拉深工艺设计

1、第7章 拉深工艺设计 内容简介：内容简介： 拉深是基本基本冲压工序之一 本章在分析拉深变形过程及拉深件质量影响因素的基础上，介绍拉深工艺计算、工艺方案制定和拉深模设计。涉及拉深变形过程分析、拉深件质量分析、拉深系数及最小拉深系数影响因素、圆筒形件的工艺计算、其它形状零件的拉深变形特点、拉深工艺性分析与工艺方案确定、拉深模典型结构、拉深模工作零件设计、辅助工序等。学习目的与要求：学习目的与要求： 1 了解拉深变形规律及拉深件质量影响因素； 2 掌握拉深工艺计算方法。 3 掌握拉深工艺性分析与工艺设计方法； 4 认识拉深模典型结构及特点，掌握拉深模工作零件设计方法； 5 掌握拉深工艺与拉深模设计的

2、方法和步骤。重点难点重点：重点：1 拉深变形规律及拉深件质量影响因素；2 拉深工艺计算方法；3 拉深工艺性分析与工艺方案制定；4 拉深模典型结构与结构设计；5 拉深工艺与拉深模设计的方法和步骤。难点：难点：1拉深变形规律及拉深件质量影响因素；2拉深工艺计算 ；3其它形状零件的拉深变形特点 ；4拉深模典型结构与拉深模工作零件设计 。概述拉深拉深： 又称拉延、引伸、延伸等，是利用模具在压力机的压力作用下，将平板坯料制成开口空心零件的冲压加工方法。 它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。概述拉深拉深件类件类型型a）轴对称旋转体拉深件 b)盒形件c)不对称

3、拉深件概述按照转向轮廓线分为四大类： (1) 直壁回转体制件 如易拉罐；(2) 曲线回转体制件 如搪瓷盆；(3) 直壁非回转体制件 如饭盒等；(4) 曲面非回转体制件 如汽车覆盖件。概述拉深不变薄拉深变薄拉深概述 拉深模：拉深所使用的模具。拉拉深深模模结结构构图图-模柄-上模座-凸模固定板-弹簧-压边圈-定位板-凹模-下模座-卸料螺钉10-凸模 概述概述 拉深模特点特点：结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。 拉深所用的模具主要由凸模、凹模和压边圈三部分组成。凸模、凹模有一定圆角半径。7.1 拉深变形过程分析 直径为D、厚度为t的圆形板

4、料被拉入凹模，形成外径为d、高度为H的开口圆筒形工件。凸模凹模压边圈制件7.1.1 拉深的变形过程7.1.1 拉深的变形过程7.1.1 拉深的变形过程 圆筒形件底部网格的形状基本没变。 原来的同心圆变成筒壁上的等直径圆周线。 间距由底部向上逐渐增大。 7.1.1 拉深的变形过程7.1.1 拉深的变形过程拉伸挤压 拉深过程是板料流入凹模。 板料外径减小，相邻单元体相互产生挤压作用，在周向产生压应力。 在转移过程中，板料中由于拉深力的作用，在径向产生拉应力。 7.1.1 拉深的变形过程 拉深使板料径向被拉深，周向被压缩，外径不断减小。 在径向产生拉伸应力，在周向产生压缩应力。 板料凸缘区的板料发生

5、挤压塑性流动。 矩形部分在中间，三角形部分被挤向外部。 板料的各部分重新分布。 7.1.1 拉深的变形过程 厚度和硬度沿筒壁纵向变化。 底部略有变薄。 筒壁向上厚, 向下薄。 筒壁底部转角处最薄，最易破裂。 7.1.1 拉深的变形过程7.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态外力凸缘产生内应力：径向拉应力1；切向压应力3凸缘塑性变形：径向伸长，切向压缩，形成筒壁直径为高度为的圆筒形件（H（D-d）/2）7.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态拉拉深深过过程程的的应应力力与与应应变变状状态态某一瞬间：下标1、2、3分别代表坯料径向、厚度方向、切向的应力和应变 I凸缘区：径向拉应力和切向压应力使材料

