拉深工艺与拉深模设计习题答案
1、填空题
（1）圆角、直线、大于
（2）凸缘部分、弯曲、伸长
（3）弯曲半径所对的圆形角
（4）由于切向压应力过大、变薄
（5）可通过拉深前后毛坯和制件的重量不变或体积不变的原则求得
（6）增加、缩小、增加
（7）差、容易
（8）拉伸高度、修边
（9）大于极限拉伸系数
（10）圆、长圆、椭圆
（11）解析法与作图法
（12）材料的力学性能、拉伸条件和材料的相对厚度
（13）变形抗力、厚度变薄、制件质量
（14）减小、过大、起皱
（15）小、大
（16）相对厚度、
（17）大于、大于
（18）大于工艺总压力、工艺曲线位于压力机滑块的许用压力
（19）凹模圆角、小、拉深力
（20）润滑、
2、选择题
⑴B ⑵A ⑶C ⑷B ⑸B ⑹A ⑺B ⑻B、A ⑼D ⑽A ⑾A ⑿C ⒀C ⒁A ⒂A ⒃A ⒄B ⒅B ⒆B ⒇C
3、判断题
⑴×⑵×⑶√⑷×⑸×⑹×⑺×⑻√⑼√⑽×⑾×⑿√⒀×⒁×⒂√
4、问答题
（1）答：①拉深（又称拉延）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空心零件的加工方法，是冲压生产中应用最广泛的工序之一。
② 1）材料分析，拉深件材料应具有高的塑性、低屈强比。2）拉深件的形状分析，拉深件的形状应简单、对称，不应有急剧的转角和凸台，拉深高度尽可能小，拉深圆角半径不能过小。3）拉深件的精度分析，拉深件精度应在IT13级以下，不应高于IT11级。③拉深可分为变薄拉深和不变薄拉深两大类。不变薄拉深成形后的零件，其各部分的厚度与拉深前的厚度相比，基本不变；而变薄拉深成形后的零件，其壁厚与原坯料厚度相比则有明显的变薄。
（2）答：1）分平面凸缘部分、凸缘圆角部分、筒壁部分、底部圆角部分、圆筒件底部2）板料的厚度是筒形件的底部最薄顶端逐渐变厚。硬度也一样。3）危险部位在筒壁和底部转角的地方。
（3）答：起皱：发生在材料的凸缘部位，原因为切向压应力过大；拉裂：发生在凸模圆角上部，原因为径向拉应力过大。切向压应力过大，板料较薄，致使凸缘部分失稳造成的。解决起皱措施为设置压边圈、采用拉深筋、采用反复拉深的方法。解决拉裂措施为合理确定变形程度和压料力，适当增加凸模的粗糙度。 （4）答：1）所谓的圆桶形件的拉深系数，是指拉深后圆筒形制件的直径与毛坯直径的比值。2）拉深系数越小它的变形程度越大。3）以后各次的拉深系数越来越大。
（5）凸缘件多次拉深工艺通常有两种：对于中小型零件，通常靠减小筒形部分直径、增加高度来达到，这时圆角半径在整个变形过程中不变。对于大件通常靠改变圆角半径，逐渐减小筒部直径来达到，零件高度基本上一开始就已形成，而在整个过程中保持不变，此法适用与厚料。
（6）答：1）根据公式b F KL δσ= L —横截面周边长度，K —修正系数，δ—材料的厚度，b σ—材料的抗拉强度 2）压力机公称压力的选择 对于单动压力机F F F ?+压拉
对于双动压力机1F F ?拉 2F F ?压 F_压力机的公称压力，1F 内滑块公称压力，2F ——外滑块公称压力，F 拉—拉深力，F 压—压边力。 （7）拉深时凹模圆角半径可按下式确定：
1）a 对于)30d D d mm -≤，当)30d D d mm -?（时，应取较大的值
d r = d r ___凹模圆角半径，D___坯料直径，d d ____凹模内径，δ____坯料厚度。
b 当直径200d mm ?时，可按下式确定min 0.0392()d r d mm =+ 2)凸模圆角半径
单次或多次拉深中的第一次：(0.7~1)P d r r = 1(1)22
n n P n d d r δ
----=
1n d -、n d _______前后两次工序中工序件的过渡直径。 3）拉深模的间隙
max Z K δδ=+ max δ____材料的最大厚度，δ材料的公称厚度，K___间隙系数可以查表。
（8） 最后一道拉深模的尺寸及公差直接决定了零件的尺寸精度。因此，其凹模、凸模的尺寸及其公差应按零件的要求来确定。 当零件的外形有尺寸要求时(见图5．44(a))，
凹模尺寸：
0(0.75)d
d D D δ+=-? 凸模尺寸：
()0
0(2)0.752p p
p d D D z D z δδ-
-=-=-?-
当零件的内形有尺寸要求时(见图5．44(b))， 凸模尺寸：
0(0.4)p
p D d δ-=+?
