典型冷冲模设计-课件 项目4 筒形件拉深模设计

《冷冲模设计》(项目四筒形件拉深模具设计

第一讲总体方案确定)

1、拉深工艺基础学习目标1、能掌握拉深的基本概念2、能掌握拉深变形过程3、能理解拉深件的种类及变形特点一、学习目标二、拉深工艺基础

拉深的概念及应用1.拉深：利用模具将平板毛坯冲压成开口空心零件或将开口空心零件进一步改变形状和尺寸的工艺，如图4-2所示。2.应用：可获得筒形、阶梯形、锥形、球形、抛物线形等轴对称空心件，也可获得矩形、方形或其他不规则形状的空心件。3.分类：按毛坯形状分，拉深工艺可分为第一次拉深（以平板作毛坯）和以后的各次拉深（以空心件作毛坯）；按壁厚变化可分为一般拉深（工件壁厚不变）和变薄拉深（工件壁厚变薄）。图4－2圆筒件拉深1－凸模2－压边圈3－凹模

4－坯料5－拉深件二、拉深工艺基础拉深件实物照片一般拉深变薄拉深二、拉深工艺基础1.拉深变形过程、特点及拉深件的种类(1)拉深变形过程

宏观分析拉深前，于坯料上划出扇形区域oab，拉伸开始后，扇形区转化为三部分：

凸缘部分a’b’cd：逐渐转化为筒壁，比例减小，是变形区。

筒壁部分cdef，逐渐增加，为传力区。筒底部分oef，基本不发生变形，在拉深过程中是传力区。结论：拉深过程就是凸缘逐渐减少，转化成筒壁的过程。二、拉深工艺基础

微观分析应用网格法观察变形情况，分析变形特点。二、拉深工艺基础分析结论：

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：等间距的同心圆筒壁上的水平圆周线，而且其间距a增大，越靠筒的上部增大越多，即。等分度射线筒壁上的垂直平行线，其间距则完全相等，。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，表现为径向受到拉应力的作用长度增加；切向受压应力的作用长度减小。二、拉深工艺基础

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。（2）拉深件的种类及变形特点二、拉深工艺基础2.拉深过程中材料的应力应变状态二、拉深工艺基础(1)凸缘的平面部分（如图Ⅰ）：属于变形区，切向受压，径向

受拉。厚度有所增加，当变形程度过大时易起皱。(2)凸缘的圆角部分（如图Ⅱ）：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。(3)筒壁部分（如图Ⅲ）：变形已结束，成为传力区。受单向拉应力。(4)筒底圆角部分（如图Ⅳ）：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，坯料在此处厚度减薄，易拉裂。(5)筒底部分（如图Ⅴ）：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。三、小结1、拉深过程就是凸缘转化成筒壁的过程。2、在拉深过程中，由于外力的作用，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，径向为拉应力σ1，切向为压应力σ3。在σ1和σ3共同作用下，凸缘部分金属材料产生塑性变形，径向伸长，切向压缩，且不断被拉入凹模中变为筒壁，最后得到直度为d高度为H的薄壁件。四、作业说明筒形拉深件的拉深变形过程

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第一讲总体方案确定)

2.拉深过程中的力学分析、起皱与破裂学习目标1、能了解凸缘变形区的应力分析关系式2、能理解凸缘变形区的应力变化规律3、能掌握起皱、破裂现象的原因分析一、学习目标二、拉深过程中的力学分析1.凸缘变形区的应力分析凸缘变形区的应力分析S—变形区的平均屈服应力；Rt—板料拉深过程中的凸缘半径；R—拉深过程中凸缘区域内任意点的半径。

—径向拉应力1—切向压应力3

二、拉深过程中的力学分析2.拉深全过程中

1max、3max的变化规律（1）拉深到某一位置时1和3的分布在R=r处1=1max=1.1

s

即1在凸缘上按对数曲线分布，凸缘最外处为零并向内逐渐增大，直到内径处取得最大值为

1max=1.1

3在R=Rt处3=3在凸缘上也按对数曲线分布，在凸缘最外处取得最大值1=3max=1.1,并向内逐渐减小。二、拉深过程中的力学分析(2)拉深全过程中

1max、3max的变化规律拉深过程中1max的变化由于在拉深过程中Rt逐渐减小，s逐渐增大当Rt=(0.7～0.9)R0（即毛坯直径收缩10％～30％）时，出现最大值。切向压缩应力

3max

的最大值发生在凸缘的最外层，因此该处是最容易起皱的。三、拉深过程中的起皱3.起皱在拉深时，由于凸缘材料存在着切向压缩应力3

，当这个压应力大到一定程度时，板料切向将因失稳而拱起，这种在凸缘四周产生波浪形的连续弯曲称为起皱，如图所示拉深件起皱后轻则工件口部附近产生波纹，影响质量，重则由于起皱后凸缘材料不能通过凸模与凹模之间的间隙而使工件拉破。四、拉深过程中的破裂4.破裂起皱并不表示板料变形达到了极限，因为通过加压边圈等措施后变形程度仍然可以提高。随着变形程度的提高，变形力也相应地提高，当变形力大于传力区（筒形件的壁部）的承载能力时拉深件则被拉破，筒形件的破裂都发生在壁部凸模圆角切点稍上一点的位置，如图所示。五、小结1、当Rt=(0.7～0.9)R0（即毛坯直径收缩10％～30％）时，出现最大值。所以拉深多在凸缘直径收缩到毛坯直径的70％～90％时发生破裂；2、切向压缩应力

