项目四拉深工艺与模具设计(直筒件拉深)

1、项目四项目四 拉深工艺与模具设计拉深工艺与模具设计本项目设计任务无凸缘筒形件无凸缘筒形件 材料：材料：08钢钢 料厚：料厚：2mm材料：材料：10钢钢料厚：料厚：1.5mm学生将在教师的辅导下完学生将在教师的辅导下完成图示零件的工艺性分析、成图示零件的工艺性分析、工艺路线制定以及工艺计工艺路线制定以及工艺计算，并将学生分成三个小算，并将学生分成三个小组完成不同模具的设计绘组完成不同模具的设计绘制工作，并作为本学期的制工作，并作为本学期的最终考核。最终考核。学习项目一学习项目一 概述概述一、拉深的概念及应用一、拉深的概念及应用1. 拉深：是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或拉深：是利用

2、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空心工序件制成空心零件空心零件的加工方法的加工方法。2. 应用：应用广泛，是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零应用：应用广泛，是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件，还可加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件。件，还可加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件。二、分类二、分类变薄拉深：成形后零件的壁厚比原坯料厚度减薄。变薄拉深：成形后零件的壁厚比原坯料厚度减薄。 不变薄拉深：成形后零件的厚度与拉深前坯料厚度基本相同。不变薄拉深：成形后零件的厚度与拉深前坯料厚度基本相同。 三、拉深模三、拉深模 拉深模特点：结构较简单，工作部分有较大的圆角，表拉深模

3、特点：结构较简单，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。 学习项目二学习项目二 圆筒形拉深件的变形分析圆筒形拉深件的变形分析 一、拉深变形过程一、拉深变形过程1宏观分析宏观分析 拉深前，于坯料上划出扇形区拉深前，于坯料上划出扇形区域域oab，拉伸开始后，扇形区转化，拉伸开始后，扇形区转化为三部分：为三部分： 凸缘部分凸缘部分abcd：逐渐转化为：逐渐转化为筒壁，比例减小，是变形区。筒壁，比例减小，是变形区。 筒壁部分筒壁部分cdef， 逐渐增加，为逐渐增加，为传力区。传力区。 筒底部分筒底部分oef，基本不发生变，基本不发生

4、变形，在拉深过程中是传力区。形，在拉深过程中是传力区。结论：拉深过程就是凸缘逐渐减少，结论：拉深过程就是凸缘逐渐减少，转化成筒壁的过程。转化成筒壁的过程。2. 微观分析微观分析 应用网格法观察变形情况，分析变形特点。应用网格法观察变形情况，分析变形特点。分析结论：分析结论： 1）变形区与传力区：坯料的凸缘部分上的网格形状发生）变形区与传力区：坯料的凸缘部分上的网格形状发生明显改变是变形区，筒底网格基本无变化，所以为传力区。明显改变是变形区，筒底网格基本无变化，所以为传力区。 2）变形区的变形特点：）变形区的变形特点： 等间距的同心圆等间距的同心圆 筒壁上的水平圆周线，而且其间距筒壁上的水平圆周

5、线，而且其间距a增大，越靠筒的上部增大越多，即增大，越靠筒的上部增大越多，即 。 等分度射线等分度射线 筒壁上的垂直平行线，其间距则完全相筒壁上的垂直平行线，其间距则完全相等，即等，即 。 从网格变化可以看出：拉深前的扇形单元格变为拉深后的从网格变化可以看出：拉深前的扇形单元格变为拉深后的矩形单元格，其产生原因是在外力的作用下，坯料凸缘区内部矩形单元格，其产生原因是在外力的作用下，坯料凸缘区内部的各个小单元体之间产生了相互作用的内应力，表现为的各个小单元体之间产生了相互作用的内应力，表现为径向受径向受到拉应力到拉应力 的作用长度增加；的作用长度增加；切向受压应力切向受压应力 的作用长度减的作用

6、长度减小。小。 aaaa3214321bbbb13 3）坯料厚度变化）坯料厚度变化 从单元格的变化上可以看出：变形结束后所得矩形网格的从单元格的变化上可以看出：变形结束后所得矩形网格的宽度都相等，而变形前坯料上的扇形网格却是越靠近外边缘网宽度都相等，而变形前坯料上的扇形网格却是越靠近外边缘网格越大，应此宽度上需要转移的多余金属越多。这部分多余金格越大，应此宽度上需要转移的多余金属越多。这部分多余金属不仅转移到了高度上，也向坯料的厚度上发生了转移，所以属不仅转移到了高度上，也向坯料的厚度上发生了转移，所以拉深所得的筒形件在口部有最大厚度。拉深所得的筒形件在口部有最大厚度。二、拉深过程中坯料内的应

7、力与应变状态二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态 1. 1. 凸缘的平面部分：属于变形区，切向受压，径向受拉凸缘的平面部分：属于变形区，切向受压，径向受拉 。厚。厚度有所增加，当变形程度过大时易起皱。度有所增加，当变形程度过大时易起皱。 2. 2. 凸缘的圆角部分凸缘的圆角部分：也属于变形区，但变形程度较小，受到也属于变形区，但变形程度较小，受到拉深和弯曲的综合影响，变形较复杂。拉深和弯曲的综合影响，变形较复杂。 3. 3. 筒壁部分：变形已结束，成为传力区。受单向拉应力。筒壁部分：变形已结束，成为传力区。受单向拉应力。 4. 4. 筒底圆角部分：属于传力区，在切向和径向都受拉应力作筒底圆角部

8、分：属于传力区，在切向和径向都受拉应力作用，同时由于凸模圆角半径的影响产生弯曲变形，坯料在此用，同时由于凸模圆角半径的影响产生弯曲变形，坯料在此处厚度减薄，易拉裂。处厚度减薄，易拉裂。 5. 5. 筒底部分：始终为传力区，受切向和径向的拉应力作用产筒底部分：始终为传力区，受切向和径向的拉应力作用产生双向拉伸变形。生双向拉伸变形。a）轴对称旋转体拉深件）轴对称旋转体拉深件 b）盒形件）盒形件 c）不对称拉深件）不对称拉深件有压边圈的有压边圈的首次拉深模首次拉深模1-模柄模柄 2-上模座上模座 3-凸模固定凸模固定板板 4-弹簧弹簧 5-压边圈压边圈 6-定位板定位板 7-凹模凹模 8-下模座下模

