第四章拉深模設(shè)計(jì)

1、第四章第四章 拉深模設(shè)計(jì)拉深模設(shè)計(jì) 拉深是利用模具拉深是利用模具使沖裁后得到的使沖裁后得到的平面毛坯變成開平面毛坯變成開口空心件的沖壓口空心件的沖壓工藝方法。工藝方法。拉深拉深 拉深也叫拉延，分為拉深也叫拉延，分為普通拉深和變薄拉深。普通拉深和變薄拉深。 拉深件的類型：拉深件的類型： 旋轉(zhuǎn)體類件：如搪瓷旋轉(zhuǎn)體類件：如搪瓷杯、車燈罩等。杯、車燈罩等。 盒形類件：如飯盒、盒形類件：如飯盒、汽車油箱汽車油箱等。等。 復(fù)雜形狀件：如汽車復(fù)雜形狀件：如汽車覆蓋件等。覆蓋件等。4-1圓筒形拉深件拉深變形圓筒形拉深件拉深變形過(guò)程分析過(guò)程分析 在凸模的作用下，在凸模的作用下，原直徑為原直徑為D0的毛坯，的毛坯

2、，在凹模和壓邊圈之在凹模和壓邊圈之間的縫隙中變形，間的縫隙中變形，并被拉進(jìn)凸、凹模并被拉進(jìn)凸、凹模的間隙中形成空間的間隙中形成空間零件的直壁。零件的直壁。拉深變形過(guò)程拉深變形過(guò)程變形總體分析 筒底：變形前后基本保持不變 環(huán)形區(qū)：陰影部分被擠壓入了直角方形區(qū)，周向受壓，材料變厚，且最外端厚度增加最大，徑向受拉伸長(zhǎng)拉深件各部分的受力拉深件各部分的受力（1） 拉深件各部分受力分析：拉深件各部分受力分析： 1）平面凸緣部分：受徑）平面凸緣部分：受徑向拉應(yīng)力、軸向壓應(yīng)力、向拉應(yīng)力、軸向壓應(yīng)力、切向壓應(yīng)力。切向壓應(yīng)力。 2）凸緣圓角部分：受徑）凸緣圓角部分：受徑向拉應(yīng)力、法向壓應(yīng)力、向拉應(yīng)力、法向壓應(yīng)力、

3、切向壓應(yīng)力。切向壓應(yīng)力。拉深件各部分的受力（拉深件各部分的受力（2）3）筒壁部分：受軸向拉）筒壁部分：受軸向拉應(yīng)力應(yīng)力4）底部圓角部分：受徑）底部圓角部分：受徑向拉應(yīng)力、法向壓應(yīng)力、向拉應(yīng)力、法向壓應(yīng)力、切向拉應(yīng)力。切向拉應(yīng)力。5）筒底部分：受徑向拉）筒底部分：受徑向拉應(yīng)力、法向壓應(yīng)力、切應(yīng)力、法向壓應(yīng)力、切向拉應(yīng)力。向拉應(yīng)力。4-2拉深件設(shè)計(jì)的基本要求拉深件設(shè)計(jì)的基本要求1、拉深件的形狀應(yīng)簡(jiǎn)單、對(duì)稱，并、拉深件的形狀應(yīng)簡(jiǎn)單、對(duì)稱，并盡量避免急劇的輪廓變化。盡量避免急劇的輪廓變化。2、拉深件直徑尺寸應(yīng)明確標(biāo)注，不、拉深件直徑尺寸應(yīng)明確標(biāo)注，不得同時(shí)標(biāo)注內(nèi)、外部直徑。得同時(shí)標(biāo)注內(nèi)、外部直徑。3、

4、拉深件的圓角半徑、拉深件的圓角半徑 底部底部 凸緣處凸緣處 對(duì)于盒形件對(duì)于盒形件 并盡可能并盡可能Hrtrtrtrddpd2 . 03)84()53(4-3圓筒形拉深件毛坯尺寸計(jì)算圓筒形拉深件毛坯尺寸計(jì)算 根據(jù)面積相等的原則，筒根據(jù)面積相等的原則，筒形拉深件的毛坯尺寸形拉深件的毛坯尺寸為：為：iFDRdFRRdRFRHdF4)2(418)224)(023221（表表4.14-4圓筒形拉深件拉深工藝計(jì)算圓筒形拉深件拉深工藝計(jì)算一、拉深系數(shù)一、拉深系數(shù)1、拉深系數(shù)：即拉深后圓筒形件的直徑與拉深、拉深系數(shù)：即拉深后圓筒形件的直徑與拉深前毛坯（或半成品）直徑的比值。前毛坯（或半成品）直徑的比值。 0D

