《模具設(shè)計(jì)》課件第4章

1、教學(xué)提綱沖裁工藝與沖裁模具設(shè)計(jì)2彎曲工藝與彎曲模具設(shè)計(jì)3拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)41冷沖壓成形工藝概論其他成形工藝與模具設(shè)計(jì)54.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1 拉深工藝概述4.1.1 拉深工藝性質(zhì)及其分類拉深是指將一定形狀的平板毛坯通過(guò)拉深模具沖壓成各種開口空心件，或以開口空心件為毛坯，通過(guò)拉深進(jìn)一步改變其形狀和尺寸的一種冷沖壓工藝方法。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1 拉深工藝概述4.1.1 拉深工藝性質(zhì)及其分類拉深是指將一定形狀的平板毛坯通過(guò)拉深模具沖壓成各種開口空心件，或以開口空心件為毛坯，通過(guò)拉深進(jìn)一步改變其形狀和尺寸的一種冷沖壓工藝方法。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1 拉深工藝概述4

2、.1.1 拉深工藝性質(zhì)及其分類拉深是指將一定形狀的平板毛坯通過(guò)拉深模具沖壓成各種開口空心件，或以開口空心件為毛坯，通過(guò)拉深進(jìn)一步改變其形狀和尺寸的一種冷沖壓工藝方法。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.1 拉深工藝性質(zhì)及其分類按照拉深件的形狀，拉深工藝可分為旋轉(zhuǎn)體件拉深、盒形件拉深和復(fù)雜形狀件拉深等三類。其中，旋轉(zhuǎn)體拉深件又可分為無(wú)凸緣圓筒形件、帶凸緣圓筒形件、半球形件、錐形件、拋物線形件、階梯形件和復(fù)雜旋轉(zhuǎn)體拉深件等。按照變形方法，拉深工藝可分為不變薄拉深和變薄拉深。不變薄拉深是通過(guò)減小毛坯或半成品的直徑來(lái)增加拉深件高度的，拉深過(guò)程中材料厚度的變化很小，可以近似認(rèn)為拉深件壁厚等于毛坯厚度。變薄

3、拉深是以開口空心件為毛坯，通過(guò)減小壁厚的方式來(lái)增加拉深件高度，拉深過(guò)程中筒壁厚度有顯著變薄。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.1 拉深工藝性質(zhì)及其分類拉深件三大類：旋轉(zhuǎn)體零件：如搪瓷杯、車燈殼、喇叭等；盒形件：如飯盒、汽車油箱、電器外殼等；形狀復(fù)雜件：如汽車上的覆蓋件等。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.1 拉深工藝性質(zhì)及其分類本章主要討論圓筒形拉深件的不變薄拉深。不變薄拉深 變薄拉深4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.1 拉深工藝性質(zhì)及其分類典型案例1.機(jī)殼材料為08F，屬于大批量生產(chǎn)。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.1 拉深工藝性質(zhì)及其分類典型案例2.電容器外殼 材料一般為鋁（如1200）

4、，屬于大批量生產(chǎn)。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.1 拉深工藝性質(zhì)及其分類典型案例3.微電機(jī)外殼 要求具有通用性和互換性，其材料一般為普通碳素鋼（如Q215），屬于大批量生產(chǎn)。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.1 拉深工藝性質(zhì)及其分類典型案例4.罩殼零件 材料為鋁，大批量生產(chǎn)。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.1 拉深工藝性質(zhì)及其分類典型案例5.導(dǎo)彈殼體零件： 材料為5xxx鋁合金，定量生產(chǎn)。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.1 拉深工藝性質(zhì)及其分類典型案例易拉罐是民用產(chǎn)品中的一種標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)械零件。鋁合金/馬口鐵大批量生產(chǎn)多道次拉深變薄拉深5.易拉罐零件4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.2

5、拉深變形過(guò)程分析圖4-1所示為無(wú)凸緣圓簡(jiǎn)形件的拉深工藝過(guò)程。圓形平板毛坯1放在凹模3上。上模下行時(shí)，先由壓邊圈2壓住毛坯，然后凸模1繼續(xù)下行，將坯料拉入凹模。拉深完成后，上模回程，拉深件5脫模。圖4-1 拉深工藝過(guò)程1-凸模；2-壓邊圈；3-毛坯；4-凹模；5-拉深件；6-平面凸緣部分；7-凸緣圓角部分；8-筒壁部分；9-底部圓角部分；10-筒底部分F凸模壓邊拉入凹模凸模F脫模放置在拉深過(guò)程中，坯料可分為平面凸緣部分、凸緣圓角部分、筒壁部分、底部圓角部分、筒底部分等五個(gè)區(qū)域，如圖4-1所示。平面凸緣部分為主要變形區(qū)，該部分材料在凸模施加的拉深力作用下，經(jīng)過(guò)凸緣圓角部分流入凸、凹模間隙，構(gòu)成筒壁

6、。平面凸緣部分在拉深時(shí)，材料的應(yīng)力狀態(tài)為徑向、厚向受拉壓力作用，切向受壓應(yīng)力作用；應(yīng)變狀態(tài)為徑向產(chǎn)生拉伸變形，切向產(chǎn)生壓縮變形，厚向產(chǎn)生拉伸變形。筒壁部分為已變形區(qū)，在拉深過(guò)程中，該部分材料起到向變形區(qū)傳遞拉深力的作用，因而也稱為傳力區(qū)，拉深時(shí)可近似認(rèn)為受單向拉應(yīng)力作用。筒底部分為非變形區(qū)，該部分材料在拉深時(shí)受雙向拉應(yīng)力作用，材料厚度將變薄，但變薄量很小，一般只有1%3%。凸緣圓角部分、底部圓角部分為平面凸緣部分、筒壁部分、筒底部分之間的過(guò)渡區(qū)。前者稱為第一過(guò)渡區(qū)，后者稱為第二過(guò)渡區(qū)。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.2 拉深變形過(guò)程分析4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.2 拉深變形過(guò)程分析圖

7、4-2 拉深網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)可以直觀地觀察、分析材料在拉深時(shí)的變形情況。在圓形毛坯的表面上畫上許多間距都等于a的同心圓和分度相等的輻射線，如圖4-2a所示，這些同心圓和輻射線構(gòu)成了由扇形圓環(huán)單元網(wǎng)格組成的網(wǎng)絡(luò)。該毛坯拉深成無(wú)凸緣圓筒形件后網(wǎng)格的變化情況如圖4-2b所示。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.2 拉深變形過(guò)程分析觀察網(wǎng)格的變化情況可以發(fā)現(xiàn)：圓筒形件筒底部分基本保持原來(lái)的形狀和尺寸，表明該部分材料無(wú)較大的變形；筒壁部分的網(wǎng)格則發(fā)生了很大的變化，原來(lái)毛坯上的扇形圓環(huán)單元網(wǎng)格F1變成了筒壁上的矩形單元網(wǎng)格F2，如圖4-2c所示。單元網(wǎng)格的變形情況為切向產(chǎn)生壓縮變形，徑向產(chǎn)生拉伸變形，故