9、座 9-卸料螺钉卸料螺钉 10-凸模凸模学习项目三学习项目三 拉深件的主要质量问题拉深件的主要质量问题 一、起皱一、起皱1. 概念：在拉深时，变形区压缩失稳导致起皱，是指概念：在拉深时，变形区压缩失稳导致起皱，是指凸缘上材料产生皱折。凸缘上材料产生皱折。2. 危害：拉深力、拉深功增大；危害：拉深力、拉深功增大； 拉深件质量降低；拉深件质量降低； 拉深件破裂；拉深件破裂； 严重时损坏模具和设备。严重时损坏模具和设备。3. 影响拉深起皱的主要因素影响拉深起皱的主要因素 （1）坯料的相对厚度）坯料的相对厚度 ：相对厚度越小越易起：相对厚度越小越易起皱。皱。 （2）变形程度：变形程度越大越易起皱。）变

10、形程度：变形程度越大越易起皱。Dt/4. 起皱的判断起皱的判断 ：可根据相对厚度的大小由相关表格查出。：可根据相对厚度的大小由相关表格查出。5.起皱的解决措施：在模具结构中设置压边圈并施加合起皱的解决措施：在模具结构中设置压边圈并施加合理的压料力。理的压料力。有无压边圈模具结构有无压边圈模具结构a)无压边圈模具无压边圈模具 b)带压边圈模具带压边圈模具 6. 压边圈的种类与结构压边圈的种类与结构 （1）种类）种类 1）刚性压边圈）刚性压边圈 适用于双动压力机、液压机适用于双动压力机、液压机上拉深。也可以用于单动压上拉深。也可以用于单动压力机上进行拉深。力机上进行拉深。1-曲轴曲轴 2-偏心轮偏

11、心轮3-外滑块外滑块 4-内滑块内滑块 5-拉深凸模拉深凸模 6-压边圈压边圈7-拉深凹模拉深凹模 2）弹性压边圈）弹性压边圈 弹性压边圈结构适用于弹性压边圈结构适用于单动压力机。动力来源一单动压力机。动力来源一般由弹簧、橡胶或液动装般由弹簧、橡胶或液动装置提供。置提供。 单动压力机上的弹性压边装置单动压力机上的弹性压边装置1-凹模凹模 2-凸模凸模 3-压边圈压边圈 4-顶出杆顶出杆 5-弹簧弹簧（2）压边圈的结构）压边圈的结构压边圈形状压边圈形状a)平面型平面型 b)平锥形平锥形 c)锥形锥形 d)圆弧形圆弧形 二、拉裂二、拉裂 1.拉裂产生的部位与原因拉裂产生的部位与原因 拉裂：由于材料

12、内部拉应力拉裂：由于材料内部拉应力过大，拉深件在坯料最薄处过大，拉深件在坯料最薄处出现裂纹称为拉裂。出现裂纹称为拉裂。 产生原因：凸缘起皱；压边产生原因：凸缘起皱；压边力过大；变形程度过大等。力过大；变形程度过大等。 2.解决措施解决措施 根据拉裂产生的不同原因采取相应的措施。如凸缘起根据拉裂产生的不同原因采取相应的措施。如凸缘起皱引起拉裂应先解决起皱问题；压边力过大引起的起皱则皱引起拉裂应先解决起皱问题；压边力过大引起的起皱则应重新调整压边力等等。应重新调整压边力等等。 三、突耳三、突耳 突耳：筒形件拉深，在拉深件突耳：筒形件拉深，在拉深件口端出现有规律的高低不平现象叫口端出现有规律的高低不

13、平现象叫突耳突耳。 产生原因：产生突耳的原因是板材的各向异产生原因：产生突耳的原因是板材的各向异性，在板厚方向性系数性，在板厚方向性系数r低的方向，板料变厚，低的方向，板料变厚，筒壁高度较低。在具有筒壁高度较低。在具有r高的方向，板料厚度变高的方向，板料厚度变化不大，故筒壁高度较高。所以板平面方向性系化不大，故筒壁高度较高。所以板平面方向性系数越大，突耳现象越严重。数越大，突耳现象越严重。作业：作业： 1. 总结拉深变形特点。总结拉深变形特点。 2. 拉深件主要质量问题有哪些？拉深件主要质量问题有哪些？ 其产生原因和解决措施分别是什么？其产生原因和解决措施分别是什么？学习项目四学习项目四 拉深

14、模典型结构拉深模典型结构一、首次拉深模一、首次拉深模1. 无压边圈的首次拉深模无压边圈的首次拉深模2. 具有刚性压边圈的首次拉深模具有刚性压边圈的首次拉深模3. 弹性压边圈在上模的首次拉深模弹性压边圈在上模的首次拉深模4. 弹性压边圈在下模的首次拉深模弹性压边圈在下模的首次拉深模5. 带锥形压边圈的首次拉深模带锥形压边圈的首次拉深模二、再次拉深模二、再次拉深模1. 无压边圈的再次拉深模无压边圈的再次拉深模2. 带弹性压边圈的再次拉深模带弹性压边圈的再次拉深模3. 无压边圈的反向拉深模无压边圈的反向拉深模4. 压边圈在上模的反向拉深模压边圈在上模的反向拉深模5. 压边圈在下模的反向拉深模压边圈在