5、dm 2、極限拉深系數(shù) 凸模直徑d固定后能拉出的最大坯料外徑 的拉深系數(shù)極限拉深系數(shù)（圓角部分不破裂，周邊變形區(qū)坯料不失穩(wěn)起皺）max0Dmax0Ddmc3、影響極限拉深系數(shù)的因素影響極限拉深系數(shù)的因素 板料的力學(xué)性能板料的力學(xué)性能 板料的相對(duì)厚度：板料的相對(duì)厚度：t/D； t/D大，抗失大，抗失穩(wěn)能力強(qiáng)，不易起皺。穩(wěn)能力強(qiáng)，不易起皺。 模具結(jié)構(gòu)及其參數(shù)：模具結(jié)構(gòu)及其參數(shù)：有無(wú)壓邊圈、凹模圓角半徑、凸模圓角半徑。 拉深工藝條件：拉深工藝條件：拉深次數(shù)、壓邊條件、潤(rùn)滑條件、拉深速度。4、拉深次數(shù)、拉深次數(shù) 一種材料，在一定的條件下，存在一種材料，在一定的條件下，存在一個(gè)極限拉深系數(shù)，當(dāng)拉深件的拉

6、一個(gè)極限拉深系數(shù)，當(dāng)拉深件的拉深系數(shù)小于其極限拉深系數(shù)時(shí)，零深系數(shù)小于其極限拉深系數(shù)時(shí)，零件就很難由平板毛坯一次拉深成形，件就很難由平板毛坯一次拉深成形，必須采用多次拉深，逐步成形。我必須采用多次拉深，逐步成形。我們把材料逐步拉深的次數(shù)稱為拉深們把材料逐步拉深的次數(shù)稱為拉深次數(shù)。次數(shù)。拉深次數(shù)拉深次數(shù)(1) 第一次 第二次 第n次011Ddm 122ddm 1nnddnm拉深次數(shù)拉深次數(shù)(2) 總拉深系數(shù)為 即多次拉深的總拉深系數(shù)能小于一次拉深的極限拉深系數(shù)。0Ddnm 極限拉深系數(shù)）(21cnmmmmmm拉深次數(shù)拉深次數(shù)(3) 每次所取 應(yīng)符合以下原則： 1、 應(yīng)大于各次的極限拉深系數(shù)。 2

7、、 這是因?yàn)槊看卫詈蟮牟牧?，硬化不斷有所增加，無(wú)中間退火時(shí)更為嚴(yán)重。（表47、8、9）（表21）nmmm.,21nmmm.21nmmm.,21總結(jié) （M m1,則可一次拉深成形；如mz m1，則需多次拉深（兩次或兩次以上）3）求m 1, m 2, m 3m n直到其乘積小于m z為止，n即是拉深的次數(shù)。（表4.8）4）另一種方法是由工件的相對(duì)高度H/d和相對(duì)厚度t/D確定。（表4.10）5）多次拉深的目的是防止拉裂。2、工藝計(jì)算程序1）確定切邊余量。 （表4.3）2）計(jì)算毛坯的直徑。 （表4.2）3）確定是否用壓邊圈。4）確定拉深系數(shù)與拉深次數(shù)。5）確定各次拉深的直徑。6）確定各次拉深的凸凹

8、模圓角半徑： 凹模圓角：太小，毛坯拉入凹模的阻力增凹模圓角：太小，毛坯拉入凹模的阻力增大，拉深件易產(chǎn)生裂紋和劃痕；太大，會(huì)大，拉深件易產(chǎn)生裂紋和劃痕；太大，會(huì)使毛坯過(guò)早脫離壓邊圈，產(chǎn)生起皺。使毛坯過(guò)早脫離壓邊圈，產(chǎn)生起皺。 一般情況首次拉深：一般情況首次拉深： 當(dāng)當(dāng) 時(shí)：時(shí)： 以后各次拉深：以后各次拉深： 凸模圓角：一般凸模圓角比凹模圓角要小。凸模圓角：一般凸模圓角比凹模圓角要小。tdDrd)(8 . 02039. 0drd200d)1()8 . 06 . 0(nddnrrdprr)0 . 17 . 0()32. 0(43. 0)(25. 011111121rddrddDh)32. 0(43.

