模圆角半径半成品底部圆角半径1234（5）计算各工序的圆角半径

第53页/共108页2023/4/10

为该零件凸缘部分的表面积。

其中，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。

（6）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多5%计算，毛坯直径（假想直径）应修正为：则第一次拉深高度：

第54页/共108页2023/4/10（7）校核第一次拉深相对高度

查表5-10，

安全

（8）计算以后各次拉深高度

设第二次拉深时多拉入3%的材料（其余2%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：

第55页/共108页2023/4/10

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：

第56页/共108页2023/4/10第57页/共108页2023/4/10四、阶梯形零件的拉深

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2~3个，一般可以一次拉成。

对于高度较大，阶梯较多，能否一次拉成，可按以下方法判断：

按相对高度判断直径为dn的圆筒形件一次拉深的极限高度，可查表4-8得到。第58页/共108页2023/4/10若，则可一次拉成；

按假想拉深系数（my）判断设圆筒形件的第一次极限拉深系数为[m1]若，则需多次拉深。第59页/共108页2023/4/10由表4-5查得[m1]=0.5~0.53,故可以一次拉成。

【例4-4】试确定如图所示零件的拉深系数，材料为08钢，料厚t=1.5mm，毛坯直径D=103mm。

解：第60页/共108页2023/4/10由表4-8查得,由于0.63<0.65，故可以一次拉深成形。显然两种方法判断结果相同。第61页/共108页2023/4/10

阶梯形件多次拉深的方法（1）当任意两相邻阶梯直径之比（dn/dn-1）都不小于相应的圆筒形件的极限拉深系数。拉深方法见图a)（2）若某相邻两阶梯直径之比(dn/dn-1)小于相应圆筒形件的极限拉深系数。拉深方法见图b)通过工序1、2、3成形d2，之后通过工序4成形dn，最后通过工序5成形d1d2/d1<[m2]第62页/共108页2023/4/10（3）若最小阶梯直径过小，即过小，又不大时，最小阶梯可用胀形法得到。（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。过渡形状第63页/共108页

曲面形状(如球面、锥面及抛物面)零件的拉深，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，所以在拉深中出现的各种问题和解决方法亦与圆筒形件不同。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。

§4-4非直壁旋转体零件的拉深第64页/共108页2023/4/10（1）拉深球面零件时(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。

（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。一、曲面形状零件的拉深特点第65页/共108页2023/4/10拉伸类变形压缩类变形由于存在悬空区，起皱成为非直壁旋转体拉深要解决的主要问题。第66页/共108页

球面零件可分为半球形件(图a)和非半球形件(图b，c，d)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：

二、球面零件拉深方法第67页/共108页2023/4/10

当时，采用带拉深筋的凹模或反拉深凹模成形。

当时，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。

(a)反拉深(b)带拉深筋拉深(c)双弯曲拉深

第68页/共108页2023/4/10

抛物面零件常见的拉深方法：浅抛物面形件()因其高径比接近球形，因此拉深方法同球形件。深抛物面形件()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。三、抛物面零件拉深方法第69页/共108页2023/4/10第70页/共108页2023/4/10

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、锥角和相对料厚。四、锥形零件拉深方法

一般当相对高度较大，锥角较大，而相对料厚较小时，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。

第71页/共108页拉深锥形件的方法有如下几种:

对于浅锥形件

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。应增大压边力，减小回弹。

对于中锥形件拉深方法取决于相对料厚

可不采用压边圈一次拉成。为保证工件的精度，最好在拉深终了时增加一道整形工序。

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。因料较薄而容易起皱，需采用压边圈经多次拉深成形。

第72页/共108页2023/4/10

对于高锥形件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。

阶梯拉深成形法锥面逐步成形法整个锥面一次成形法第73页/共108页2023/4/10（a）阶梯拉深法（b）锥面逐步成形法（c）整个锥面一次成形法

第74页/共108页2023/4/10直壁零件曲面零件成形机理拉深成形拉深+胀形的复合变形区位置平面凸缘区平面凸缘区（拉深）+坯料中部区（胀形）变形区的受力状态和变形特点在切向压应力，径向拉应力作用下，产生切向收缩、径向伸长的拉深变形平面凸缘区：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；坯料中部区：在两向拉应力的作用下，产生两向伸长的胀形变形材料冲压性能要求r值，n值要求不大同时要求r值和n值悬空部分无明显的悬空部分有明显的悬空部分凸模侧壁的摩擦作用凸模与侧壁接触，存在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成形极限受侧壁承载能力的限制受侧壁承载能力、失稳起皱及胀形破裂的限制成形难易传力的危险断面受凸模侧壁摩擦的补强作用，比曲面零件成形容易传力的危险断面不受凸模侧壁摩擦的补强作用，且存在易失稳起皱的悬空部分，比直壁零件成形的难度大直壁零件和曲面零件成形特点比较

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（1）盒形件拉深的变形性质与圆筒件一样，也是径向伸长，切向缩短。（2）变形的不均匀导致应力分布不均匀。（3）盒形件拉深时，直边部分除了产生弯曲变形外，还产生了径向伸长，切向压缩的拉深变形。

§4-5盒形件的拉深一、盒形件的拉深特点网格实验法（如图）盒形零件的拉深是拉深和弯曲两种变形方式的复合。第76页/共108页2023/4/10盒形件拉深时的应力分布盒形件拉深变形特点A≥B矩形件方形件第77页/共108页

按弯曲计算直边部分的展开长度为l0

把圆角部分看成是直径为d=2r,高为h

的圆筒件，则展开的毛坯半径为R

通过作图用光滑曲线连接直边和圆角部分，即得毛坯的形状和尺寸二、盒形件拉深毛坯形状与尺寸确定

一次拉深成形的低盒形件

低盒形件是指一次可拉深成形，或虽两次拉深，但第二次仅用来整形的零件。计算步骤如下（如图）：查表4-17，

判别第78页/共108页2023/4/10低矩形盒毛坯作图法第79页/共108页2023/4/10

该类零件的变形特点是在多次拉深过程中，直边与圆角部分的变形相互渗透，其圆角部分将有大量材料转移到直边部分。毛坯尺寸仍根据工件表面积与毛坯表面积相等的原则计算。

方形件：可采用圆形毛坯（如图），其直径为：

多次拉深高盒形件毛坯形状和尺寸的确定若：第80页/共108页2023/4/10方形件毛坯的形状与尺寸第81页/共108页2023/4/10矩形件：可采用长圆形毛坯（如图）宽为B的方形件的毛坯直径第82页/共108页

三、盒形件多次拉深的工艺计算

1、方形件拉深工序形状和尺寸确定

采用直径为D的圆形毛坯，中间工序都拉深成圆筒形的半成品，在最后一道工序才拉深成方形件的形状和尺寸。计算时，应采用从n-1道工序，即倒数第二次拉深开始，确定拉深半成品件的工序直径。方形件角部壁间距离第83页/共108页2023/4/10