15、下模的反向拉深模三、落料拉深复合模三、落料拉深复合模无压边圈的首次拉深模无压边圈的首次拉深模1-上模座上模座 2-凸模凸模 3-固定板固定板 4-出气孔出气孔 5-定位板定位板 6-凹模凹模 7-下模座下模座有压边圈的首次拉深模有压边圈的首次拉深模1-上模座上模座 2-凸模凸模 3-凸模固定板凸模固定板 4-出气孔出气孔 5-压边圈压边圈 6-定位板定位板 7-凹模凹模 8-凹模固定板凹模固定板 9-下模座下模座带弹性压边圈的首次拉深模带弹性压边圈的首次拉深模1-弹簧弹簧 2-通孔通孔 3-上模座上模座 4-凸模固定板凸模固定板 5-螺栓螺栓 6-凸模凸模 7-凸模气孔凸模气孔 8-压边圈压边

16、圈 9-限位螺栓限位螺栓 10-定位板定位板 11-凹模凹模 12-下模座下模座弹性压边圈在下模的首次拉深模弹性压边圈在下模的首次拉深模1-模具气孔模具气孔 2-上模座上模座 3-打料杆打料杆 4-推板推板 5-凹模凹模 6-定位板定位板 7-弹性压边圈弹性压边圈 8-下模座下模座1 1上模座上模座2 2推杆推杆 3 3推件板推件板4 4锥形凹模锥形凹模5 5限位柱限位柱6锥形压边圈锥形压边圈7拉深凸模拉深凸模8固定板固定板9下模座下模座 无压边圈的再次拉深模无压边圈的再次拉深模1-上模座上模座 2-垫板垫板 3-凸模固定板凸模固定板 4-凸模凸模 5-凸模气孔凸模气孔 6-定位板定位板 7-

17、凹模凹模 8-凹模座凹模座 9-下模座下模座带弹性压边圈带弹性压边圈的再次拉深模的再次拉深模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-压边圈压边圈 5-顶杆顶杆 6-弹簧弹簧 反向拉深模反向拉深模1-凸模凸模 2-凸模气孔凸模气孔 3-凹模凹模 压边圈在上模的反向拉深压边圈在上模的反向拉深 压边圈在下模的反向拉深模压边圈在下模的反向拉深模落料与首次拉深复合模落料与首次拉深复合模 1-顶杆顶杆 2-压边圈压边圈 3-凸凹模凸凹模 4-推杆推杆 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 学习项目四学习项目四 拉深模设计步骤与实例介绍拉深

18、模设计步骤与实例介绍 一、拉深件工艺性分析一、拉深件工艺性分析1. 材料分析材料分析: 用于拉深成形的材料，要求具有高的塑性、低的屈强比用于拉深成形的材料，要求具有高的塑性、低的屈强比（ ）、大的板厚方向性系数、小的板平面方向性。）、大的板厚方向性系数、小的板平面方向性。2. 形状分析形状分析 （1）拉深件形状应尽可能简单、对称、避免急剧转角或凸）拉深件形状应尽可能简单、对称、避免急剧转角或凸台。台。 （2）深高度应尽可能小，以减少拉深次数，提高冲件质）深高度应尽可能小，以减少拉深次数，提高冲件质量。量。 （3）在保证装配要求的前提下，应允许拉深件侧壁有一）在保证装配要求的前提下，应允许拉深件

19、侧壁有一定的斜度定的斜度。 b/2 . 0 （4）需多次拉深的零件，在保证必要的表面质量前提下，）需多次拉深的零件，在保证必要的表面质量前提下，应允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹。应允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹。 （5）拉深件的底或凸缘上的孔边到侧壁的距离应满足：）拉深件的底或凸缘上的孔边到侧壁的距离应满足：tRa5 . 0trd5 . 0（或（或）。）。拉深件的圆角半径拉深件的圆角半径 （6）拉深件的底与壁、凸缘与壁、矩形件四角）拉深件的底与壁、凸缘与壁、矩形件四角的圆角半径的圆角半径应满足：应满足： 。否则，应增加整形工序。否则，应增加整形工序一次整形的，圆角半径可

20、一次整形的，圆角半径可取：取： 。 3. 精度分析精度分析 一般情况下，拉深件的尺寸精一般情况下，拉深件的尺寸精度应在度应在IT 13级以下，不宜高于级以下，不宜高于IT11级。级。4. 任务一工艺性分析与工艺方案的确定任务一工艺性分析与工艺方案的确定 任务一为为右图所示拉深件，任务一为为右图所示拉深件，材料材料08钢，材料厚度钢，材料厚度2mm，其，其工艺性分析内容如下：工艺性分析内容如下：trtRtrd32，tRtrd)3 . 01 . 0()3 . 01 . 0(，（1）材料分析）材料分析 08钢为优质碳素结构钢，属于深拉深级别钢，钢为优质碳素结构钢，属于深拉深级别钢，具有良好的拉深成形

21、性能。具有良好的拉深成形性能。（2）结构分析）结构分析 零件为一无凸缘筒形件，结构简单，底部圆零件为一无凸缘筒形件，结构简单，底部圆角半径为角半径为R3，满足筒形拉深件底部圆角半径，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求，因此零件具有良好的大于一倍料厚的要求，因此零件具有良好的结构工艺性。结构工艺性。（3）精度分析）精度分析 零件上尺寸均为未注公差尺寸，普通拉深即零件上尺寸均为未注公差尺寸，普通拉深即可达到零件的精度要求。可达到零件的精度要求。 加工方案的确定：加工方案的确定： 零件涉及到的加工工艺：落料、拉深（需计算确定拉深次零件涉及到的加工工艺：落料、拉深（需计算确定拉深次数）数）

22、、切边。、切边。 加工顺序应为：落料加工顺序应为：落料 多次拉深多次拉深 切边切边 最终确定的加工方案：最终确定的加工方案：落料首次拉深落料首次拉深复合模复合模第第二二次次拉深拉深第第三三次次最终最终的拉的拉深件深件机加切边机加切边达到零件要求达到零件要求二、圆筒形拉深件工艺计算二、圆筒形拉深件工艺计算 1. 坯料尺寸计算坯料尺寸计算 （1）计算原则）计算原则 相似原则：相似原则：拉深前坯料的形状与拉深件断面形状相似拉深前坯料的形状与拉深件断面形状相似 ； 等面积原则：等面积原则：拉深前坯料面积与拉深件面积相等。拉深前坯料面积与拉深件面积相等。 （2）计算方法）计算方法 由以上原则可知，旋转体

