JBT 6959-1993 金属板料 拉深工艺设计规范.pdf

J 32 JB/T 69591993 金属板料拉深工艺设计规范 1993-07-27 发布1994-07-01 实施 中华人民共和国机械工业部 发 布 1 1 主题内容与适用范围 本标准规定了金属板料拉深工艺设计所需的工艺参数和规范。 本标准适用于金属板料在机械压力机或液压机上的冷拉深成形，不适用于充液拉深、软模拉深、 差温拉深和热拉深成形。 2 拉深件结构工艺性 2. 1 拉深件的形状 2. 1. 1 拉深件形状的对称性 拉深件的形状应尽量简单、对称。轴对称拉深件的工艺性最好。其他形状的拉深件应避免急剧的 轮廓变化。 对于半敞开及非对称的空心件， 应考虑设计成对的拉深件 （组合式） ， 以改善拉深时的受力状况 （见 图 1） 。待拉深后，再将其剖切成两个或更多个零件。 图 1 组合拉深件 2. 1. 2 拉深件底部的形状 应尽量避免底角过小的拉深件，尤其高度大时，其工艺性更差。 2. 2 拉深件的凸缘宽度 2. 2. 1 为改善宽凸缘拉深件（见图 2）的工艺性，减少拉深次数，通常应使 d3 d1、h2 d1。 图 2 宽凸缘拉深件 机械工业部 1993-07-27 批准 中 华 人 民 共 和 国 机 械 行 业 标 准 金属板料拉深工艺设计规范 JB/T 69591993 1994-07-01 实施 JB/T 69591993 2 2. 2. 2 拉深件的凸缘宽度应尽可能保持一致（见图 3a） 。 图 3 凸缘外廓形状 2. 3 拉深件的圆角半径 拉深件底与壁、凸缘与壁的圆角半径 r1、r2应适当放大（见图 4） ，以有利于成形和减少拉深次数。 应取：r1t，最好：r1=（35）t； 应取：r2t，最好：r2=（510）t。 图 4 拉深件的圆角半径 2. 4 拉深件上的孔径和孔距 2. 4. 1 拉深件底部孔径 d1应为：d1d2 r1t（见图 5） 。 2. 4. 2 拉深件凸缘上的孔距 D1应为：D1d+3 t+2 r2+d2（见图 5） 。 图 5 拉深件上孔位的合理设计 2. 4. 3 拉深件壁上的冲孔，孔心与底部或凸缘边的距离应符合 h2 d+t（见图 6） ，否则，该孔只能钻 出。 JB/T 69591993 3 图 6 拉深件壁上的冲孔 2. 5 拉深件的尺寸注法 2. 5. 1 在拉深件图样上应注明必须保证的外部尺寸，或是内腔尺寸，不能同时标注内外形尺寸。 2. 5. 2 有台阶的拉深件，其高度尺寸应以底部为基准标注（见图 7） 。 图 7 拉深件高度尺寸注法 3 无凸缘圆筒形件的拉深 3. 1 毛坯直径 D 的计算 无凸缘圆筒形件（见图 8）毛坯直径 D 的计算按式（1） 。 图 8 无凸缘圆筒形拉深件 D=hdr.rd.d 1 2 1 2 1 4560721+（1） 式中：D毛坯直径，mm； d1工件直径（按料厚中心计） ，mm； r工件圆角半径（按料厚中心计） ，mm； h工件高度（加上修边余量） ，mm。 3. 2 修边余量 无凸缘圆筒形件的修边余量见表 1。 JB/T 69591993 4 表 1 无凸缘圆筒形拉深件的修边余量 mm 工件的相对高度 h1/d 工作高度 h 0.50.80.81.61.62.52.54.0 附 图 101.01.21.52.0 10201.21.62.02.5 20502.02.53.34.0 501003.03.85.06.0 1001504.05.06.58.0 1502005.06.38.010.0 2002506.07.59.011.0 2507.08.510.012.0 3. 3 拉深系数的选取 采用压边圈拉深时的极限拉深系数见表 2，不用压边圈的极限拉深系数见表 3，其他金属材料的极 限拉深系数见表 4。 表 2 无凸缘筒形件用压边圈拉深时的极限拉深系数 各 次 拉 深 系 数 材料相对厚度 t/D100 m1m2m3m4 2.01.50.460.500.700.720.720.740.740.76 1.51.00.500.530.720.740.740.760.760.78 1.00.50.530.560.740.760.760.780.780.80 0.50.20.560.580.760.780.780.800.800.82 0.20.060.580.600.780.800.800.820.820.84 注：此表适用于 08、10 号钢及 15 Mn 等材料。 