6、向中间流动。 在厚度方向变厚，极易失稳而起皱。 凸缘过渡圆角区：径向受拉应力，切向受压应力。 弯曲拉应力随凹模圆角半径的减小而增大。 半径过小时，破裂。 在底部圆角和筒壁相切处，受过度拉深产生伸长并变薄。 此处最有可能出现破裂或过度变薄，使拉深件成为废品。 7.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态 1.1.凸缘变形区的应力分析凸缘变形区的应力分析 （1）拉深中某时刻变形区应力分布）拉深中某时刻变形区应力分布 根据微元体的受力平衡可得根据微元体的受力平衡可得 因为因为 取取 并略去高阶无穷小，得并略去高阶无穷小，得: 塑性变形时需满足的塑性方程为塑性变形时需满足的塑性方程为 :02sin2311

7、1tddRtRdtddRRd3322sindd0)(311dRRdm317.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态 由上述两式，并考虑边界条件由上述两式，并考虑边界条件(当当 时，时， )，经数学推，经数学推导就可以求出径向拉应力，和切向压应力的大小为：导就可以求出径向拉应力，和切向压应力的大小为： 在变形区的内边缘（即在变形区的内边缘（即 处）径向拉应力最大，其值为：处）径向拉应力最大，其值为： 在变形区外边缘处压应力最大，其值为：在变形区外边缘处压应力最大，其值为： rRtAVmax1ln1.1AVmax31.1tRR 01rR RRtAV1ln1.1RRtln-11.1AV37.1.2 拉

8、深过程中板料的应力应变状态 凸缘外边向内边凸缘外边向内边 由低到高变化，由低到高变化， 则由高到低变化，在凸缘中间必有一交则由高到低变化，在凸缘中间必有一交点存在（如右图所示），在此点处有点存在（如右图所示），在此点处有 所以：所以： 化简得：化简得： 即：即： 即交点在即交点在 处。用处。用R所作出的所作出的圆将凸缘变形区分成两部分，由此圆向圆将凸缘变形区分成两部分，由此圆向凹模洞口方向的部分拉应力占优势凹模洞口方向的部分拉应力占优势（ ），拉应变为绝对值最大的主），拉应变为绝对值最大的主变形，厚度方向的变形变形，厚度方向的变形 是压缩应变。是压缩应变。 1331RRRRtAVtAVln11

9、.1ln1.121lntRRt61. 0RR t61. 0RR 317.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态 （2）拉深过程中的）拉深过程中的 变化规律变化规律 和和 是当毛坯凸缘半径变化到是当毛坯凸缘半径变化到 时，在凹时，在凹模洞口的最大拉应力和凸缘最外边的最大压应力。模洞口的最大拉应力和凸缘最外边的最大压应力。2.筒壁传力区的受力分析筒壁传力区的受力分析 （1）压边力）压边力 引起的摩擦力引起的摩擦力 该摩擦应力为：该摩擦应力为： max3max1|和max1max3tRQFdtuFQM27.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态 （2）材料流过凹模圆角半径产生弯曲变形的阻力）材料流过凹模

10、圆角半径产生弯曲变形的阻力 可可根据弯曲时内力和外力所作功相等的条件按下式计算：根据弯曲时内力和外力所作功相等的条件按下式计算： （3）材料流过凹模圆角后又被拉直成筒壁的反向弯曲）材料流过凹模圆角后又被拉直成筒壁的反向弯曲力仍按式上式进行计算力仍按式上式进行计算: 拉深初期凸模圆角处的弯曲应力也按上式计算，即：拉深初期凸模圆角处的弯曲应力也按上式计算，即： 241dbWtrt241dbWWtrt241 pbWtrt7.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态 （4）材料流过凹模圆角时的摩擦阻力）材料流过凹模圆角时的摩擦阻力 通讨凸模圆角处危险断面传递的径向拉应力即为：通讨凸模圆角处危险断面传递的径

11、向拉应力即为： 由上式把影响拉深力的因素，如拉深变形程度，材料由上式把影响拉深力的因素，如拉深变形程度，材料性能，零件尺寸，凸、凹模圆角半径，压边力，润滑条性能，零件尺寸，凸、凹模圆角半径，压边力，润滑条件等都反映了出来，有利于研究改善拉深工艺。件等都反映了出来，有利于研究改善拉深工艺。 拉深力可由下式求出：拉深力可由下式求出： wwMmax1p2edbdbQtmp2222ln1 . 1etrttrtdtFrRsinpdtF 7.1.2 拉深过程中板料的应力应变状态拉深毛坯各部分受力7.2 拉深件的质量分析 凸缘变形区的“起皱”和筒壁传力区的“拉裂”是拉深工艺能否顺利进行的主要障碍。为此，必须