23、拉深件采用圆形坯料，计算坯由以上原则可知，旋转体拉深件采用圆形坯料，计算坯料尺寸时，先将拉深件划分为若干便于计算的简单几何体，料尺寸时，先将拉深件划分为若干便于计算的简单几何体，分别求出其面积后相加，得拉深件总面积分别求出其面积后相加，得拉深件总面积A。 如计算右图所示筒形件坯料尺寸，如计算右图所示筒形件坯料尺寸，应有以下关系式应有以下关系式321AAAAAD4)(48)2(2)2(22rHdrrdrrd)(1rHdA8)2(2422rrdrA23)2(4rdA （3）简单旋转体拉深件的坯料尺寸计算）简单旋转体拉深件的坯料尺寸计算 根据坯料尺寸的计算方法，对于常用的简单拉深件，可选根据坯料尺寸

24、的计算方法，对于常用的简单拉深件，可选用书中表所列公式直接求得其坯料尺寸用书中表所列公式直接求得其坯料尺寸D。 注意：注意：当板料厚度大于当板料厚度大于lmm时，应按板料厚度中线尺寸计时，应按板料厚度中线尺寸计算。算。 （4）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 久里金法则久里金法则求其表面积：任何形状的求其表面积：任何形状的母线绕轴旋转一周所得到的旋转体面积，母线绕轴旋转一周所得到的旋转体面积，等于该母线的长度与其重心绕该轴线旋转等于该母线的长度与其重心绕该轴线旋转所得周长的乘积。如右图所示，旋转体表所得周长的乘积。如右图所示，旋转体表面积为面积为LRAx2LRDx

25、242LRDx8 （5）任务一坯料尺寸计算）任务一坯料尺寸计算 根据无凸缘筒形拉深件坯料尺寸的计算方法得根据无凸缘筒形拉深件坯料尺寸的计算方法得 1）确定零件修边余量）确定零件修边余量 零件的相对高度零件的相对高度 ，经查得修边余量，经查得修边余量 ，所以，修正后拉深件的总高应为所以，修正后拉深件的总高应为79+6=85mm。 2）确定坯料尺寸由无凸缘筒形拉深件坯料尺寸计算公式）确定坯料尺寸由无凸缘筒形拉深件坯料尺寸计算公式得得63. 230180dhmmh6mm105mm456. 043072. 1853043056. 072. 142222rdrdhdD2.无凸缘筒形件拉深工艺计算无凸缘筒

26、形件拉深工艺计算 （1）拉深系数）拉深系数 1）概念）概念 拉深系数拉深系数m是每次拉深后是每次拉深后筒形件的直径与拉深前坯料筒形件的直径与拉深前坯料（或工序件）直径的比值。（或工序件）直径的比值。第一次拉深系数第一次拉深系数: Ddm11第二次拉深系数第二次拉深系数: 122ddm 第第n次拉深系数次拉深系数: 1nnnddm总拉深系数总拉深系数: nnnnmmmmddddddddDdm3211322312总 2）拉深系数的意义）拉深系数的意义 拉深系数是表示拉深变形程度的一个量，拉深系数越小，拉深系数是表示拉深变形程度的一个量，拉深系数越小，说明拉深前后筒形件的直径差距越大，则变形程度越大

27、。说明拉深前后筒形件的直径差距越大，则变形程度越大。 极限拉深系数极限拉深系数 或或 ，用于表示不同材料所能承受的极，用于表示不同材料所能承受的极限变形程度，是拉深工艺计算的重要参数。其数值可查表。限变形程度，是拉深工艺计算的重要参数。其数值可查表。 3）拉深系数的影响因素）拉深系数的影响因素 a.材料的力学性能：材料的屈强比越小、塑性越好，对拉材料的力学性能：材料的屈强比越小、塑性越好，对拉深越有利，极限拉深系数可以小一些。深越有利，极限拉深系数可以小一些。 b. 材料的相对厚度材料的相对厚度 ：相对厚度越大，抗失稳能力加相对厚度越大，抗失稳能力加强，对拉深越有利。强，对拉深越有利。 c.

28、润滑润滑 d. 模具的几何参数：如凸、凹模圆角半径；模具间隙等。模具的几何参数：如凸、凹模圆角半径；模具间隙等。 mminmDt/ （2）拉深次数的确定）拉深次数的确定 1）推算法）推算法 根据已知条件，由书中表查得各次拉深的根据已知条件，由书中表查得各次拉深的m，然后依，然后依次计算出各次拉深工序件的直径，即次计算出各次拉深工序件的直径，即Dmd11122dmd 233dmd ddmdnnn1则计算结束，零件所需拉深次数为则计算结束，零件所需拉深次数为n次。次。 2)查表法查表法 在生产实际中也可采用查表法，即根据工件的相对高度和在生产实际中也可采用查表法，即根据工件的相对高度和坯料的相对厚

29、度，直接由书中表查得拉深次数。坯料的相对厚度，直接由书中表查得拉深次数。 例例：已知无凸缘筒形拉深件的：已知无凸缘筒形拉深件的35mm，高度，高度66mm，材料，材料厚度厚度0.8mm，试求该拉深件的拉深次数。，试求该拉深件的拉深次数。 推算法：计算零件坯料尺寸为推算法：计算零件坯料尺寸为100mm，查表得各次拉深，查表得各次拉深的极限拉深系数为的极限拉深系数为 则则55. 01m78. 02m8 . 03mmmDmd5510055. 011mmdmd9 .425578. 0122mmmmdmd3532.349 .428 . 0233共需拉共需拉深深3次次 查表法：计算零件的坯料相对厚度为查表

