第4章拉深工藝及拉深模設計

1、拉深工藝拉深工藝知識目標1理解拉深工藝的基本概念；2了解拉深過程中板料的應力應變狀態(tài) ；3掌握拉深件常見的質量問題及控制方法；4.掌握回轉體拉深件毛坯尺寸的確定原則；5.了解階梯圓筒形件及盒形件的拉深方法；6.熟悉拉深模的分類及典型結構；7.了解軟模及變薄拉深方法。技能目標1.重點掌握無凸緣圓筒形件的拉深方法及相關計算；2.重點掌握帶凸緣圓筒形件的拉深方法及相關計算。拉深是利用拉深模具將板料毛坯沖壓成開口空心件的一種加工方法。拉深工藝所使用的模具稱為拉深模具，簡稱為拉深模。拉深后工件的厚度沿底部向口部方向是不同的。在圓筒件側壁上部厚度增加最多，約為30%；而在筒壁與底部轉角稍上的地方材料厚度最

2、小，厚度減少了約10%，該處拉深時最易拉斷，通常稱為“危險斷面”。當該斷面的應力超過材料的抗拉強度極限時，工件就在此處產生破裂，這種現(xiàn)象稱為拉裂（俗稱“掉底”） 。拉深系數(shù)表示拉深后圓筒形件的直徑與拉深前毛坯（或半成品）的直徑之比。凸、凹模之間的間隙，簡稱為拉深間隙。由于拉深材料厚度有公差，板料具有各向異性，所以拉深后工件的口部或凸緣周邊不齊，必須進行修邊，以達到工件的要求。修邊的值稱為修邊余量。在實際生產中，拉深系數(shù)的減少有個限度，這個限度稱為極限拉深系數(shù) 。拉深件的工藝性是指工件拉深的難易程度。變薄拉深主要是在拉深過程中改變拉深件筒壁厚度，而毛坯的直徑變化很小的拉深方法 。旋轉體工件旋轉體

3、工件盒形工件盒形工件復雜形狀件復雜形狀件4.1.1拉深變形的過程及特點4.14.1拉深變形過程分析拉深變形過程分析拉深過程拉深過程1凸模； 2壓邊圈； 3凹模； 4制件拉深中的毛坯材料拉深中的毛坯材料4.1.2拉深過程中板料的應力應變狀態(tài)4.14.1拉深變形過程分析拉深變形過程分析（1）平面凸緣區(qū) （2）凹模圓角區(qū)（3）筒壁部分（4）凸模圓角區(qū) （5）圓筒底部拉深過程中板料各部分的應力應變狀態(tài)拉深過程中板料各部分的應力應變狀態(tài) 4.2.1起皺及其控制4.24.2拉深件的質量控制拉深件的質量控制4.2.1起皺及其控制4.24.2拉深件的質量控制拉深件的質量控制起皺現(xiàn)象起皺現(xiàn)象 4.2.1起皺及其

4、控制4.24.2拉深件的質量控制拉深件的質量控制4.2.2拉裂及其控制4.24.2拉深件的質量控制拉深件的質量控制 拉深后工件的厚度沿底部向口部方向是不同的。在圓筒件側壁上部厚度增加最多，約為30%；而在筒壁與底部轉角稍上的地方材料厚度最小，厚度減少了約10%，該處拉深時最易拉斷，通常稱為“危險斷面”。當該斷面的應力超過材料的抗拉強度極限時，工件就在此處產生破裂，這種現(xiàn)象稱為拉裂（俗稱“掉底”）。4.2.2拉裂及其控制4.24.2拉深件的質量控制拉深件的質量控制 防止危險斷面拉裂的根本措施是減小拉深時的變形能力。通常根據板料的成形性能，確定合理的拉深系數(shù)，采用適當?shù)膲哼吜洼^大的模具圓角半徑，

5、改善凸緣部分的潤滑條件，增大凸模表面的粗糙度等。4.3.1毛坯尺寸的確定原則4.34.3回轉體拉深毛坯尺寸的確定回轉體拉深毛坯尺寸的確定4.3.3簡單回轉體拉深件的毛坯尺寸計算4.34.3回轉體拉深毛坯尺寸的確定回轉體拉深毛坯尺寸的確定簡單回轉體拉深件毛坯尺寸計算簡單回轉體拉深件毛坯尺寸計算 4.3.3簡單回轉體拉深件的毛坯尺寸計算4.34.3回轉體拉深毛坯尺寸的確定回轉體拉深毛坯尺寸的確定 式中，D 為毛坯直徑（mm）；A 為拉深件總面積（mm2）；ai 為分解成第 I 個簡單幾何體的表面積（mm2）。 簡單回轉體拉深件的毛坯直徑計算公式簡單回轉體拉深件的毛坯直徑計算公式 P1094.4.1