3max

的最大值发生在凸缘的最外层，因此该处是最容易起皱的；3、在拉深时，由于凸缘材料存在着切向压缩应力

，当这个压应力大到一定程度时，板料切向将因失稳而起皱，要采取措施防止起皱；4、随着变形程度的提高，变形力也相应地提高，当变形力大于传力区（筒形件的壁部）的承载能力时拉深件则被拉破，破裂都发生在壁部凸模圆角切点稍上一点的位置。六、作业试述起皱产生的原因及消除方法

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第一讲总体方案确定)

3、拉深件的工艺性一、任务呈现分析下图筒形拉深件的工艺性材料：08料厚：0.8mm一、任务呈现学习目标1、能分析拉深件的工艺性2、能解决拉深件的工艺性问题二、拉深件的工艺性1．拉深件的形状要求（1）在设计拉深件时，应注明必须保证外形还是保证内形尺寸，不能同时标注内外形尺寸。（2）对于半敞开及非对称的空心件，模具设计时应考虑设计成对称（组合）的拉深，拉深成形后再切开分成两个或几个制件。（3）拉深件的料厚应考虑拉深工艺的变形规律。一般拉深件允许壁厚变化范围为0.6t~1.2t，若不允许存在壁厚不均现象，应注明。（4）需多次拉深成形的工件（h>0.5d），应允许其内、外壁及凸缘表面上存在拉深过程中产生的压痕。（5）拉深件口部尺寸公差应适当，因为拉深制件的口部允许稍有回弹，但必须保证整形或切边后能达到断面及高度的尺寸要求。二、拉深件的工艺性2．对拉深件圆角半径的要求（1）凸缘圆角半径R凸缘圆角半径R：指壁与凸缘的转角半径。在模具上所对应的凹模圆角半径，应取R≥2t，为使拉深能顺利进行

一般取：R=（5~8）t。当R＜0.5mm时，应增加整形工序。（2）底部圆角半径rd底部圆角半径rd：指壁与底面的转角半径。在模具上所对应的是凸模圆角半径，应取rd≥t。为使拉深能顺利进行，一般取：rd≥（3~5）t。当rd＜t时，应增加整形工序，每整形一次，rd可减小1/2。（3）矩形拉深件壁间圆角半径r矩形拉深件壁间圆角半径r：指矩形拉深件的四个壁的转角半径。应取r≥3t。为使拉深工序次数减少，应尽量取r≥H/5，以便能一次拉深完成。二、拉深件的工艺性3．拉深件的精度等级拉深件的精度等级主要指其横断面的尺寸精度，一般在IT11级以下。高于IT11级的应增加整形工序。4．拉深件的材料（1）具有较大的硬化指数；（2）具有较低的径向比例应力峰值（3）具有较小的屈强比；（4）具有较大的厚向异性指数r。三、任务示范任务：分析筒形拉深件的工艺性分析如下：（一）分析零件图该拉深件结构简单，制件材料为08钢，料厚0.8mm，制件精度为IT14级，形状简单，尺寸较小，生产批量较大，属于普通冲压件。（二）零件工艺性分析1．材料分析08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性能，强度、硬度很低，而塑性、韧性极高，具有良好的冷变形性，这种材料的塑性很好，主要用来制造冷冲压的拉深件。三、任务示范（续）2．结构工艺性分析零件为一有筒形件，零件为轴对称件，厚度0.8mm，对拉深较为有利，拉深时坯料形状应为圆形，拉深结束后由切边工序保证外形尺寸。此外，零件底部圆角半径和口部圆角半径均为R4mm,满足拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求。此拉深件属于不变薄拉深。3．精度分析冲压件图纸未注精度公差，因此可按IT14级考虑，精度较低，普通冲裁可以满足零件的精度要求。拉深件的口部一般是不整齐的，需要经过切边来完成外径尺寸的要求。结论：该拉深件工艺性较好，适合冲压加工。任务：分析筒形拉深件的工艺性四、小结

拉深件的工艺性分析包括：1、材料分析2、结构分析3、拉深件的精度分析拉深件在进行模具设计之前要进行工艺分析，确定给定冲压件是否适应拉深生产。五、作业材料10F钢，厚度0.8mm，生产批量:50万件分析下图所示拉深件的工艺性

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第一讲总体方案确定)4、拉深模分类及典型结构一、任务呈现确定下图筒形拉深件拉深模具的总体结构形式材料：08料厚：0.8mm一、任务呈现学习目标1、掌握单动压力机用拉深模的典型结构2、理解双动压力机用拉深模的典型结构3、能合理地确定筒形件拉深模具的总体结构形式二、拉深模分类及其典型结构1．拉深模分类（1）根据使用的压力机类型不同，可分为单动压力机上用

拉深模和双动压力机上用拉深模；（2）根据拉深顺序可分为首次拉深模和以后各次拉深模；（3）根据工序组合情况不同可分为单工序拉深模、复合工

序拉深模、级进拉深模；（4）根据有无压料装置可分为有压料装置拉深模和无压料

装置拉深模。二、拉深模分类及其典型结构

2．单动压力机用拉深模

(1)首次拉深模

左图为无压料装置的首次拉深模。拉深件直接从凹模底下落下，为了从凸模上卸下冲件，在凹模下装有卸件器，当拉深工作行程结束，凸模回程时，卸件器下平面作用于拉深件口部，把零件卸下。为了便于卸件，凸模上钻有直径为3mm以上的通气孔。二、拉深模分类及其典型结构首次拉深模（续）

左图为有压料装置的正装式首次拉深模。拉深模的压料装置在上模，由于弹性元件高一度受到模具闭合高度的限制，因而这种结构形式的拉深模适用于拉深深度不大的零件。二、拉深模分类及其典型结构首次拉深模（续）

