拉深工艺课件

1、拉深工艺课件n拉深拉深：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。n根据材料料厚在拉深前后的变化情况，一般把拉深分为变薄拉深和不变薄拉深不变薄拉深不变薄拉深变薄拉深变薄拉深第六章第六章 拉深工艺拉深工艺拉深工艺课件拉拉深深件件类类型型a a）轴对称旋转体拉深件）轴对称旋转体拉深件 b) b) 盒形件盒形件c) c) 不对称拉深件不对称拉深件拉深工艺课件拉拉深深模模结结构构图图- -模柄模柄 - -上模座上模座 - -凸模固定板凸模固定板 - -弹簧弹簧 - -压压边圈边圈 - -定位定位板板 - -凹模凹模 - -下模座下模座 - -卸料螺钉卸料螺钉

2、10-10-凸模凸模 拉深模拉深模特点特点：结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。于板料厚度。 拉深工艺课件不变薄旋转体零件的拉深工艺与模不变薄旋转体零件的拉深工艺与模具具n一、拉深过程分析一、拉深过程分析n二、筒形件拉深的工艺计算二、筒形件拉深的工艺计算 n三、筒形件在以后各次拉深时的特点及方法三、筒形件在以后各次拉深时的特点及方法 n四、拉深力与压边力的计算四、拉深力与压边力的计算 n五、拉深模工作部分结构的确定五、拉深模工作部分结构的确定 n六、拉

3、深模的典型结构六、拉深模的典型结构 拉深工艺课件1 1 、拉深变形过程拉深变形过程n 不变形区不变形区底部底部n 已变形区已变形区筒壁筒壁n 变形区变形区凸缘凸缘一、拉深过程分析一、拉深过程分析拉深工艺课件拉深变形过程多余三角形转移拉深变形过程多余三角形转移 na、圆环形部分（毛坯外径与洞口直径间金属圈）直壁部分（产生变形） nb、由于多余三角形的转移，拉深后工件变“高” 2 2 、拉深的网格试验拉深的网格试验拉深工艺课件拉拉深深的的网网格格试试验验拉深工艺课件3 3 、拉深过程应力应变分析拉深过程应力应变分析拉深过程的应力与应变状态下标下标1 1、2 2、3 3分分别代表坯料径向、别代表坯料

4、径向、厚度方向厚度方向、切向切向的应力和应变的应力和应变 拉深工艺课件圆圆筒筒形形件件拉拉深深时时凸凸缘缘变变形形区区的的应应力力分分布布拉深工艺课件4、拉深时的主要质量问题、拉深时的主要质量问题起皱与拉裂起皱与拉裂 a、起皱起皱起皱的影响因素起皱的影响因素:n变形程度：变形程度： d工件直径工件直径 D毛坯直径毛坯直径 m拉深系数拉深系数 越小，拉深变形越厉害起皱就越大越小，拉深变形越厉害起皱就越大 n毛坯相对厚度：毛坯相对厚度： 越小，越容易起皱越小，越容易起皱 Ddm DtDdm Dt拉深工艺课件防止起皱的常用措施：防止起皱的常用措施：n1）、采用压边圈）、采用压边圈n2）、采用锥形凹模

5、（角度）、采用锥形凹模（角度）拉深工艺课件防止起皱的常用措施：防止起皱的常用措施：n3）、采用反拉深（阻力大，防起皱）、采用反拉深（阻力大，防起皱） 拉深工艺课件b、拉裂拉裂n凸缘部分由于变形量大，因此加工硬化的程度也大，屈服点高；而筒壁与圆角相接处由于几乎没有切向压缩，加工硬化较低，材料屈服点较低，是薄弱环节。拉深工艺课件防止拉裂的常用措施：防止拉裂的常用措施：n通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度度n正确制定拉深工艺和设计模具，降低筒壁所正确制定拉深工艺和设计模具，降低筒壁所受拉应力受拉应力拉深工艺课件二、筒形件拉深的工艺计算二、筒形件拉深的工艺计