8、矩形單元網(wǎng)格的高度a1大于同心圓的間距a。越靠近筒壁的口部，矩形網(wǎng)格的高度越高，即a5a4a3a2a1a，表明越靠近口部的筒壁材料在拉深時(shí)的變形程度越大。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.2 拉深變形過(guò)程分析 圓筒形拉深變形與力學(xué)分析4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.2 拉深變形過(guò)程分析圓筒形件拉深目的:將直徑為D0的毛坯拉深成為具有直徑d、高度h的零件。應(yīng)力應(yīng)變分析凸緣變形區(qū)1（紫色）凹模圓角變形區(qū)2（黃色）直壁傳力區(qū)3（灰色）凸模圓角傳力區(qū)4（綠色）筒底不變形區(qū)5（藍(lán)色）4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.2 拉深變形過(guò)程分析 圓筒形拉深變形與力學(xué)分析 4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.2

9、拉深變形過(guò)程分析 圓筒形拉深變形與力學(xué)分析 4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.2 拉深變形過(guò)程分析 圓筒形拉深變形與力學(xué)分析4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.2 拉深變形過(guò)程分析圖4-3 拉深件筒壁厚度和硬度的變化拉深后圓筒形件的筒壁厚度和硬度均有一定的變化，如圖4-3所示。一方面，平面凸緣區(qū)材料在流向凸、凹模間隙構(gòu)成筒壁時(shí)，厚度將增厚。另一方面，已經(jīng)構(gòu)成筒壁的材料在傳遞拉深力時(shí)，厚度將減薄口筒壁上部的材料在拉深變形時(shí)的增厚量較大，而在傳力時(shí)的減薄量較小，其壁厚大于毛坯厚度t，越靠近口部，壁厚越厚。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.2 拉深變形過(guò)程分析圖4-3 拉深件筒壁厚度和硬度的變化筒壁下

10、部的材料在拉深變形時(shí)的增厚量較小，而在傳力時(shí)的減薄量較大，其壁厚小于毛坯厚度，壁厚最薄處位干筒壁部分和底部圓角部分的交界面附近。由于變形程度不同，筒壁材料的冷作硬化程度也不同，導(dǎo)致筒壁材料的硬度隨高度h的增加而提高。越靠近口部的材料，變形程度越大，冷作硬化程度越高，其硬度也就越高。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.3 拉深工序的主要工藝問(wèn)題在進(jìn)行拉深時(shí)，有許多因素將影響到拉深件的質(zhì)量。甚至影響到拉深工藝能否順利完成。常見的拉深工藝問(wèn)題包括平面凸緣部分的起皺、筒壁危險(xiǎn)斷面的拉裂、口部或凸緣邊緣不整齊、筒壁表面拉傷、拉深件存在較大的尺寸和形狀誤差等，其中平面凸緣部分的起皺和筒壁危險(xiǎn)斷面的拉裂是拉深

11、的兩個(gè)主要工藝問(wèn)題。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.3 拉深工序的主要工藝問(wèn)題1.平面凸緣部分的起皺平面凸緣部分的起皺是指在拉深過(guò)程中，該部分材料沿切向產(chǎn)生波浪形的拱起。起皺現(xiàn)象輕微時(shí)，材料在流入凸、凹模間隙時(shí)能被凸、凹模擠平。起皺現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，起皺的材料無(wú)法被凸、凹模擠平，繼續(xù)拉深時(shí)將因拉深力的急劇增加導(dǎo)致危險(xiǎn)端面破裂，即使被強(qiáng)行拉入凸、凹模間隙，也會(huì)在拉深件筒壁留下折皺紋或溝痕，影響拉深件的外觀質(zhì)量。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.3 拉深工序的主要工藝問(wèn)題1.平面凸緣部分的起皺起皺是平面凸緣部分材料受切向壓應(yīng)力作用而失去穩(wěn)定性的結(jié)果。拉深時(shí)是否產(chǎn)生起皺與拉深力的大小、壓邊條件、材料厚度

12、、變形程度等因素有關(guān)，要準(zhǔn)確判斷比較困難。生產(chǎn)實(shí)際中常用下列公式概略估算普通平端面凹模拉深時(shí)的不起皺條件：首次拉深以后各次拉深式中 t材料厚度(mm)； D毛坯直徑(mm)； dn-1前一次拉深得到的半成品直徑(mm)； mn本次拉深的拉深系數(shù)。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)如果不滿足上述不起皺條件，則在設(shè)計(jì)拉深模時(shí)必須設(shè)計(jì)壓邊裝置，通過(guò)壓邊圈的壓邊力將平面凸緣部分壓緊，以防止起皺。壓邊力的大小必須適當(dāng)。壓邊力過(guò)大，將導(dǎo)致拉深力過(guò)大而使危險(xiǎn)斷面拉裂；壓邊力過(guò)小，則不能有效防止起皺。在設(shè)計(jì)壓邊裝置時(shí)，應(yīng)考慮便于調(diào)節(jié)壓邊力，以便在保證材料不起皺的前提下，采用盡可能小的壓邊力。4.1.3 拉深工序的主要

13、工藝問(wèn)題1.平面凸緣部分的起皺帶壓邊圈的拉深模 4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.3 拉深工序的主要工藝問(wèn)題1.平面凸緣部分的起皺設(shè)計(jì)拉深模時(shí)，壓邊力的大小可按下式核算式中Q壓邊力(N)；F一毛坯在壓邊圈上的投影面積（mm2）q單位壓邊力(MPa)，取值可參考表4-1。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.3 拉深工序的主要工藝問(wèn)題2筒壁危險(xiǎn)斷面的拉裂筒壁部分在拉深過(guò)程中起到傳遞拉深力的作用，可近似認(rèn)為受單向拉應(yīng)力作用。當(dāng)拉深力過(guò)大，筒壁材料的應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，筒壁將被拉裂。由于在筒壁部分與底部圓角部分的交界面附近材料的厚度最薄，硬度最低，因而該處是發(fā)生拉裂的危險(xiǎn)斷面，拉深件的拉裂一般都發(fā)生

14、在危險(xiǎn)斷面，如圖4-4所示。圖4-4 危險(xiǎn)斷面拉裂4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.3 拉深工序的主要工藝問(wèn)題2筒壁危險(xiǎn)斷面的拉裂筒壁危險(xiǎn)斷面是否被拉裂取決于拉深力的大小和筒壁材料的強(qiáng)度。凡是有利于減小拉深力，提高筒壁材料強(qiáng)度的措施，都有利于防止拉裂的發(fā)生。在設(shè)計(jì)拉深模時(shí)，首先應(yīng)控制材料的變形程度，然后再采取其他各種措施防止危險(xiǎn)斷面拉裂。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.1.3 拉深工序的主要工藝問(wèn)題2筒壁危險(xiǎn)斷面的拉裂破裂是拉深工作中的主要問(wèn)題?？梢酝ㄟ^(guò)兩種途徑來(lái)解決，即一方面降低凸緣變形區(qū)變形抗力的值，另一方面提高危險(xiǎn)斷面的抗拉強(qiáng)度。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)案例分析 案例工藝性分析機(jī)殼 制件

