机械加工拉伸工艺

第一节

圆筒形件的拉深变形分析一、拉深过程二、拉深过程的力掌分析三、起皱与拉裂一、拉深过程

圆形平板毛坯在拉深凸、凹模具作用下，逐渐压成开口圆筒形件，其变形过程如图4—2所示。图a为一平板毛坯，在凸模、凹模作用下，开始进行拉深。图b，随着凸模的下压，迫使材料拉凹模，形成了筒底、凸模圆角、筒壁、凹模圆角及尚未拉人凹模的凸缘局部等五个区域。图c是凸模继续下压，使全部凸缘的材料拉入凹模形成筒壁所得到的开E口圆筒形零件。图4-2

拉深变形过程为了进一步说明金属的流动过程。拉深前将毛坯画上等距同心圆和分度相等的辐射(图4—3)所组成的扇形网格，拉深后观察这些网格的变化发现：拉深件底部的网格根本上保持不变，而筒壁的网格那么发生了很大的变化，原来的同心圆变成了筒壁上的水平圆筒线，而且其间的距离也增大了。越靠近筒口增大越多，原来的分度相等的辐射线变成等距的竖线，即每一扇形面积内的材料都各自在其范围内沿着半径方向流动。每一梯形块进行流动时，周围方向被压缩，半径方向被拉长，最后变成筒壁局部。图4-3

拉深件的网格变化如果从凸缘上取出一扇形单元体来分析(图4—4)．小单元体在切向受到压应力吼作用，而径向受到拉应力口。的作用，扇形网格变成了矩形网格，从而使得各处的厚度变得不均匀，如图4—5所示。筒壁上部变厚、愈靠筒口愈厚，最厚增加达25％(1.25t)，筒底稍许变薄，在凸模圆处最薄，最薄处约为原来厚度的87％．减薄了13％。由于产生了较大的塑性变形，引起了冷作硬化(图4—5)，零件口部材料变形程度大，冷作硬化严重，硬度也高a由上向下愈接近底部硬化愈小，硬度愈低，这也是危险断面靠近底部的原因。图4-4受压缩的凸缘变形图4-5

拉深件壁厚和硬度的变化二、拉深过程的力掌分析

拉深过程中，毛坏各局部的应力应变状态是不一样的，由于变形区内的应力、应变状态决定了筒形件成形的变形性质，因此应着重研究变形区的应力、应变状态。设在拉深过程中的某一时刻毛坯已处于图4-6所示的状态。此时所形成的五个区域的应力应变状态是不同的。图4-6

拉深过程中毛坯的应力应变状态〔1〕凸缘变形区(主要变形区)

材料在径向拉应力和切向压应力的作用下，产生径向伸长和切向压缩变形，在厚度方向，压边圈对材料施加压应力，其的值远小于和，所以料厚稍有增加，如果不压料．料厚增加相对大一些。(2)凸缘圆角局部(过渡区)

位于凹模圆角处的材料。变形比拟复杂·除有与平面凸缘局部相同的特点外，还由于承受凹模圆角的压力和弯曲作用而产生压应力。(3)筒壁局部(传力区)

这局部材料已经变形完毕，此时不再发生大的变形。在继续拉深时，凸模的拉深力经由筒壁传递到凸缘局部，故它承受单向拉应力的作用，发生少量的纵向伸长和变形。(4)

底部圆角局部(过渡区)

这局部材料一直承受筒壁传束的拉应力，并且受到凸模的压力和弯曲作用。在拉、压府力综合作用下，使这局部材料变薄严重。最容易产生裂纹，故此处称为危险断面。〔5〕筒底局部

这局部材料根本上不变形，但由于作用于底部圆角局部的拉深力，使材料承受双向拉应力，厚度略有变薄。综上所述，拉深时的应力、应变是复杂的，又是时刻在变化的，拉深件的壁厚是不均匀的。因此．拉深件凸缘区在切向压应力作用力将要引起“起皱”和筒壁传力区上危险断面的“拉裂”，所以拉深中的主要破坏失稳形式是起皱和托裂。

图4-7拉深毛坯各局部的受力关系拉深过程受力关系如图4-7，由凸模作用的力F引起的筒壁扯应力，，它应克服凸缘变形区的变形阻力、变形区上、下两个外表上的摩擦阻力和毛坯沿凹模圆角滑动所引起的弯曲变形抗力和摩擦损失的附加阻力．其筒壁扣应力的总和为：

〔4-1〕式中

——

凸缘变形区利料塑性变形的径向拉应力，与材料力学性能和拉深变形程度有关，

——

变形区由于压力引起的外表摩擦阻力所必须增加的应力(——拉深件后筒形件直径)；

——

毛坯沿凸模圆角滑动所引起的弯曲阻力所增加的应力，近似取，〔

——凹模圆角半径)；

——毛坯沿凹模圆角滑动时的摩擦阻力系数，近似取式(4-1)可写成为

〔4-2〕在整个拉深过程中最大时．筒壁的拉应力也最大，最大的扭探力为：当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，筒壁就产生破裂。筒壁危险断面在凸模圆角与直壁相切处，该处的实际抗拉强度为：式中

——凸模圆角半径n

当

>

拉深件就破裂。三、起皱与拉裂

圆筒形件拉深过程顺利进行的两个主要障碍是凸缘起皱和筒擘的拉裂。起皱主要是由于凸缘切向压应力超过了板材临界压应力所引起的，与压杆失稳类似(图4-8)。凸缘起皱不仅取决于切向压应力的大小，而且取决于凸缘的相对厚度。拉深时产生破裂的原因，是筒壁总拉应力增大，超过了筒壁最薄弱处(即筒壁的底部转角处)的材料强度时，拉深件产生破裂(图1-9)，所以此处的承载能力的大小是决定拉深成形能占顺利进行的关键。

图4-8

拉深时毛坯的起皱现象

图4-9拉深时毛坯的破裂由前面成形毛坯的应力、应变分析可知，圆筒形件拉深变形的特点是毛坯变形区在拉应力作用下产生伸长变形，在切向压应力作用下产生压缩变形，而在变形区上绝对值最大的主应力是压应力，因此拉深变形属于压缩类变形。压缩类变形的破坏形式主要是传力区(筒壁)受拉失稳破裂和变形区(凸缘)受压失稳起皱。所以提高圆筒形件拉深中的成形极限的措施是：(1)防止失稳起皱

如在拉深中采用压边装置，是常用的防皱措施。设计具有较高抗失稳能力的中间半成品形状．以及采用厚向异性指数大的材料等，都有利于提高圆筒形件的成形极限。(2)防止传力区(筒壁)破裂

通常是在降低凸缘变形区变形抗力摩擦阻力时，同时提高传力区的承载能力．即使传力区承载能力和变形区变形抗力的比值得到提高。采用屈强比()低的材料，以实现“承载能力高，变形抗力低”易于成形的目的。通过建立不同的温度条件而改变传力区和变形区的强度性能的拉深方法，亦可提高拉深成形的极限变形程度。第二节

拉深件的工艺性一、拉深件的形状四、考虑拉深见厚度不均匀的情况二、拉深件各局部尺寸比例五、拉深件上的孔位布置三、拉深件的圆角半径六、拉深件的尺寸精度

一、拉深件的形状

拉深件的形状应尽量简单、对称。轴对称零件在圆周方向上的变形是均匀的。模具加工也容易，其工艺性最好。其它形状的拉深件，应尽量防止急剧的轮廓变化。如图4-10所示为汽车消声声器后盖，在保证使用要求的前提下，形状简化后。使生产过程由八道工序减为二道工序，材料消耗也减少了50%。又如图4-11所示的半球形拉深件，在半球形的根部增加20mm的直壁·可有效地解决起皱问题。图4-10消声器后盖形状的改良a)