6、算 n1、旋转体拉深件毛坯尺寸的计算、旋转体拉深件毛坯尺寸的计算 n2、拉深系数、拉深系数m： n3、拉深次数的确定、拉深次数的确定 n4、筒形件各次拉深的半成品尺寸计算：、筒形件各次拉深的半成品尺寸计算： n5、有凸缘圆筒形件的拉深有凸缘圆筒形件的拉深工艺计算工艺计算 n6、其它形状零件的拉深、其它形状零件的拉深拉深工艺课件a、确定毛坯形状和尺寸的依据确定毛坯形状和尺寸的依据 n其毛坯形状与拉深件周边形状相似，毛坯的其毛坯形状与拉深件周边形状相似，毛坯的周边也应该是光滑的曲线，而无急剧的转折周边也应该是光滑的曲线，而无急剧的转折 n在毛坯尺寸中应包括修边量在毛坯尺寸中应包括修边量 （具体数值

7、参照课本表、） n对于不变薄拉深，拉深前后其面积基本不变对于不变薄拉深，拉深前后其面积基本不变 对于旋转体毛坯形状应该是圆形，计算其毛坯直径 1、旋转体拉深件毛坯尺寸的计算、旋转体拉深件毛坯尺寸的计算拉深工艺课件按图得： 故iAAAAD32124iAD423221)2(48)2(24)(rdArrdrArHdA222256. 072. 148)2(2)(4)2(rdrdHdrrdrrHdrdD整理后可得坯料直径为: b、简单形状拉深件毛坯尺寸计算简单形状拉深件毛坯尺寸计算拉深工艺课件n因为因为 其中：其中：A拉深件毛坯面积拉深件毛坯面积n 所以所以圆环圆环/4凹形环面凹形环面圆筒形圆筒形/4凸

8、形环面凸形环面圆形圆形 （各公式查表各公式查表p.163.p.163. ）24DAiAAD44拉深工艺课件久里金法则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，等于该母线展开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 c、复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定、复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定LRAx2LRDLRDxx8242因拉深前后面积相等，故坯料直径D： 拉深工艺课件2、拉深系数、拉深系数m：a、拉深系数拉深系数 的概念的概念 拉深系数是指每次拉深后筒形件直径与拉深前毛坯拉深系数是指每次拉深后筒形件直径与拉深前毛坯（或半成品）直径的比值。（或半成品

9、）直径的比值。Ddm 第一次拉深系数第一次拉深系数 第二次拉深系数第二次拉深系数 第三次拉深系数第三次拉深系数 第第n次拉深系数次拉深系数 Ddm11122ddm 233ddm 11nnnnddddmnnnnnnnmmmmmddddddddddDdDdDdm13211213423121总拉深工艺课件b、影响最小拉深系数影响最小拉深系数m的因素的因素 n1）、材料机械性能）、材料机械性能 ：材料塑性越好，而且屈服比小，允许的拉深变形越大材料塑性越好，而且屈服比小，允许的拉深变形越大n2）、材料的相对厚度：）、材料的相对厚度： m n3）、压边条件：）、压边条件：合理压边力，减少摩擦阻力，可以减小

10、拉深系数合理压边力，减少摩擦阻力，可以减小拉深系数压边力保证不起皱前提下取最小值压边力保证不起皱前提下取最小值Dt拉深工艺课件n4）、凸凹模间隙：间隙大，）、凸凹模间隙：间隙大，m可以取小值可以取小值一般在设计时，前面几次拉深可取较大间隙，不考虑制件精一般在设计时，前面几次拉深可取较大间隙，不考虑制件精度，最后一次拉深取合理间隙，以保证尺寸及精度度，最后一次拉深取合理间隙，以保证尺寸及精度 n5）、凸凹模圆角半径：）、凸凹模圆角半径： （R凹凹）R凸凸大大 m可以取小值可以取小值 （R凹凹）R凸凸小小 m应该加大应该加大 n6）、润滑条件）、润滑条件 润滑条件好，润滑条件好，m可以取小值，（改

11、善塑性流动）可以取小值，（改善塑性流动） 拉深工艺课件3、拉深次数的确定、拉深次数的确定na、推算法：推算法：可根据相对厚度可根据相对厚度 值，由值，由P169表表-、-中查出各次拉深的中查出各次拉深的m值值 然后计算出各次拉深直径，便可推算出拉深次数。然后计算出各次拉深直径，便可推算出拉深次数。nb、查表法：查表法：根据根据 、 查表查表P171表表6-9、6-10%100DtDmd11Dmd221nnndmdDtdh拉深工艺课件n c 、计算法计算法均mDgmdnlg1lg11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 拉深工艺