左图为倒装式的具有锥形压料圈的拉深模，压料装置的弹性元件在下模底下，工作行程可以较大，可用子拉深深度较大的零件，应用广泛。二、拉深模分类及其典型结构

(2)以后各次拉深模

左图为无压料装置的以后各次拉深模。该模具的凸模和凹模及定位圈可以更换，以拉深一定尺寸范围的不同拉深件。二、拉深模分类及其典型结构(2)以后各次拉深模(续）左图为有压料装置的以后各次拉深模，其压料装置带有三个限位柱。压料圈又是工序件的内形定位圈。二、拉深模分类及其典型结构3.双动压力机用拉深模(1)双动压力机用首次拉深模左图为双动压力机用首次拉深模，下模由凹模、定位板、凹模固定板和模座组成。上模的压料圈和上模座固定在外滑块上，凸模通过凸模固定杆固定在内滑块上。该模具可用于拉深带凸缘或不带凸缘的拉深件。1－下模座2－凹模3－定位板4－上模座5－压料圈6－凸模固定杆7－凸模8－凹模固定板9－顶板二、拉深模分类及其典型结构(2)双动压力机用以后

各次拉深模

左图为双动压力机用以后各次拉深模。该模具与首次拉深模不同之处是，所用坯料是拉深后的工序件，定位板较厚，拉深后的零件利用一对卸件板从凸模上卸下来。该模具适用于拉深不带凸缘的拉深件。

双动压力机用以后各次拉深三、任务示范示范分析：1.工艺方案的确定根据制件的工艺性分析，其基本工序有落料，拉深两种。按其模具结构生产，可得以下两种方案。方案1：单工序冲压模生产，先落料，后拉深。方案2：落料拉深复合模2．工艺方案的分析方案1：模具结构简单，但需要两道工序，两套模具，生产效率低，难以满足零件的年产量要求。任务：确定下图筒形拉深件拉深模具的总体结构形式材料：08料厚：0.8mm三、任务示范示范分析（续）：方案2只需一套模具，冲压件的尺寸精度较高，且生产效率高。尽管模具结构与方案1相比复杂，但由于零件几何形状简单对称，模具制造并不困难。通过对两种方案的分析，采用方案2为佳。从上面分析可知，本模具的结构形式为落料拉深复合模，这种模具一般设计成先落料后拉深，为此，拉深凸模应低于落料凹模一个板料厚度。压料圈既起压料作用又起顶件作用。凸凹模在上摸，拉深凸模在下模，由于有顶件作用，上模回程时，冲件可能留在拉深凹模内，所以一般设置推件装置，制件通过推板从上模推出，冲制条料定位采用挡料销。确定下图筒形拉深件拉深模具的总体结构形式材料：08料厚：0.8mm三、任务示范示范分析（续）：

落料拉深复合模总体结构图1—下模座2—顶杆3—圆柱销4—拉深凸模

5—压料圈6—落料凹模

，7—导料销8—导柱9—导套10—凸凹模11—上模座，12—圆柱销13—模炳14—打杆15—卸料螺钉，16—上垫板17—凸凹模固定板18—推板19—卸料螺钉20—下垫板21—档料销四、小结

拉深模的结构类型较多。

拉深模的结构设计应在拉深工艺计算与拉深工序制订后进行，主要依据拉深件的生产批量和尺寸精度并考虑安全生产因素来确定。五、作业材料10钢，厚度0.8mm，生产批量：50万件确定下图筒形拉深件的模具结构材料：45钢，料厚3mm

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第一讲总体方案确定)4、拉深模分类及典型结构(上）一、任务呈现确定下图筒形拉深件拉深模具的总体结构形式材料：08料厚：0.8mm一、任务呈现学习目标1、掌握单动压力机用拉深模的典型结构2、理解双动压力机用拉深模的典型结构3、能合理地确定筒形件拉深模具的总体结构形式二、拉深模分类及其典型结构1．拉深模分类（1）根据使用的压力机类型不同，可分为单动压力机上用

拉深模和双动压力机上用拉深模；（2）根据拉深顺序可分为首次拉深模和以后各次拉深模；（3）根据工序组合情况不同可分为单工序拉深模、复合工

序拉深模、级进拉深模；（4）根据有无压料装置可分为有压料装置拉深模和无压料

装置拉深模。二、拉深模分类及其典型结构

2．单动压力机用拉深模

(1)首次拉深模

左图为无压料装置的首次拉深模。拉深件直接从凹模底下落下，为了从凸模上卸下冲件，在凹模下装有卸件器，当拉深工作行程结束，凸模回程时，卸件器下平面作用于拉深件口部，把零件卸下。为了便于卸件，凸模上钻有直径为3mm以上的通气孔。二、拉深模分类及其典型结构首次拉深模（续）

左图为有压料装置的正装式首次拉深模。拉深模的压料装置在上模，由于弹性元件高一度受到模具闭合高度的限制，因而这种结构形式的拉深模适用于拉深深度不大的零件。二、拉深模分类及其典型结构首次拉深模（续）

左图为倒装式的具有锥形压料圈的拉深模，压料装置的弹性元件在下模底下，工作行程可以较大，可用子拉深深度较大的零件，应用广泛。二、拉深模分类及其典型结构

(2)以后各次拉深模

左图为无压料装置的以后各次拉深模。该模具的凸模和凹模及定位圈可以更换，以拉深一定尺寸范围的不同拉深件。二、拉深模分类及其典型结构(2)以后各次拉深模(续）左图为有压料装置的以后各次拉深模，其压料装置带有三个限位柱。压料圈又是工序件的内形定位圈。《冷冲模设计》(项目四筒形件拉深模设计