6、拉深系數(shù)4.44.4圓筒形件的拉深圓筒形件的拉深 拉深系數(shù)表示拉深后圓筒形件的直徑 d 與拉深前毛坯（或半成品）的直徑 D 之比。拉深系數(shù)表示拉深時板料的變形程度，用符號 m 表示。M 是小于1的系數(shù)，m 值越小，說明拉深時變形程度越大。 4.4.1拉深系數(shù)4.44.4圓筒形件的拉深圓筒形件的拉深工件總的變形系數(shù)：工件總的變形系數(shù)： 圓筒形件的多次拉深圓筒形件的多次拉深 P111表表4-5P112表表4-64.4.1拉深系數(shù)4.44.4圓筒形件的拉深圓筒形件的拉深4.4.2拉深次數(shù)的確定4.44.4圓筒形件的拉深圓筒形件的拉深 拉深件一般經過幾次拉深才能達到最終尺寸形狀。如果拉深件總的拉深系數(shù)

7、 m總 大于第一次允許的極限拉深系數(shù) m1，即： m總 m1 說明拉深該工件的實際變形程度比第一次容許的極限變形程度要小，工件可以一次拉成。否則需要多次拉深才能成形。4.4.3各次拉深工序尺寸的確定4.44.4圓筒形件的拉深圓筒形件的拉深4.4.3各次拉深工序尺寸的確定4.44.4圓筒形件的拉深圓筒形件的拉深當當t1時時當當t1時，時，dn按照材料厚度按照材料厚度內外輪廓中心線尺寸計算內外輪廓中心線尺寸計算4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件帶凸緣圓筒形件 dt/d（1.1-1.4）dt/d1.44.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深4.5.1窄凸緣

8、圓筒形件的拉深窄凸緣圓筒形件第一種拉深方法窄凸緣圓筒形件第一種拉深方法 4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深4.5.1窄凸緣圓筒形件的拉深窄凸緣圓筒形件第二種拉深方法窄凸緣圓筒形件第二種拉深方法4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深4.5.2寬凸緣圓筒形件的拉深當 r凸 = r凹 = r 時，寬凸緣圓筒形件毛坯直徑 D 為： 根據拉深系數(shù)的定義，寬凸緣圓筒形件的拉深系數(shù)為： dt/d 相對凸緣直徑相對凸緣直徑h/d 相對拉深高度相對拉深高度r/d 相對圓角半徑相對圓角半徑4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深4.5.2寬凸緣圓筒形件的拉深寬凸緣圓筒形

9、件的尺寸寬凸緣圓筒形件的尺寸 4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深4.5.2寬凸緣圓筒形件的拉深4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深4.5.2寬凸緣圓筒形件的拉深 這種工件通常采用減小筒部直徑、增加筒部減小筒部直徑、增加筒部高度高度來達到最終尺寸。圓角半徑在整個拉深過程中基本不變。 這類工件的高度在第第1 1次拉深時就基本形成，次拉深時就基本形成，以后各道拉深中使高度以后各道拉深中使高度基本保持不變，通過減基本保持不變，通過減少凸、凹模圓角半少凸、凹模圓角半 徑逐漸縮小筒部直徑徑逐漸縮小筒部直徑 來拉深成形工件。 4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的

10、拉深4.5.2寬凸緣圓筒形件的拉深寬凸緣圓筒形件及毛坯圖寬凸緣圓筒形件及毛坯圖1）選定修邊余量。（表（表4-24-2：凸緣直徑：凸緣直徑d dt t、凸緣相對直徑、凸緣相對直徑d dt t/d/d）2）預算毛坯直徑 D。3）根據表表4-74-7中的 h1/d1 判斷是否一次拉深成形。當 h/d h1/d1 時，可一次拉成。否則需要多次拉成。4）根據表表4-84-8選取 m1，計算 d1=m1D。初選第1次拉深的相對凸 緣直徑為 dt/d1=1.1，若 m1 選的不合理，選 dt/d1=1.2、1.3 直到 m1 選擇合理為止。5）按照式（4-3）、式（4-4）計算第1次拉深模的凹、凸模圓角 半