12、课件4、筒形件各次拉深的半成品尺寸计算：筒形件各次拉深的半成品尺寸计算：n半成品的直径 确定拉深次数后，由表查得各次拉深的极限拉深系确定拉深次数后，由表查得各次拉深的极限拉深系数，数，适当放大适当放大，并加以，并加以调整调整，其原则是：，其原则是：保证保证12使使12 最后按调整后的拉深系数计算各次工序件直径：最后按调整后的拉深系数计算各次工序件直径： 11 221 Dd拉深工艺课件n高度 根据拉深后工序件表面积与坯料根据拉深后工序件表面积与坯料表面积相等表面积相等的原则，的原则，可得到无凸缘工序件高度计算公式。计算前应先定出各可得到无凸缘工序件高度计算公式。计算前应先定出各工序件的底部圆角半

13、径。工序件的底部圆角半径。nnnnnnnrddrddDhrddrddDhrddrddDh32. 043. 025. 0.32. 043. 025. 032. 043. 025. 022222222211111121拉深工艺课件例求图示筒形件的坯料尺寸及拉深各工序件尺寸。例求图示筒形件的坯料尺寸及拉深各工序件尺寸。 材料为材料为1010钢，板料厚度钢，板料厚度2 2。 解：因解：因1 1，故按板厚中径尺寸计算。，故按板厚中径尺寸计算。（）计算坯料直径（）计算坯料直径 根据零件尺寸，其相对高度为根据零件尺寸，其相对高度为7 . 22875230176dH查表得切边量查表得切边量mmh6坯料直径为坯

14、料直径为2256. 072. 1)(4rdrhHddD代已知条件入上式得代已知条件入上式得98.2 拉深工艺课件（）确定拉深次数坯料相对厚度为（）确定拉深次数坯料相对厚度为 按表可不用压料圈，但为了保险，首次拉深仍采用压料圈。按表可不用压料圈，但为了保险，首次拉深仍采用压料圈。根据根据/ /2.032.03，查表得各次极限拉深系数，查表得各次极限拉深系数1 10.500.50，2 20.750.75，3 30.780.78，4 40.800.80，。故故1 11 10.500.5098.298.249.249.22 22 21 10.750.7549.249.236.936.9 3 33 32

15、 20.780.7836.936.928.828.8 4 44 43 30.80.828.828.82323 此时此时4 423232828，所以应该用，所以应该用4 4次拉深成形。次拉深成形。 %2%03. 2%1002 .982Dt拉深工艺课件（）各次拉深工序件尺寸的确定（）各次拉深工序件尺寸的确定 经调整后的各次拉深系数为：每次经调整后的各次拉深系数为：每次拉深系数放大倍数拉深系数放大倍数 1 10.520.52，2 27878，3 30.830.83，4 4=0.846 =0.846 各次工序件直径为各次工序件直径为 各次工序件底部圆角半径取以下数值：各次工序件底部圆角半径取以下数值：

16、 1 18 8，2 25 5，3 34 4各次工序件高度为各次工序件高度为 （4 4）工序件草图）工序件草图05. 123284nnddk拉深工艺课件5、有凸缘圆筒形件的拉深有凸缘圆筒形件的拉深有凸缘圆筒形件的拉深变形程度及拉深次数有凸缘圆筒形件的拉深变形程度及拉深次数 有凸缘圆筒形件的拉深系数取决于有凸缘圆筒形件的拉深系数取决于有关尺寸的三个相对比值：有关尺寸的三个相对比值：d dt t/ /（凸缘的相对直径）、（凸缘的相对直径）、/ /（零件（零件的相对高度）、的相对高度）、/ /（相对圆角半（相对圆角半径）。径）。 根据拉深系数或零件相对高度，根据拉深系数或零件相对高度，判断拉深次数。判

17、断拉深次数。拉深工艺课件窄凸缘圆筒形件的拉深窄凸缘圆筒形件的拉深窄凸缘筒形件窄凸缘筒形件：4 . 11 . 1/ddt宽宽凸缘圆筒形件的拉深凸缘圆筒形件的拉深宽宽凸缘筒形件凸缘筒形件：4 . 1/ ddt拉深工艺课件6、 其它形状零件的拉深其它形状零件的拉深变形特点：变形特点： 阶梯形件的拉深与圆筒形件的拉深基本相同阶梯形件的拉深与圆筒形件的拉深基本相同, ,也就是也就是说每一阶梯相当于相应圆筒形件的拉深。说每一阶梯相当于相应圆筒形件的拉深。 阶梯形件的拉深阶梯形件的拉深判断能否一次拉深成形：判断能否一次拉深成形： 根据零件高度与根据零件高度与最小直径最小直径 之比来之比来判断。判断。拉深工艺