30、法：计算零件的坯料相对厚度为0.008，相对高度为，相对高度为1.89，查表得零件所需拉深次数为，查表得零件所需拉深次数为3次。次。 （3）圆筒形拉深件各次工序尺寸的计算）圆筒形拉深件各次工序尺寸的计算 1）工序件直径）工序件直径 ：依据推算法确定拉深次数时求得的各次拉依据推算法确定拉深次数时求得的各次拉深中间工序件的直径尺寸进行调整从而得出实际生产时各工序深中间工序件的直径尺寸进行调整从而得出实际生产时各工序件的直径尺寸。件的直径尺寸。调整原则：调整原则： 1. 2. 3. 2）工序件圆角半径）工序件圆角半径 ddn2211nnmmmmmm、nmmmm321tdDrrrdp)(8 . 0)

31、17 . 0() 17 . 0(11111)8 . 06 . 0(dndnpnnrrrr 3）工序件的拉深高度）工序件的拉深高度 )32. 0(43. 0)(25. 011111121rddrddDh)32. 0(43. 0)(25. 022222222rddrddDh)32. 0(43. 0)(25. 02nnnnnnnrddrddDh （4）任务一拉深工序件尺寸计算）任务一拉深工序件尺寸计算 已计算坯料尺寸为已计算坯料尺寸为105mm，则，则 1）判断是否采用压边圈）判断是否采用压边圈 零件的相对厚度零件的相对厚度 ，经查，压边圈为可用可，经查，压边圈为可用可不用的范围，为了保证零件质量，

32、减少拉深次数，决定采用压边不用的范围，为了保证零件质量，减少拉深次数，决定采用压边圈。圈。9 . 11001052100Dt 2）确定拉深次数）确定拉深次数 查得零件的各次极限拉深系数分别为查得零件的各次极限拉深系数分别为 m1=0.5， m2=0.75， m3=0.78， m4=0.8。所以，每次拉深后筒。所以，每次拉深后筒形件的直径应为形件的直径应为mm5 .52mm1055 . 011Dmdmm38.39mm5 .5275. 0122dmdmm72.30mm38.3978. 0233dmdmm30mm58.24mm72.308 . 0344dmd计算可知共需计算可知共需4次拉深。次拉深。

33、 3）确定各工序件直径）确定各工序件直径 调整各次拉深系数分别为调整各次拉深系数分别为 ， ， ，则，则调整后每次拉深所得筒形件的直径为调整后每次拉深所得筒形件的直径为53. 01m78. 02m82. 03mmm65.55mm10553. 011Dmdmm41.43mm65.5578. 0122dmdmm60.35mm41.4382.0233dmd 第四次拉深时的实际拉深系数第四次拉深时的实际拉深系数 其大于第三次实际拉深系数和第四次极限拉深系数，所以调其大于第三次实际拉深系数和第四次极限拉深系数，所以调整合理。第四次拉深后筒形件的直径为整合理。第四次拉深后筒形件的直径为 。84. 060.

34、353034ddmmm30 4）确定各工序件高度）确定各工序件高度 根据拉深件圆角半径计算公式，取各次拉深筒形件圆角半根据拉深件圆角半径计算公式，取各次拉深筒形件圆角半径分别为径分别为 ， ， ，所以每次拉深后筒形件的，所以每次拉深后筒形件的高度为高度为mm81rmm5 . 62rmm53rmm22.39mm)832. 065.55(65.55843. 0mm)65.5565.55105(25. 0)32. 0(43. 0)(25. 0211111121rddrddDhmm57.55mm)5 . 632. 041.43(41.435 . 643. 0mm)41.4341.43105(25. 0

35、)32. 0(43. 0)(25. 0222222222rddrddDhmm77.70mm)532. 060.35(60.35543. 0mm)60.3560.35105(25. 0)32. 0(43. 0)(25. 0233333323rddrddDh 由以上计算可知，该例需拉深由以上计算可知，该例需拉深4次成形，所以其最终的次成形，所以其最终的加工加工工艺路线为：落料与首次拉深复合模工艺路线为：落料与首次拉深复合模第二次拉深第二次拉深第第三三次拉深次拉深第四次拉深第四次拉深机加切边。机加切边。拉深工序件图拉深工序件图3. 有凸缘筒形件拉深工艺计算有凸缘筒形件拉深工艺计算有凸缘筒形件的标注方

36、法。有凸缘筒形件的标注方法。 （1）窄凸缘筒形件的拉深）窄凸缘筒形件的拉深 对对 之间的凸缘件称为窄凸缘件。这类冲件之间的凸缘件称为窄凸缘件。这类冲件因凸缘很小，可以当作一般圆筒形件进行拉深，只在倒数第二因凸缘很小，可以当作一般圆筒形件进行拉深，只在倒数第二次工序时才拉出凸缘或拉成具有锥形的凸缘，而最后通过矫正次工序时才拉出凸缘或拉成具有锥形的凸缘，而最后通过矫正工序压成水平凸缘，其过程如下图所示。若工序压成水平凸缘，其过程如下图所示。若h/d1时，则第一时，则第一次即可拉成口部具有锥形凸缘的圆筒形，最后凸缘再经校正即次即可拉成口部具有锥形凸缘的圆筒形，最后凸缘再经校正即可。可。4 . 11

37、. 1/ddF （2）宽凸缘（）宽凸缘（ ）筒形件的拉深）筒形件的拉深 1）宽凸缘筒形件的拉深特点）宽凸缘筒形件的拉深特点 宽凸缘件的第一次拉深与拉深圆筒形件相似，只是在拉深宽凸缘件的第一次拉深与拉深圆筒形件相似，只是在拉深过程中不把坯料边缘全部拉人凹模，而在凹模面上形成凸缘而过程中不把坯料边缘全部拉人凹模，而在凹模面上形成凸缘而已。已。 2)变形程度的表示方法变形程度的表示方法 当冲件底部圆角半径当冲件底部圆角半径r与凸缘处圆角半径与凸缘处圆角半径R相等时，其拉深相等时，其拉深系数应为：系数应为：drdhddDdmF44. 34)(124 . 1/ddF 显然，上式所计算的拉深系数与三个量有