第一讲总体方案确定)4、拉深模分类及典型结构(下)二、拉深模分类及其典型结构3.双动压力机用拉深模(1)双动压力机用首次拉深模左图为双动压力机用首次拉深模，下模由凹模、定位板、凹模固定板和模座组成。上模的压料圈和上模座固定在外滑块上，凸模通过凸模固定杆固定在内滑块上。该模具可用于拉深带凸缘或不带凸缘的拉深件。1－下模座2－凹模3－定位板4－上模座5－压料圈6－凸模固定杆7－凸模8－凹模固定板9－顶板二、拉深模分类及其典型结构(2)双动压力机用以后

各次拉深模

左图为双动压力机用以后各次拉深模。该模具与首次拉深模不同之处是，所用坯料是拉深后的工序件，定位板较厚，拉深后的零件利用一对卸件板从凸模上卸下来。该模具适用于拉深不带凸缘的拉深件。

双动压力机用以后各次拉深三、任务示范示范分析：1.工艺方案的确定根据制件的工艺性分析，其基本工序有落料，拉深两种。按其模具结构生产，可得以下两种方案。方案1：单工序冲压模生产，先落料，后拉深。方案2：落料拉深复合模2．工艺方案的分析方案1：模具结构简单，但需要两道工序，两套模具，生产效率低，难以满足零件的年产量要求。任务：确定下图筒形拉深件拉深模具的总体结构形式材料：08料厚：0.8mm三、任务示范示范分析（续）：方案2只需一套模具，冲压件的尺寸精度较高，且生产效率高。尽管模具结构与方案1相比复杂，但由于零件几何形状简单对称，模具制造并不困难。通过对两种方案的分析，采用方案2为佳。从上面分析可知，本模具的结构形式为落料拉深复合模，这种模具一般设计成先落料后拉深，为此，拉深凸模应低于落料凹模一个板料厚度。压料圈既起压料作用又起顶件作用。凸凹模在上摸，拉深凸模在下模，由于有顶件作用，上模回程时，冲件可能留在拉深凹模内，所以一般设置推件装置，制件通过推板从上模推出，冲制条料定位采用挡料销。确定下图筒形拉深件拉深模具的总体结构形式材料：08料厚：0.8mm三、任务示范示范分析（续）：

落料拉深复合模总体结构图1—下模座2—顶杆3—圆柱销4—拉深凸模

5—压料圈6—落料凹模

，7—导料销8—导柱9—导套10—凸凹模11—上模座，12—圆柱销13—模炳14—打杆15—卸料螺钉，16—上垫板17—凸凹模固定板18—推板19—卸料螺钉20—下垫板21—档料销四、小结

拉深模的结构类型较多。

拉深模的结构设计应在拉深工艺计算与拉深工序制订后进行，主要依据拉深件的生产批量和尺寸精度并考虑安全生产因素来确定。五、作业材料10钢，厚度0.8mm，生产批量：50万件确定下图筒形拉深件的模具结构材料：45钢，料厚3mm

谢谢复习拉深缺陷的类型《冷冲模设计》第二讲筒形件拉深模冲压工艺计算(一)筒形件拉深模冲压工艺计算（一）第二讲筒形件拉深模冲压工艺计算(一)一、任务呈现能够确定筒形件拉深系数一、任务呈现任务要求1.计算筒形件拉深系数；2.确定筒形件极限拉深系数。一、任务呈现学习目标

掌握筒形件拉深系数的计算方法掌握筒形件极限拉深系数确定方法了解影响极限拉深系数的因素二、筒形件的拉深系数

1．拉深系数

拉深系数是指拉深后工件直径与拉深前工件（或毛坯）直径之比。如图所示是用直径为D的毛坯经多次拉深制成直径为dn、高度为hn的工件的工艺过程。其各次的拉深系数为：第1次拉深m1=d1/D第2次拉深m2=d2/d1第3次拉深m3=d3/d2第n次拉深mn=dn/dn-1式中ml、m2，m3、mn—第1、2、3，、n次拉深系数；

dl、d2、d3、dn-1、dn—第1、2、3、n-1、n次拉深件直径；D—毛坯直径。二、筒形件的拉深系数工件直径dn与毛坯直径D之比称为总拉深系数：

m总===即总拉深系数为各次拉深系数的乘积。实际生产过程中，有时也有用D/dl，dl/d2，…，dn-1/dn表示拉深程度，称为拉深比，用kn表示，kn＝1/mn。

拉深系数是拉深变形程度的标志，拉深系数小，拉深前后工件直径变化就大，即拉深变形程度大，反之则小。三、极限拉深系数

极限拉深系数：实际生产中选用拉深系数时应在充分利用材料塑性的基础上又不使工件拉裂，这个使拉深件不拉裂的最小拉深系数称为极限拉深系数。若采用的拉深系数过大，即拉深变形程度小，材料塑性潜力未被充分利用，拉深次数就会增加，模具数量也就增加，成本随之提高；反之若拉深系数过小，即拉深变形程度过大，拉深就可能无法进行。三