凹模尺寸：
()00(2)0.42d
d d p D D z D z δ
δ++=+=+?+
对于多次拉深时的第一次拉深及中间过渡拉深，毛坯的尺寸公差没有必要严格限制，这时，模具的尺寸只要取等于毛坯过渡尺寸即可。若取凹模为基准，则
凹模尺寸： 0d
d D D δ+= 凸模尺寸： 0(2)p p D D z δ-=- （9）①弹性介质拉深
所谓弹性介质，是指橡皮、塑料和聚氨酯橡胶等弹性材料。这类材料具有易变形性，同时又具有易于控制的特点，用它们来代替钢质的凸模或凹模，可以大大简化拉深模的结构，缩短生产准备周期，降低成本等，但是，由于生产率一般较低，比较适用于小批及单件试制生产。
利用弹性介质拉深工艺用来拉深球形件、抛物线形件等复杂零件具有很大的优越性。 ②液压拉深
液压拉深是一种直接利用液体(水、油类等)的压力而使毛坯成形的拉深方法。
通常将液体置于一橡皮囊中，利用橡皮(或聚氨酯橡胶)作为成形介质进行工作。橡皮囊既可以当凹模，又可以当凸模。目前国内外都有专用的橡皮囊成形机。这种设备的特点是：拉深深度大、工件表面质量好、毛坯变薄小、而且仅需一个钢质凸模(或凹模)，模具成本可节省90%以上。 ③凸缘加热拉深
凸缘加热拉深是先将毛坯的凸缘部分置于凹模及压边圈的加热面之间进行
加热，当加热到所需温度时进行拉深。此种方法可提高材料塑性，降低凸缘的变形抗力，达到增加拉深深度的目的。 ④带料连续拉深
带料连续拉深是在带料上直接(不裁成单个毛坯)进行拉深。零件拉成后才从带料上冲裁下来。因此，这种拉深工艺的生产率很高，但模具结构复杂，只有大批量生产且零件不大的情况下才采用。或者零件特别小，手工操作很不安全，虽不是大批生产，但是产量也比较大时，也可考虑采用。
带料连续拉深由于不能进行中间退火，所以在考虑采用连续拉深时，首先应审查材料不进行中间退火所能允许的最大总拉深变形程度(即允许的极限拉深因数)是否满足拉深件总拉深因数的要求。
（10）答：1）根据拉深工序的特征，大致可分为拉深工序前的辅助工序（如材料的软化热处理、清洗、润滑等），拉深工序间的辅助工序（如软化热处理、清洗、润滑等）；拉深后的辅助工序（如消除应力退火、清洗、去毛刺、表面处理、检验等）。2）凸模产生的摩擦力是拉深进行的动力，为有益摩擦力所以凸模与坯料之间不需要进行润滑。
（11）拉裂一般是在工件底部转角稍上的地方，因为该处是拉深件最薄弱的部位。 （12）假若以B P 表示毛坯材料在危险断面处所能承受的负荷，max P 表示最大拉深力，当max B P P >能进行正常的拉深工作，能够拉出合格产品。当max B P P <时，就 必然引起毛坯断裂。
（13）答：影响拉深系数的因素： 1）材料的力学性能
2）材料的相对厚度 3）模具的润滑 4）模具的几何参数
（14）答：尽可能增大后向异性指数r 和硬化指数n ，材料的相对厚度越大越有利、润滑、凸凹模结构、尺寸及表面粗糙度。
（15）答：只有零件所要求的拉深系数大于按材料及拉深条件所允许的极限拉深系数时才能一次拉出，否则必须进行多次拉深。
（16）答:首次拉深时相对厚度小于1.5,拉深系数小于0.6;以后各次拉深系数小于1,拉深系数小于0.8.