改良前

b)改良后图4-11

半球形的改良对于半敞及非对称的拉深件，工艺上还可以采取成双拉深，然后剖切成两件的方法，以改善拉深时的受力状况(图4-12)。

图4-12成双冲压的例子二、拉深件各局部尺寸比例

拉深件各局部尺寸的比例要恰当。应尽量防止设计宽凸缘和深度大的拉深件(即)，因为这类工件需要较多的拉深次数。如图4—13a所示工件上部尺寸与下部尺寸相差太大，不符合拉深工艺要求。要使它符合工艺要求，可将它分成两局部，分别制出，然后再连接起来(图4-13b)。图4-13拉深工艺性的比拟如果工件空腔不深，但凸缘直径很大，制造也很费力。如图4—14a，需4～5次拉深工序，还要中间退火；如将凸缘直径减少到如图4—14b所示，不用中间退火，l～2次拉深工序便可制成。工件凸缘的外廓最好与拉深局部的轮廓形状相似(图4—15a)；如果凸缘的宽度不一致(图4—15b)．不仅拉深困难，需要添加工序，还需放宽切边余量，增加金属消耗。图4-14凸缘直径适宜与否

图4-15

凸缘外轮廓形状适宜与否三、拉深件的圆角半径

拉深件的圆角半径要适宜，应尽量大些，以利于成形和减少拉深次数。拉深件底与壁、凸缘与壁、矩形件的四壁间圆角半径(图4—16)应满足。否那么，应增加整形工序。如增加一次整形工序，其圆角半径可取。图4-16

拉深件的圆角半径四、考虑拉深见厚度不均匀的情况

拉深件由于各处变形不均匀，上下厚度变化可达至〔见图4-17〕。

图4-17

拉深件壁厚变化情况

t—毛坯壁厚屡次拉深的工件内外壁上或带凸缘拉深件的凸缘外表，应允许有拉深过程中所产生的印痕。除非工件有特殊要求时才采用整形或赶形的方法来消除这些印痕。五、拉深件上的孔位布置

拉深件上的孔位布置要合理，应设置在与主要结构面(凸缘面)同一平面上，或使孔壁垂直于该平面，以便冲孔与修边同时在一道工序中完成。图4一18所示为拉深件上孔位的比拟。图4-18

拉深件上空位的比拟拉深件侧壁上的冲孔。只有当孔与底边或凸缘边的距离时才有可能(图4-19b)否那么这孔只有钻出(图4-l9a)。拉深件凸缘上的孔距应为：

〔图4-20〕拉深件底部孔径应为：

〔图4-20〕图4-19

拉深件侧壁上的冲孔

图4-20拉深件上孔位的合理设计六、拉深件的尺寸精度

拉深件的制造精度不宜要求过高(包括直径方向的精度和高度方向的精度)。在一般情况下拉深件的精度不应超过表4-l、表4-2和表4-3中所列数值。表4-1

拉深件直径的极限偏差

(单位:cm)材料厚度拉深件直径的根本尺寸d材料厚度拉深件直径的根本尺寸d附

图≤50>50~100>100~300≤50>50~100>100~300±-±±±±±--注：拉深件外形要求取正偏差，内形要求取负偏差。表4-2

圆筒拉深件高度的极限偏差

(单位:mm

)材料厚度拉深件高度的根本尺寸h附

图≤18>18～30>30～50>50～80>80～120≤1～>1～>2～>3～>4～>5～±±±±――±±±±――±±±±±―±±±±±±±±±±±±注：本表为不切边情况到达的数值。表4–3带凸缘拉深件高度的极限偏差

〔单位：mm〕材料厚度拉深件高度的根本尺寸h附

图≤18>18～30>30～50>50～80>80～120≤1>1～2>2～3>3～4>4～5>5～6±±±±――±±±±――±±±±±―±±±±±±±±±±±±注：本表为未经整形所到达的数值。产品图上的尺寸应注明必须保证外部尺寸或内腔尺寸，不能同时标注内外形尺寸。第三节

圆筒形件的拉深计算一、毛坯尺寸计算二、无凸缘圆筒形件的拉深三、带凸缘筒形件的拉深一、毛坯尺寸计算

1.形状简单的旋转体拉深件的毛坯直径在不变薄的拉深中，材料厚度虽有变化，但其平均直径与毛坯原始厚度十分接近。因此毛坯展开尺寸可根据毛坯面积等于拉深件面积的原那么来确定。由于材料的各项异性以及拉深时金属流动条件的差异，为了保证零件的尺寸，必须留出修边余量，在计算毛坯尺寸时，必须计入修边余量，修边余量的数值可查表4-4和4-5。表4–4

无凸缘圆筒形拉深件的修边余量δ

〔单位：mm〕工件高度h工价的相对高度h/d附

图>2.5～4≤10>10～20>20～50>50～100>100～150>150～200>200～250>25023456752589102468101112表4–5

有凸缘圆筒形拉深件的修边余量δ

〔单位：mm〕凸缘直径d凸凸缘的相对直径d凸/d附

图>1.5～2≤25>25～50>50～100>100～150>150～200>200～250>2506543毛坯直径按下式确定：

〔4-4〕

式中——

包括修边余量的拉深件的外表积；

——拉深件各部外表积的代数和。例如图4-21有凸缘和圆筒拉深件的毛坯直径计算,可先将该零件分解成五个简单的几个形状，按表4-6所列公式求得、、、、，然后再按公式(4-4)求出。图4-21筒形见毛坯尺寸确实定表4-6

简单几何形状外表积的计算公式图示计算公式图示计算公式对于常用的拉深件．可选用表4-7所列公式直接求得其毛坏直径。表4-7常用旋转体拉深件毛坯直径的计算公式序号零件形状图毛坯直径12

345678

9101112

13

14

或15

1617

18

当时，

当时，19

20

当时，当时，21或2223

242526

27

28

29

30

31或32333435注：1.尺寸按工件材料厚度中心层尺寸计算。

2.对于厚度小于1mm的拉深件，可不按材料厚度中心层尺寸计算，而根据工件外壁尺寸计算。

3.对于局部未考虑工件圆角半径的计算公式，在计算。有圆角半径的工件时计算结果要偏大，故此情形下，可不考虑或少考虑修边余量。如果某些拉深件筒口或凸缘边沿不要求十分平齐，那么工件在拉深后可不进行修边，但由于表4-6、表4-7的计箅公式都没有考虑到实际材料在拉深后厚度发生变化的自然特征，困此为了比拟准确的求的毛坯直径，以满足工件不修边的要求，对于不进行修边的拉深件的毛坯直径计算，应考虑材料变薄的的因素，其公式如下：毛坯直径计算，应考虑材料变薄的的因素，其公式如下：

〔4-15〕式中

——毛坯直径〔mm〕

——不加修边余量的冲件外表积〔〕

——平均变薄系数〔表4-8〕表4-8

用压边圈拉深时材料变薄系数及面积改变系数相对圆角半径相对间隙

单位压边力拉深速度平均变薄系数面积改变系数>33~2<2表中

——凹模圆角半径；

——

材料厚度；

——凸模圆角半径；

——

拉深件平均厚度；

——凹模直径；

——

毛坯面积；

——凸模直径；

——

拉深后的工件实际面积；注：

表中a表达对于形状简单只进行深的冲件，应取较大值，对于形状复杂须经过屡次拉深的冲件，取较小值。2.