12、了解起皱和拉裂的原因，在拉深工艺和拉深模设计等方面采取适当的措施，保证拉深工艺的顺利进行，提高拉深件的质量。质量问题质量问题：凸缘区起皱凸缘区起皱：由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；传力区拉裂传力区拉裂：由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。7.2 拉深件的质量分析凸凸缘缘变变形形区区的的起起皱皱 7.2 拉深件的质量分析筒筒壁壁的的拉拉裂裂7.2.1 起皱 起皱对冲压成形是有害的。 轻微起皱影响冲压件的形状精度和表面光滑程度，而严重的起皱将成为废品。 起皱是一种塑性变形失稳。 对于圆筒形件，起皱主要是由于凸缘的切向压应力。超过了板材临界压应力引起压杆失稳。 起皱有两种形式： 一种是凸缘

13、的起皱，一般称为外皱； 另一种是其他位置的起皱，由于这种起皱发生在凹模口内，一般称为内皱。7.2.1 起皱球面形状零件的起皱锥面形状零件的起皱拉深过程中毛坯法兰边的起皱7.2.1 起皱拉深起皱拉深中的各种问题（含内皱）7.2.1 起皱1.影响起皱的主要因素 (1)凸缘部分材料的相对厚度 凸缘部分的相对料厚，即为 : (2)切向压应力的大小 拉深时 的值决定于变形程度，变形程度越大，需要转移的剩余材料越多，加工硬化现象越严重，则越 大，就越容易起皱。 (3)材料的力学性能 板料的屈强比 小，则屈服极限小，变形区内的切向压应力也相对减小，因此板料不容易起皱。 rRtdDtff或33bs7.2.1

14、起皱 （4）凹模工作部分的几何形状 平端面凹模拉深时，毛坯首次拉深不起皱的条件是 : 用锥形凹模首次拉深时，材料不起皱的条件是： （5）拉深系数起皱最强烈的时刻起皱最强烈的时刻：在Rt=（0.70.9）R0时防止防止起皱：压边（详见下页）)1)(17. 009. 0(DtDtDdDt103.07.2.1 起皱2.防止起皱的措施 (1) 采用可调节压边力的压边装置 拉深一开始，板料就被压边圈压住。 在拉深过程中，凸缘始终被紧压在凹模平面上，压边力的大小最好与拉深力的变化一致。 在进行工艺设计时，要先判断拉深件是否会起皱。 可按表7-1进行判断。 7.2.1 起皱(2) 采用锥形凹模 采用锥面易于

15、板料的切向压缩变形。 锥面拉深比平面具有更强的抗失稳能力，更不易起皱。 采用锥形凹模，凸缘板料流经凹模圆角处的摩擦阻力和变形阻力更小。 拉深力比采用平端面凹模小得多，即允许较大变形。 即可采用较小的拉深系数成形。 7.2.1 起皱(3) 采用拉深筋 汽车覆盖件等一些复杂曲面制件的拉深，常采用拉深筋来增大径向拉应力。 均匀板料流入凹模洞口的阻力，减少压料面积。 稳定拉深过程，避免板料“多则起皱，少则裂”的现象，以消除起皱。 93035160.22830凸模凹模压边圈拉深筋7.2.1 起皱(4)采用反拉深 有利于抵消正拉深的残余应力； 板料的弯曲和反弯曲次数也少，加工硬化小，有利于成形； 板料与凹

16、模接触面积大，流动阻力大，增大径向拉应力，减小切向压应力，有效防止起皱。 工件的内外表面相互转换，拉深方向与上次相反。两点：（1）直径差；（2）直径不能太小7.2.2 拉裂 1.拉裂原因 在拉深某一时刻，凸缘上拉应力在凹模入口处达到最大值。 在整个拉深过程中，当Rt减小 (0.80.9)R0 到时，出现最大值1max。 危险截面的抗拉强度为 max1maxbbdt121 1.621fQABFRmdtbd11.15521Rt抗7.2.2 拉裂 拉深后得到工件的厚度沿底部向口部方向不同拉深后得到工件的厚度沿底部向口部方向不同主要取决于主要取决于： 一方面是筒壁传力区中的拉应力；另一方面是筒壁传力区