38、关即ddFdhdr凸缘的相对直径零件的相对高度相对圆角半径 其中以其中以 影响最大，影响最大， 影响次之，影响次之， 最小。由最小。由此可见，有凸缘筒形件的拉深系数不仅与筒形件的直径有此可见，有凸缘筒形件的拉深系数不仅与筒形件的直径有关，还与筒形件凸缘的大小有关。从书中凸缘件的首次拉关，还与筒形件凸缘的大小有关。从书中凸缘件的首次拉深系数表中可以看出，当坯料相对直径一定时，凸缘相对深系数表中可以看出，当坯料相对直径一定时，凸缘相对直径越大，拉深系数越小。直径越大，拉深系数越小。ddF/dh/dr/ 3）宽凸缘筒形件的拉深原则）宽凸缘筒形件的拉深原则 a. 判定能否一次拉成判定能否一次拉成 1m

39、m总11dhdh若若或或可以一次拉成可以一次拉成 b. 多次拉深的原则多次拉深的原则 按查出的第一次极限拉深系数或首次拉深最大相对高度拉按查出的第一次极限拉深系数或首次拉深最大相对高度拉成凸缘直径等于零件所需要尺寸成凸缘直径等于零件所需要尺寸 （含修边余量）的中间过（含修边余量）的中间过渡形状，以后各次拉深均保持凸缘件直径渡形状，以后各次拉深均保持凸缘件直径 不变，只按凸缘不变，只按凸缘筒形件多次拉深的方法逐步减小筒形部分直径，直到拉成零件筒形件多次拉深的方法逐步减小筒形部分直径，直到拉成零件为止。为止。 FdFd 为了保证以后各次拉深时凸缘不再收缩变形，通常使第一为了保证以后各次拉深时凸缘不

40、再收缩变形，通常使第一次拉成的筒形部分金属表面积比实际需要的多次拉成的筒形部分金属表面积比实际需要的多3%5%，这部，这部分多余的金属逐步分配到以后各次工序中去，最后这部分金属分多余的金属逐步分配到以后各次工序中去，最后这部分金属逐渐使筒口附近凸缘加厚，但这不会影响零件质量。逐渐使筒口附近凸缘加厚，但这不会影响零件质量。 4）拉深工序件高度的计算）拉深工序件高度的计算)(14. 0)(43. 0)(25. 021211112211RrdRrdDdhF)(14. 0)(43. 0)(25. 02222nnnnnFnnRrdRrdDdh以后各次拉深高度以后各次拉深高度第一次拉深高度第一次拉深高度

41、5）有凸缘筒形件多次拉深的方法）有凸缘筒形件多次拉深的方法 通过减小筒部直通过减小筒部直径来增加高度径来增加高度 通过减小圆角半通过减小圆角半径来减小直径径来减小直径 （2）压边力的计算）压边力的计算压边装置压边装置刚性压边装置：压边力靠间隙调控，其大小与刚性压边装置：压边力靠间隙调控，其大小与 压力机滑块下止点的位置有关。压力机滑块下止点的位置有关。弹性压边装置：压边力由弹性元件提供，其大弹性压边装置：压边力由弹性元件提供，其大 小与弹性元件有关，为了防止拉深后期压小与弹性元件有关，为了防止拉深后期压 边力过大导致拉裂，常加限位装置。边力过大导致拉裂，常加限位装置。压边力。压边力。拉深力；拉

42、深力； 外滑块公称压力；外滑块公称压力；内滑块公称压力；内滑块公称压力；压力机的公称压力；压力机的公称压力； 弹性压边装置压边力的计算公式为弹性压边装置压边力的计算公式为ApFY 式中式中 A压边面积；压边面积； P单位压边力，可查表。单位压边力，可查表。（3）压力机工称压力的选择）压力机工称压力的选择 YFFF拉YFFFF21，拉对于双动压力机对于双动压力机 对于单动压力机对于单动压力机 1F2F拉FYF F注意：注意：在落料拉深复合模在落料拉深复合模中，要校核压力机行程与中，要校核压力机行程与力的关系曲线，以防出现力的关系曲线，以防出现超载问题。超载问题。 （4）任务一压力计算与设备的选择

43、）任务一压力计算与设备的选择 模具为落料拉深复合模，动作顺序是先落料后拉深，现分别模具为落料拉深复合模，动作顺序是先落料后拉深，现分别计算落料力、拉深力和压边力。计算落料力、拉深力和压边力。kN3 .274N4 .274310N320210514. 33 . 1KLtF落kN8 .111N24.111834N8 . 0400265.5514. 311KtdFb拉kN7 . 9N37.9672N2 . 2)82265.55(1054)2422212PrtdDFA（压 因为拉深力与压边力的和小于落料力，所以，应按照落料因为拉深力与压边力的和小于落料力，所以，应按照落料力的大小选用设备。初选设备为力

44、的大小选用设备。初选设备为J2335。5. 拉深模工作零件设计与计算拉深模工作零件设计与计算（1）凸、凹模结构）凸、凹模结构不用压边圈拉深的凹模结构不用压边圈拉深的凹模结构a）平面形凹模）平面形凹模 b）锥形凹模）锥形凹模1、5-气孔气孔 2-凹模凹模 3-定位板定位板 4-凹模凹模 6-顶块顶块 7-弹簧弹簧 8-底座底座带压边圈凹模的结构带压边圈凹模的结构 （2）凸、凹模的圆角半径）凸、凹模的圆角半径 凹模圆角半径的大小对拉深有重要影响，圆角半径过小，凹模圆角半径的大小对拉深有重要影响，圆角半径过小，金属流动阻力大，且弯曲变形影响程度大，零件易拉裂；圆角金属流动阻力大，且弯曲变形影响程度大

45、，零件易拉裂；圆角半径过大，坯料在拉深时的有效支撑面积减小，且拉深后期较半径过大，坯料在拉深时的有效支撑面积减小，且拉深后期较早结束压料，零件易起皱。早结束压料，零件易起皱。凹模圆角半径的计算凹模圆角半径的计算tdDrd)(8 . 011首次拉伸首次拉伸 对于以后各次拉深，可取对于以后各次拉深，可取12)8 . 06 . 0(ddrr1)9 . 07 . 0(dndnrr式中 前后两次工序中工序件的直径。前后两次工序中工序件的直径。 凸模圆角半径较凹模影响较轻，凸模圆角半径过小，零件凸模圆角半径较凹模影响较轻，凸模圆角半径过小，零件弯曲变形加大，坯料变薄严重，零件易拉裂；圆角半径过大，弯曲变形