、极限拉深系数

影响极限拉深系数的因素1）材料的力学性能材料的屈强比

s／

b小，极限拉深系数就小。因为，

s小说明材料容易变形，凸缘区变形抗力小，而

b则危险断面上承载能力强，这些都有利于提高拉深变形程度，降低拉深系数。（2）材料的厚向异性系数

材料的厚向异性系数对极限拉深系数影响很大，

值大说明板料易于横向变形，即凸缘切向容易压缩变形，而传力区不易产生厚向变形（即不易产生缩颈），因此材料的

越大，允许的m越小。（3）毛坯的相对厚度t/Dt/D大则毛坯的稳定性好，不易起皱，压边力可以减小甚至不需压边，从而减小了拉深力，因此允许的m值可以小些。

三、极限拉深系数

（4）拉深模的几何参数

主要是凸、凹模的圆角半径。凹模圆角半径小，将使弯曲应力增大，拉深系数变大；凸模圆角半径大小对拉深系数影响不大，但凸模圆角半径过小则该处材料变薄严重，降低了传力区的承载能力，拉深系数会变大。（5）润滑

良好的润滑条件可以减小摩擦系数，减小拉深力，从而可以减小拉深系数。但凸模与工件之间的摩擦力有利于提高传力区的承载能力，因此凸模与工件之间不必进行润滑。四、极限拉深系数的确定

由于影响拉深系数的因素很多，所以各次拉深的极限拉深系数都是在一定拉深条件下用试验方法求得的（见表4-2、表4-3）。表4－2筒形件带压边圈的极限拉深系数拉深系数毛坯相对厚度(t/D)×1002.0~1.51.5~1.01.0~0.60.6~0.30.3~0.150.15~0.08m10.48~0.500.50~0.530.53~0.550.55~0.580.58~0.600.60~0.63m20.73~0.750.75~0.760.76~0.780.78~0.790.79~0.800.80~0.82m30.76~0.780.78~0.790.79~0.800.80~0.810.81~0.820.82~0.84m40.78~0.800.80~0.810.81~0.820.82~0.830.83~0.850.85~0.86m50.80~0.820.82~0.840.84~0.850.85~0.860.86~0.870.87~0.88四、极限拉深系数的确定

表4－3筒形件不带压边圈的极限拉深系数拉深系数毛坯相对厚度(t/D)×1001.52.02.53.0>3m10.650.600.550.530.50m20.800.750.750.750.70m30.840.800.800.800.75m40.870.840.840.840.78m50.900.870.870.870.82m6—0.900.900.900.85五、小结什么叫拉深系数？拉深系数的大小对拉深件有什么影响的。怎样计算拉深系数。什么叫极限拉深系数？影响因素有哪些？

六、作业

计算下列筒形拉深件的拉深系数，确定极限拉深系数《冷冲模设计》第二讲筒形件拉深模冲压工艺计算(二)筒形件拉深模冲压工艺计算（二）第二讲筒形件拉深模冲压工艺计算(二)一、任务呈现能够计算筒形件拉深的展开尺寸一、任务呈现任务要求1.确定筒形件切边余量；2.计算筒形件的展开尺寸。一、任务呈现学习目标

掌握筒形件拉深切边余量的确定方法掌握筒形件展开尺寸的计算方法二、筒形件的切边余量确定

1.坯料形状和尺寸确定的依据

（1）计算原则

相似原则：拉深前坯料的形状与拉深件断面形状相似；

等面积原则：拉深前坯料面积与拉深件表面积相等。①用理论计算方法确定坯料尺寸不是绝对准确的，而是近似的，尤其是变形复杂的拉深件。②影响因素有：材料性能、模具几何参数、润滑条件、拉深系数以及零件几何形状等。③对于形状复杂的拉深件，通常是先做好拉深模，后制造落料模。二、筒形件的切边余量确定

（2）切边余量的确定①凸耳：筒形件拉深，在拉深件口端出现有规律的高低不平现象叫凸耳。产生原因：由于金属板料具有板平面方向性和模具几何形状等因素的影响，会造成拉深件口部不整齐，尤其是深拉深件。所以板平面方向性系数越大，突耳现象越严重。

②在多数情况下采取加大工序件高度或凸缘宽度的办法，拉深后再经过切边工序，来保证零件质量。③切边余量根据工件相对高度h/t和凸缘的相对直径

可查表。

④当零件的相对高度H/d很小并且高度尺寸要求不高时，也可以不用切边工序。二、筒形件的切边余量确定工件高度h工件的相对高度h/d附图>0.5～0.8>0.8～1.6>1.6～2.5>2.5～4≤10>10～20>20～50>50～100>100～150>150～200>200～250>2501.01.22345671.21.62.53.856.37.58.51.51.23.356.5891022.5468101112

表4－4无凸缘圆筒形拉深件的切边余量△h（mm）二

、筒形件的切边余量确定

凸缘直径凸缘的相对直径附图1.5以下>1.5～2>2～2.5>2.5～3≤25>25～50>50～100>100～150>150～200>200～250>2501.62.53.54.35.05.561.42.03.03.64.24.651.21.82.53.03.53.841.01.62.22.52.72.83表4－5有凸缘圆筒形拉深件的切边余量△Rmm三、筒形件的展开尺寸计算

（2）计算方法由以上原则可知，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，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，应有以下关系式三、筒形件的展开尺寸计算

（3）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，可选用参考书中表所列公式直接求得其坯料尺寸D。

注意：当板料厚度大于lmm时，应按板料厚度中线尺寸计算。（4）复杂旋转体拉深件坯料尺寸用久里金法则求其表面积的方法。四、筒形件的展开尺寸的计算

r≠R五、小结什么叫凸耳，产生凸耳的原因是什么？。拉深坯料形状和尺寸确定的依据是什么？如何确定切边余量。如何计算筒形件的展开尺寸。六、作业

确定下列筒形拉深件的切边余量，计算筒形件的展开尺寸。《冷冲模设计》第二讲筒形件拉深模冲压工艺计算(三)筒形件拉深模冲压工艺计算（三）第二讲筒形件拉深模冲压工艺计算(三)一、任务呈现能够确定筒形件拉深次数及工序件尺寸一、任务呈现任务要求1.确定筒形件的拉深次数；2.计算筒形件的工序件尺寸。一、任务呈现学习目标