17、的抗拉强度。 当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在底部圆角与筒壁相切处“危险断面”产生破裂。 拉裂位置原因：（1）传递拉深里的截面积小，径向应力大；（2）转移材料少变形程度小冷作硬化低，屈服强度低；（3）较圆角处摩擦力小。7.2.2 拉裂 2. 影响筒形件拉裂的主要因素(1)板料力学性能的影响 (2) 拉深系数m的影响 (3) 凹模圆角半径的影响 (4) 凸模圆角半径的影响 (5) 摩擦的影响 (6) 压边力的影响 7.2.3 硬化 拉深是一个塑性变形过程，材料变形后必然发生加工硬化，使其硬度和强度增加，塑性下降。 变形不均匀，从底部到口部变形由小逐渐加大，硬度分布同样。与工艺要

18、求相反。 加工硬化的好处是使工件的强度和刚度高于毛坯材料，但塑性降低又使材料进一步拉深时变形困难。 多次拉深，正确选择各次变形量，并考虑半成品件是否需要退火以恢复其塑性。7.3 回转体拉深件毛坯尺寸的确定 由于拉深过程材料要发生重新分配，如何确定板料的形状和尺寸以使板料流入凹模的阻力和所用的材料最小就成了工艺计算的首要问题。 坯料形状和尺寸确定的依据体积不变原理体积不变原理:若拉深前后料厚不变，拉深前坯料表面积与拉深后冲件表面积近似相等，得到坯料尺寸相似原理相似原理:拉深前坯料的形状与冲件断面形状相似。但坯料的周边必须是光滑的曲线连接。 形状复杂的拉深件：需多次试压，反复修改，才能最终确定坯料

19、形状。7.3 回转体拉深件毛坯尺寸的确定 拉深件的模具设计顺序：先设计拉深模，坯料形状尺寸确定后再设计冲裁模。 切边工序： 拉深件口部不整齐，需留切边余量。 毛坯的计算方法：等重量、等体积、分析图解法、作图法。7.3.1 计算方法 先按坯料形状和尺寸确定的依据即体积不变原理和相似原理接着确定修边余量。7.3.1 计算方法 表 7-4 无凸缘零件的修边余量 拉深件高度 H/d 拉深件高度H 0.50.8 0.81.6 1.62.5 2.54 10 1020 2050 50100 100150 150200 200250 250 1.0 1.2 2 3 4 5 6 7 1.2 1.6 2.5 3.

20、8 5 6.3 7.5 8.5 1.5 2 3.3 5 6.5 8 9 10 2 2.5 4 6 8 10 11 12 /mm 7.3.1 计算方法 表 7-5 有凸缘零件的修边余量 相对凸缘直径 d凸/d 凸缘直径 d凸 1.5 1.52 22.5 2.53 25 2550 50100 100150 150200 200250 250 1.8 2.5 3.5 4.3 5.0 5.5 6.0 1.6 2.0 3.0 3.6 4.2 4.6 5.0 1.4 1.8 2.5 3.0 3.5 3.8 4.0 1.2 1.6 2.2 2.5 2.7 2.8 3.0 /mm 7.3.2 简单回转体拉深件

21、的板料尺寸计算 1. 相加法 将回转体拉深件分成若干基本几何形体，按表7-6中的公式算出各部分的表面积，将各部分的表面积相加便得到。 再计算出毛坯直径为 44DFf7.3.2 简单回转体拉深件的板料尺寸计算 2. 公式法（1）将拉深件划分为若干个简单的几何体；（2）分别求出各简单几何体的表面积；（3）把各简单几何体面积相加即为零件总面积；（4）根据表面积相等原则，求出坯料直径。 7.3.2 简单回转体拉深件的板料尺寸计算 iAAAAD32124iAD423221)2(48)2(24)(rdArrdrArHdA222256. 072. 148)2(2)(4)2(rdrdHdrrdrrHdrdD7