15、形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，屬無(wú)凸緣拉深件，對(duì)壁厚均勻性及表面壓痕無(wú)特殊要求，底部圓角半徑rpg=6mmt，制件精度相當(dāng)于IT15級(jí)，沖孔精度為IT12級(jí)，材料為軟鋼。電容器外殼制件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，屬無(wú)凸緣拉深件，對(duì)壁厚均勻性及表面壓痕無(wú)特殊要求，底部圓角半徑rpg=1.2mm=t，制件無(wú)精度要求，材料為軟鋁。微電機(jī)外殼制件筒體形狀對(duì)稱，是一階梯形屬帶凸緣拉深件，但凸緣形狀較復(fù)雜，對(duì)壁厚均勻性及表面壓痕無(wú)特殊要求；凸緣圓角半徑rd=1mm2t，底部圓角半徑rpg1=1.2mm=t，底部圓角半徑rpg2=0.4mmt；制件精度相當(dāng)于IT8級(jí)，精度要求過(guò)高；材料為軟鋼。罩殼制件筒體形狀對(duì)稱，是一階梯形屬帶凸緣

16、拉深件，但凸緣帶有彎曲成形，對(duì)壁厚均勻性及表面壓痕無(wú)特殊要求；凸緣圓角半徑rd=0.6mm=2t，底部圓角半徑rpg1=0.6mmt，底部圓角半徑rpg2=0.3mm=t；制件無(wú)精度要求，材料為軟鋁。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2 圓筒形件拉深工藝4.2.1 拉深工藝性1.拉深件材料拉深件的材料應(yīng)具有良好的拉深性能。 材料的硬化指數(shù)n值越大，徑向比例應(yīng)力1/b(徑向拉應(yīng)力1與抗拉強(qiáng)度b的比值)的峰值越低，則傳力區(qū)越不易拉裂，拉深性越好。材料的屈強(qiáng)比s/b越小，則一次拉深允許的極限變形程度越大，拉深性能越好。例如，低碳鋼的屈強(qiáng)比氏s/b0.57，其一次拉深允許的最小拉深系數(shù)為m=0.480.5

17、0；65Mn的屈強(qiáng)比s/b0.63，其一次拉深允許的最小拉深系數(shù)為m=0.680.70。用于拉深的鋼板，其屈強(qiáng)比不宜大于0.66。材料的厚向異性指標(biāo)r1時(shí)，說(shuō)明材料在寬度方向上的變形比厚度方向上的變形容易，在拉深過(guò)程中不易變薄和拉裂r值越大，表明材料的拉深性能越好。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)2.拉深件的結(jié)構(gòu)4.2.1 拉深工藝性凸緣與筒壁的轉(zhuǎn)角半徑一般取rd=(48)t，至少應(yīng)保證rd2t。當(dāng)rd2t或rd0.5mm時(shí)，應(yīng)先以較大的圓角半徑拉深，然后增加整形工序縮小圓角半徑。筒壁與底部的圓角半徑一般取rpg=(35)t，至少應(yīng)保證場(chǎng)rpgt。當(dāng)rpgt時(shí)，應(yīng)在拉深后增加整形工序來(lái)縮小圓角半徑。

18、每整形一次，rpg可以縮小1/2。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.1 拉深工藝性3.拉深件的精度拉深件橫斷面尺寸的精度一般要求在IT13級(jí)以下。如高于IT13級(jí)，應(yīng)在拉深后增加整形工序或用機(jī)械加工方法提高精度。橫斷面尺寸只能標(biāo)注外形或內(nèi)形尺寸之一，不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)、外形尺寸。拉深件的壁厚一般都有上厚下薄的現(xiàn)象。如不允許有壁厚不均的現(xiàn)象，則應(yīng)注明，以便采取后續(xù)措施。拉深件的口部應(yīng)允許稍有回彈，側(cè)壁應(yīng)允許有工藝斜度，但必須保證一端在公差范圍之內(nèi)。多次拉深的拉深件，其內(nèi)、外壁上，或凸緣表面上應(yīng)允許留有壓痕。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.2 圓筒形拉深件毛壞尺寸的計(jì)算1.計(jì)算準(zhǔn)則對(duì)于不變薄拉深，拉

19、深件的平均壁厚與毛坯的厚度相差不大，因此可用等面積條件，即毛坯的表面積和拉深件的表面積相等的條件計(jì)算毛坯的尺寸。毛坯的形狀和拉深件的筒部截面形狀具有一定的相似性，因此旋轉(zhuǎn)體拉深件的毛坯形狀為圓形。毛坯尺寸計(jì)算就是確定毛坯的直徑。由于材料存在各向異性，以及材料在各個(gè)方向上的流動(dòng)阻力的不同，毛坯經(jīng)拉深后，尤其是經(jīng)多次拉深后，拉深件的口部或凸緣邊緣一般都不平齊，需要進(jìn)行切邊。因此，在計(jì)算毛坯尺寸時(shí)，必須加上一定的切邊余量。切邊余量的取值見表4-2和表4-3。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)1.計(jì)算準(zhǔn)則4.2.2 圓筒形拉深件毛壞尺寸的計(jì)算4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.2 圓筒形拉深件毛壞尺寸的計(jì)算1.

20、計(jì)算準(zhǔn)則4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.2 圓筒形拉深件毛壞尺寸的計(jì)算2.計(jì)算方法(1)查表計(jì)算法常見圓筒形拉深件的毛坯尺寸可查表4-4所列公式進(jìn)行計(jì)算。公式中，拉深件高度H或凸緣直徑d應(yīng)包含切邊余量。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.2 圓筒形拉深件毛壞尺寸的計(jì)算2.計(jì)算方法(1)查表計(jì)算法4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.2 圓筒形拉深件毛壞尺寸的計(jì)算2.計(jì)算方法(1)查表計(jì)算法4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.2 圓筒形拉深件毛壞尺寸的計(jì)算2.計(jì)算方法(2)解析計(jì)算法旋轉(zhuǎn)體拉深件的毛坯尺寸，可根據(jù)計(jì)算旋轉(zhuǎn)體表面積的定理求得：任何形狀的母線，繞軸線旋轉(zhuǎn)一周得到的旋轉(zhuǎn)體的表面積，等于該母線

21、的長(zhǎng)度與其重心繞該軸旋轉(zhuǎn)軌跡的長(zhǎng)度(即母線重心繞該軸所畫出的圓周長(zhǎng))的乘積。即：式中 F旋轉(zhuǎn)體表面積（mm2）； Rs旋轉(zhuǎn)體母線的重心到旋轉(zhuǎn)軸線的距離(mm)； L旋轉(zhuǎn)體母線的長(zhǎng)度(mm)。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.2 圓筒形拉深件毛壞尺寸的計(jì)算2.計(jì)算方法(2)解析計(jì)算法毛坯的面積與旋轉(zhuǎn)體的表面積相等，則式中 l單元母線的長(zhǎng)度（mm）； r單元母線的重心到旋轉(zhuǎn)軸的距離（mm）。得到4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.2 圓筒形拉深件毛壞尺寸的計(jì)算2.計(jì)算方法用解析法求毛坯尺寸的過(guò)程如下:1）畫出拉深件壁厚的輪廓(包括切邊余量)，如圖4-5所示，并將其分解為由直線段和圓弧段構(gòu)成的單元母線