9、 0)(25. 022222222rddrddDh)32. 0(43. 0)(25. 02nnnnnnnrddrddDh7）確定各次拉深半成品的高度：4-5拉深件的起皺與破裂拉深件的起皺與破裂一、起皺一、起皺 拉深件的起皺：拉深件的起皺：受切向壓應(yīng)力失受切向壓應(yīng)力失穩(wěn)而起皺。穩(wěn)而起皺。1、起皺起皺影響因素影響因素毛坯相對(duì)厚度毛坯相對(duì)厚度拉深系數(shù)拉深系數(shù)凹模工作部分幾凹模工作部分幾何形狀何形狀為什么會(huì)起皺？為什么會(huì)起皺？2、防止起皺的措施、防止起皺的措施1）采用壓邊圈）采用壓邊圈壓邊圈的結(jié)構(gòu)壓邊圈的結(jié)構(gòu)（1）剛性壓邊圈壓邊圈壓邊圈的結(jié)構(gòu)壓邊圈的結(jié)構(gòu)（2）彈性壓壓邊邊圈圈帶限位裝置在壓邊圈帶限位裝

10、置在壓邊圈2、防止起皺的措施、防止起皺的措施2）采采用用錐錐形形凹凹模模2、防止起皺的措施、防止起皺的措施3）采采用用反反拉拉深深2、防止起皺的措施、防止起皺的措施4）采用軟模拉）采用軟模拉深深二、破裂二、破裂 原因：原因：危險(xiǎn)斷面變薄并被拉斷。破裂影響因素破裂影響因素 壓邊力大。壓邊力大。 潤(rùn)滑不良。潤(rùn)滑不良。 拉深系數(shù)小。拉深系數(shù)小。 模具結(jié)構(gòu)：凸凹模間隙、凸凹模圓角等模具結(jié)構(gòu)：凸凹模間隙、凸凹模圓角等 毛坯力學(xué)性能毛坯力學(xué)性能 防止措施：防止措施：選擇合適的潤(rùn)滑劑；合理圓角；合理間隙；多次拉深;利用網(wǎng)格技術(shù)防止拉深件破裂。3-6常用拉深模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常用拉深模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)一

11、、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 拉深工藝計(jì)算要有很高的精確性。拉深工藝計(jì)算要有很高的精確性。 壓力機(jī)行程壓力機(jī)行程S 2H。 拉深模必須有通氣孔。拉深模必須有通氣孔。 凸凹模、壓邊圈要有足夠的硬度、耐磨性，低凸凹模、壓邊圈要有足夠的硬度、耐磨性，低的表面粗糙度。的表面粗糙度。 多次拉深的凸模穩(wěn)定性、垂直度要求高。多次拉深的凸模穩(wěn)定性、垂直度要求高。 有凸緣拉深模應(yīng)設(shè)有限位器。有凸緣拉深模應(yīng)設(shè)有限位器。 多次拉深件最后設(shè)計(jì)落料模。多次拉深件最后設(shè)計(jì)落料模。二、常用拉深二、常用拉深模模 無(wú)無(wú)壓壓邊邊圈圈拉拉深深模模二、常用拉深模二、常用拉深模 帶帶壓壓邊邊圈圈拉拉深深模模1 1上模座上模座2 2推桿推桿 3 3推

12、件板推件板4 4錐形凹模錐形凹模5 5限位柱限位柱6錐形壓邊圈錐形壓邊圈7拉深凸模拉深凸模8固定板固定板9下模座下模座 帶帶錐錐形形壓壓邊邊圈圈的的倒倒裝裝拉拉深深模模二、常用拉深模二、常用拉深模 雙動(dòng)雙動(dòng)壓力壓力機(jī)使機(jī)使用的用的拉深拉深模模雙動(dòng)壓力機(jī)用拉深模剛性壓雙動(dòng)壓力機(jī)用拉深模剛性壓邊裝置動(dòng)作原理邊裝置動(dòng)作原理 無(wú)壓邊裝置的以后各次拉深模無(wú)壓邊裝置的以后各次拉深模 二、常用二、常用拉深模拉深模有壓邊裝置的以后各次拉深模有壓邊裝置的以后各次拉深模 1-推件板推件板 2-拉深凹模拉深凹模 3-拉深凸模拉深凸模 4-壓邊圈壓邊圈 5-頂桿頂桿 6-彈簧彈簧 落料拉深復(fù)合模落料拉深復(fù)合模1-頂桿

13、頂桿 2-壓邊圈壓邊圈 3-凸凹模凸凹模 4-推桿推桿 5-推件板推件板 6-卸料板卸料板 7-落料凹模落料凹模 8-拉深凸模拉深凸模 4-7凸凹模工作部分的設(shè)計(jì)凸凹模工作部分的設(shè)計(jì)一、拉深模間隙：一、拉深模間隙：間隙太大時(shí)，拉深件壁不直或成錐形；間隙太小，模具磨損加劇，工件易拉裂。 不用壓邊的淺拉深不用壓邊的淺拉深 多次拉深多次拉深 C=（1.0-1.05）t C=（1.1-1.20）t 用壓邊的一次拉深用壓邊的一次拉深 光潔拉深光潔拉深 C=（1.0-1.15）t C=（0.95-1.05）t二、凸凹模結(jié)構(gòu)形式二、凸凹模結(jié)構(gòu)形式無(wú)壓料一次拉深成形的凹模結(jié)構(gòu)無(wú)壓料一次拉深成形的凹模結(jié)構(gòu)a）圓