掌握筒形件拉深次数的确定方法掌握筒形件工序件尺寸的计算方法二、确定筒形件拉深次数的方法

1.无凸缘圆筒形件的拉深次数(1).拉深次数的确定拉深次数通常用以下两种方法确定：①根据工件的相对高度

即高度H与直径d之比值，从表4-1中查得。

如下表4-1拉深件相对高度H/d与拉深次数的关系（无凸缘圆筒形件）拉深次数毛坯相对厚度(t/D)％2.0~1.51.5~1.01.0~0.60.6~0.30.3~0.150.15~0.0810.94～0.770.84～0.650.71～0.570.62～0.50.5～0.450.46～0.3821.88～1.541.60～1.321.36~1.11.13~0.940.96~0.630.9~0.733.5~2.72.8~2.22.3~1.81.9~1.51.6~1.31.3~1.145.6~4.34.3~3.53.6~2.92.9~2.42.4~2.02.0~1.558.9~6.66.6~5.15.2~4.14.1~3.33.3~2.72.7~2.0二、确定筒形件拉深次数的方法

②推算法根据已知条件，由书中表查得各次极限拉深的〔m1〕，然后依次计算出各次拉深工序件的直径，即：

则计算结束，零件所需拉深次数为n次。二、确定筒形件拉深次数的方法

例：已知无凸缘筒形拉深件的35mm，高度66mm，材料厚度0.8mm，试求该拉深件的拉深次数。推算法：计算零件坯料尺寸为100mm，查表得各次拉深的极限拉深系数为则共需拉深3次查表法：计算零件的坯料相对厚度为0.008，相对高度为1.89，查表得零件所需拉深次数为3次。三

、计算筒形件拉深的工序件尺寸

（2）圆筒形拉深件各次工序件尺寸的计算

1）工序件直径

的确定：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，由于查表得出各次拉深系数是极限拉深系数，所以必须进行调整，从而得出实际生产时各工序件的直径尺寸。调整原则：1.

2.3.

2）工序件圆角半径三、计算筒形件拉深的工序件尺寸展开尺寸计算

3）工序件的拉深高度

（4）任务一拉深工序件尺寸计算已计算坯料尺寸为105mm，则

1）判断是否采用压边圈零件的相对厚度，经查，压边圈为可用可不用的范围，为了保证零件质量，减少拉深次数，决定采用压边圈。五、小结拉深件的拉深次数确定的方法。拉深件的拉深工序件尺寸的计算方法。

六、作业

确定下列筒形拉深件的拉深次数，计算筒形件的工序件尺寸《冷冲模设计》第二讲筒形件拉深模冲压工艺计算(四)筒形件拉深模冲压工艺计算（四）第二讲筒形件拉深模冲压工艺计算(四)一、任务呈现能够确定凸缘筒形件拉深的方法和拉深次数材料：10钢料厚：1.5mm一、任务呈现任务要求1.确定带凸缘筒形件的拉深方法；2.计算凸缘筒形件的拉深次数。一、任务呈现学习目标

掌握凸缘筒形件拉深的方法掌握计算凸缘筒形件拉深次数的方法二、确定凸缘筒形件拉深的方法1.窄凸缘筒形件的拉深⑴对之间的凸缘件称为窄凸缘件。⑵这类冲件因凸缘很小，可以当作一般圆筒形件进行拉深;

⑶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;⑷最后通过矫正工序压成水平凸缘.

其过程如下图所示。若h/d<1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可。

二、确定凸缘筒形件拉深的方法

2.宽凸缘（）筒形件的拉深

1）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。

2)变形程度的表示方法当冲件底部圆角半径r与凸缘处圆角半径R相等时，其拉深系数应为：

二、确定凸缘筒形件拉深的方法拉深系数与三个量有关——凸缘的相对直径——零件的相对高度——相对圆角半径其中以影响最大，影响次之，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，凸缘相对直径越大，拉深系数越小。二、确定凸缘筒形件拉深的方法4.宽凸缘件的拉深一般是：⑴第一次拉深就把凸缘拉到尺寸，为了避免在以后拉深过程中，凸缘受拉变形；⑵通常第一次拉深时就把拉人凹模的材料比所需筒部的材料面积大3%-5%；⑶在以后各次拉深中，凸缘直径保持不变，仅仅减小筒部直径。⑷实际生产中，筒部直径缩小有两种方法。二

、确定凸缘筒形件拉深的方法

5.有凸缘筒形件多次拉深的方法

⑴通过减小筒部直径来增加高度⑵通过减小圆角半径来减小直径第一次拉深时采用大的凸、凹模圆角半径，以后拉深时，靠减小凸、凹模圆角半径和工件直径，加大凸缘宽度，而高度基本不变，如图a所示。第一种方法容易在工件上留下各次拉深时的痕迹，所以一般需要增加一道整形工序。第二种方法工件表面质量较好，但第一次拉深时容易起皱，故只适用于相对厚度较大的毛坯。如图b所示。三、计算凸缘拉深件的拉深次数方法

1.宽凸缘筒形件的拉深原则

a.判定能否一次拉成若或可以一次拉成

b.宽凸缘件拉深的工艺计算过程如下：⑴确定修边余量，计算毛坯直径D。⑵根据（t/D）×100和dt/d查表，求出允许的第一次拉深的相对高度hl/dl，与工件的相对高度h/d相比较，决定拉深次数，如果h/d＜h1dl则可以一次拉深完成，工序尺寸计算即告结束，若h/d＞hl/dl则不能一次完成，需多次拉深。⑶以后各次拉深系数m2、m3…，查筒形件的拉深系数，并计算各次拉深件筒部直径d1、d2、d3…，从而得到拉深次数。三、计算凸缘拉深件的拉深次数方法