22、。 圖4-5 解析計(jì)算法計(jì)算毛坯尺寸4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.2 圓筒形拉深件毛壞尺寸的計(jì)算2.計(jì)算方法2）找出每一單元的重心。直線段的重心在其中點(diǎn)上，圓弧段的重心可根據(jù)圖4-6和下列公式求出：A=aRB=bR式中A、B圓弧的重心到y(tǒng)一y軸的距離（mm）R圓弧段的半徑（mm）圖4-6 圓弧單元母線重心位置計(jì)算式中a圓弧所對(duì)的中心角。a，b-系數(shù)，可由下列公式求出4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.2 圓筒形拉深件毛壞尺寸的計(jì)算2.計(jì)算方法3）求出各單元母線的長(zhǎng)度l1、l2ln。4）求出各單元母線的長(zhǎng)度與其重心到旋轉(zhuǎn)軸的距離的乘積的代數(shù)和。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.2 圓筒形拉深件

23、毛壞尺寸的計(jì)算2.計(jì)算方法5）求出毛坯的直徑4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算1.拉深系數(shù)拉深系數(shù)是指拉深前后拉深件筒部直徑(或半成品筒部直徑)與毛坯直徑(或半成品直徑)的比值。部分拉深件只需一次拉探就能成形，拉深系數(shù)就是拉深件筒部直徑d與毛坯直徑D的比值，即4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算1.拉深系數(shù)部分拉深件需要經(jīng)過(guò)多次拉深才能最終成形，如圖4-7所示，各次拉深的拉深系數(shù)分別為：4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算1.拉深系數(shù)圖4-7 無(wú)凸緣圓筒形件的多次拉深

24、4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算1.拉深系數(shù)如果第n次拉深為最后一次拉深，則式中m1、m2、m3mn各次拉深的拉深系數(shù); d1、d2dn 各次拉深后的半成品或拉深件筒部直徑(mm); D毛坯直徑(mm); d拉深件筒部直徑（mm）。 4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算1.拉深系數(shù)多次拉深的總拉深系數(shù)m為：4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算1.拉深系數(shù)拉深系數(shù)可以用來(lái)表示拉深時(shí)材料的變形程度。拉深系數(shù)m的數(shù)值越小，則變形程度越大。從降低拉深件生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益

25、出發(fā)，在制定拉深工藝時(shí)，拉深的次數(shù)越少越好，這就希望盡可能地降低每一次拉深的拉深系數(shù)。但是，對(duì)于某一次拉深而言，拉深系數(shù)不能無(wú)限制地減小。這是因?yàn)?，?duì)于某一種材料，當(dāng)拉深條件一定時(shí)，筒壁傳力區(qū)中所產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力Pmax的數(shù)值，是由變形程度即拉深系數(shù)的大小決定的。m值越小，則變形程度越大，Pmax值越大。當(dāng)m值減小到某一數(shù)值時(shí)，將使pmax值達(dá)到危險(xiǎn)斷面的抗拉強(qiáng)度b，從而導(dǎo)致危險(xiǎn)斷而拉裂。我們把某種材料在拉伸時(shí)危險(xiǎn)斷面瀕于拉裂這種極限條件所對(duì)應(yīng)的拉深系數(shù)稱為這種材料的極限拉深系數(shù)(或稱最小拉深系數(shù))，記為mmin。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算2

26、.影響極限拉深系數(shù)的因素極限拉深系數(shù)的數(shù)值，取決于筒壁傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力和危險(xiǎn)斷面的強(qiáng)度。凡是能夠使筒壁傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力減小，或使危險(xiǎn)斷面強(qiáng)度增加的因索，都有利于減小極限拉深系數(shù)。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算2.影響極限拉深系數(shù)的因素（1）材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能指標(biāo)中，影響極限拉深系數(shù)的主要是材料的強(qiáng)化率(屈強(qiáng)比s/b、硬化指數(shù)n、硬化模數(shù)D等)和厚向異性指數(shù)(r)。材料的強(qiáng)化率越高(s/b比值越小、n、D值越大)，則筒壁傳力區(qū)最大拉應(yīng)力的相對(duì)值越小，同時(shí)材料越不易產(chǎn)生拉伸縮頸，危險(xiǎn)斷面的嚴(yán)重變薄和拉斷相應(yīng)推遲、因此，強(qiáng)化率越高的材料，

27、其極限拉深系數(shù)的數(shù)值也就越小。厚向異性指數(shù)越大的材料，厚度方向的變形越困難，危險(xiǎn)斷面越不易變薄、拉斷，因而極限拉深系數(shù)越小。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算2.影響極限拉深系數(shù)的因素（2）拉深條件1）模具幾何參數(shù)。凸模圓角半徑rp的大小對(duì)于筒壁傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力影響不大，但對(duì)危險(xiǎn)斷面的強(qiáng)度有較大影響。 rp過(guò)小，將使材料繞凸模彎曲的拉應(yīng)力增加，危險(xiǎn)斷面的變薄量增加。 rp 過(guò)大，將會(huì)減小凸模端面與材料的接觸而積，使傳遞拉深力的承載面積減小，材料容易變薄，同時(shí)板料的懸空部分增加，易于產(chǎn)生內(nèi)皺(在拉伸凹模圓角半徑rd以內(nèi)起皺)。凹模圓角半徑rd過(guò)小，將

28、使凸緣部分材料流人凸、凹模間隙時(shí)的阻力增加，從而增加筒壁傳力區(qū)的拉應(yīng)力，不利于減小極限拉深系數(shù)。但是rd過(guò)大，又會(huì)減小有效壓邊面積，使凸緣部分材料容易失穩(wěn)起皺。由于凸緣區(qū)材料在流向凸、凹模間隙時(shí)有增厚現(xiàn)象，當(dāng)凸、凹模間隙過(guò)小時(shí)，材料將受到過(guò)大的擠壓作用，并使摩擦阻力增加，不利于減小極限拉深系數(shù)口但是間隙過(guò)大會(huì)影響拉深件的精度。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算2.影響極限拉深系數(shù)的因素2)壓邊條件。壓邊力過(guò)大，會(huì)增加拉深阻力。但是如果壓邊力過(guò)小，不能有效防止凸緣部分材料起皺，將使拉深阻力劇增。因此，在保證凸緣部分材料不起皺的前提下，盡量將壓邊力調(diào)整到

29、最小值。3）摩擦和潤(rùn)滑條件。凹模和壓邊圈的工作表面應(yīng)比較光滑，并在拉深時(shí)用潤(rùn)滑劑進(jìn)行潤(rùn)滑口在不影響拉深件表面質(zhì)量的前提下，凸模工作表面可以作得比較粗糙，并在拉深時(shí)不使用潤(rùn)滑劑。這些都有利于減小拉深系數(shù)。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算2.影響極限拉深系數(shù)的因素(4)拉深次數(shù)由于拉深時(shí)材料的冷作硬化使材料的變形抗力有所增加，同時(shí)危險(xiǎn)斷面的壁厚又略有減薄，因而后一次拉深的極限拉深系數(shù)應(yīng)比前一次的大。通常第二次拉深的極限拉深系數(shù)要比第一次的大得多，而以后各次則逐次略有增加。(5)拉深件的幾何形狀不同幾何形狀的拉深件在拉深變形過(guò)程中各有不同的特點(diǎn)，因而極限