14、弧形 b)錐形 c）漸開線形 d）等切面形三、凸凹模圓角半徑三、凸凹模圓角半徑 凸模圓角：太小，毛坯拉入凹模的阻力增凸模圓角：太小，毛坯拉入凹模的阻力增大，拉深件易產(chǎn)生裂紋和劃痕；太大，會(huì)大，拉深件易產(chǎn)生裂紋和劃痕；太大，會(huì)使毛坯過(guò)早脫離壓邊圈，產(chǎn)生起皺。使毛坯過(guò)早脫離壓邊圈，產(chǎn)生起皺。 一般情況首次拉深：一般情況首次拉深： 當(dāng)當(dāng) 時(shí)：時(shí)： 以后各次拉深：以后各次拉深： 凹模圓角：一般凸模圓角比凹模圓角要小。凹模圓角：一般凸模圓角比凹模圓角要小。tdDrd)(8 . 02039. 0drd200d)1()8 . 06 . 0(nddnrrdprr)0 . 17 . 0(無(wú)壓料多次拉深的凸、凹模

15、結(jié)構(gòu)有壓料多次拉深的凸、凹模結(jié)構(gòu)四、凸凹模刃口尺寸及公差四、凸凹模刃口尺寸及公差(1) 當(dāng)工件要求外形尺寸當(dāng)工件要求外形尺寸 時(shí)：時(shí)： 1、最終工序、最終工序 凹模尺寸：凹模尺寸： 凸模尺寸：凸模尺寸：2、中間過(guò)渡工序：、中間過(guò)渡工序： 凹模尺寸：凹模尺寸： 凸模尺寸：凸模尺寸：dDDd0)75. 0(0)275. 0(pcDDp)(DdDDd00)(PZDDp 當(dāng)工件要求內(nèi)形尺寸當(dāng)工件要求內(nèi)形尺寸 時(shí)：時(shí)： 1、最終工序、最終工序 凸模尺寸：凸模尺寸： 凹模尺寸：凹模尺寸：2、中間過(guò)渡工序：、中間過(guò)渡工序： 凸模尺寸：凸模尺寸： 凹模尺寸：凹模尺寸：)(d0)4 . 0(pddpdcddd0

16、)24 . 0(dZddd0)(0pddp四、凸凹模刃口尺寸及公差四、凸凹模刃口尺寸及公差(2) 當(dāng)工件內(nèi)外形均有要求時(shí)：當(dāng)工件內(nèi)外形均有要求時(shí)：凹模內(nèi)徑按工件外徑的下偏差，凸模外徑按工件內(nèi)徑的上偏差進(jìn)行設(shè)計(jì)。例例求圖示筒形件的坯料尺寸及拉深各工序件尺寸。求圖示筒形件的坯料尺寸及拉深各工序件尺寸。 材料為材料為1010鋼，板料厚度鋼，板料厚度2 2,r=4,r=4。 第四章 拉深工藝與拉深模設(shè)計(jì) 拉深次數(shù)與工序件尺寸計(jì)算舉例拉深次數(shù)與工序件尺寸計(jì)算舉例解：因解：因1 1，故按板厚中徑尺寸計(jì)算。，故按板厚中徑尺寸計(jì)算。（）計(jì)算坯料直徑（）計(jì)算坯料直徑 根據(jù)零件尺寸，其相對(duì)高度為根據(jù)零件尺寸，其相

17、對(duì)高度為7 . 22875230176dH查表4.3（P121）得切邊量mmh6坯料直徑為2256. 072. 1)(4rdrhHddD代已知條件入上式得98.2 （）確定拉深次數(shù) 坯料相對(duì)厚度為按表4.7（P127）可不用壓料圈，但為了保險(xiǎn)，首次拉深仍采用壓料圈。m=d/D=28/98.2=0.285根據(jù)/2.03，查表4.7得各次極限拉深系數(shù)10.500.50，20.75，30.78，40.80，。故110.5098.249.22210.7549.236.9 3320.7836.928.8 4430.828.823 此時(shí)42328，所以應(yīng)該用4次拉深成形。 %2%03. 2%1002 .982Dt第四章 拉深工藝?yán)钅ＴO(shè)計(jì) （）各次拉深工序件尺寸的確定（）各次拉深工序件尺寸的確定 經(jīng)調(diào)整后的各次拉深系數(shù)為：經(jīng)調(diào)整后的各次拉深系數(shù)為： 1 10.520.52，2 20.78