表 3 无凸缘筒形件不用压边圈拉深时的极限拉深系数 各 次 拉 深 系 数 材料相对厚度 D t 100 m1m2m3m4m5m6 0.400.900.92 0.600.850.90 0.800.800.88 1.000.750.850.90 1.500.650.800.840.870.90 2.000.600.750.800.840.870.90 2.500.550.750.800.840.870.90 3.000.530.750.800.840.870.90 3 以上0.500.700.750.780.820.85 注：此表适用于 08、10 号钢及 15 Mn 等材料。 JB/T 69591993 5 表 4 其他金属材料的极限拉深系数 材料名称牌 号第一次拉深 m1以后各次拉深 mn 铝和铝合金L6M、L4M、LF21M0.520.550.700.75 杜 拉 铝LY12M、LY11M0.560.580.750.80 H620.520.540.700.72 黄 铜 H680.500.520.680.72 紫 铜T2、T3、T40.500.550.720.80 无氧铜0.500.580.750.82 镍、镁镍、硅镍0.480.530.700.75 康铜（铜镍合金）0.500.560.740.84 白铁皮0.580.650.800.85 酸洗钢板0.540.580.750.78 Cr130.520.560.750.78 Cr18Ni0.500.520.700.75 1Cr18Ni9Ti0.520.550.780.81 不 锈 钢 Cr18Ni11Nb、Cr23Ni130.520.550.780.80 镍铬合金Cr20Ni80Ti0.540.590.780.81 合金结构钢30CrMnSiA0.620.700.800.84 可伐合金0.650.670.850.90 钼铱合金0.720.820.910.97 钽0.650.670.840.87 铌0.650.670.840.87 TA2、TA30.580.600.800.85 钛及钛合金 TA50.600.650.800.85 锌0.650.700.850.90 注： 凹模圆角半径 r26 t 时拉深系数取大值；凹模圆角半径 r2（78）t 时拉深系数取小值。 材料相对厚度 D t 1000.62 时拉深系数取小值；材料相对厚度 D t 1000.62 时拉深系数取大值。 3. 4 拉深次数和各次拉深变形尺寸的确定 确定拉深次数和各次拉深变形尺寸的步骤和方法如下： a. 选定修边余量（按表 1） ； b. 计算毛坯直径 D； c. 先从表 2表 4 中查出拉深系数 m1、m2、m3然后依次计算各次拉深直径： d1=m1D，d2=m2d1，d3=m3d2，dn=mndn1，一直计算到得出的拉深直径小于或等于工件要求的 直径。从计算中，可知所需的拉深次数； d. 确定拉深系数后，为使各次拉深变形程序分配更合理，调整各次拉深系数，使满足： m=m1m2m3mn； e. 根据调整后的各次的拉深系数，计算各次的拉深直径： d1=m1D，d2=m2d1，d3=m3d2，dn=mndn1； f. 计算各次的拉深高度，按式（2）计算： JB/T 69591993 6 hn=0.25（ n d D2 dn）+0.43 n n d r （dn+ 0.32 rn） （2） 式中：hn第 n 次的拉深高度，mm； D毛坯直径，mm； dn第 n 次的拉深直径，mm； rn第 n 次的拉深件圆角半径，mm。 4 有凸缘圆筒形件的拉深 4. 1 毛坯直径 D 的计算 计算方法按式（3） ，见图 9。 图 9 有凸缘圆筒形件 D=()()hdrr.rrd.d 121 2 2 2 11 2 4560721+（3） 式中：D毛坯直径，mm； d凸缘直径（包括修边余量） ，mm； d1拉深直径，mm； r1、r2圆角半径，mm； h拉深高度，mm。 4. 2 修边余量 有凸缘圆筒形件的修边余量见表 5。 表 5 有凸缘圆筒形件的修边余量 mm 凸缘的相对直径 d/d1 凸缘直径 d 1.5 以下1.52.022.52.5 附 图 251.81.61.41.2 25502.52.01.81.0 501003.53.02.52.2 1001504.33.63.02.5 1502005.04.23.52.7 2002505.54.63.82.8 2506.05.04.03.0 4. 3 拉深系数和拉深最大相对高度 4. 3. 1 第一次拉深时，最大相对高度 h1/d1,见表 6，极限拉深系数 m1见表 7。 