22、.3.3 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所得周长的乘积。LRAx2LRDLRDxx82427.4 无凸缘圆筒形件的拉深 制定拉深件工艺和设计拉深模必须考虑的问题是： 在不破裂的前提下，确定最少拉深次数、每次拉深合适的变形的程度。7.4.1 拉深系数1.拉深系数的定义拉深系数拉深系数m m：拉深后的直径d与拉深前的坯料D（工序件dn）直径之比122ddm 1nnnddmDdm117.4.1 拉深系数 拉深系数m表示拉深前后坯料（工序件）直径的变化率变化率。 m愈小，说明拉深变形程度

23、愈大，相反，变形程度愈小。 拉深件的总拉深系数等于各次拉深系数的乘积，即 如果m取得过小，会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。极限拉深系数极限拉深系数m mmin从工艺的角度来看，m越小越有利于减少工序数。nnnnnnnmmmmmddddddddDdDdm132112123121 7.4.1 拉深系数影响极限拉深系数的因素 （1）材料的组织与力学性能（2）板料的相对厚度t/D（3）拉深工作条件1）模具的几何参数 2）摩擦润滑3）压料圈的压料力（4）拉深方法、拉深次数、拉深速度、拉深件的形状等Dt/m7.4.1 拉深系数极限拉深系数的确定 由于影响极限拉深系数的因素很多，目前仍难采用理论计算方法

24、准确确定极限拉深系数。在实际生产中，极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下用实验方法得出的。为了提高工艺稳定性和零件质量，适宜采用稍大于极限拉深系数的值。7.4.2 拉深次数的确定 拉深件可能要经过几次拉深才能达到最终尺寸。 必须首先确定拉深次数。 还要计算出各次拉深的半成品直径和高度。 一次拉深和多次拉深 7.4.2 拉深次数的确定 1. 推算法1）由表7-8、7-9中查得各次的极限拉深系数；2）依次计算出各次拉深直径，即 11；221；3）当时，计算的次数即为拉深次数。7.4.2 拉深次数的确定 （2）查表法根据工件的相对高度即高度与直径之比值，从表7-11中查得该工件拉深次数。（3）计算

25、方法式中 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。 均mDgmdnlg1lg117.4.2 拉深次数的确定 （4）查图法7.4.3 拉深件工序尺寸的计算 1. 计算步骤(1) 选取修边余量。 (2) 计算毛坯直径D。(3) 计算板料相对厚度，按表7-1判断是否采用压边圈拉深。 (4) 计算总的拉深系数，并判断能否一次拉深成形。(5) 若不能否一次拉深成形，则确定拉深次数n。 (6) 初步确定各次拉深系数。 (7) 调整拉深系数，计算各次拉深直径。 (8) 确定各次拉深凸模、凹模圆角半径。(9) 计算各次拉深半成品高度。 (10) 绘制工序图。7.

26、4.3 拉深件工序尺寸的计算 （）工序件直径的确定 确定拉深次数以后，由表查得各次拉深的极限拉深系数，适当放适当放大大，并加以调整调整，其原则是：）保证12）使12 最后按调整后的拉深系数计算各次工序件直径：11221 Dd7.4.3 拉深件工序尺寸的计算 （）工序件高度的计算 根据拉深后工序件表面积与坯料表面积相等的原则，可得到如下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径。 nnnnnnnrddrddDhrddrddDhrddrddDh32. 043. 025. 0.32. 043. 025. 032. 043. 025. 0222222222111111217.4.3 拉深

27、件工序尺寸的计算 2. 计算实例 计算图示筒形制件的： 板料直径D 拉深次数n 各半成品尺寸，包括： 直径di 高度hi 和圆角半径ri 材料为08F。7.4.3 拉深件工序尺寸的计算 (1) 确定修边余量 由表7-4 查得：69.5mm3.3121Hd取=6mm (2) 计算板料直径D：2211246.288Dddhrdr83mm5 . 48215 . 428. 66662141222(3) 毛坯相对厚度：查表7-1，首次拉深和以后各次拉深必须采用压边圈。/1/83 1001.2,t D /21/830.253,md D7.4.3 拉深件工序尺寸的计算 (4) 确定拉深次数n10.515,m