(17)答：拉深模的凸、凹模之间的间隙是拉深间隙，它影响到： (1)拉深力 间隙愈小，拉深力愈大。
(2)零件质量 间隙过大，容易起皱，而且毛坯口部的增厚得不到消除，另
外，也会使零件出现锥度。而间隙过小，则易使零件拉断或严重变薄。 (3)模具寿命 间隙小，则磨损加剧。
（18）答：热处理的主要目的是消除硬化回复塑性。退火的结果是引起材料的再结晶，使材料的硬化消除，塑性得到恢复，从而能继续进行拉深。 5、计算题
（1）①确定修边余量
因为21mm mm δ=?，所以应按中线尺寸计算，根据拉深件尺寸，其相对高度为
901 2.34402
h d -==-，查表得5h mm ?=。 ②计算坯料展开尺寸
式中(402)38d =-= 314r =
+=（） 901594h =-+=
D =
124
==③确定是否用压边圈，根据坯料的相对厚度
2
100100 1.61124
D
δ
?=
?= 查表可用可不用压边圈，但是为了保险期间，第一次拉深仍采用压边圈，所以首次拉深系数可取得小一些，这样有利于减小拉深次数。 根据相对厚度查表取0.5m = 则110.512462d m D ==?=mm
1
2
100100 3.231.562
d δ
?=
?=?以后各次均不采用压边圈 ④确定拉深次数 由于
1380.310.5124
d m D ==?=，故须多次拉深。查表得20.75m = 30.78m = 40.80m = 2210.776247.5d m d ==?= 3320.7846.536.2738
d m d ==?=?所以拉三次就可以拉出。
⑤确定各次拉深直径 确定拉深直径时应对各次拉深系数做调整取10.5m =、
20.77m =、30.80m =
则各次直径为110.512462d m D ==?= 2210.776247.5d m d ==?=
3320.8047.538d m d ==?=
⑥求各工序件的高度，根据d r =和(0.7~1)p d r r = 求得16r = 26r =
21111111
0.25()0.43(0.32)r D h d d r d d =?-+?+
21246
0.25(62)0.43(620.326)49.26262
=?-+?+?=
2
2222222
0.25()0.43(0.32)r D h d d r d d =?-+?+
21245
0.25(47.5)0.43(47.50.325)71.247.547.5
=?-+?+?=
⑦ 工件的工序图
（2）①确定修边余量
因为0.81mm mm δ=?，所以应按图形标注尺寸计算，根据拉深件尺寸，其相对高度为
47
1.4732
h d ==，查表得 2.5h mm ?=。
②计算坯料展开尺寸 式中
86D === ③确定是否用压边圈，根据坯料的相对厚度
0.8
1001000.931.586
D
δ
?=
?=? 查表必须用压边圈，采用压边圈，根据相对厚度查表取0.55m =
则110.558647.332d m D ==?=?mm 故须多次拉深。
1
0.8
100100 1.691.547.3
d δ
?=
?=? 查表以后各次均不采用压边圈。 ④确定拉深次数 由于
1320.370.5586
d m D ==?=，故须多次拉深。查表得20.78m = 30.80m = 40.82m = 2210.7847.336.9d m d ==?= 3320.8036.929.532
d m d ==?=?所以拉三次就可以拉出。
⑤确定各次拉深直径 确定拉深直径时应对各次拉深系数做调整取10.55m =、
20.81m =、30.83m =
则各次直径为110.558647.3d m D ==?= 2210.8147.338.5d m d ==?=
3320.8338.532d m d ==?=
⑥求各工序件的高度，
根据d r =和(0.7~1)p d r r = 求得14r = 22r =
2
1111111
0.25()0.43(0.32)r D h d d r d d =?-+?+
2864
0.25(47.5)0.43(47.50.324)28.847.547.5
=?-+?+?=
2
2222222
0.25()0.43(0.32)r D h d d r d d =?-+?+
2862
0.25(38.5)0.43(38.50.322)39.538.538.5
=?-+?+?=
⑦ 工件的工序图
（3）①确定工件是宽凸缘拉深还是在凸缘拉深
38
1.231.431
f d d =