30、拉深系數(shù)也不同。例如，帶凸緣拉深件首次拉深的極限拉深系數(shù)比無(wú)凸緣拉深件首次拉深的極限拉深系數(shù)小。(3)毛坯的相對(duì)厚度(t/D)x100毛坯的相對(duì)厚度(t/D)x100的值越大，則拉深時(shí)凸緣部分材料抵抗失穩(wěn)起皺的能力越強(qiáng)，因而可以減小壓邊力，減小摩擦阻力，有利于減小極限拉深系數(shù)。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算3.極限拉深系數(shù)的確定各次拉深的極限拉深系數(shù)的大小，可以根據(jù)筒壁傳力區(qū)的最人拉應(yīng)力Pmax和危險(xiǎn)斷面的抗拉強(qiáng)度b，用理論公式計(jì)算出來(lái)。但是，由于影響極限拉深系數(shù)的因素很多，這種理論計(jì)算不僅麻煩，而且誤差較大。實(shí)際生產(chǎn)中，通常都是在一定的拉深條件

31、下，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到材料的極限拉深系數(shù)。表4-5、表4-6為無(wú)凸緣圓筒形拉深件各次拉深的極限拉深系數(shù)，表4-7為不銹鋼及高溫合金的以后各次拉深系數(shù)。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算3.極限拉深系數(shù)的確定4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算3.極限拉深系數(shù)的確定4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算3.極限拉深系數(shù)的確定4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算4.無(wú)凸緣回簡(jiǎn)形拉深件的拉深工序尺寸計(jì)算(1)拉深次數(shù)無(wú)凸緣拉深件的拉深次數(shù)可

32、通過(guò)試算法確定。先根據(jù)表4-5或4-6選取拉深系數(shù)，然后根據(jù)拉深系數(shù)的定義試算各次拉深后的半成品筒部直徑，即：d1=m1D；d2=m2d1；dn-1=mn-1dn-2；dn=mndn-1逐次計(jì)算各次拉深后的筒部直徑，直到dnd為止，計(jì)算的次數(shù)n即為所需的拉深次數(shù)。拉深次數(shù)也可根據(jù)拉深件的相對(duì)高度H/d值由表4-8查得。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算4.無(wú)凸緣回簡(jiǎn)形拉深件的拉深工序尺寸計(jì)算4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算4.無(wú)凸緣回簡(jiǎn)形拉深件的拉深工序尺寸計(jì)算(2)半成品筒部直徑對(duì)試算得到的各次拉深后的

33、直徑進(jìn)行調(diào)整，先取dn=d，然后分別調(diào)整dn、d2、d1。調(diào)整應(yīng)保證各次拉深的實(shí)際拉深系數(shù)大于或等于在表4-5、表4-6中所取的數(shù)值。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算4.無(wú)凸緣回簡(jiǎn)形拉深件的拉深工序尺寸計(jì)算(3)各次拉深后半成品的底部圓角半徑各次拉深后的半成品底部圓角半徑按下式計(jì)算：式中 rgi第i次拉深后的半成品底部圓角半徑(mm)； rpi第i次拉深的凸模圓角半徑(mm)； t材料厚度(mm)。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算4.無(wú)凸緣回簡(jiǎn)形拉深件的拉深工序尺寸計(jì)算(3)各次拉深后半成品的底部圓角半

34、徑各次拉深后半成品的高度，可由求毛坯尺寸的公式演變求得。對(duì)于無(wú)凸緣拉深件，各次拉深后的半成品高度為：式中Hi第i次拉深后的半成品高度(mm）； D一毛坯直徑(mm）； d第i次拉深后的半成品筒部直徑(mm)； rgi第i次拉深后的半成品底部圓角半徑(mm)。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算4.無(wú)凸緣回簡(jiǎn)形拉深件的拉深工序尺寸計(jì)算【例4.1】計(jì)算圖4-8所示無(wú)凸緣拉深件的毛坯尺寸和工序尺寸。拉深件材料為08F。圖4-8 無(wú)凸緣圓筒形件拉深件解：(1)由圖中尺寸得d=20mmrg=4mmH=67.5mm4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件

35、的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算4.無(wú)凸緣回簡(jiǎn)形拉深件的拉深工序尺寸計(jì)算【例4.1】計(jì)算圖4-8所示無(wú)凸緣拉深件的毛坯尺寸和工序尺寸。拉深件材料為08F。圖4-8 無(wú)凸緣圓筒形件拉深件解：(2)確定切邊余量根據(jù)H=67.5，H/d=68/20=3.4，查表4-2得切邊余量為=4.5mm，末次拉深的高度調(diào)整為H=67.5mm+4.5mm=72mm4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算4.無(wú)凸緣回簡(jiǎn)形拉深件的拉深工序尺寸計(jì)算【例4.1】計(jì)算圖4-8所示無(wú)凸緣拉深件的毛坯尺寸和工序尺寸。拉深件材料為08F。圖4-8 無(wú)凸緣圓筒形件拉深件解：(3)計(jì)算毛坯直徑4.拉

36、深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算4.無(wú)凸緣回簡(jiǎn)形拉深件的拉深工序尺寸計(jì)算【例4.1】計(jì)算圖4-8所示無(wú)凸緣拉深件的毛坯尺寸和工序尺寸。拉深件材料為08F。圖4-8 無(wú)凸緣圓筒形件拉深件解：(4)確定拉深次數(shù)根據(jù)毛坯相對(duì)厚度(t/D)xl00=(1/77)X1001.3，查表4-5取拉深系數(shù)，試算確定拉深次數(shù)和各次拉深后的半成品筒部直徑：d1=m1 D=0.51X77mm=38.3mm調(diào)整為d1=41mmd2=m2 d1=0.75X38.3mm=29.5mm調(diào)整為d2=31mmd3=m1 d2=0.78X29.5mm=23mm調(diào)整為d3=24.5mmd4=

37、m1 d3=0.80X23mm=18.4mm調(diào)整為d4=20mm拉深次數(shù)為4次。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算4.無(wú)凸緣回簡(jiǎn)形拉深件的拉深工序尺寸計(jì)算【例4.1】計(jì)算圖4-8所示無(wú)凸緣拉深件的毛坯尺寸和工序尺寸。拉深件材料為08F。圖4-8 無(wú)凸緣圓筒形件拉深件解：(5)確定各次拉深后的半成品底部圓角半徑取rg1=7mmrg2=6mmrg3=5mmrg4=4mm4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算4.無(wú)凸緣回簡(jiǎn)形拉深件的拉深工序尺寸計(jì)算【例4.1】計(jì)算圖4-8所示無(wú)凸緣拉深件的毛坯尺寸和工序尺寸。拉深件材