3.拉深工序件高度的计算第一次拉深高度以后各次拉深高度2.确定圆角半径，可参考筒形件方法。五、小结带凸缘拉深件的拉深方法。带凸缘拉深件拉深次数的计算方法。

六、作业

确定下列带凸缘筒形拉深件的拉深次数

材料：10钢料厚：1.5mm《冷冲模设计》

(项目四筒形件拉深模具设计)第三讲筒形件拉深模所用设备选择

一、任务呈现选择下图筒形拉深件拉深模的冲压设备材料：08料厚：0.8mm一、任务呈现学习目标

能合理选择冲压设备

能计算总冲压力能合理选择冲压设备1.拉深时的起皱与防皱措施在拉深过程中，如果凸缘区起皱严重，则不可能通过凸模与凹模之间间隙而进人凹模，导致坯料断裂（图4.-31a）；如果凸缘区轻微起皱，可能勉强通过凸、凹模之间间隙，但在拉深件的侧壁留下起皱的痕迹，影响了拉深件质量（图4-31b）。起皱与拉裂动画二、相关理论知识图4-31拉深过程坯料的起皱a)严重起皱导致破裂b)轻微起皱影响拉深件质量二、相关理论知识影响坯料起皱的主要因素有：（1）坯料的相对厚度t/D

坯料的相对厚度越小，拉深变形区抹失稳能力越差，越容易起皱。相反，坯料相对厚度越大，越不容易起皱。

(2)拉深系数拉深系数越小，则切向压应力越大。同时，拉深系数越小，凸缘变形区宽度越大，抗失稳能力越小。上述两个因素都促使坯料起皱倾向增大。相反，拉深系数大，起皱倾向性减小。

(3)拉深模工作部分的几何形状与参数凸模和凹模圆角及凸、凹之间间隙过大，则容易起皱。用锥形凹模拉深与用平端面凹模拉深相比，前者不容易起皱，如图4-32所示。二、相关理论知识图4-32锥形凹模的拉深二、相关理论知识

在生产中，防止圆筒形件拉深产生起皱的方法，通常是在拉深模上设置压料圈，并采用适当的压料力。但变形程度较小，坯料相对厚度较大，则不会起皱，就可不必采用压料圈。是否采用压料圈可按表4-12确定。二、相关理论知识表4-12是否采用压料圈的条件拉深方法第一次拉深以后各次拉深t/D(%)m1t/dn-1(%)mn用压料圈可用可不用不用压料圈<1.51.5~2.0>2.0<0.60.6>0.6<11~1.5>1.5<0.80.8>0.82.压料力的确定

式中A——压边面积；

P——单位压边力，可查表4-13。二、相关理论知识圆筒形件首次拉深圆筒形件以后各次拉深（ｉ＝2、3、…、ｎ）

材料名称P/MPa铝纯铜`硬铝（已退火的）黄铜0.8~1.21.2~1.81.5~2.0软钢t<0.5mmt>0.5mm2.5~3.02.0~2.5镀锡钢板耐热钢（软化状态）高合金钢`高锰钢`不锈钢2.5~3.02.8~3.53.0~4.5表4－13单位面积压料力

二、相关理论知识3.压料装置压料装置刚性压料装置：压料力靠间隙调控，其大小与压力机滑块下止点的位置有关。弹性压料装置：压料力由弹性元件提供，其大小与弹性元件有关，为了防止拉深后期压边力过大导致拉裂，常加限位装置。二、相关理论知识(1).刚性压料装置图4-36为双动压力机用拉深模，件4即为刚性压料圈（又兼顾落料凸模）固定在外滑块上。。二、相关理论知识图4－36双动压力机用拉深模(2).弹性压料装置这类压料装置分三种：a.弹簧式压料装置（图4-38a）；b.橡胶式压料装置（图4-38b）；c.气垫式压料装置，即以压缩空气作用或空气液压联动作用防止起皱（图4-38c）。二、相关理论知识图4-38弹性压边装置

a)弹簧式压料装置b)橡胶式压料装置c)气垫式压料装置图4-39各种弹性压料装置的压料力曲线二、相关理论知识4.拉深力的计算采用压料圈拉深时首次拉深以后各次拉深不采用压料圈拉深时首次拉深以后各次拉深式中F—拉深力；t—板料厚度；D—坯料直径；—各次拉深后的工序件直径；—拉深件材料的