46、加大，坯料变薄严重，零件易拉裂；圆角半径过大，拉深时坯料的支撑面积减小，零件易起皱。拉深时坯料的支撑面积减小，零件易起皱。凸模圆角半径的计算凸模圆角半径的计算 首次拉深首次拉深 11) 17 . 0(dprr多次拉伸中的以后各次多次拉伸中的以后各次 221)1(tddrnnnp1ndnd式中式中 最后一次拉深圆角半径应等于零件要求的圆角半径，但最后一次拉深圆角半径应等于零件要求的圆角半径，但应大于一倍料厚，否则，应增加一道整形工序应大于一倍料厚，否则，应增加一道整形工序 系数，由书中表查出。系数，由书中表查出。材料的公称厚度；材料的公称厚度；材料的最大厚度；材料的最大厚度；（3）拉深模的间隙）

47、拉深模的间隙 拉深模间隙较小，金属拉深时流动阻力大，拉深力增加，拉深模间隙较小，金属拉深时流动阻力大，拉深力增加，零件易拉裂；间隙较大，零件质量较差。零件易拉裂；间隙较大，零件质量较差。 一般，拉深模的单边间隙一般，拉深模的单边间隙 由下式计算由下式计算ZKttZmaxmaxttK凸、凹模的制造公差。凸、凹模的制造公差。 凸、凹模的单边间隙；凸、凹模的单边间隙； 工序件的基本尺寸；工序件的基本尺寸； 凸模基本尺寸；凸模基本尺寸； 凹模基本尺寸凹模基本尺寸； （4）凸、凹模工作零件尺寸计算）凸、凹模工作零件尺寸计算 1）中间工序件凸、凹模尺寸计算）中间工序件凸、凹模尺寸计算dDDd00)2(pZ

48、DDpdDpDDZpd、式中式中 2）末次拉深）末次拉深 拉深件尺寸与模具尺寸拉深件尺寸与模具尺寸a）外形有要求时）外形有要求时 b）内形有要求时）内形有要求时凸、凹模的制造公差。凸、凹模的制造公差。 冲件的公差；冲件的公差； 当工件外形尺寸要求一定时，以凹模为准。凸模尺寸按凹当工件外形尺寸要求一定时，以凹模为准。凸模尺寸按凹模减小以取得间隙。具体计算公式为模减小以取得间隙。具体计算公式为dDDd0max)75. 0(0max0)275. 0()2(ppZDZDDdp 当工件内形尺寸要求一定时，以当工件内形尺寸要求一定时，以 凸模为准。凹模尺寸按凸凸模为准。凹模尺寸按凸模增大以取得间隙。具体计

49、算公式为模增大以取得间隙。具体计算公式为0min)4.0(pddpddZdZddpd0min0)24 . 0()2(凹模凹模凸模凸模凹模凹模凸模凸模 dp、（5）任务一凸、凹模尺寸计算）任务一凸、凹模尺寸计算 1）首次拉深凸、凹模尺寸计算）首次拉深凸、凹模尺寸计算 由上边计算可知：第一次拉深件后零件直径为由上边计算可知：第一次拉深件后零件直径为55.65mm，由公式由公式 确定拉深凸、凹模间隙值，查得确定拉深凸、凹模间隙值，查得 ，所以间隙所以间隙 ，则，则KttZmax5 . 0Kmm3mm25 . 0mm2Zmm65.57mm)265.55()(08. 0008. 0001ddtdDmm6

50、5.51mm)665.57()2(005. 0005. 00ppZDDd首次拉深凹模首次拉深凹模 首次拉深凸模首次拉深凸模 2）末次拉深凸、凹模尺寸计算）末次拉深凸、凹模尺寸计算 因为零件标注外形尺寸（因为零件标注外形尺寸（ ）mm，所以要先计算凹，所以要先计算凹模，即模，即04. 032mm98.31mm)08. 075. 004.32()75. 0(08. 0008. 000maxdddDmm58.27mm)4 . 498.31()2(005. 0005. 00ppZDDd拉深凹模拉深凹模拉深凸模拉深凸模习题课习题课 任务一其他内容任务一其他内容工艺计算及模具结构设计工艺计算及模具结构设计

51、 一、落料拉深复合模其它工艺计算一、落料拉深复合模其它工艺计算 1.落料凸、凹模刃口尺寸计算落料凸、凹模刃口尺寸计算 根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。落料根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。落料尺寸为尺寸为 ，查得零件冲裁凸、凹模最小间隙，查得零件冲裁凸、凹模最小间隙 ，最大间隙最大间隙 ，凸模制造公差，凸模制造公差 ，凹模制造公，凹模制造公差差 。将以上各值代入。将以上各值代入 校验是否校验是否成立。经校验，不等式成立，所以可按下式计算工作零件刃口成立。经校验，不等式成立，所以可按下式计算工作零件刃口尺寸。尺寸。087. 0105mm246. 0minZmm360.