38、料為08F。圖4-8 無(wú)凸緣圓筒形件拉深件解：(6)計(jì)算各次拉深后的半成品高度同理可得：H2=43mm H=57mm4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算5.帶凸緣圓筒形拉深件的工序尺寸計(jì)算帶凸緣圓筒形拉深件如圖4-9所示。根據(jù)相對(duì)凸緣直徑d/d，帶凸緣拉深件可以分為兩類：當(dāng)d/d1.4時(shí)，稱為窄凸緣圓筒形拉深件；當(dāng)d/d1.4時(shí)，稱為寬凸緣圓筒形拉深件。圖4-9 帶凸緣圓筒形拉深件4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算5.帶凸緣圓筒形拉深件的工序尺寸圖4-10 窄凸緣圓筒形拉深件的拉深方法窄凸緣圓筒形拉深件的拉深

39、方法如圖4-10所示。前幾道工序先拉成無(wú)凸緣圓筒形件，最后兩次拉深拉成口部帶有錐度和較大凸緣圓角的帶凸緣件，然后再用一道工序?qū)⑼咕壭Ｆ?。因此，窄凸緣圓筒形拉深件的拉深工序尺寸計(jì)算方法與無(wú)凸緣圓筒形拉深件的拉深工序尺寸計(jì)算方法基本相同。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算5.帶凸緣圓筒形拉深件的工序尺寸寬凸緣圓筒形拉深件的常見拉深方法如圖4-11所示。從變形區(qū)材料的變形情況來(lái)看，寬凸緣件的拉深與無(wú)凸緣件的拉深是相同的，所不同的是寬凸緣件首次拉深時(shí)，凸緣部分只有部分材料轉(zhuǎn)化為筒壁。圖4-11 寬凸緣圓筒形拉深件的拉深方法4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)因此，寬凸

40、緣圓筒形拉深件首次拉深的拉深過(guò)程和工序尺寸計(jì)算與無(wú)凸緣圓筒形件的拉深有一定的區(qū)別：1)凸緣直徑應(yīng)在首次拉深時(shí)確定，以后各次拉深只是將首次拉深拉人凹模的材料作重新分配。2)帶凸緣拉深件首次拉深的變形程度比拉深系數(shù)相同的無(wú)凸緣件的拉深小，因而允許取更小的拉深系數(shù)。表4-9和表4-10分別為帶凸緣圓筒形拉深件首次拉深的最大相對(duì)高度和最小拉深系數(shù)口3)首次拉深拉人凹模的材料應(yīng)比實(shí)際需要量多5%10%，多拉人的材料在以后各次拉深中逐次返回到凸緣上。寬凸緣圓筒形拉深件以后各次拉深的工序計(jì)算方法與無(wú)凸緣圓筒形拉深件基本相同。4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算5.帶凸緣圓筒形拉深件的工序尺寸

41、4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算5.帶凸緣圓筒形拉深件的工序尺寸4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算5.帶凸緣圓筒形拉深件的工序尺寸圖4-12 例4.2帶凸緣圓筒形拉深件圖4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算5.帶凸緣圓筒形拉深件的工序尺寸【例4.2】計(jì)算圖4-12所示帶凸緣圓簡(jiǎn)形拉深件的毛坯尺寸和半成品工序尺寸。拉深件材料為08F鋼，厚度t=2mm。解：(1)計(jì)算實(shí)際拉保的凸緣直徑查表4-3，取切邊余量=2mm,則實(shí)際拉深的凸緣直徑為:d=76+2X2=80mm4

42、.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算5.帶凸緣圓筒形拉深件的工序尺寸【例4.2】計(jì)算圖4-12所示帶凸緣圓簡(jiǎn)形拉深件的毛坯尺寸和半成品工序尺寸。拉深件材料為08F鋼，厚度t=2mm。解：圖4-12 例4.2帶凸緣圓筒形拉深件圖(2)初算毛坯直徑查表4-4序號(hào)4所示公式，當(dāng)rrrr時(shí)，毛坯直徑為:圖4-12 例4.2帶凸緣圓筒形拉深件圖4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算5.帶凸緣圓筒形拉深件的工序尺寸查表4-10得首次拉深的極限拉深系數(shù)為:m1min =0.32該拉深件的實(shí)際拉深系數(shù)為:M=d/D=28/113=

43、0.25由于m m1min，該拉深件不能一次拉深成形。 (3)判斷能否一次拉深，由【例4.2】計(jì)算圖4-12所示帶凸緣圓簡(jiǎn)形拉深件的毛坯尺寸和半成品工序尺寸。拉深件材料為08F鋼，厚度t=2mm。解：圖4-12 例4.2帶凸緣圓筒形拉深件圖4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)(4)確定首次拉深的毛坯和半成品尺寸4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算5.帶凸緣圓筒形拉深件的工序尺寸首先需要預(yù)定首次拉深的拉深系數(shù)，然后計(jì)算毛坯和半成品尺寸，最后驗(yàn)算首次拉深系數(shù)的取值是否合理。假設(shè)取凸緣相對(duì)直徑為1.1，由表4-10查出m1=0.51，則首次拉深后的半成品筒部直徑為d1=m1D=0.51113m

44、m=58mm取首次拉深拉人凹模的材料面積比實(shí)際需要的面積大5%，則實(shí)際需要的毛坯直徑應(yīng)為【例4.2】計(jì)算圖4-12所示帶凸緣圓簡(jiǎn)形拉深件的毛坯尺寸和半成品工序尺寸。拉深件材料為08F鋼，厚度t=2mm。解：圖4-12 例4.2帶凸緣圓筒形拉深件圖4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算5.帶凸緣圓筒形拉深件的工序尺寸取首次拉深拉人凹模的材料面積比實(shí)際需要的面積大5%，則實(shí)際需要的毛坯直徑應(yīng)為取r1=9.8mm，則首次拉深后的半成品高度為【例4.2】計(jì)算圖4-12所示帶凸緣圓簡(jiǎn)形拉深件的毛坯尺寸和半成品工序尺寸。拉深件材料為08F鋼，厚度t=2mm。解：(4

45、)確定首次拉深的毛坯和半成品尺寸圖4-12 例4.2帶凸緣圓筒形拉深件圖4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.3 圓筒形拉深件的拉深系數(shù)和拉深工序尺寸計(jì)算5.帶凸緣圓筒形拉深件的工序尺寸驗(yàn)算m1的選擇是否合理: 根據(jù)d/d=1.38，(t/D)X100=1.77，得首次拉深允許的最大相對(duì)高度H1/d1的值為0.67，而實(shí)際的相對(duì)高度為H1/d1=0.651,d/d=1.11.5、h/d1時(shí)。帶料切口級(jí)進(jìn)拉深是在前后兩個(gè)拉深件相鄰處用切口或切槽將材料切斷，以減小相鄰兩個(gè)拉深件在拉深時(shí)的相互影響。與整帶料級(jí)進(jìn)拉深相比，帶料切口級(jí)進(jìn)拉深時(shí)材料的縱向較容易，每次拉深可以采用較小的拉深系數(shù)(略大于單工序拉深