形状复杂的旋转体拉深件的毛坯直径形状复杂的旋转体拉深毛坯直径的计算可利用久里金法那么，即任何形状的母线绕轴线旋转，所得的旋转体面积等于母线长度与其重心绕轴旋转所得周长的乘积〔是该段母线重心至轴线的距离〕〔图4-22〕即：旋转体面积：毛坯面积：

〔——毛坯直径〕因

故

〔4-6〕求毛坯直径的方法有三种:〔1〕解析法

次方法适用与直线和圆弧相连接的形状如图4-23。图4--22

旋转体母线图4-23

由直线和圆弧连接的母线对于直线和圆弧相连接的旋转体拉深件，可将母线分成简单的〔直线和圆弧〕线段1、2、3….n，算出各段的长度〔圆弧可从表4-9、4-10查得〕、、……，再算出各线段的重心至轴线的距离〔圆弧的重心至轴线的距离可从表4-12、4-13查得〕、、……，然后按公式〔4-6〕计算〔或从表4-13查的〕毛坯直径。表4-9

中心角时的弧长

例：

查弧长

12345678910111213141516171819

202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364656667686970717273747576777879808182838485868788899091929394959697989915表4-10中心角时的弧长

例：

求弧长

1234567891011121314151617181920212223242526272829

303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465666768697071727374757677787980818283848586878889

1234567891011121314151617181920212223242526272829

——303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859【例】：试计算图4-24所得旋转体拉深件〔料厚t=1mm〕的毛坯直径。

图4-24旋转体拉深件的毛坯计算解：先算出直线长度和圆弧长度〔查表4-9、表4-10〕

再算出直线重心和圆弧重心至轴线的距离〔查表4-11、4-12〕得：

表4-11中心角时弧的重心到轴的距离

例：

RxRxRxRx

123456789

101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899

表4–12

中心角ɑ<90°时弧的重心到Y—Y轴的距离x

式中为时的值〔可查表〕例：=20，时

求

=

=20式中为时的值〔可查表〕例：=25，时求

=

=25

=8R=1时弧的重心到Y－Y轴的距离x。R=1时弧的重心到Y－Y轴的距离x。ɑ/〔°〕x。ɑ/〔°〕x。ɑ/〔°〕x。ɑ/〔°〕x。ɑ/〔°〕x。ɑ/〔°〕x。

1234567891011121314151617181920212223242526272829

1.00030313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960

1234567891011121314151617181920212223242526272829

3031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364656667686970717273747576777879808182838485868788896162636465666768697071727374757677787980818283848586878889将计算公式结果代入公式〔4-3〕，或查表4-13，即可求得毛坯直径：

表4–13

根据∑lx查毛坯直径DD∑lxD∑lxD∑lxD∑lx202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626350556672789198105112012813615416217190200210232422532763003253383513783924064354504654966465666768697071727374757677787980818283848586878889909192939495969798991001011021031041051061075125285445615785956306486667037227417808008208618829039469689901035105810811128115211761200122512501275130013261352137814041431108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151145814851512154015681596162416531682171117401770180018301860189119221953198420162048208021122145217822112244227823122346238024152450248525202556259226282664270127382775281228501521531541551561571581591601611621631641651661671681691701711721731741751761771781791801811821831841851861871881891901911921931941952888292629643003304230813120316132003240328033233623403344434863528357036123655369837413784382838723916396040054050409541404186423242784324437144184465451245604608465647044753〔续〕D∑lxD∑lxD∑lxD∑lx1961971981992002012022032042052062072082092102112122132142152162172182192202212222232242252262272282292302312322332342352362372382392402414802485149004950500050505100551520252535304535654085460551255655618567157245778583258865940599560506105616662166272632863846441648565556612667067156786684469036962702170807140720072602422432442452462472482492502512522532542552562572582592602612622632642652662672682692702712722732742752762772782792802812822832842852862877320738744275037564762676887750781278757938800110648128819282568320838584508515858086468712877888448911897890459112918092489316938494539522959196609730980098709940100111008210153102241029628828929029129229329429529629729829930030531031532032533033534034535035536036537037538038539039540040541041542042543043544044545045546046510368104401051210585106581073110804108781095211025111001117511250116281201212403128001320313612140281445014878153121575316200166531711217578180501852819012195032000020503210122152822050225782311223653242002475325312258782645027028470475480485490495500505510515520525530535540545550555560565570575580585590595600605610615620625630635640645650655660665670675680685690695276122820328800294033001230628312503187823251233153338003445335112357783645037128378123850339200399034061241328420504277843512442534500045753465124727848050488284961250403512005200352812536285445055278561125695357800586535951260378(2)作图解析法

此方法适用于曲线连接的形状〔图4-5〕。对于母线为曲线连接的旋转体拉深件，可将拉深件的母线分成线段1、2、3``````n，把各线段近似的看作直线看待，从图上梁出各线段的长度、、……及起重心至轴线的距离然后按公式〔4-6〕计算出毛坯直径

为了计算方便，假设把各线段长度、、……取成相等，即==……=那么

〔4-7〕

图4-25母线为圆滑曲线的拉深件

图4-26作图解析法求毛坯直径例：试计算图4-6所示旋转体拉深件的毛坯直径

〔料厚〕解：从图上看出l=7mm将母线刚好分成十一等份，再梁出各线段中心重心至轴线的距离，然后按公式〔4-7〕计算出毛坯直径

mm〔3〕

作图法应用此法时。一定要严格按照比例作图。，负责误差很大。作图的步骤如图4-27所示，先将拉深件的母线分成线段1、2、3、4、5、6、7、8，通过各线段，、的重心作轴线的平行线再作一根平行于轴线的直线。在直线上依次取各线段长度、、、、、、、，自任意点作射线l、2、3、4、5、6、7、8、9，然后依次与各射线平行．与的交点就是拉深件母线的重心

由于

那么

上式相当于一个直角三角形的定理，即直角三角形的顶点至弦的垂直线乃是弦两段的比例中项．根据这个定理可以用作图方法求出毛坯半径D/2。将直线AB延长至C，使BC=2X，以AC为直径作半圆，然后在B点作AC的垂线BE，那么BE的长度就是毛坯半径D/2(图4—27)。图4-27

求毛坯尺寸的作图法二、无凸缘圆筒形件的拉深

l圆筒形什的拉深系数和扣深次数所谓拉深系数．即每次拉深后圆筒形件的直径与拉深前毛坯(或半成品)直径的比值(图4-48)以m表示．它是衡量拉深变形程度的指标。它的倒数称拉深程度也称拉深比。表示为第一次批深系数

第二次拉淋系数

第n次拉深系数

〔m<1〕

图4-28屡次拉深工序示意图拉深系数愈小．每次拉深工序毛坯的变形程度愈大，所需要的扎深工序也愈少。拉深系数是拉深工艺计算中的主要工艺参数之一。通常用它来决定拉深的顺序和次数。影响拉深悉数的主要因素列于表4-14。表4-14

影响拉深悉数的主要因素序号因

素对

拉

深

系

数

影

响1

材料的内部组织及力学性能

一般来说，板料塑性愈好，组织均匀，晶粒大小适当，屈强比小、塑性应变比值大时，板材拉深性能好，可采用较小的值2

材料的相对厚度

材料的相对厚度是值的一个重要影响因素，大那么可小，反之，要大，因愈薄的材料拉深时，愈易失去稳定而起皱3拉深道次

在拉深之后，材料将产生冷作硬化，塑性降低，故第一次拉深，值以后各次拉深依次增加，只有当工序间增加了退火工序，才可取较小的拉深系数4

拉深方式〔用或不用压边圈〕有压边圈时，因不宜起皱，m可取得小些。不用压边圈时，m要取大些5

凹模和凸模圆角半径〔和〕

凹模圆角半径较大，可小，因拉深时，圆角处弯曲力小，且金属容易流动，摩擦阻力小。但

太大时，毛坯在压边圈下的压边面积减小，容易起皱

凸模圆角半径较大，可小，如过小，那么易使危险断面变薄严重导致破裂6

润滑条件及模具情况

模具外表光滑，间隙正常，润滑良好，均可改善金属流动条件，有助于拉深系数的减小7拉深速度

一般情况，拉深速度对拉深系数影响不大，但对于复杂大型拉深件，由于变形复杂且不均匀，假设拉深速度过高，会是局部变形加剧，不易向临近部位扩展，而导致破裂。另外，对速度铭敏感的金属〔如钛合金、不锈钢、耐热刚〕，拉深速度大时，拉深系数应适当加大总之。只要有利于提高筒壁传力区拉应力及增加危险断面强度的因素都有助丁变形区的塑性变形，所以能降低拉深系数。在生产中采用的拉深系数见表4-15、表4-16，其它金属材料的拉深系数见表4-17。表4-15圆筒形件用压边圈拉深时的拉深系数拉深系数毛坯相对厚度