2、矩形件拉深工序形状和尺寸的确定

矩形件的拉深方法与方形件相似，中间过渡工序可拉深成椭圆形或长圆形，在最后一次拉深工序中被拉深成所要求的形状和尺寸。同样由n-1

道(倒数第二次拉深)工序开始，由内向外计算。第84页/共108页2023/4/10§4-6压边力、拉深力和拉深功的计算一、压边力的计算

施加压边力是为了防止毛坯在拉深变形过程中的起皱，压边力的大小对拉深工作的影响很大(如图)。

如果Q太大，会增加危险断面处的拉应力而导致破裂或严重变薄，Q太小时防皱效果不好。在生产中，第一次拉深时的压边力可按拉深力的1/4选取，即：

或：第85页/共108页2023/4/10二、拉深力的计算第一次拉深以后各次拉深K1、K2查表4-20可得总拉深力：浅拉深时：深拉深时：F0—压力机的公称压力第86页/共108页2023/4/10三、拉深功的计算第一次拉深以后各次拉深λ1、λ2=0.6~0.8，F—[N]，h—[mm]，W—[J]深拉深时，尤其要注意四、拉深功率的计算不均衡系数，取1.2~1.4压力机每分钟的行程次数电动机效率，取0.9~0.95压力机效率，取0.6~0.8第87页/共108页2023/4/100.550.570.600.620.650.670.700.720.750.770.80———1.000.930.860.790.720.660.600.550.500.450.40———0.80—0.77—0.74—0.70—0.67—0.64—————————0.700.720.750.770.800.850.900.95——————1.000.950.900.850.800.700.600.50——————0.80—0.80—0.75—0.70—第88页/共108页2023/4/10§4-7拉深模工作部分的设计计算一、结构参数

凹模圆角半径rd

凸模圆角半径rp最后一次拉深凸模圆角半径rpn即等于零件圆角半径r第89页/共108页2023/4/10

拉深模凸、凹模间隙

有压边圈的拉深模

无压边圈的拉深模

精度要求较高的拉深件

最后一次拉深：尺寸标注在外径的拉深件，以凹模为准，间隙取在凸模上；尺寸标注在内径的拉深件，以凸模为准，间隙取在凹模上。第90页/共108页2023/4/10

凸、凹模工作部分尺寸计算及凸、凹模制造公差（a）外形有要求时（b）内形有要求时凸、凹模的制造公差和，可根据工件的公差来选定。工件公差为ITl3级以上时，和可按IT6～8级选取；工件公差在ITl4级以下时，和按ITl0级选取，或查表4-23。

第91页/共108页2023/4/10

凸模的通气孔

工件在拉深时，由于拉深力的作用或润滑剂等因素，使得工件很容易被粘附在凸模上，在工件与凸模间形成真空，会增加卸件的困难，造成工件底部不平。为了便于取出工件，拉深凸模应钻通气孔。

凸模直径/mm

<2525~5050~100100~200>200通气孔直径/mm

3.03.0~5.05.5~6.57.0~8.0>8.5

拉深不锈钢件或大型工件时，可在通气孔中通高压气体或液体，以便拉深后将工件卸下。

第92页/共108页2023/4/10二、典型模具结构无压边装置的首次简单拉深模带压边装置的首次拉深模1、首次拉深模第93页/共108页2023/4/10无压边装置的以后各次拉深模

2、以后各次拉深模带压边装置的以后各次拉深模第94页/共108页2023/4/10正装落料拉深复合模第95页/共108页2023/4/10落料-拉深-冲孔复合模第96页/共108页2023/4/101—凸凹模2—反拉深凸模3—拉深凸凹模4—卸料板5—导料板6—压边圈7—落料凹模

落料、正、反拉深模第97页/共108页2023/4/10再次拉深、冲孔、切边复合模第98页/共108页2023/4/10§4-8拉深工艺设计一、拉深件的工艺性

1、对拉深件外形尺寸的要求

设计拉深件时应尽量减少其高度，使其可能用一次或两次拉深工序来完成。对于各种形状的拉深件，用一次工序可制成的条件为：

圆筒件一次拉成的高度

材料名称铝硬铝黄铜软钢相对拉深高度0.73~0.750.60~0.650.75~0.800.68~0.72

对于盒形件一次制成的条件为：当盒形件角部的圆角半径时，拉深件高度。

对于凸缘件一次制成的条件为：零件的圆筒形部分直径与毛坯的比值

第99页/共108页2023/4/102、对拉深件形状的要求

设计拉深件时，应明确注明必须保证的是外形还是内形尺寸，不能同时标注内、外形尺寸。

尽量避免采用非常复杂的和非对称的拉深件。对半敞开的或非对称的空心件，应能组合成对进行拉深，然后将其切成两个或多个零件

拉深复杂外形的空心件时，要考虑工