28、 20.755,m 30.785,m 40.805m 10.51583mm42.75mmd 20.75542.75mm32.27mmd 30.78532.27mm25.33mmd 40.80525.33mm20.39mmd 需要4次拉深。 按表7-8取拉深系数：各次拉深直径：21mm7.4.3 拉深件工序尺寸的计算 (5) 确定各次拉深半成品尺寸。 4211.0073520.39nndKd10.515 83 1.00735mm43.06mmd 20.75543.06 1.00735mm32.75mmd 30.78532.75 1.00735mm25.90mmd 40.80525.90 1.00

29、735mm21mmd 7.4.3 拉深件工序尺寸的计算 由于mmmmRp5 . 35 . 0477. 14，可通过增加一道整形工序来达到底角半径值的要求。 计算凹模圆角半径 tddRiid118 . 006. 5106.43838 . 08 . 01tdDmm 5 . 2175.3206.438 . 02dRmm 09. 219 .2575.328 . 03dRmm 77. 11219 .258 . 03dRmm 计算凸模圆角半径，由（7.18），取与凹模圆角半径相等 mmRRdp06. 511 mmRRdp57. 222 mRRdp09. 233 mmRRdp77. 144 7.4.3 拉深

30、件工序尺寸的计算 1111112132. 043. 025. 0rddrddDh72.3156. 532. 006.4306.4356. 543. 006.4306.438325. 022222222232. 043. 025. 0rddrddDh76.4507. 332. 075.3275.3207. 343. 075.3275.328325. 023333333332. 043. 025. 0rddrddDh17.6159. 232. 09 .259 .2559. 243. 09 .259 .258325. 02764hmm7.4.3 拉深件工序尺寸的计算 (7) 绘制工序图，直径按内尺寸

31、标注。 7.4.3 拉深件工序尺寸的计算 实例实例2 2求如图所示筒形件的坯料尺寸及拉深各工序件尺寸。 材料为10钢，板料厚度2。 解：因1，故按板厚中径尺寸计算。（）计算坯料直径 根据零件尺寸，其相对高度为7 . 22875230176dH查表得切边量mmh6坯料直径为2256. 072. 1)(4rdrhHddD代已知条件入上式得98.2 7.4.3 拉深件工序尺寸的计算 （）确定拉深次数 坯料相对厚度为 查表可不用压料圈，但为了保险，首次拉深仍采用压料圈。根据/2.03，查表得各次极限拉深系数10.50，20.75，30.78，40.80，。故110.5098.249.22210.754

32、9.236.9 3320.7836.928.8 4430.828.823 此时42328，所以应该用4次拉深成形。 %2%03. 2%1002 .982Dt7.4.3 拉深件工序尺寸的计算 （）各次拉深工序件尺寸的确定 经调整后的各次拉深系数为： 10.52，278，30.83，4=0.846 各次工序件直径为 d1=51.6, d2=39.9, d3=33.1, d4=28 各次工序件底部圆角半径取以下数值： 18，25，34 各次工序件高度为 h1=37.8, h2=52.7, h3=66.3, h4=817.4.3 拉深件工序尺寸的计算 （4）工序件草图计算流程无凸缘圆筒形件拉深工序计算

33、流程无凸缘圆筒形件拉深工序计算流程7.5 7.5 带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深 变形特点： 该类零件的拉深过程，其变形区的应力状态和变形特点与无凸缘圆筒形件是相同的。但坯料凸缘部分不是全部拉入凹模。当拉深进行到凸缘外径等于零件凸缘直径（包括切边量）时，拉深工作就停止。因此，拉深成形过程和工艺计算与无凸缘圆筒形件的差别主要在首次拉深。 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：dt/（凸缘的相对直径）、/（零件的相对高度）、/（相对圆角半径）。 根据拉深系数或零件相对高度，判断拉深次数。7.5 7.5 带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深 带凸缘圆筒形件按其凸缘尺寸的

34、大小分为：窄凸缘筒形件：宽凸缘筒形件：4 . 11 . 1/ddt4.1/ddt7.5.1 窄凸缘圆筒形件的拉深 窄凸缘圆筒形件拉深第一种方法：先拉深成无凸缘圆筒形件，在最后两道工序中，拉深成为口部带锥形的拉深件，最终将锥形凸缘校平。 7.5.1 7.5.1 窄凸缘圆筒形件的拉深窄凸缘圆筒形件的拉深 第二种方法：一开始就拉深成带凸缘形状，以后各次拉深一直保持这样的形状，只是改变各部分尺寸，直至拉到所要求的最终尺寸和形状 。首次拉深以后各次拉深7.5.2 宽凸缘圆筒形件的拉深 宽凸缘圆筒形件的首次拉深， 相当于按无凸缘圆筒形件拉深到中途停止。 1. 宽凸缘圆筒形件总的拉深系数、首次拉深系数拉深系