=? 所以是在凸缘拉深，对于在凸缘拉深与普通的筒形件拉深一样只是在倒数第二次拉出锥度。 ②确定修边余量
38
1.2331
f d d =
=，查表得 2.5R = 故382 2.543f d =+?= ③计算坯料展开尺寸
D =82mm
其中124d = 231d = 333d = 443d = 135h = 3.5r = 2R = ④确定是否用压边圈，根据坯料的相对厚度
1
1001001.22
82
D
δ
?=
?= 查表必须用压边圈，采用压边圈，根据相对厚度查表取0.53m =
则110.538243.46d m D ==?=mm 故须多次拉深。
1
1
100100 2.31.543.46
d δ
?=
?=? 查表以后各次均不采用压边圈 ⑤确定拉深次数 由于
1310.380.5382
d m D ==?=，故须多次拉深。查表得20.76m = 30.79m = 40.81m = 2210.7643.4633d m d ==?= 3320.793326.131d m d ==?=?所以拉三次就可以拉出。
⑥确定各次拉深直径 确定拉深直径时应对各次拉深系数做调整取10.57m =、
20.78m =、30.85m =
则各次直径为110.578246.8d m D ==?= 2210.7846.836.5d m d ==?=
3320.8536.531d m d ==?=
在第二次拉深时拉深出锥度，在第三次拉深时拉深出凸缘。取14r =23r =
126h = 238.2
h =
⑦
(4) ①确定工件是宽凸缘拉深还是在凸缘拉深35
1.751.4(191)
f d d
=
=?+ 所以是宽
凸缘拉深，即第一次拉深就拉出凸缘。 ②确定修边余量
35
1.7520
f d d =
=，查表得 2.0R = 故352239f d =+?= ③计算坯料展开尺寸
61.2
D ==== 其中439d = 2
20d = 1.5r = 29h =
⑤确定首次拉深次数
29 1.4520h d == 1
1001001.6361.2D δ?=?= 1.75f d d
= 查表得宽凸缘件的极限拉深系数为0.45，第一次的最大极限高度为0.42~0.51.而该件的拉深系数为
20
0.330.4561.2
d m D =
==? 该件的极限拉深高度也远远小于1.45，所以需要多次拉深。
取首次拉深系数110.561.230.6d m D ==?= 取115r R ==，为了在拉深过程中不使凸缘变形，故取第一次拉入凹模的材料比零件相应部分的表面积多拉入5%，故坯料直径应修正为
62D == 可得第一次的拉深高度为222
21111111
0.250.14()0.43()()23.3f h D d r R r R d d =
-+++-= 第一次拉深的相对高度为
1123.30.720.4230.6
h d ==>，所以需要重新设定m 1=0.65 110.6561.239.8d m D ==?= 123.3h =
1123.30.500.539.8
h d ==≤ 故m 1=0.65合适。
⑥计算以后各次拉深的工序件尺寸，取20.73m =、30.75m =、40.78m =
2210.7336.726.8d m d ==?= 3320.7526.8
20.1
d m d ==?= 4430.7820.115.720d m d ==?=? 故需拉深四次。 调整以后的各次拉深系数 取20.75m =、30.8m =、40.82m =
2210.7540.630.5d m d ==?= 3320.830.52
4.4d m d ==?= 4430.8224.420d m d ==?=
确定各次的拉深工件的圆角半径11 3.5r R == 22 2.5r R == 33 1.7r R ==
44 1.5r R ==
⑥计算以后各次拉深件的高度
设第二次拉深时拉入3%的材料，（其余2%的材料返回到凸缘上），为计算方便先求出假象的坯料直径'61.5D =
2220.25
(61.539)0.43(3.5 3.5)21.530.5
h =
?-+?+= 第三次拉深时多拉入1.5%的材料则假象材料的直径为'61.3D =
2230.25
(61.339)0.43(1.7 1.7)23.324.4
h =
?-+?+= 第四次的拉深高度和直径与要求的图相符。