JB/T 69591993 7 表 6 带凸缘筒形件第一件拉深的最大相对高度 h1/d1 凸缘相对直径材料的相对厚度 D t 100 d/Dd/d10.060.20.20.50.5111.51.5 0.581.10.450.520.500.620.570.700.600.820.750.90 0.580.661.11.30.400.470.450.530.500.600.560.720.650.80 0.660.741.31.50.350.420.400.480.450.530.500.630.580.70 0.740.861.51.80.290.350.340.390.370.440.420.530.480.58 0.860.901.82.00.250.300.290.340.320.380.360.460.420.51 0.900.932.02.20.220.260.250.290.270.330.310.400.350.45 0.930.952.22.50.170.210.200.230.220.270.250.320.280.35 0.950.982.52.80.130.160.150.180.170.210.190.240.220.27 0.982.83.00.100.130.120.150.140.170.160.200.180.22 注： 适用于 08、10 钢； 较大值相应于零件圆角半径较大情况，即 r2、r1为（1020）t；较小值相应于零件圆角半径较小情况，即 r2、r1 为（48）t。 表 7 带凸缘筒形件第一件拉深时的极限拉深系数 m1 凸缘相对直径材料相对厚度 D t 100 d/Dd/d10.060.200.200.500.501.001.001.501.502.00 0.541.100.51 0.581.10 无凸缘工作区 0.550.550.51 0.621.200.590.600.550.550.51 0.661.201.300.570.560.540.540.51 0.701.301.400.560.550.540.540.51 0.741.301.500.550.540.530.530.51 0.781.401.600.540.520.520.520.50 0.821.600.510.500.500.500.49 0.861.800.480.480.480.480.48 0.902.000.450.450.450.450.45 0.932.200.420.420.420.430.42 0.962.502.700.380.380.390.390.36 0.982.80.350.350.350.35 注： 表中数值适用于较小的圆角半径，即凸模 r1为（48）t 时；当用大圆角半径时，表中数值可减小（03）%； 当用更小的圆角半径时，表中数值可加大（03）%。 根据材料塑性的大小，上表数值可适当加减： 当 d/D=0.540.78 时，加减不大于 6%； 当 d/D=0.820.98 时，加减不大于 3%。 4. 3. 2 以后各次拉深时，其拉深系数可相应地选取表 2 中的 m2、m3mn值。 4. 4 拉深次数及各次拉深变形尺寸的确定 4. 4. 1 各次拉深设计原则 a. 对于窄凸缘（d/d1=1.11.4）圆筒形件，可在前几次拉深中不留凸缘，先拉成圆筒形，而在以后 JB/T 69591993 8 的拉深中形成锥形的凸缘，最后将其校正成平面。或者在缩小直径的过程中，留下连接凸缘的圆角部 分，在整形的前一次拉深变形中先把凸缘压成圆锥形，在整形工序中再压成平的凸缘。 b. 对于宽凸缘（d/d11.4）圆筒形件，应在第一次拉深时就拉成工件所要求的凸缘直径，而在以 后各次拉深中，凸缘直径保持不变。当材料较薄时，用缩小圆筒直径来达到增加高度，这时圆角半径 基本不变；当材料较厚时，高度保持不变，用减少圆角半径来逐渐减小圆筒直径；当凸缘过大而圆角 半径过小时，先以适当的圆角半径成形，然后按图样尺寸整形。 c. 为了保证以后拉深时凸缘不参加变形，宽凸缘拉深件首次拉入凹模的材料，应比工件最后拉深 部分实际所需材料多 3%10%（按面积计算，拉深次数多时取上限值，拉深次数少时取下限值） 。这些 多余材料在以后各次拉深中，逐次将 1.5%3%的材料挤回到凸缘部分，使凸缘增厚。 4. 4. 2 各次拉深计算程序 a. 选定修边余量，按表 5； b. 预算毛坯直径 D； c. 算出 D t 100 和 d/d1，从表 7 查出第一次拉深允许的最大相对高度 h1/d1的值，然后与工件的相 对高度 h/d1相双，看能否一次拉成； 若 h/d1h1/d1，则可一次拉深成形； 若 h/d1h1/d1，则需多次拉深。 d. 从表 7 查出第一次拉深系数 m1，从表 2 查出以后各次的拉深系数 m2、m3，并预算各次的 拉深直径： d1=m1D、d2=m2d1、d3=m3d2通过计算，即可知道所需的拉深次数。 