35、数表达式不变当各次拉深半成品件的筒底部圆角半径相等、筒顶部圆角半径相等，并且上、下圆角半径也相等，均用t表示时，板料直径为243.44Dddhdr凸 2143.44dmDdhrddd凸 1. 宽凸缘圆筒形件总的拉深系数、首次拉深系数拉深系数的影响：相对凸缘直径相对高度相对半径1. 宽凸缘圆筒形件总的拉深系数、首次拉深系数宽凸缘圆筒形件拉深工序计算流程2. 2. 宽凸缘圆筒形件的拉深方法宽凸缘圆筒形件的拉深方法 中小零件：如图a） 大型零件：如图b）7.6 特殊形状的制件拉深 特殊形状的制件: 阶梯形件、球形制件、锥形件等7.6.1 阶梯形件的拉深变形特点：阶梯形件的拉深与圆筒形件的拉深基本相同

36、。也就是说每一阶梯相当于相应圆筒形件的拉深。 主要问题是要决定该阶梯形件是一次拉成，还是需要多次才能拉成。7.6.1 阶梯形件的拉深1. 拉深次数的确定 阶梯形件能否一次拉成，根据零件的总高度与其最小阶梯筒部的直径之比定。7.6.1 阶梯形件的拉深2. 拉深方法的确定 (1) 两个相邻阶梯的直径之比都大于或等于相应的圆筒形件的极限拉深系数。则先拉成形直径大的阶梯，后拉成形直径小的阶梯。 iiimdd17.6.1 阶梯形件的拉深(2) 若某相邻两阶梯直径之比小于相应的圆筒极限拉深系数，即则先拉小直径，再拉大直径，即由小阶梯拉深到大阶梯。iiimdd143215dnd1d27.6.2 球形制件的拉

37、深 球面、锥面、抛物面形状冲件拉深成形共同特点是由拉深和胀形拉深和胀形两种变形方式的复合。 起皱成为此类零件拉深要解决的主要问题。 做到既不起皱又不破裂。7.6.2 球形制件的拉深 拉深系数为常数，不能作为工艺设计的根据。7.6.2 球形制件的拉深顶料板凹模压边圈凸模(a)反拉深(b)带拉深筋拉深(c)双弯曲拉深常用的球形件拉深方法7.6.3 锥形件的拉深 由于锥形冲件各部分的尺寸比例关系不同，其冲压难易程度和应采用的成形方法也有很大差别。锥形件拉深成形极限表现为起皱与破裂，起皱出现在中间悬空部分靠凹模圆角处，破裂是在胀形部分的冲头转角处。7.6.4 抛物面零件的拉深（1）浅抛物面冲件（h/d

38、0.50.6）。其拉深的难度有所提高。为了使坯料中间部分紧密贴模而又不起皱，必须加大径向拉应力。但这一措施往往受到坯料顶部承载能力的限制，所以在这种情况下应该采用多工序逐渐成形的办法，特别是当零件深度大而顶部的圆角半径又小时，更应如此。多工序逐渐成形的主要要点是采用正拉深或反拉深的方法，在逐渐地增加深度的同时减小顶部的圆角半径。为了保证冲件的尺寸精度和表面质量，在最后一道工序里应保证一定的胀形成分。应使最后一道工序所用的中间毛坯的表面积稍小于成品冲件的表面积。7.6.5 盒形件拉深 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。 沿周边应力应变分布不均

39、匀。 工艺计算复杂，准确性不高，必要时需要工艺试验。 模具间隙、圆角半径沿周边分布不均匀。7.7 变 薄 拉 深 变薄拉深用来制造壁部与底部厚度不等而高度很大的制件。例如弹壳、高压容器等。(1)壁厚变薄，内径并不显著缩小； (2) 壁厚变薄，内径也缩小。 变薄拉深时的应力应变状态 多层凹模变薄拉深 7.7.1 变薄拉深的特点(1) 凸、凹模之间的间隙小于毛坯的厚度，毛坯的直壁部分受压，厚度变薄，侧壁高度增加。 (2) 制件质量高，壁厚比较均匀，壁厚偏差在0.01mm以内，粗糙度Ra可达0.2m以下,晶粒细密，强度高。 (3) 与冷挤压相比，变薄拉深的变形区域小，拉深力较小，所需冲压设备吨位小。