18、课件阶梯形件多次拉深的方法阶梯形件多次拉深的方法: :（1 1）当任意两相邻阶梯直径之比（）当任意两相邻阶梯直径之比（d dn n/d/dn-1n-1）都不小于相）都不小于相应的圆筒形件的极限拉深系数应的圆筒形件的极限拉深系数 。（2 2）若）若相邻两阶梯相邻两阶梯直径之比直径之比（d dn n/d/dn-1n-1）小于相应圆筒形件的小于相应圆筒形件的极限拉深系数极限拉深系数 。拉深方法如图拉深方法如图b）拉深方法如图拉深方法如图a）拉深工艺课件拉深变形特点拉深变形特点: :复合类冲压成形工序复合类冲压成形工序曲面形状零件的拉深曲面形状零件的拉深 球面、锥面、抛物面形状冲件拉深成形共同特点是球

19、面、锥面、抛物面形状冲件拉深成形共同特点是由由拉深和胀形拉深和胀形两种变形方式的复合。两种变形方式的复合。 做到既不起皱又不破裂。做到既不起皱又不破裂。拉深工艺课件 盒形件是非旋转体零件，拉深变形时，圆角部分相盒形件是非旋转体零件，拉深变形时，圆角部分相当于圆筒形件拉深，而直边部分相当于弯曲变形。当于圆筒形件拉深，而直边部分相当于弯曲变形。 沿周边应力应变分布不均匀。沿周边应力应变分布不均匀。盒形件的拉深盒形件的拉深工艺计算复杂，准确性不高，工艺计算复杂，准确性不高，必要时需要工艺试验。必要时需要工艺试验。模具间隙、圆角半径沿周边模具间隙、圆角半径沿周边分布不均匀。分布不均匀。拉深工艺课件三、

20、三、筒形件在以后各次拉深时的特点及方法筒形件在以后各次拉深时的特点及方法n1、以后各次拉深的特点：、以后各次拉深的特点： 以后各次拉深的稳定性较首次拉深以后各次拉深的稳定性较首次拉深为好，不易起皱。为好，不易起皱。 n2、以后各次拉深的方法、以后各次拉深的方法限限限限nmmmm321拉深工艺课件3、反拉深与正拉深相比较的特点、反拉深与正拉深相比较的特点na、残余应力小残余应力小 nb、加工硬化程度低，有利于成形加工硬化程度低，有利于成形 nc、不容易起皱不容易起皱 nd、反拉深的拉深力比正拉深大反拉深的拉深力比正拉深大 ne、拉深系数拉深系数 应小些，其中：应小些，其中： 为毛坯为毛坯内径、内

21、径、 为成品内径，同时要求：为成品内径，同时要求： 12dd1d2d421ddR凹拉深工艺课件四、拉深力与压边力的计算四、拉深力与压边力的计算拉深力拉深力采用压料圈拉深时采用压料圈拉深时 首次拉深首次拉深 以后各次拉深以后各次拉深11KtdFb2KtdFbi（2 2、3 3、）、） 不采用压料圈拉深时不采用压料圈拉深时 首次拉深首次拉深 以后各次拉深以后各次拉深（2 2、3 3、）、） btdDF)(25. 11biitddF)(3 . 11压料装置产生的压料力压料装置产生的压料力Fy大小应大小应适当适当：ApFy式中式中A压料圈下坯料的投影面积；压料圈下坯料的投影面积； p单位面积压料力，单

22、位面积压料力， p值可查表值可查表 压边力压边力拉深工艺课件圆筒形件首次拉深圆筒形件首次拉深圆筒形件以后各次拉深圆筒形件以后各次拉深prdDFAY2112)2(4prddFAiiiY212)2(4（2 2、3 3、）、） 压力机公称压力压力机公称压力 压力机其公称压力应大于压力机其公称压力应大于工艺总压力工艺总压力FZ。工艺总压力为工艺总压力为 注意注意： 当拉深工作行程较大，尤其落料拉深复合时，应使工艺力曲当拉深工作行程较大，尤其落料拉深复合时，应使工艺力曲线位于压力机滑块的线位于压力机滑块的许用压力曲线许用压力曲线之下。之下。 浅拉深浅拉深YzFFF深拉深深拉深在实际生产中在实际生产中，可