0.53~0.55表4-16

圆筒形件不用压边圈拉深时的拉深系数材料相对厚度各次拉深系数3以上————————————————0注：此表适用08、10及15Mn等材料。表4-17

其他金属材料的拉深系数材料名称牌

号第一次拉深以后各次拉深铝和铝合金硬铝黄铜

紫铜无氧铜镍、镁镍、硅镍康铜〔铜镍合金〕白铁皮酸洗钢皮

不锈钢

镍铬合金合金结构钢可伐合金钼铱合金钽铌钛及钛合金

锌L6—M、L4—M、LF21—MLY12—M、LY11—MH62H68T2、T3T、T4

Cr20Ni80Ti30CrMnSiA

TA2、TA3TA5

注：1.凹模圆角半径<6t时拉深系数取最大值；

凹模圆角半径>(7~8)t时拉深系数取最小值；

2.材料相对厚度时拉深系数取最小值；

材料相对厚度时拉深系数取最小值；

3.材料为退火状态。拉深次数通常只能概略进行估计。最后需通过工艺计箅来确定。初步确定圆筒件拉深次数的力法有以F几种：〔1〕计算法拉深次数由所采用的拉深系数按下式计算：

〔4-9〕式中

n—拉深次数

d—工件直径

—第一次拉深系数

—第二次拉深以后的平均拉深系数由于公式，〔4-9〕I计算所得的拉深次数n，通常不会是整数，此时须注意不得按照四舍五八法，而应取较大整数值。采用较大整数值的结果。使实际选用的各次拉深系数m、m、m等比初步估的数值略大些，这样符合平安而不破裂的要求。在校正拉深系数时，应遵照以下原那么：变形程度应逐渐减小，既以后续拉深的拉深系数应逐渐取大些(需大于表中相同顺序的拉深系数)．〔2〕查表法根据拉深件的相对高度和毛坏相对厚度

由表4-18直快速查出拉身次数表4-18圆筒形件用压边圈拉深时的拉深系数拉深系数毛坯相对厚度<1.5~1123452注：1.大的适用于在第一道工序内大的凹模圆角半径〔由时的到时的〕；小的比值适用于小的凹摸半径〔〕。

2.表中拉深次数适用于08及10号钢的拉深件。(3)推算法筒形件的拉深次数也可根据t/D值查出m、m…，然后从第一道工序开始依次求半成品直径。既：……直接计算得出的直径小大不应大于工件要求的直径为止。这样不仅可以求出拉深次数，还可知道中间工序的尺寸。〔4〕查表法

为确定拉深次数及各次半成品尺寸也可查图法求得(图4-29)，其查法如下：图4-29

确定拉深次数及半成品尺寸线先在图中横坐标上找到相当毛坯直径的D的点。从此作一垂线。在从纵坐标上找到相当与工件直径d的点，并由此作水平线，与垂线相交，根据交点便可决定拉深次数。此线图适用与酸洗软钢件的圆筒形拉深件，图中的粗线用于材料厚度的情况，细斜线用于材料厚度2~3mm的情况。工序次数和各道半成品直径确定后，便应确定底部圆角半径〔即拉深凸模的圆角半径〕最后，可根据筒形件不同的底部形状，按表4-19所列公式计算各道工序的拉深高度。表4-19

圆筒形件的拉深高度计算公式工件形状拉深工序计

算

公

式1212当时12当时12注：D——毛坯之径

——第1、2工序拉深的工件直径

——第1、2工序拉深的拉深比

——第1、2工序拉深件底部圆角半径

——第1、2工序拉深的拉深高度2.圆筒形拉深件的工序计算通过实例介绍无凸缘筒形件的的工序计算步骤【例】试确定图4-30所示圆筒件〔材料：08钢〕所需的毛坯直径，拉深次数及拉深程序。

计算步骤〔1〕修边余量

查表4-4,h/d=68/20=3.4,取δ=6mm〔2〕毛坯直径查表4-7

〔3〕确定是否用压边圈

毛坯相对高度,

查表4-8应采用压边圈。〔4〕确定拉深次数

采用查表法，当,

〔包括修边后的余量〕时，查表4-8查得n=4。〔5〕确定各次拉深直径

由表4-15查得各次拉深的极限拉深系数为、、、，那么各次的拉深直径为：〔工件直径〕，说明允许的变形程度未用足，应对各次拉深系数做适当调整，经调整后，实际选取、、、各次拉深直径确定为：〔6〕选取各次半成品底部的圆角半径

根据和的关系，取各次的〔即半成品底部的圆角半径〕分别为：、、、〔7〕计算各次拉深高度

由表4-19的有关计算公式可得：

〔8〕画出工序图

见图4-31。

图4-30

筒形件

图4-31圆筒形拉深件的工序图三、带凸缘筒形件的拉深

1、拉深系数拉深带凸缘筒形件时．决不可应用上述无凸缘筒形件的第一次拉深系数，因为这些系数只有当全部凸缘都转变为工件的侧外表时才能适用。而往带凸缘筒形件拉深时可在同样比例关系的情况下，即采用相同的毛坯直径D和相同的工件直径时，拉深山各种不同凸缘直径和不同高度h的工件〔见图4-32〕，显然，凸缘直径和工件高度不同，其实际变形程度也是不同的．凸缘直径愈小，工件高度愈大，其变形程度愈大。但这些不同情况只是无凸缘拉深过程的中间阶段而不是其拉身过程的终结，因此，用便不能表达并种不同情况(不同和h)下的过程从平板毛坯D拉深成直径为，高度为h的筒形件，为了保证拉深过程顺利进行．应使最大拉应力，为筒形件传力区危险断面的强度所允许承受的负荷。而凸缘直径为的工件尢凸缘拉深的任意中间阶段．相应的变形力分别为均应小于

的值．因此．为了充分发挥危险断面所允|许承受负荷的潜力，充分利用允许变形程度，可以选用较小的拉深系数，使就行了。当毛坯直径D和工件不变时〔即一定〕，愈大，故可愈小。利用图4-33，根据变形前后面积相等的原那么，毛坯直径为：

〔4-10〕式中——凸缘的相对直径〔

包括修边余量〕；

——相对拉深高度；

——底部及凸缘局部的相对圆角半径。此外，带凸缘筒形件的第一次拉深的许可变形程度可应用于不同比值的最大相对拉深高度来表示〔表4-20〕。表4–20

带凸圆筒形件第一次拉深的最大相对高度凸缘相对直径毛坯相对厚度

×100﹥～﹥～﹥～1﹥1～﹥≦﹥～﹥～﹥～﹥～﹥～﹥2.2～﹥～﹥～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～0.27～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～注：1.适用于08、10号钢

2.较大值相应于零件圆角半径较大的情况，即为〔10～20〕t；

较小值相应于零件圆角半径较小的情况，即为〔4～8〕t。当相对拉深高度时，就不能用一道工序拉深出来，那么需两次或屡次拉深出。带凸圆筒形件屡次拉深时，第一次拉深的最小拉深系数列表于4-21。以后各次拉深〔图4-34〕时的拉深系数可相应选取表4-15中的、、。。。。。。的值。在应用中间退火的情况下，可以将以后各次拉深的拉深系数减小５％～８％。表4–21