46、)，工步數(shù)較少，但材料消耗較多。帶料切門級(jí)進(jìn)拉深一般應(yīng)用于: （t/D)X1001時(shí)。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.5 帶料級(jí)進(jìn)拉深選用帶料級(jí)進(jìn)拉深時(shí)，應(yīng)審查材料在不進(jìn)行中間退火時(shí)所能達(dá)到的最大變形程度，即校核采用級(jí)進(jìn)拉深時(shí)材料的極限總拉深系數(shù)是否滿足拉深件總拉深系數(shù)的要求。拉深件的總拉深系數(shù)為式中d拉深件筒部直徑（mm） ; D毛坯直徑（mm）; m1 m2 m3 mn 各次拉深系數(shù)。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.2.5 帶料級(jí)進(jìn)拉深材料允許的極限總拉深系數(shù)參見表4-12 , m應(yīng)大于或等于表中數(shù)值。帶料級(jí)進(jìn)拉深的工藝計(jì)算從略。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.3 拉深模典型結(jié)構(gòu)拉深模具按工

47、序集中程度可分為單工序拉深模、復(fù)合拉深模和級(jí)進(jìn)拉深模；按工藝順序可分為首次和以后各次拉深模；按模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為帶導(dǎo)柱、不帶導(dǎo)柱和帶壓邊圈、不帶壓邊圈的拉深模；按使用的壓力機(jī)可分為單動(dòng)壓力機(jī)(通用曲柄壓力機(jī))用拉深模和雙動(dòng)拉深壓力機(jī)用拉深模。本節(jié)討論單動(dòng)壓力機(jī)上使用的單工序和復(fù)合拉深模。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.3.1 首次拉深模圖4-14所示為不帶壓邊裝置的首次拉深模。工作時(shí)，毛坯放置在定位圈2內(nèi)定位，凸模1下行進(jìn)行拉深。拉深完成后，凸?；厣瑥椥孕读掀鲗⒗罴耐鼓Ｉ闲断隆Ｔ撃＞呓Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于不需要壓邊的首次拉深模。凸模上開設(shè)通氣孔，目的是便于將拉深件從凸模上卸下，并防止卸件時(shí)拉深件

48、變形。圖4-14 不帶壓邊圈的首次拉深模1-凸模；2-定位圈；3-凹模；4-彈性卸料環(huán)4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.3.1 首次拉深模圖4-15所示為帶壓邊裝置的首次拉深模。毛坯放在壓邊圈3的定位孔內(nèi)，上模下行時(shí)，先由壓邊圈和凹模1一起完成壓邊、然后進(jìn)行拉深。拉深完成后，上?；厣?，壓邊圈起頂件作用，使拉深件脫離凸模4，留在凹模中的拉深件則由推塊2推出凹模。該模具采用倒裝結(jié)構(gòu)，由安裝在下模座上的彈頂器或氣墊提供壓邊力，能夠獲得較大的壓邊力，并且便于調(diào)整壓邊力的大小。圖4-15 帶壓邊圈的首次拉深模1-凹模；2-推塊；3-壓邊圈；4-凸模4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.3.2 以后各次拉深模圖4-1

49、6所示為以后各次拉深模。前次拉深得到的半成品由壓邊圈6的外圓定位，上模下行時(shí)，先由壓邊圈和凹模3完成壓邊，然后進(jìn)行拉深。拉深完成后，上?；厣瑝哼吶敿?，推塊1推件。圖4-16 以后各次拉深模1-推塊；2-拉深件；3-凹模；4-限位柱；5-凸模；6-壓邊圈4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.3.3 落料拉深復(fù)合模圖4-17所示為落料拉深復(fù)合模。條料送進(jìn)時(shí)，由擋料銷1定位。上模下行，先由凸凹模2和落料凹模6完成落料，再由凸凹模和拉深凸模7完成拉深。拉深時(shí)，頂塊5起到壓邊圈的作用。拉深完成后，上?；厣?，卸料板4卸料，頂塊5項(xiàng)件，推塊3推件。設(shè)計(jì)落料拉深復(fù)合模時(shí)應(yīng)注意：拉深凸模的工作端面一般應(yīng)比凹模的工作

50、端面低一個(gè)料厚，保證落料完成后再進(jìn)行拉深；選用壓力機(jī)時(shí)應(yīng)校核壓力機(jī)的行程負(fù)荷曲線；凸凹模應(yīng)有足夠壁厚(按落料沖孔復(fù)合模的要求校核)。圖4-17 落料拉深復(fù)合模1-擋料銷；2-凸凹模；3-推塊；4-卸料板；5-頂板；6-落料凹模；7-拉深凸模4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.4 壓邊裝置4.4.1 壓邊裝置的類型在單動(dòng)壓力機(jī)上一般采用彈性壓邊裝置，其類型有三種，如圖4-18所示，圖a為橡膠墊式，圖b為彈簧墊式，圖c為氣墊式。三種彈性壓邊裝置的壓邊力和凸模拉深行程的關(guān)系如圖4-18d所示。圖4-18 彈性壓邊裝置4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.4.1 壓邊裝置的類型氣墊式壓邊裝置在拉深過(guò)程中能使壓邊力保

51、持不變，壓邊效果較好，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要壓縮空氣，一般僅在壓力機(jī)帶有氣墊附件時(shí)才采用。彈簧墊式和橡膠墊式壓邊裝置的壓邊力隨拉深行程的增加面升高，壓邊效果受到影響，但它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，在生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。圖4-18 彈性壓邊裝置4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.4.2 壓邊圈的類型壓邊圈的類型如圖4-19所示。圖a、b、c、 d用于首次拉深。其中圖a為常用結(jié)構(gòu)，圖b、 c在拉深凸緣寬度很寬的帶凸緣件時(shí)采用，圖d可以通過(guò)修磨限位釘調(diào)整壓邊力的大小，并使壓邊力在拉深過(guò)程中保持不變。圖e、f用于以后各次拉深。圖e采用固定限位柱，圖f采用可調(diào)限位柱。圖4-19 壓邊圈的結(jié)構(gòu)4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)

52、4.4.2 壓邊圈的類型圖中參數(shù)C的取值為:C=（0.20.5）tS的取值為:拉深鋁合金時(shí) S=1.1t拉深鋼時(shí) S=1.2t拉深帶凸緣件時(shí) S=t+(0.050.1)圖4-19 壓邊圈的結(jié)構(gòu)4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.5 拉深模工作部分設(shè)計(jì)4.5.1 拉深模凸、凹模圓角半徑1.凹模圓角半徑rd拉深時(shí)，平面凸緣區(qū)材料經(jīng)過(guò)凹模圓角流入凸、凹模間隙。如果凹模圓角半徑過(guò)小，則材料流入凸、凹模間隙時(shí)的阻力和拉深力太大，將使拉深件表面產(chǎn)生劃痕，或使危險(xiǎn)斷面破裂；如果凹模圓角半徑過(guò)大，材料在流經(jīng)凹模圓角時(shí)會(huì)產(chǎn)生起皺。首次拉深的凹模圓角半徑rd1，可根據(jù)材料種類和毛坯相對(duì)厚度按表4-13選用。4.拉深工藝