5.1拉深模设计实例——保护筒拉深模的设计 5.1.1设计任务 图5-3- 1所示是一金属保护筒，材料为08钢，材料厚度2mm，大批量生产。要求设计该保护筒的冲压模具。 图5-3- 1 保护筒零件图 5.1.2零件工艺性分析 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。 2. 结构分析 零件为一无凸缘筒形件，结构简单，底部圆角半径为R3，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求，因此，零件具有良好的结构工艺性。 3. 精度分析 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。 5.1.3工艺方案的确定 零件的生产包括落料、拉深（需计算确定拉深次数）、切边等工序，为了提高生产效率，可以考虑工序的复合，本例中采用落料与第一次拉深复合，经多次拉深成形后，由机械加工方法切边保证零件高度的生产工艺。
5.1.4 零件工艺计算 1.拉深工艺计算 零件的材料厚度为2mm ，所以所有计算以中径为准。 （1）确定零件修边余量 零件的相对高度 63.230 180=-=d h ，经查得修边余量mm h 6=?，所以，修正后拉深件的总高应为79+6=85mm 。 （2）确定坯料尺寸D 由无凸缘筒形拉深件坯料尺寸计算公式得 mm 105mm 456.043072.1853043056.072.14222 2≈?-??-??+=---=r dr dh d D （3）判断是否采用压边圈 零件的相对厚度 9.1100105 2100=?=?D t ，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。 （4）确定拉深次数 查得零件的各次极限拉深系数分别为[ m 1]=0.5，[ m 2]=0.75，[ m 3]=0.78，[ m 4]=0.8。所以，每次拉深后筒形件的直径分别为 m m 5.52m m 1055.0][11=?==D m d m m 38.39m m 5.5275.0][122=?==d m d m m 72.30m m 38.3978.0][233=?==d m d m m 30m m 58.24m m 72.308.0][344<=?==d m d 由上计算可知共需4次拉深。 （5）确定各工序件直径 调整各次拉深系数分别为 53.01=m ，78.02=m ，82.03=m ，则调整后每次拉深所得筒形件的直径为 m m 65.55m m 10553.011=?==D m d m m 41.43m m 65.5578.0122=?==d m d mm 60.35mm 41.4382.0233=?==d m d
有此设计的全套文档；图纸。联系QQ1074765680 目录 摘要 (1) 前言 (1) 1工艺分析................................................. 错误！未定义书签。 2 成形工艺方案的确定....................................... 错误！未定义书签。 2.1修边余量的确定...................................... 错误！未定义书签。 2.2毛坯尺寸的计算...................................... 错误！未定义书签。 2.3计算毛坯相对厚度.................................... 错误！未定义书签。 2.4总的拉深系数........................................ 错误！未定义书签。 2.5排样设计............................................ 错误！未定义书签。 3 压力机的选择............................................. 错误！未定义书签。 3.1 计算冲裁力......................................... 错误！未定义书签。 3.2 计算压力中心....................................... 错误！未定义书签。 3.3 选择压力机......................................... 错误！未定义书签。 3.4 冲模的闭合高度..................................... 错误！未定义书签。 4 拉深力和压边力的计算.................................... 