带凸圆筒形件第一次拉深时的拉深系数m1凸缘相对直径/毛坯相对厚度

t/D×100﹥～﹥～﹥～1﹥1～﹥≦﹥～﹥～﹥～﹥～﹥～﹥～﹥～﹥～注：适用于08、10号钢。以后各次拉深的拉深系数为：〔2〕带凸缘筒形件的计算带凸缘筒形件一般可分为两种类型：第一种：

窄凸缘第二种：

宽凸缘计算带凸缘拉深件的的工序尺寸有两个原那么：(1)凸缘筒形拉深件尺寸

对于窄凸缘筒形拉深件，可在前几次拉深中不留凸缘，先拉成筒形件而在以后的拉深中形成锥形的凸缘(由于也锥形的压边圈拉深的结果，最后将其校正成平面〔图4-35a〕或在缩小直托的过程中留下连接凸缘的圆角局部()，在整形的前工序先把凸缘压成圆锥形，在整形工序时再压成平整的凸缘(图4-35b)

对于宽凸缘拉深件，那么应在第一次拉深时，就拉成零件所要求的凸圆直径，而在以后各次拉深中，凸缘直径保持不变。根据实际生产经验，对于宽凸缘筒形件的拉深安排，存保持凸缘直径不变的情况下，常用下述几种方法：1)圆筒半径根本不变或逐次减小，同H时缩小筒形直径来到达增加高度的方法(图4-36)，它适用于材料较薄，拉深深度比直径大的中小型零什。2〕高度根本不变

而仅减小圆角半径、逐渐减小筒形直径的方法〔图4-36b〕，它适用于材料较厚，直径和深度相近的中型零件。3〕凸缘过大而圆角半径过小的情况，首先以适当的圆角半径成形，然后按图纸尺寸整形(图4-36)。4〕凸缘过大时，利用材料胀形成形的方法(图4-36d)。〔2〕凸缘不参加变形

为了保证以后拉深时凸缘不参变形，宽凸缘拉深件首次拉入凹模的材料应比零件最后拉深局部实际所需材料多3%~10%(按面积计算，扎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％~3%的材料挤回到凸缘局部．使凸缘增厚，从而防止拉裂。这对料厚小于05mm的拉深件效果更为显著。

图4-36

宽凸缘筒形件的拉深方法这一原那么实际上是通过正确计算各次拉深高度和严格控制凸模进人凹模的深度来实现的。带凸缘筒形件拉深工序计算程序：1)选定修边余量〔查表4-15〕2)预算毛坯直径3)算和从表4-20查出第一次拉深所允许的最大相对高度之值，然后与零件的相对高度相比，看能一次拉成；假设时

可一次拉成

这种情况的工序尺寸计算到此结求。假设时，那么第一次拉不出米．需屡次拉深，这时应计算各工序间的各尺寸4〕从表4-21查出第一次拉深系数，从表4–15查出以后各工序的拉深系数并预算各工序的拉深直径：

通过计算．即可知道所需的拉深次数。5)确定拉探次数以后．调整行各工序的拉深系数，使各工序变形程度的分配更合理些。6)根据调整后的各工序的拉深系数，再计算各工序的拉深直径：7)选定符工序的圆角半径。8)根据上述计算工序尺寸的第二个原那么，重新计算毛坏直径9)计算第一次拉深高度(见图4-87)，并校核第一次拉深的相对高度．检查是否平安。10)计算以后各次的拉深高度。

带凸缘拉深高度按下式计算：

11〕画出工序图

下面分别列举窄凸缘与窄凸缘筒形拉深件工序计算的实例

图4-37

带凸缘筒形件高度计算

图4-38

窄凸缘筒体件【例1】计算图4-38所示拉深件〔材料：10号钢

料厚t=1mm〕计算步骤：查表4-5选取修边余量按表4-7序号20所列公式计算毛坯直径：

当，时，由表4-20查出

，而，故一次拉不出来。因，属于窄凸缘筒形拉深件，可先拉出筒形，在将凸缘翻出。4〕由表4-20查出，，，计算出、、为：

5)合理选取各次拉深的圆角半径。由表4-43查得：

因，，n=1、2故,使=工件圆角半径6〕确定各工序半成品高度按表4-19有关公式计算：首次拉深高度

=0.25(154×—8〔×〕≈h+=53.1+0.5=53.6mm第二次拉深后高度h=0.25(D)=0.25(154××—〔×〕≈+=78.5+0.5=79mm第三次拉深后高度mm〔到达工件要求高度〕7)画出工序图〔图4-39〕

图4-39

例一工序图

图4-40

宽凸缘筒形件【例2】计算图4-40所示拉深件〔材料：08钢，料厚：t=2mm〕计算步骤：〔以下按料厚中心线计算〕选取修边余量查表4-15,当时，选取修边余量故实际外径

2〕按表4-7序号20所列公式，初算毛坯直径为：

〔其中为该零件除去凸缘局部的外表积，即零件最后拉深局部所需材料〕3〕确定一次能否拉出查表4-20，得，远远小于零件的，故零件一次拉不出来。4)计算拉深次数及各次拉深直径。用逼近法确定第一次拉深直径〔以下表格列出有关数据，便于比拟)。相对凸缘直径假定值毛坯相对厚度第一次拉深直径实际拉深系数极限拉深系数由表4-21查得拉深系数相差值d1=80/1.2=67d1=80/1.3=62d1=80/1.4=57d1=80/1.5=53d1=80/1.6=500－应选取实际拉深系数稍大于极限拉深系数者，故暂定第一次拉深直径，再确定以后各次拉深直径。由表4-15查得：

，

，

，

从上述数据看出，各次拉深程度分配不合理，现调整如下：极限拉深系数实际拉深系数各次拉深直径拉深系数差值表中数据说明，各次拉深系数差值颇近，亦即变形程度分配合理。5〕按表4-43查出各工序的圆角半径

因……,故

，，

故

6)根据上述计算工序尺寸的第二原那么，拟于第一次拉入凹模的材料比零件最后拉深局部的实际所需材料多5%，这样，毛坯应修正为：那么第一次拉深高：

mm7)校核第一次拉深相对高度查表4-20，当

，

时，许可最大相对高度，故平安。8)计算以后各次拉深高度设第一次拉深时多拉入3%的材料〔其余2%的材料返回到凸缘上〕。为了计算方便，先求出假想的毛坯直径。故：

第三次多拉入1.5%的材料〔另1.5%的材料返回到凸缘上〕。那么假想毛坯直径为：

9)画出工序图〔图4-41〕图4-41

例二工序图前述表4-20及4-21共同存在一个缺陷：都是以未知数〔的分母是未知数，故是未知数〕求未知数，需反复试凑，使用甚为不便。为了克服这个缺陷，可从两数据之间的内在关系，综合改成新表〔表4-22〕，这样从〔数〕查〔未知数〕，就使带凸缘筒形件的工艺计算简便的多。为了对新、旧表格进行比拟，现对上述例题再采用新表数据，作如下计算由于

查表4-22，选取那么：

前述实际选定，与这次计算结果相符。第二次以后的拉深工序计算与前相同，这里不再重复。表4–22

无凸缘或有凸缘筒形件用压边圈拉深的拉深系数〔适用08、10纲〕注：1.随材料塑性上下，表中数值应酌情增减。

2.——线上方为直筒件〔〕。

3.——线与线之间为弧面凸缘件〔〕，此区工件计算半成品尺寸

应加意。

4.随数值增大，

值可相应减小，满足，保证筒部有直壁。

5.查用时，可用插人法，也可用偏大值。

6.屡次拉深首次形成凸缘时，为考虑多拉入材料，增大。第四节

阶梯圆筒形零件的拉深一、拉深次数二、由大阶梯到小阶梯的拉深程序三、由小阶梯到大阶梯的拉深程序四、浅阶梯形件的成形五、带锥性阶梯零件的拉深阶梯圆筒形零件的拉深，其变形特点与筒形件的拉深相同。但由于这类零件的复杂性，还不能用统一的方法来确定工艺次数和工艺程序，下面介绍几种阶梯件的拉深方法。一、拉深次数