53、與拉深模具設(shè)計(jì)4.5.1 拉深模凸、凹模圓角半徑1.凹模圓角半徑rd以后各次拉深的凹模圓角半徑可按下式取值rdi=（0 .60.8)rdi-1(i=2,3，n)帶凸緣件拉深時(shí)，末次拉深的凹模圓角半徑一般應(yīng)根據(jù)拉深件凸緣圓角半徑確定。當(dāng)凸緣圓角半徑過(guò)小時(shí)，則應(yīng)以較大的凹模圓角半徑拉深，然后增加整形工序縮小凸緣圓角半徑。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.5.1 拉深模凸、凹模圓角半徑2.凸模圓角半徑凸模圓角半徑過(guò)小，拉深過(guò)程中危險(xiǎn)斷面容易產(chǎn)生局部變薄，甚至被拉破。凸模圓角半徑過(guò)大，拉深時(shí)底部材料的承壓面積小，容易變薄。首次拉深的凸模圓角半徑可等于或略小于首次拉深的凹模圓角半徑，即rp1=(0.71.0

54、)rd1末次拉深的凸模圓角半徑一般按拉深件底部圓角半徑確定，但應(yīng)滿足拉深工藝性要求。當(dāng)拉深件底部圓角半徑過(guò)小時(shí)，應(yīng)按拉深工藝性要求確定凸模圓角半徑，拉深后通過(guò)增加整形工序縮小拉深件底部圓角半徑，使之符合圖紙要求。中間各次拉深的凸模圓角半徑可從首次到末次拉深的凸模圓角半徑值之間逐次遞減，或按下式計(jì)算Rpi-1=0.5(di-1-di-2t)4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.5.2 拉深模間隙拉深模的凸、凹模間隙對(duì)拉深件質(zhì)量和模具壽命都有重要的影響。間隙取值較小時(shí)，拉深件的回彈較小，尺寸精度較高，但拉深力較大，凸、凹模磨損較快，模具壽命較低。間隙值過(guò)小時(shí)，拉深件筒壁將嚴(yán)重變薄，危險(xiǎn)斷面容易破裂。間隙取

55、值大時(shí)，拉深件筒壁的錐度大，尺寸精度低。無(wú)壓邊裝置的拉深模的間隙可按下式取值式中Z拉深模的凸、凹模間隙(mm)； tmax毛坯厚度的最大極限尺寸(mm)； (11.1)系數(shù)，對(duì)于末次拉深或尺寸精度要求較高的拉深件取較小值，對(duì)于首次和中間各次拉深，或尺寸精度要求不高的拉深件取較大值。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.5.2 拉深模間隙有壓邊裝置的拉深模的間隙可按表4-14取值。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.5.3 拉深凸、凹模工作部分尺寸末次拉深的凸、凹模工作尺寸，應(yīng)保證拉深件的尺寸精度符合圖紙要求，并且保證模具有足夠的磨損壽命。對(duì)于標(biāo)注外形尺寸的拉深件，如圖4-20a所示，應(yīng)當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)，先計(jì)算

56、確定凹模的工作尺寸，然后通過(guò)減小凸模尺寸保證凸、凹模間隙，計(jì)算公式如下：凹模凸模圖4-20 拉深凸、凹模工作尺寸4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.5.3 拉深凸、凹模工作部分尺寸末次拉深的凸、凹模工作尺寸，應(yīng)保證拉深件的尺寸精度符合圖紙要求，并且保證模具有足夠的磨損壽命。對(duì)于標(biāo)注內(nèi)形尺寸的拉深件，如圖4-20b所示，應(yīng)當(dāng)以凸模為基準(zhǔn)，先計(jì)算確定凸模的工作尺寸，然后通過(guò)增大凹模尺寸保證凸、凹模間隙，計(jì)算公式如下：凹模凸模圖4-20 拉深凸、凹模工作尺寸4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.5.3 拉深凸、凹模工作部分尺寸對(duì)于首次和中間各次拉深，半成品的尺寸無(wú)須嚴(yán)格要求，凸、凹模工作尺寸可按下列公式計(jì)算式中D

57、d、dd凹模的基本尺寸（mm）； Dp 、dp凸模的基本尺寸(mm)； Dmax拉深件外徑的最大極限尺寸(mm); dmin拉深件內(nèi)徑的最小極限尺寸(mm); Di首次和中間各次拉深半成品的外徑的基本尺寸(mm); 拉深件的制造公差(mm) ; d、p凹模和凸模的制造公差（mm），可按表4-15取值； Z 拉深模間隙（mm）4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.5.3 拉深凸、凹模工作部分尺寸拉深凹模的工作表面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra0.8 um，口部圓角處的表面粗糙度一般要求為Ra 0.4 um;凸模工作部分的表面粗糙度一般要求為Ra1.60.8um。4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.6 拉深的輔助工序4

58、.6.1 潤(rùn)滑拉深件的潤(rùn)滑、退火、酸洗、去毛刺、表面處理等是常用的拉深輔助工序。(1)單面潤(rùn)滑 在生產(chǎn)實(shí)際中，有時(shí)會(huì)將凹模和壓邊圈表面盡量拋光，而將凸模有意弄粗糙來(lái)進(jìn)行拉深，并稱之為單面潤(rùn)滑。(2)雙面潤(rùn)滑(3)域差潤(rùn)滑方法(4)潤(rùn)滑劑 拉深用的潤(rùn)滑劑大致可分為無(wú)附加料和有附加料2類。 4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.6.2 退火不需要中間退火的材料可完成拉深的次數(shù)見下表。材 料08、10、15鋼鋁黃銅純銅不銹鋼鎂合金、鈦合金可拉深次數(shù)454221低溫(再結(jié)晶)退火溫度4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)材 料08、10、15鋼Q195、Q21520、25、30、Q235、Q25530CrMnSiA不銹鋼

59、1Cr18Ni9Ti純銅T1、T2黃銅H62、H68鎳鋁加熱溫度/76078090092070072065070011501170600650650700750850300400保溫時(shí)間/min20402040601218303015302030冷卻方式空冷隨爐冷空冷在氣流中冷卻空冷250后空冷各種材料的高溫退火溫度見表 4.6.2 退火4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.6.3 酸洗序號(hào)工藝項(xiàng)目化學(xué)成分含量說(shuō) 明1有機(jī)除油70#汽油100%浸泡1015min2化學(xué)除油HK-851脫脂劑60g/L加熱至4050，浸泡30min3清洗清水100%流動(dòng)清水清洗4無(wú)光澤酸洗HClH2O20%80%浸泡10

60、20min5輔助清洗清水100%流動(dòng)清水清洗6光澤酸洗HNO3H2SO4HCl水28%21%1%50%在酸液中，快速翻動(dòng)1015次，時(shí)間不超過(guò)0.5min7中和Na3PO4H2O15%20%80%85%浸泡13min8清洗清水100%加熱至90左右，浸泡5min后用清水9烘干放入溫度為200的烘箱烘干，空冷低碳鋼酸洗工藝4.拉深工藝與拉深模具設(shè)計(jì)4.6.3 酸洗序號(hào)工藝項(xiàng)目化學(xué)成分含量說(shuō) 明1有機(jī)除油70#汽油100%浸泡1015min，翻動(dòng)數(shù)次2化學(xué)除油HK-851脫脂劑60g/L加熱至4050，浸泡30min翻動(dòng)數(shù)次3清洗清水100%流動(dòng)清水清洗4無(wú)光澤酸洗HClH2SO4H2O20%20