52、0maxZmm025. 0Tmm035. 0AATminmaxZZ落料凹模落料凹模mm565.104mm87. 05 . 0105)(035. 00035. 000maxAA）（XDDmm319.104mm)246. 0565.104()(0025. 00025. 00minTTZDDA落料凸模落料凸模 2.排样计算排样计算 零件采用单直排排样方式，查得零件间的搭边值为零件采用单直排排样方式，查得零件间的搭边值为1.5mm，零件与条料侧边之间的搭边值为零件与条料侧边之间的搭边值为1.8mm，若模具采用无侧压装，若模具采用无侧压装置的导料板结构，则条料上零件的步距为置的导料板结构，则条料上零件的

53、步距为106.5mm，条料的宽，条料的宽度应为度应为mm6 .109mm) 18 . 12105()2(07 . 007 . 00maxcaDB 选用规格为选用规格为2mm1000mm1500mm的板料，计算裁料的板料，计算裁料方式如下。方式如下。 裁成宽裁成宽109.6mm，长，长1000mm的条料，则每张板料所出零的条料，则每张板料所出零件数为件数为1179135 .10610006 .1091500 裁成宽裁成宽109.6mm，长，长1500mm的条料，则每张板料所出零件的条料，则每张板料所出零件数为数为1261495 .10615006 .1091000经比较，应采用第二种裁法，零件的

54、排样图如下图所示。经比较，应采用第二种裁法，零件的排样图如下图所示。零件排样图零件排样图 二、第二次拉深工艺计算二、第二次拉深工艺计算 1.拉深凸、凹模尺寸计算拉深凸、凹模尺寸计算 第二次拉深件后零件直径为第二次拉深件后零件直径为43.41 mm，拉深凸、凹模间隙，拉深凸、凹模间隙值仍为值仍为3mm，则拉深凸、凹模尺寸分别为，则拉深凸、凹模尺寸分别为mm41.45mm)241.43()(08. 0008. 0002ddtdDmm41.39mm)641.45()2(005. 0005. 00ppZDDd拉深凹模拉深凹模拉深凸模拉深凸模2.拉深力计算拉深力计算 kN4 .65N55.65427N6

55、 . 0400241.4322KtdFb拉初选设备位初选设备位J2310 。 三、模具零部件结构的确定三、模具零部件结构的确定 1. 落料拉深复合模零部件设计落料拉深复合模零部件设计 （1）标准模架的选用）标准模架的选用 标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。根据凹模高度和壁厚的计算公式得凹模周界的大小。根据凹模高度和壁厚的计算公式得mm21mm1052 . 0 KbHmm38mm218 . 1)25 . 1 (HC凹模高度凹模高度凹模壁厚凹模壁厚mm181382105D凹模外径凹模外径 以上计算仅为参考值，由于本套

56、模具为落料拉深复合模，以上计算仅为参考值，由于本套模具为落料拉深复合模，所以凹模高度受拉深件高度的影响必然会有所增加，其具体所以凹模高度受拉深件高度的影响必然会有所增加，其具体高度将在绘制装配图时确定。另外，为了保证凹模有足够的高度将在绘制装配图时确定。另外，为了保证凹模有足够的强度，将其外径增大到强度，将其外径增大到200mm。 模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，查得模架规模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，查得模架规格为：格为： 上模座上模座200mm200mm45mm； 下模座下模座200mm200mm50mm； 导柱导柱32mm190mm； 导套导套32mm105mm43mm

57、。 （2）其它零部件结构）其它零部件结构 拉深凸模将直接由连接件固定在下模座上，凸凹模由凸凹拉深凸模将直接由连接件固定在下模座上，凸凹模由凸凹模固定板固定，两者采用过渡配合关系。模柄采用凸缘式模模固定板固定，两者采用过渡配合关系。模柄采用凸缘式模柄，根据设备上模柄孔尺寸，选用规格为柄，根据设备上模柄孔尺寸，选用规格为A50100的模柄。的模柄。 2. 第二次拉深模零部件设计第二次拉深模零部件设计 由于零件高度较高，尺寸较小，所以未选用标准模架，导由于零件高度较高，尺寸较小，所以未选用标准模架，导柱导套选用标准件，其规格分别为柱导套选用标准件，其规格分别为 导柱：导柱：35mm230mm； 导套

58、：导套：35mm115mm43mm。 模柄采用凸缘式模柄，规格为模柄采用凸缘式模柄，规格为A6090。 四、落料拉深模具结构图四、落料拉深模具结构图 1、9-下、上模座下、上模座 2、3、10、12、23-螺钉螺钉 4-落料凹模落料凹模 5-导柱导柱 6-挡料销挡料销 7-导套导套 8-凸凹模固定板凸凹模固定板 11-模柄模柄13-横销横销 14-打杆打杆 15-推件块推件块 16、22、24-销钉销钉 17-凸凹模凸凹模 18-卸料版卸料版 19-凸模凸模 20-压边圈压边圈 21-顶杆顶杆落料拉深复合模落料拉深复合模1-下模座下模座 2-导柱导柱 3、11、12-螺钉螺钉 4-凸模固定板凸

59、模固定板 5-顶杆顶杆6-压边圈压边圈 7-凹模凹模8-推件块推件块 9-上模座上模座 10-导套导套 13-横销横销 14-打杆打杆 15-模柄模柄 16-销钉销钉 17-凸模凸模 第二次拉深模第二次拉深模学习项目六学习项目六 其他形状零件的拉深其他形状零件的拉深 一、阶梯型零件的拉深一、阶梯型零件的拉深 1. 阶梯型零件的表示方法与变形特点阶梯型零件的表示方法与变形特点 阶梯形零件与圆筒形件阶梯形零件与圆筒形件的拉深基本相同，即每一阶的拉深基本相同，即每一阶梯相当于相应圆筒形件的拉梯相当于相应圆筒形件的拉深。深。 2. 判定能否一次拉成判定能否一次拉成 求出零件的高度与最小直径之比求出零件

60、的高度与最小直径之比 ，再按前面所述圆，再按前面所述圆筒形件拉深相对高度表查得其工序次数，如工序次数为筒形件拉深相对高度表查得其工序次数，如工序次数为1，则，则可一次拉出。可一次拉出。 3. 拉深方法拉深方法 （1）由大到小）由大到小 假若任意两相邻假若任意两相邻阶梯直径的比值阶梯直径的比值 都不小于相应都不小于相应的圆筒形件的极限拉深系数时，则其的圆筒形件的极限拉深系数时，则其拉深方法为由大阶梯到小阶梯依次拉拉深方法为由大阶梯到小阶梯依次拉出，而其拉深次数则等于阶梯数目，出，而其拉深次数则等于阶梯数目，即各阶梯拉拉深次数之和。即各阶梯拉拉深次数之和。 min/dh1/nndd （2）由小到大