对于大、小直径差值小，高度又不大，阶梯只有2~3个，一般可一次拉成。高度较大，阶梯较多，能否一次拉成，可用以下经验公式来校验〔图4-42〕：式中

D为毛坯直径。为阶梯形工件的假想拉深系数。与筒形件的第一次拉深系数极限值比拟，如果>，那么可一次拉出，否那么，采用两次或屡次拉深。图4-42阶梯形拉深件

图4-43

阶梯形拉深件【例3】

试确定图4-43所示的阶梯形拉深次数，材料为08钢，料厚，毛坯直径。

按公式〔4-12〕计算假想拉深系数：由表4-15查极限拉深系数，时，因，故可一次拉成。二、由大阶梯到小阶梯的拉深程序

当每相临阶梯的直径比均大于相应的圆筒形件的极限拉深系数时，那么可以在每个拉深工序里形成一个阶梯，有大阶梯到小阶梯依次拉出〔图4-44〕。这时拉深工序数目等于零件阶梯数目〔最大阶梯直径形成前所需的工序除外〕。三、由小阶梯到大阶梯的拉深程序

当某相临阶梯的直径比值小于相应的圆筒形件的极限拉深系数时，在这个阶梯拉深时应按有凸圆零件的拉深方法。其拉深顺序有大阶梯到小阶梯依次拉深。例如图4-45的零件，因小于相应的圆筒形件的极限拉深系数，故在先拉出之后，再用工序拉出。

图4-44由大阶梯到小阶梯的拉深程序

图4-45由小阶梯到大阶梯的拉深程序当最小的阶梯直径过小时，也就是比值过小，但最小阶梯的高度不大时，那么最小阶梯可用胀形法得到。四、浅阶梯形件的成形

对于浅阶梯成形件，而阶梯直径差异大不能一次拉出时，成功的经验是：首次先拉成球面形状〔图4-46a〕或大圆角的筒形件〔图4-46b〕，然后用校正工序得到零件的形状和尺寸。五、带锥性阶梯零件的拉深

当拉深大、小直径差值大，阶梯局部带锥形的零件时，再将拉深小直径的过程中拉出侧壁锥形〔图4-47〕。图4-46

浅阶梯形拉深件的成形方法

08钢

低碳钢图4-47五、带锥性阶梯零件的拉深

图4-48

带曲面阶梯零件的拉深

毛坯直径

a)

毛坯直径

b)

毛坯直径

当拉深大、小直径差值大，阶梯局部带曲面锥形的零件时，可采用直接法〔图4-48a〕，首先将大直径局部按图纸尺寸拉出来，此时将头部制成与图纸近似的，其次在拉成小直径。或者可采用阶梯拉深法〔图4-48b〕。先将大直径按图纸尺寸拉出来，然后用屡次拉深作成与曲锥近似的阶梯形状和尺寸。第五节

锥形零件、球面零件及抛物而零件的拉深一、锥形件的扎深二、球面零件的拉深三、抛物面零件的拉深锥形零件、球面零件及抛物面零件均属于曲面旋转体零件。曲面旋转体零件的冲压成形，在生产中也称之为拉深，但其变形区的位置、受力状态、变形特点和直壁的圆筒件拉深不同，因而对这类零件不能只用拉深次数这一工艺参数来衡量和判断拉深工序的难易程序，也不能用来作为模具设计和工艺过程设计的依据。由于曲面旋转体零件的几何特征，在冲压成形时，坯料除凸缘局部产生与圆筒件拉深相同的变形之外．其中间局部也产生变形，即毛坯的凸缘局部与中间局部都是变形区。假设以球形件的拉深成形为例(图4—49)，根据其应力、应变情况，可将变形区分为三个局部。AB区—凸缘区，其变形特点和应力、应变状态与圆筒件拉深时相同，径向应力〔〕为拉应力，切向应力()为压应力；BC区——拉深变形区，该区材料悬空，在凸模作用下，毛坯受径向拉伸，切向压缩的变形。其上径向应力〔〕为拉应力、切向应力()为压应力。由于该区的材料悬空，其抗失稳能力差，容易起皱。CD区——胀形区，在凸模作用下，材料产生径向和切向拉深，即材料处于双拉应力作用，材料厚度变薄。由此可见，曲面旋转体零件的拉深．毛坯凸缘局部和中间局部的外缘具有拉深变形的特点，切向应力为压应力；而毛坯最中心的局部具有影响胀形的特点，其切向应力为拉应力，两者之间的分界线为分界圆。所以，可以得出结论：球面零件、锥形件及抛物面零件等曲面旋转体零件的拉深成形机理是胀形与拉深两种变形的复合，其应力、应变既有伸长类，又有压缩类的特征。胀形变形区属于伸长类成形，其变形程度受材料塑性缺乏而破裂的限制。而分界图以外的拉深变形区那么属压缩类成形，其变形程度是受变形区失稳起皱或传力区破裂的限制。曲面旋转体零件的成形极限与零件几何形状、模具结构型式、润滑状态、材料冲压性能等因素有关。可见，从材料或模具结构等方而提高胀形变形或拉深变形的成形极限，都可提高曲面旋转体零件的成形极限。一般情况下，为了提高成形极限，是以增加拉深成分效果较明显，而为了提高成形的稳定性和材料利利用率，那么的以增加胀形成分更为有利。对曲面体零件成形影响较大的是材料性能参数和值。值对拉深变形程度的影响较大，值对拉深和胀形两种成分都有较大的影响。曲面零件与直壁圆筒形件相比，其拉深成形特点，列丁表4—23。表4–23

曲面零件成形的特点一、锥形件的扎深

锥形件的扎深过程，取决于锥形零件各局部的尺寸关系。在确定锥形件的拉深方法和设计工艺过程时应从其几何参数、、作为依据(图4—50)。(1)锥形件的相对高度

假设其他条件相同，当锥形件的高度较大时，如不产生胀形变形．毛坯贴模所要求的径向收缩量要增大．于是毛坯中间悬空局部起皱的可能性增大.虽然增大胀形成形局部的方法可以减小径向收缩最，但是高度过大时胀形成分的增大受到板材塑性的限制。另一方面锥形什的高度大时，毛坏的直径也要增大，这就增加了在压边圈下的变形区宽度，其结果使拉深变形所需的径向拉应力增大这又使毛坯中间局部的承载能力所不允许。所以，越大，成形难度越大。〔2〕相对锥顶直径

越小时，毛坯中间局部的承载能力差，易于拉裂。而且毛坏的悬空局部宽度大，容易起皱，所以成形难度大。〔3〕相对厚度

毛坏相对厚度小时，中间局部容易失稳起皱，所以成形难度大。上述分析可知，从防止破裂的角度出发，要减小中间局部的胀形成分，减小凸缘局部的约束，使材料多流人凹模；从防止中间悬空局部起皱出发，要增加胀形局部，加大对凸缘局部的约束使材料少流凹模。因此，如果凸缘局部的约束过小，会使悬空局部起皱，相反那么中部发生破裂。显然，适宜的约束条件下，既不发生破裂，又不起皱的最大成形高度是锥形件的成形极限(图4—51)。极限成形深度与零件几何尺寸、模具尺寸、材料特性及板材厚度等有关锥形件极限成形深度度可用公式(4-13)计算，t也可用图4-52计算图来确定。式中