23、以按下式来确定压力机的公称压力可以按下式来确定压力机的公称压力 ： gFzgFF)8 . 16 . 1 (zgFF)0 . 28 . 1 (拉深工艺课件五、拉深模工作部分结构的确定五、拉深模工作部分结构的确定n1、拉深凸模和凹模的结构、拉深凸模和凹模的结构 n2、拉深凹模和凸模的圆角半径、拉深凹模和凸模的圆角半径 n3、拉深模的间隙、拉深模的间隙 n4、凸凹模工作部分的尺寸有制造公差（、凸凹模工作部分的尺寸有制造公差（指最后一指最后一次拉深次拉深） 拉深工艺课件1、拉深凸模和凹模的结构、拉深凸模和凹模的结构a a）圆弧形）圆弧形 b)b)锥形锥形 c c）渐开线形）渐开线形无压料一次拉深成形的

24、凹模结构无压料一次拉深成形的凹模结构拉深工艺课件无压料多次拉深的凸、凹模结构无压料多次拉深的凸、凹模结构拉深工艺课件有压料多次拉深的凸、凹模结构有压料多次拉深的凸、凹模结构拉深工艺课件2、拉深凹模和凸模的圆角半径、拉深凹模和凸模的圆角半径a.a.凹模圆角半径的确定凹模圆角半径的确定首次（包括只有一次）拉深凹模圆角半径可按下式计算：首次（包括只有一次）拉深凹模圆角半径可按下式计算：tdDrA)(8 . 01tccrA211或或以后各次拉深凹模圆角半径应以后各次拉深凹模圆角半径应逐渐减小逐渐减小，一般按下式确定：，一般按下式确定：1)8 . 06 . 0(AiAirr（2 2、3 3、）、）以上计

25、算所得凹模圆角半径一般应符合以上计算所得凹模圆角半径一般应符合r rA A22的要求。的要求。 拉深工艺课件b.b.凸模圆角半径的确定凸模圆角半径的确定首次拉深可取：首次拉深可取：中间各拉深工序凸模圆角半径可按下式确定：中间各拉深工序凸模圆角半径可按下式确定：（3 3、4 4、）、）最后一次拉深凸模圆角半径最后一次拉深凸模圆角半径r rTnTn即等于零件圆角半径。即等于零件圆角半径。但零件圆角半径如果小于拉深工艺性要求时，但零件圆角半径如果小于拉深工艺性要求时，则凸模圆角半径应按工艺性的要求确定（即则凸模圆角半径应按工艺性的要求确定（即r rT T），），然后通过然后通过整形整形工序得到零件要

26、求的圆角半径。工序得到零件要求的圆角半径。 11)0 . 17 . 0(ATrr2211tddriiTi拉深工艺课件a.a.无压料圈的拉深模无压料圈的拉深模其拉深间隙为：其拉深间隙为：max) 1 . 11 (2/tZb.b.有压料圈的拉深模有压料圈的拉深模其拉深间隙为：查表其拉深间隙为：查表6-156-15c.c.盒形件拉深模的间隙盒形件拉深模的间隙当尺寸精度要求高时：当尺寸精度要求高时：/2/2（0.90.90.950.95）；）；当精度要求不高时：当精度要求不高时：/2/2（1.11.11.31.3）。）。末道拉深取较小值。末道拉深取较小值。3、拉深模的间隙、拉深模的间隙拉深工艺课件对于

27、最后一道工序的拉深模当零件尺寸标注在内形时，以凸模为基准，工作部分尺寸为：当零件尺寸标注在内形时，以凸模为基准，工作部分尺寸为： 对于多次拉深，中间各工序的凸、凹模尺寸可按下式计算：对于多次拉深，中间各工序的凸、凹模尺寸可按下式计算： ADDA0max)75. 0(0max)75. 0(TZDDT0min)4 . 0(TddTAZddA0min)4 . 0(ADDA00)(TZDDT当零件尺寸标注在外形时，以凹模为基准，工作部分尺寸为：当零件尺寸标注在外形时，以凹模为基准，工作部分尺寸为： 4、凸凹模工作部分的尺寸有制造公差、凸凹模工作部分的尺寸有制造公差拉深工艺课件六、拉深模的典型结构1-定位板定位板 2-下模板下模板 3-拉深凸模拉深凸模 4-拉深凹模拉深凹模 无压边装置的无压边装置的首次拉深模首次拉深