40、 (4) 变薄拉深不易起皱，不需要压边装置，可在单动压力机上进行深拉深，并且模具结构简单、造价低。 (5) 在一次冲压行程中，用多层凹模进行变薄拉深，获得很大的变形。(6) 变薄拉深件存在较大的残余应力，有的甚至在存放期间就开裂而损坏，需要进行低温回火来消除残余应力。 (7) 在拉深过程中由于制件与模具摩擦严重，对润滑及模具材料的要求较高。 7.7.2 变薄拉深的计算7.7.2 变薄拉深的计算7.7.2 变薄拉深的计算7.7.2 变薄拉深的计算7.8 压边力和拉深力的确定压边力是为了防止起皱而施加的力。拉深力包括拉深力与拉深功两部分。常用的压料装置有刚性压料装置和弹性压料装置两种。是否采用压料

41、装置主要看拉深过程中是否可能发生起皱，在实际生产中可查表来判断拉深过程中是否起皱和采用压料装置。7.8.1 压边装置与压边力的确定 1. 压边装置的选用 压边装置的采用与否前边已有判定标准。 2.压边力的计算 压料装置产生的压料力q大小应适当，q太小，则防皱效果不好；q太大，则会增大传力区危险断面上的拉应力，从而引起材料严重变薄甚至拉裂。因此，实际应用中，在保证变形区不起皱的前提下，尽量选用小的压料力。随着拉深系数的减小，所需压料力是增大的。同时，在拉深过程中，所需压料力也是变化的，一般起皱可能性最大的时刻所需压料力最大。理想的压料力是随起皱可能性变化而变化，但压料装置很难达到这样的要求7.8

42、.1 压边装置与压边力的确定 qFA q拉深力 F凸模行程h(断裂)Fq太大Fq合适(起皱)Fq太小Fq大FQmaxFQmin压边力FQ起皱区破裂区拉深系数0.50.60.70.80.91.0O7.8.1 压边装置与压边力的确定 3.压边装置设计 弹性压边装置，多用于普通冲床，通常有以下三种形式。 气垫式压边装置 橡皮压边装置弹簧压边装置7.8.1 压边装置与压边力的确定 压边力与行程的变化曲线橡皮垫弹簧垫气垫行程压边力7.8.1 压边装置与压边力的确定 有限位装置的压边装置 用有限位装置的压边装置：定位销、柱销或螺栓，使压边圈和凹模间始终保持一定的距离。 既限制了压边力无限增大，又保证有足够

43、的压边力。可调式 固定式固定式7.8.1 压边装置与压边力的确定 带刚性压边圈的拉深模 特点是压边力不随行程变化，拉深效果较好，且模具结构筒单。 用于双动压力机，凸模装在压力机的内滑块上，压边装置装在外滑块上。 凸模压边圈座压边圈凹模固定板凹模下模座7.8.2 拉深力的确定为了选用冲压设备、功率，必须计算拉深力与拉深功。 1.拉深力的计算用经验公式计算圆筒形件拉深力，采用压边装置时拉深力按下式计算第一次拉深以后各次拉深11b1Fd tk 2binFd tk 7.8.2 拉深力的确定 根据拉深力和拉深功1. 拉深力验算 单动压力机采用弹性压边装置拉深时，压边力与拉深力同时产生。 当拉深行程较大，注意压力机的压力行程曲线，避免过早的出现最大冲压力,损坏压力机。 QFFF7.8.2 拉深力的确定P许用压力曲线 落料拉深工艺力曲线 拉深工艺力曲线 弯曲工艺力曲线 冲裁工艺力曲线403020z上止点下止点程行块滑曲轴转角9075604530150109.40617.8.2 拉深力的确定2.压力机功率的验算 深拉深时，行程长，耗功多，需要验算电动机功率： 12kW607501.36A nP 7.9 凸