板厚异向系数．其他符号参见图4-50。图4-52锥形件一次拉深高度计算图应该指出，当f，且时，式(4-13)不适用。因为这时毛坯中间局部的起皱极易产生．极限成形高度接近材料无法流入的胀形深度，这种情况最妤按胀形极限考虑。为保证拉深工艺的稳定性．锥形件拉深过程中一般都需拉出凸缘．再采用修边工序切去多余局部．只有在相对对高度不时，材料相对厚度时，可以不加凸缘，而直接在拉深结束时精整锥形局部。锥形件的拉深过程，取决于它的几何参数(图4-53如下)．即相对高度、锥度及材料的相对厚度的不同，拉深方法亦不同1浅锥形件指一类零件。这种零件由于深变形缺乏，弹复量大，因此对形状的尺寸，精度要求高时，须设法增加压边力

以加大径向拉应力，具体措施有：1〕无凸缘的可补加凸缘：2〕采用带拉深肋的凹模(图4-54)，3〕用橡皮或液压代替凸模进行拉深。2

中等深度锥形件指一类零件．这利一零件变形程度也不大，主要问题是在拉深过程中，有很大一局部毛坯处在压边圈之外呈悬空状态，而容易起皱。图4-53锥形拉深见

图4-54带拉深肋的凹模

按材料的相对厚度不同．又可分为三种情况：1〕当时，由于稳定性好，可用无压边的拉探模一次拉出。2〕当时，应采用带压边边装置的模具一次拉成。3〕当或有较宽的图缘时，须用压边装置一经两、三次拉深而成。首次拉深常拉出大圆角或半球形圆筒件，然后按图纸尺寸成形。如图4-45所示，有时第二次采用反拉深可有效的防止皱纹的产生(图4-56〕。图4-55

由大圆弧过渡拉成的锥形件图4-56

用反拉深成锥形件3．深锥形件指一类零件，这种零件由于变形程度大，且锥角大，凸模的压力仅通过毛坯中部的一小块面积传递到变形区，因而产生很大的局部变薄，有时甚至使材料拉裂。故需屡次拉深。锥形件的拉深方法有以下几种：1〕阶梯拉深法〔图4-57〕这种方法是将毛坯分数道工序逐步拉成阶梯形，阶梯与成品的内形相切，最后在成形模内整形。这种成形的方法的缺点是：有壁厚不均匀的现象，有明显的印痕，工件外表不光滑。，所用的模具套数多，结构、加工比拟复杂。2〕锥面逐步成形法

这种方法先将毛坯拉成圆筒形，使其外表积等于大于成品圆锥外表积，而直径等于圆株锥大端直径，以后各道工序逐步拉出圆锥面。这种方法与阶梯法比拟，在外表光滑与壁厚均匀性方面有所好转，但需模具套数还是较多。图4-57阶梯拉深法

图4-58锥面逐步成形法

图4-59浮室下盖图4-59所示的浮室下盖是先拉成圆弧曲面形，-然后再过渡到锥形。该零件的锥形局部属于深锥形件，相对高度大〔〕，相对厚度〔〕小，大小端直径比大〔〕凸缘局部很宽，这些因素使该锥形件成形困难用通常拉深方法难以民满足产品质量要求，而采用圆弧曲面过渡方法却获得了满意的结果。拉深时材料容易补充，拉出的零件壁轰均匀所需的模具数量少·结构简单。图4-60所示为浮室下盖锥形局部的拉深过程．包括六次拉深工序，第一次的拉深面积略大于或等于成品锥形面积。大头直径可以略小于或等于锥形大头直径。第一、二、三次工序拉出的形体的母线为曲线形，经过着三次拉深，锥形局部已具备锥形，同时具备了多余的家属材料以保证以后三次的工序成形，第四、五、六次拉出为锥顶角的锥形体，仅是逐道减小锥顶圆弧的值，逐次加高锥体高度，使锥体逐渐变锐。图4-60

浮室下盖的拉深程序锥形局部成形后，在经外圆翻边，便到达了图纸要求的形状和尺寸。3〕锥形面一次成形法〔图4-61〕

这种方法，先拉出相应的圆筒形，然后，锥面从底部开始成形，在各道工序中，锥面逐渐增大，直到最后锥面一次成形，该方法的优点是零件外表质量高，无工序间的压痕，。这种方法的拉伸系数采用平均直径来求，即：

次拉深

次拉深

次拉深的拉深系数

式中

——锥形件上端直径〔〕

——锥形件上端直径〔〕图4-61整个锥面一次成形法根据平均直径确定的深锥件的极限拉深系数列于表4-24。表4-24锥形件的拉深系数毛坯的相对厚度拉深系数

注：和为这次和前次拉深的平均直径。二、球面零件的拉深

球面零件分为半球面〔图4-62a〕与非半球面〔图4-62b、c、d〕两大类。图4-62

各种球面零件球面零件的拉深系数为：

它是与零件直径无关的常数。变形中容易起皱，故毛坯的相对厚度是决定拉深难易和选定拉深方法的主要依据。在实际生产中，可根据相对厚度的大小，采用不同的拉深方法。1〕相对厚度时，由于稳定性较好，可不用压边一次拉成，在行程终了需进行整形〔图4-63〕。拉深这种零件最好采用摩擦压力机。2〕相对厚度时，一般采用压边装置进行拉深。3〕相对厚度时，稳定性差，需采取有效的防措施。图4-63

半球零件带整形的拉深模常见的方法有：1)采用带拉深肋的凹模〔图4-64a〕；2)采用反向拉深〔图4-64b〕；3)正、反向联合拉深法〔图4-64c〕，既提高了生产率，又防止皱纹的产生。图4-64

半球零件拉深的防皱方法对于带有高度为的恻简直边或带有宽度为的圆筒直边或带有宽度为的凸缘的非半球面零件(图4-62b、c)．虽然拉深系数有一定降低，但对零件的拉深却有一定的好处。对半球零件的外表质量和尺寸精度要求较高时，可先拉成带圆筒直边和带凸缘的非半球面零件．然后在拉深后将直径和凸缘切断。高度小于球面半径(浅球面零件)的零件(图4-62d)．其拉深工艺按几何形状可分为两类：当毛坯直径〔为板厚)时，毛坯不易起皱，但成形时毛坯易窜动，而且可能产生一定的回弹，常采用带底拉深模，当毛坏直径时．起皱将成为必须解决的问题，故常采甩强力压边装置或用带托探肋的模具，拉成有一定宽度凸缘的浅球面零件。这时的变形含有拉深和胀形两种成分。因此，零件回弹小、尺寸精度和外表质量均提高了·其加工余料在成形后予以切除。对于大球形拉深件有时需采用内、外两圈拉深肋的凹模(见图4-65)，以进一步增加径向拉应力，才能有效地解决起皱问题。外圈拉深肋比内圈拉深肋稍高些，高出二倍料厚。拉深开始时．外圈拉深肋起主要作用，随着拉深深度的增加，毛坯向里收缩．内圈拉深肋起丰要作用，工件壁部和凸缘不易起皱，材料能顺利进人凸、凹模的间隙之中。拉出平整光洁的零件。图4-66所示的不锈钢外锅底就是采用这种模具结构拉深的。图4-65具有内外拉深肋的模具结构图4-64c为正、反向联合拉深模具。设计的关键是、及值确实定，只要取值合理．就不会产生起皱和破裂现象·成品合格率可达100%。根据实际生产经验可取，

(为材料厚度)即可。此模具磨损极小，寿命高，用一般铸铁就可以制造。此模具拉深大球形件(见图4-67)生产效率高，本钱底，经济效益好。

图4-66GZ-120外锅底

图4-67

GZ-200外锅底三、抛物面零件的拉深

抛物线形件亦按相对高度和相对厚度，相应采用适宜的方法来制造。浅形的抛物线形件〔〕由于的的高度小，与半球形零件差不多，因此，拉深方法与半球形相似。例如，汽车灯的外罩，〔图4-68〕=126mm，=76mm，，材料：08钢，毛坯直径