11、徑。6）根據寬凸緣圓筒件的拉深原則來修正毛坯直徑D，并計算首次 拉深半成品高度 h1 為：4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深4.5.2寬凸緣圓筒形件的拉深4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深4.5.2寬凸緣圓筒形件的拉深)(14. 0)(43. 0)(25. 0212111122111RrdRrdDdht（4-8） 7）根據表4-7中 h1/d1，驗證 m1是否合適。若計算得到的 h1/d1 小 于或等于表中的 h1/d1 值，說明m1選擇合適，否則按步驟（4） 重新調整。8）根據表4-5選取以后各次拉深系數(shù) m2、m3、mn，并預算出 各工序的拉深直徑 d2

12、=m2d1、d3=m3d2、dn=mndn-1。 若 dnF壓壓+F拉拉雙動壓力機雙動壓力機 F1F拉拉 F2F壓壓 4.9 4.9拉深模的分類及典型結構拉深模的分類及典型結構4.9.1拉深模的分類 4.9 4.9拉深模的分類及典型結構拉深模的分類及典型結構4.9.1拉深模的分類 4.9 4.9拉深模的分類及典型結構拉深模的分類及典型結構4.9.2拉深模的典型結構1凹模通氣孔； 2頂件塊； 3 3凸模通氣孔凸模通氣孔； 4上模座； 5凸模；6定位板； 7凹模； 8下模座無壓邊裝置的首次拉深模無壓邊裝置的首次拉深模 4.94.9拉深模的分類及典型結構拉深模的分類及典型結構4.9.2拉深模的典型結

13、構 4.9 4.9拉深模的分類及典型結構拉深模的分類及典型結構4.9.2拉深模的典型結構有固定壓邊裝置的拉深模有固定壓邊裝置的拉深模1上模座； 2凸模； 3 3固定壓邊圈固定壓邊圈； 4定位板； 5凹模； 6凹模固定板；7下模座； 8定位板缺口； 9固定壓邊缺口 4.9 4.9拉深模的分類及典型結構拉深模的分類及典型結構4.9.2拉深模的典型結構1導柱； 2擋料銷； 3上模座； 4卸料螺釘； 5定位銷； 6凸模固定板；7凸模； 8彈性壓邊圈； 9送料口； 10凹模； 11下模座有彈性壓邊裝置的拉深模有彈性壓邊裝置的拉深模 4.9 4.9拉深模的分類及典型結構拉深模的分類及典型結構4.9.2拉深

14、模的典型結構1頂桿； 2安全口； 3通氣孔； 4打料桿； 5上模座；6打料盤； 7凹模； 8凸模；9擋料銷；10壓邊圈； 11定距塊；12下模座有可動壓邊裝置和打料有可動壓邊裝置和打料裝置的拉深模裝置的拉深模 4.9 4.9拉深模的分類及典型結構拉深模的分類及典型結構4.9.2拉深模的典型結構1定程塊； 2六角螺母；3上模座； 4打料桿；5內六角螺釘； 6打料盤； 7凹模；8凸模； 9壓邊圈； 10下模座；11卸料螺釘 帶凸緣制件的拉深模帶凸緣制件的拉深模 4.94.9拉深模的分類及典型結構拉深模的分類及典型結構4.9.2拉深模的典型結構 4.9 4.9拉深模的分類及典型結構拉深模的分類及典型

15、結構4.9.2拉深模的典型結構1上模座； 2墊板； 3凸模固定板；4凸模； 5定位板； 6凹模；7凹模固定板；8下模座無壓邊裝置的無壓邊裝置的后次后次拉深模拉深模 4.94.9拉深模的分類及典型結構拉深模的分類及典型結構4.9.2拉深模的典型結構無壓邊裝置的后續(xù)工序拉深模無壓邊裝置的后續(xù)工序拉深模 4.9 4.9拉深模的分類及典型結構拉深模的分類及典型結構4.9.2拉深模的典型結構1下模座； 2卸料螺釘； 3定位圈； 4凸模； 5工件；6打料桿； 7螺母； 8模柄； 9、14內六角螺釘；10打料盤； 11凹模； 12定程桿；13凸模固定板有有彈性壓邊裝置和打料裝置彈性壓邊裝置和打料裝置的的后次