e. 确定拉深次数，并调整各次的拉深系数，使各次变形程度的分配更合理些； f. 根据第 4.4.1c 条原则，重新计算毛坯直径 D； g. 根据调整后的各次的拉深系数，再计算各次的拉深直径； h. 选定各次拉深的圆角半径； i. 计算第一次拉深高度，并校核第一次拉深的相对高度； j. 计算其后各次的拉深高度。 4. 4. 3 有凸缘圆筒形件的拉深高度按式（4）计算（见图 9） ： hn= n d .250 （D2d2）+0.43（r1n+r2n）+ n d .140 （ 2 1n r+ 2 2n r） （4） 式中：hn第 n 次拉深时拉深高度，mm； dn第 n 次拉深时拉深直径，mm； D毛坯直径，mm； d凸缘直径，mm； r1n、r2n第 n 次拉深的圆角半径，mm。 5 压边力及拉深力的确定 5. 1 压边力的确定按式（5） ： Q=Fq （5） 式中：Q压边力，N； F压边面积，mm2； q单位压边力，见表 8 或表 9，MPa。 JB/T 69591993 9 表 8 在单动压力机上拉深时单位压边力的数值 材 料单位压边力 q MPa 纯铝0.81.2 紫铜，硬铝（退火或新淬火状态）1.21.8 黄铜1.52.0 压轧青铜2.02.5 20 钢、08 钢，镀锡钢板2.53.0 软化状态的耐热钢2.83.5 高合金钢，高锰钢，不锈钢3.04.5 表 9 在双动压力机上拉深时压边力的数值 工 件 复 杂 程 度单位压边力 MPa 难加工件3.7 普通加工件3.0 易加工件2.5 注：此表适用于 08、10 号钢等材料。 5. 2 拉深力 圆筒形件第一次拉深： P=K1d1tb（6） 圆筒形件再次拉深： P=K2dntb（7） 变薄拉深件： P=K3dn（tn1tn）b（8） 式中：P拉深力，N； d1、dn首次、第 n 次拉深直径，mm； tn1、tn第 n1 次及第 n 次拉深件壁厚，mm； t材料厚度，mm； b材料抗拉强度，MPa； K1系数，见表 10； K2系数，见表 11； K3系数，对于黄铜取 1.61.8，对于钢板取 1.82.25。 表 10 拉深力系数 K1 拉深系数 m10.550.570.600.620.650.670.700.720.750.770.80 K11.000.930.860.790.720.660.600.550.500.450.40 表 11 拉深力系数 K2 拉深系数 mn0.760.720.750.770.800.850.900.95 K21.000.950.900.850.800.700.600.50 JB/T 69591993 10 5. 3 拉深用压力机吨位的选择 单动压力机： PQP+Q （9） 双动压力机： P1P （10） P2Q （11） 式中：PQ压力机的公称压力，kN； P1拉深滑块的公称压力，kN； P2压边滑块的公称压力，kN； P拉深力，kN； Q压边力，kN。 选择设备的公称压力时，还应考虑设备制造厂家规定的安全系数。 6 压边拉深与不压边拉深的确定 拉深时，按表 12 所列条件，确定是否采用压边拉深。 表 12 压边拉深和不压边拉深的条件 第一次拉深以后各次拉深 拉深方法 D t 100m1 D t 100mn 压 边1.50.61.00.8 压边或不压边之间1.52.00.61.00.8 不压边2.00.61.50.8 7 拉深模的圆角半径 7. 1 拉深凹模的圆角半径 拉深凹模圆角半径的数值见图 10、表 13。 图 10 拉深模圆角半径 表 13 拉深凹模的圆角半径 r2的数值 t dd1 111.51.52233446 102.53.54.04.55.56.5 10204.04.55.56.57.59.0 20304.55.56.58.09.011.0 30405.56.57.59.010.512.5 40506.07.08.010.011.514.0 50606.58.09.011.012.515.5 JB/T 69591993 11 续表 13 t dd1 111.51.52233446 60707.08.510.012.013.516.5 70807.59.010.512.514.518.0 80908.09.511.013.515.519.0 901008.010.011.514.016.020.0 1001108.510.512.014.517.020.5 1101209.011.012.515.518.021.5 1201309.511.513.016.018.522.5 1301409.511.513.51