=190mm。按照，，属于半球形第三种情况，该零件采用具有两道拉深肋的压边装置在双动压力机上拉成。图4-68汽车灯的外罩2〕深的抛物线形件〔〕特别

较小时，需要屡次拉深，逐步成形。深抛物线形件的拉深方法有以下几种：〔1〕直接拉深法1〕相对高度较小〔〕，材料相对厚度较大时，由于产生皱纹的危险性小，一般，可先使零件上部按图纸尺寸拉成近似形，然后再次拉深时使零件下部接近图纸尺寸，最后全部拉深成形〔图4-69a〕。2〕相对高度较小，材料相对厚度较小时，首先作预备形状，凸模头部作成带锥度的或普通形状，然后再屡次拉深，时零件接近大直径〔图4-69a〕。〔2〕阶梯拉深法〔图4-70〕用屡次拉深大大直径。保持拉深直径不变，拉成近似形状的阶梯圆筒形件，最后以胀形成形。图4-69抛物线形件的拉深程序

图4-70抛物线形件的阶梯拉深法

图4-71汽车灯的拉深程序〔3〕反拉深法反拉深法能增加径想拉应力从而有效地防止起皱，对h/d大t/D小的抛物线形零件的拉深可收到较好的效果。图4–71所示为汽车灯的拉深程序首次拉深出圆筒形，以后均用反拉深逐渐拉成。〔4〕液压机械拉深法

液压机械拉深时毛坯在液压作用下在凸、凹模的间隙之间形成而反凸而结构成液体“凸坎”〔如图4–72中的A局部〕，它起着拉深肋的作用，同时，凸模下压时造成的油压里是毛坯反拉而沾靠凸模成形创造了良好的成形条件。这种方法与普通拉深相比可大大增加一道工序的变形程度，且零件壁厚均匀，外表光滑美观，特别适合于抛物线形件和锥形件的拉深。如图4–73所示的抛物线形零件高达，采用液压机械拉深一次即可拉出，可代替7~8次普通拉深工序。

图7-72液压机械拉深法

图4-73

抛物线形拉深件1—凸模

2—压边圈

3—密封圈

4—凹摸板

6—底座

7—压力控制阀

8—毛坯第六节

盒形件的拉深一、盒形件的拉深二、高盒形件的拉深盒形件属于非轴对称零件，它包括方形盒件，矩形盒件和椭圆形盒件等，根据矩形盒几何形状的特点，可以将其侧壁分为长度是A-2r与B-2r的两对直边局部及四个半径为的圆角局部〔图4–74〕。压变形性质与直壁圆筒件有相同之处亦有不同之处。相同之处是在变形区都是在径向拉应力与切向拉应力的作用下产生拉深变形，而存在着变形区产生的拉应力与传力区的承载能力之间的关系问题。不同之处是盒形件的应力状态和所产生的拉深变形在周边上的分布是不均匀的，由次而引起一系列和圆桶形件成型不同的特点。根据盒形件能否一次拉深成形将盒形件分为两类，但凡能一次拉深成形的盒形件称为低盒形件；但凡需经屡次拉深才能成形的盒形件称为高盒形件。两类盒形件拉深时的变形特点是有差异的，因此工艺过程设计和模具设计中需要解决的问题和方法也不尽相同。一、盒形件的拉深

1.变形特点1〕盒形件一次拉深成形时，零件外表网络格发生了明显变化〔图4–74〕，由此说明凸缘变形区直边局部发生了横向压缩变形，使圆角处的应变强化得到缓和，从而降低了圆角局部传力区的轴向拉应力，相对提高了传力区的承载能力。2〕盒形件拉深时，凸缘变形区圆角处的拉深阻力大于直边的拉深阻力圆角处的变形过程度大于直边处的变形程度。因此，变形区内金属质点的位移量直边处大于圆角处，导致了这两处的位移速度的不同，而毛坯的这两局部又是联系在一起的整体，变形时必然相互牵制，这种位移速度差会引起剪切力，这种剪切力称为位移速度诱发剪应力。虽然，诱发剪切力在两处交界面到达最大值，并由此向直径和圆角处的中心线逐渐减小。变形区内应力状态与剪切力分布情况可定性的用图4–75示意。由图4–75可知，圆角局部传力区内轴向拉应力减小了一个剪应力值，从而也相对地提高了传力区的承载能力。由于上述原因，盒形件成形极限高于直径为2r的圆筒形件的成形极限。图4-75变形区内应力状态3〕图4-75所示的剪应力形成的弯矩引起变形区平面内的弯曲变形，从而使变形区变得相当复杂。板平面内的弯曲变形使变形区直边处外缘和圆角处内缘形成其皱的危险区，同时还可能引起盒形件壁裂的产生。矩形盒的几何特征可以用相对圆角半径r/B表示，0<r/B≤0.5，当时为圆筒形零件。矩形盒拉深时，毛坯变形区的变形分布与相对圆角半径r/B和毛坯形状有关。相对圆角半径不同，毛坯变形区直边处与圆角处之间的应力的相互影响不同，在实际生产中，应根据矩形盒的相对圆角半径r/B和相对高度H/r来设计毛坯和拉深工艺。2.毛坯形状和尺寸确实定盒形件拉深时，确定毛坯形状与尺寸的原那么是在保证零件质量的前提下，尽可能节约材料，有利于提高成形极限，由于变形区周边上应力应变分布不均匀，而且零件的几何参数、材料性能、模具结等因素对这种不均匀变形的影响极为复杂，所以，现在不能精确计算出毛坯形状和尺寸，使零件的口部非常整齐。另外，欲设计一种理想的毛坯形状适用于不同几何参数的盒形件也是不可能的。因此，只能对不同几何参数范围给出较为合理的毛坯形状。合理毛坯形状分为三类：A型毛坯、B型毛坯和C型毛坯。三种类型毛坯所适用的范围如图4–76及表4–25所示。因此，对不同几何参数的盒形件，可从图4–76或表4–25选用一次拉深成形的毛坯形状。

图4-76方形盒件一次成形毛坯选用图

表4-25

盒形件合理毛坯分区法盒形拉深毛坯计算高度可用下式表示：式中

——盒型件高度

——盒形件修边余量，查表4-26。

表4-26

盒形件的修边余量拉深次数1234修边高度〔〕〔〕〔〕〔〕〔1〕A形毛坯确实定方法

A形毛坯根据盒形件的相对高度和相对转角半径不同又可分成、、三种情况。1〕形毛坯可用几何作图方法将盒形件直边局部和转角局部分别展开，使毛坯角部具有光滑过渡的轮廓〔图4-77〕。计算与作图方法如下：图4-77

形毛坯作图法直边局部按弯曲变形计算，其展开长度L由下式确定：无凸缘时

带凸缘时

圆角局部按四分之一圆筒形拉深变形，展开的角部毛坯半径用以下各式计算：无凸缘时

假设，那么

假设，那么

带凸缘时

作出从圆角局部到直边局部呈阶梯形过渡的平面毛坯ABCDEF。从线段BC、DE的中点局部分别向半径为R的圆弧划切线，并用圆弧圆滑过渡，使，最后画出如图4-77所示的角部毛坯轮廓线。根据盒型件的几何尺寸的不同形毛坯可有如图4-78所示的三种角部形状。2〕形毛坯〔图4-79〕计算与作图方法①接前述形毛坯尺寸计算方法展开直边和圆角局部、得到L和R。②作出从圆角局部到直边局部的阶梯形过渡的平面毛坯。③求出修正后的角部毛坯半径

式中

——系数，由查表4-47查得，也可按下式计算：图4-78

形毛坯的角部形状①求出在知壁局部展开长度上应切去和〔图4-79〕

值由表4-27查得。图4-79

形毛坯确实定方法表4–