16、拉深模后次拉深模 4.94.9拉深模的分類及典型結構拉深模的分類及典型結構4.9.2拉深模的典型結構有壓邊裝置的后續(xù)工序拉深模有壓邊裝置的后續(xù)工序拉深模 4.9 4.9拉深模的分類及典型結構拉深模的分類及典型結構4.9.2拉深模的典型結構1、4、10、11、19內六角螺釘； 2下模座； 3固定卸料板； 5上模座； 6定程塊；7、12圓柱銷； 8打料桿； 9模柄； 13凸凹模（落料凸模、拉深凹模）；14打料塊； 15落料凹模； 16拉深凸模；17壓邊圈； 18頂件桿帶凸緣制件落拉深復合模帶凸緣制件落拉深復合模 4.94.9拉深模的分類及典型結構拉深模的分類及典型結構4.9.2拉深模的典型結構 4

17、.9 4.9拉深模的分類及典型結構拉深模的分類及典型結構4.9.2拉深模的典型結構1、5、8、11、19內六角螺釘； 2下模座； 3導向裝置； 4固定卸料板； 6墊板； 7上模座；9打料桿； 10模柄； 12圓柱銷； 13凸凹模； 14打料塊； 15壓形凸模；16落料凹模； 17拉深凸模； 18壓邊頂件圈； 20頂件桿落料拉深壓形復合模落料拉深壓形復合模 4.9 4.9拉深模的分類及典型結構拉深模的分類及典型結構4.9.2拉深模的典型結構1下模座； 2壓邊圈； 3導向裝置； 4擋料銷； 5卸料板； 6彈簧； 7、17凸模固定板；8墊板； 9上模座； 10卸料螺釘； 11、14、23內六角螺釘；

18、 12打料桿；13模柄； 15打料盤； 16打料銷； 18凸模； 19打料塊；20凸凹模； 21凹模； 22頂件桿； 24空心螺桿落料拉深沖孔復合模落料拉深沖孔復合模 4.10 4.10拉深模工作零件設計拉深模工作零件設計4.10.1拉深凸模與凹模的圓角半徑1.拉深凸模圓角半徑 r凸 的確定首次拉深凸模圓角半徑 r凸1為： 以后各次拉深凸模圓角半徑 r凸n 為 ： 4.10 4.10拉深模工作零件設計拉深模工作零件設計4.10.1拉深凸模與凹模的圓角半徑2.拉深凹模圓角半徑 r凹 的確定拉深凹模圓角半徑拉深凹模圓角半徑 r凹凹 的數(shù)值的數(shù)值 單位：單位：mm 方法一：方法一： 4.10 4.1

19、0拉深模工作零件設計拉深模工作零件設計4.10.1拉深凸模與凹模的圓角半徑拉拉深深凹凹模模圓圓角角半半徑徑r凹凹 的的數(shù)數(shù)值值 單位：單位：mm 方方法法二二： 4.10 4.10拉深模工作零件設計拉深模工作零件設計4.10.2拉深凸模與凹模的間隙 C-間隙系數(shù)間隙系數(shù)見表見表4-23見表見表4-24 4.10 4.10拉深模工作零件設計拉深模工作零件設計4.10.3拉深凸模與凹模的尺寸工件尺寸與凸、凹模工作尺寸工件尺寸與凸、凹模工作尺寸 見公式見公式4-28 4-29 4-30 4-31 4.10 4.10拉深模工作零件設計拉深模工作零件設計4.10.3拉深凸模與凹模的尺寸拉深凸模排氣孔拉深

20、凸模排氣孔 4.10 4.10拉深模工作零件設計拉深模工作零件設計4.10.4拉深凸模與凹模的結構形式 4.10 4.10拉深模工作零件設計拉深模工作零件設計4.10.4拉深凸模與凹模的結構形式普通拉深凸、凹模結構普通拉深凸、凹模結構 4.10 4.10拉深模工作零件設計拉深模工作零件設計4.10.4拉深凸模與凹模的結構形式最后拉深制件底部尺寸變化最后拉深制件底部尺寸變化 4.10 4.10拉深模工作零件設計拉深模工作零件設計4.10.4拉深凸模與凹模的結構形式321帶限制型腔的凹模帶限制型腔的凹模 錐形凹模錐形凹模 普通平端面凹模 4.10 4.10拉深模工作零件設計拉深模工作零件設計4.10.4拉深凸模與凹模的結構形式限制型腔凹模結構