抗拉强度。…二、相关理论知识5.压力机公称压力的确定对于单动压力机，其公称压力应大于工艺总压力。工艺总压力为

FΖ=F+FΎ

式中F—拉深力；

FY—压料力。二、相关理论知识

在实际生产中可以按下式来确定压力机的公称压力：浅拉深Fg=(1.6-1.8)Fz

深拉深Fg≥(1.8-2.0)Fz

式中Fg——压力机公称压力。四、任务示范示范分析：本模具为落料拉深复合模，动作顺序是先落料后拉深，应分别计算冲压力F冲、拉深力F拉和压料力Fy，然后总体相加，据此选择压力机的吨位大小和型号。1.计算总冲压力（1）计算冲压力F冲F落=KLtτ0=1.3×3.14×51.85×0.8×333=56.38kN查表1-25得Kx=0.05、Kt=0.055，n=h/t,故Fx=KxF落＝0.05×56.38=2.82kNFt＝nKtF落＝任务：选择下图筒形拉深件拉深模具的冲压设备材料：08料厚：0.8mm四、任务示范示范分析：（续1）(3/0.8)×0.055×56.38=11.63kN故拉深件毛坯的冲压力为F冲＝F落+Fx+Ft=56.38+2.82+11.63=70.83kN（2）计算拉深力F拉查表4-15得k1=0.93，查相关材料手册得σb=410MPa，故F拉＝πd1tσbk1=3.14×29.2×0.8×410×0.93=27.97kN（3）计算压料力查表4-13得p=2.5MPa，故任务：选择下图筒形拉深件拉深模具的冲压设备材料：08料厚：0.8mm四、任务示范示范分析：（续2）Fy=Ap=2110.4×2.5=5.276kN总冲压力为Fz=F冲+F拉+Fy=70.83+27.97+5.276=104kN2．初选压力机根据总冲压力初选压力机型号为JH23-25。任务：选择下图筒形拉深件拉深模具的冲压设备材料：08料厚：0.8mm五、小结选择冲压设备的过程1、总冲压力的计算2、冲压设备的选择六、作业布置选择下图筒形拉深件拉深模的冲压设备材料10钢，厚度0.8mm，生产批量：50万件

谢谢四、任务示范示范分析：（续2）Fy=Ap=2110.4×2.5=5.276kN总冲压力为Fz=F冲+F拉+Fy=70.83+27.97+5.276=104kN2．初选压力机根据总冲压力初选压力机型号为JH23-25。任务：选择下图筒形拉深件拉深模具的冲压设备材料：08料厚：0.8mm五、小结选择冲压设备的过程1、总冲压力的计算2、冲压设备的选择六、作业布置选择下图筒形拉深件拉深模的冲压设备材料10钢，厚度0.8mm，生产批量：50万件

谢谢《冷冲模设计》(项目四筒形件拉深模设计)第四讲拉深模工作零件设计

一、任务呈现设计筒形件拉深模的工作零件及确定拉深模间隙。材料：08料厚：0.8mm一、任务呈现学习目标能设计拉深模的工作零件1．能合理确定拉深模工作零件结构及尺寸；2．能合理确定拉深模间隙;二、拉深模工作零件的设计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。1、凸、凹模的圆角半径（1）凹模圆角半径的确定首次拉伸对于以后各次拉深，可取二、拉深模工作零件的设计、

——前后两次工序中工序件的直径。首次拉深多次拉伸中的以后各次式中，

最后一次拉深圆角半径应等于零件要求的圆角半径，但应大于一倍料厚，否则，应增加一道整形工序。（2）凸模圆角半径的确定

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，拉深时坯料的支撑面积减小，零件易起皱。二、拉深模工作零件的设计2、确定拉深模的间隙拉深模的凸、凹模之间间隙对拉深力、零件质量、模具寿命等都有影响。间隙小，拉深力大，模具磨损大；但冲件回弹小，精度高。间隙过小，会使零件严重变薄甚至拉裂。间隙过大，坯料容易起皱，冲件锥度大，精度差。因此，应根据板料厚度及公差、拉深过程板料的增厚情况、拉深次数、零件的形状及精度要求等，正确确定拉深模间隙。

(1)无压料圈的拉深模其间隙计算公式

Z=(1～1.1)tmax

式中

Z

—拉深模单边间隙

tmax

—板料厚度的最大极限尺寸对于系数1~1.1，小值用于末次拉深或精密零件的拉深；大值用于首次和中间各次拉深或精度要求不高零件的拉深。二、拉深模工作零件的设计表4－17有压料圈的拉深模单边间隙

（mm）(2)有压料圈的拉深模其间隙可按表4-17确定。注：1.t为材料厚度，取材料允许偏差的中间值（mm）;2.当拉深精密工件时，对末次拉深间隙取Z=t。

对于精度要求高的零件，为了减小拉深后的回弹，常采用负间隙拉深模。其单边间隙值为Z=(0.9～0.95)t二、拉深模工作零件的设计3.凸、凹模的结构常见的凸、凹一模结构形式如下：图4-44无压料一次拉深成形的凹模结构(1)不用压料的拉深模图4-44为不用压料的一次拉深成形时所用的凹模结构。锥形凹模和等切面曲线形状凹模对抗失稳、起皱有利。二、拉深模工作零件的设计图4-55为无压料多次拉深的凸、凹模结构，其中尺寸a=5~10mm，b=2~5mrn图4-45无压料多次拉深的凸、凹模结构二、拉深模工作零件的设计(2)有压料的拉深模

a图用于直径小于100mm的拉深件，b图用于直径大于l00mm的拉深件。

二、拉深模工作零件的设计4.凸凹模工作部分尺寸及公差对于最后一道工序的拉深模，其凸、凹模尺寸及公差应按零件的要求来确定。当零件尺寸标注在外形时（图a）：DA＝（Dmax–0.75）DT＝（Dmax–0.75—2Z）二、拉深模工作零件的设计4.凸凹模工作部分尺寸及公差对于最后一道工序的拉深模，其凸、凹模尺寸及公差应按零件的要求来确定。当零件尺寸标注在内形时(图b)：

dT=(dmin+0.4)

dA=(dmin+0.4+2Z)式中DA、dA—凹模的尺寸；

DT、dT—凹模的尺寸；Dmax、dmin—拉深件外径的最大极限尺寸和内径的最小极限尺寸；

Δ—零件的公差；、—凹、凸模制造公差，见表4－18；Z—拉深模间隙。二、拉深模工作零件的设计4.凸凹模工作部分尺寸及公差

材料厚度t拉深件直径d≤2020~100＞100≤0.50.020.01