错误！未定义书签。 4.1 拉深力的计算....................................... 错误！未定义书签。 4.2 压边力的计算....................................... 错误！未定义书签。 4.3 计算圆角半径....................................... 错误！未定义书签。 5 冲裁间隙的确定.......................................... 错误！未定义书签。 5.1 冲裁模确定凸凹模加工尺寸的原则..................... 错误！未定义书签。 5.2 凸、凹模配合加工时工作部分的尺寸................... 错误！未定义书签。 5.3 拉深模的间隙....................................... 错误！未定义书签。 6 凹模设计................................................ 错误！未定义书签。 6.1 凹模洞口形状的选择................................. 错误！未定义书签。 6.2 凹模的外形尺寸..................................... 错误！未定义书签。 6.3 模架的选取......................................... 错误！未定义书签。 6.4 凹模的主要技术要求................................. 错误！未定义书签。 6.5 拉深凸模的形状及尺寸............................... 错误！未定义书签。 7 主要零部件的结构设计.................................... 错误！未定义书签。 7.1 定位零件........................................... 错误！未定义书签。 7.2 卸料与推件零件..................................... 错误！未定义书签。 7.3 导柱与导套......................................... 错误！未定义书签。 7.4 模柄............................................... 错误！未定义书签。 8 冲模零件的材料.......................................... 错误！未定义书签。结束语.. (2) 致谢 (3) 参考文献 (4)
拉深模设计案例 拉深图所示带凸缘圆筒形零件，材料为08钢，厚度t =1mm ，大批量生产。试确定拉深工艺，设计拉深模。 1．零件的工艺性分析 该零件为带凸缘圆筒形件，要求内形尺寸，料厚t =1mm ，没有厚度不变的要求；零件的形状简单、对称，底部圆角半径r =2mm ＞t ，凸缘处的圆角半径R =2mm=2t ，满足拉深工艺对形状和圆角半径的要求；尺寸φ2 .00 1.20+mm 为IT12级，其余 尺寸为自由公差，满足拉深工艺对精度等级的要求；零件所用材料08钢的拉深性能较好，易于拉深成形。 综上所述，该零件的拉深工艺性较好，可用拉深工序加工。 2．确定工艺方案 为了确定零件的成形工艺方案，先应计算拉深次数及有关工序尺寸。 (1) 计算坯料直径D 根据零件尺寸查表5-5得切边余量?R =2.2mm ，故实际凸缘直径d t =(55.4+2×2.2)=59.8mm 。由表5-6查得带凸缘圆筒形件的坯料直径计算公式为 D =232 4222212156.428.64828.6d d R Rd h d r rd d -++++++ 依图5-23，d 1=16.1mm ，R =r =2.5mm ，d 2=21.1mm ，h =27mm ，d 3=26.1mm ，d 4=59.8mm ， 代入上式得 D =28953200+≈78(mm) (其中3200×π/4为该拉深件除去凸缘平面部分的表面积) (2) 判断可否一次拉深成形 根据 t /D =1/78 = 1.28 % d t /d = 59.8/21.1 = 2.83 H /d = 32/21.1 =1. 52 m t =d /D =21.1/78=0.27 查表5-12、表5-13，[m 1]=0.35，[H 1/d 1]=0.21，说明该零件不能一次拉深成形，需要多次拉深。 (3) 确定首次拉深工序件尺寸 初定d t /d 1=1.3，查表5-12得[m 1]=0.51，取m 1= 0.52，则 d 1= m 1 ×D = 0.52×78 = 40.5(mm) 取r 1=R 1= 5.5 mm 为了使以后各次拉深时凸缘不再变形，取首次拉入凹模的材料面积比最后一次拉入凹模的材料面积(即零件中除去凸缘平面以外的表面积3200×π/4)增加5%，故坯料直径修正为 D =2895%1053200+?≈79(mm) 按式(5-9)，可得首次拉深高度为 H 1 = )(14.0)(43.0)(25.0212 11 11221R r d R r d D d t -+++- = )5.55.5(43.0)8.5979(5 .4025 .022+?+-?=21.2(mm) 验算所取m 1是否合理：根据t /D =1.28 %，d t /d 1 = 59.8/40.5=1.48，查表5-13可知[H 1/d 1]=
拉深（又称拉延）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。它是冲压基本工序之一，广泛应用于汽车、电子、日用品、仪表、航空和航天等各种工业部门的产品生产中，不仅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，如图4.1.1所示。 a)轴对称旋转体拉深件b)盒形件c)不对称拉深件 图4.1.1拉深件类型 拉深可分为不变薄拉深和变薄拉深。前者拉深成形后的零件，其各部分的壁厚与拉深前的坯料相比基本不变；后者拉深成形后的零件，其壁厚与拉深前的坯料相比有明显的变薄，这种变薄是产品要求的，零件呈现是底厚、壁薄的特点。在实际生产中，应用较多的是不变薄拉深。本章重点介绍不变薄拉深工艺与模具设计。 拉深所使用的模具叫拉深模。拉深模结构相对较简单，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。图4.1.2为有压边圈的首次拉深模的结构图，平板坯料放入定位板6内，当上模下行时，首先由压边圈5和凹模7将平板坯料压住，随后凸模10将坯料逐渐拉入凹模孔内形成直壁圆筒。成形后，当上模回升时，弹簧4恢复，利用压边圈5将拉深件从凸模10上卸下，为了便于成形和卸料，在凸模10上开设有通气孔。压边圈在这副模具中，既起压边作用，又起卸载作用。
图4.1.2拉深模结构图 １－模柄２－上模座３－凸模固定板４－弹簧５－压边圈 ６－定位板７－凹模８－下模座９－卸料螺钉10－凸模 圆筒形件是最典型的拉深件。平板圆形坯料拉深成为圆筒形件的变形过程如图
图4.2.1拉深变形过程图4.2.2 拉深的网格试验
拉深过程中出现质量问题主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。凸缘区起皱是由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；传力区的拉裂是由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。同时，拉深变形区板料有所增厚，而传力区板料有所变薄。这些现象表明，在拉深过程中，坯料内各区的应力、应变状态是不同的，因而出现的问题也不同。为了更好地解决上述问题，有必要研究拉深过程中坯料内各区的应力与应变状态。 图4.2.3是拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态。根据应力与应变状态不同，可将坯料划分为五个部分。
1
2 3
1.
2 3 1 2 3
5-1
5-1
5.1
5.1.1 5-2 D t d h
5-2
1 D-d
2
""
3 d D
m=d/D
5-1
m m m
5.1.2
1(A )
(
0)( )
5-3
2(B )
3(C )
1
4(D )
""
5(E ) 1 5.1.3 1 (1) t/Dt D 5-4a 5-4b 5-4c
5-4
(2) t/D m m=d/D m 5-5 ( 5-5b)
5-5
(3) 5-6
5-6
2 (1) ( 5-4) 5-7 ( 5-4c)
5-7
(2)
5.2
5.2.1 1. (1) (2) (0.20.3)t(0.10.18)tt (3) (4) (5) aR+0.5t( r+0.5t) 5-8a
(6) rtR2trg3t 5-8 r(0.10.3)tR(0.1 0.3)t
5-8
(7) 5-9a ( 5-9b)
5-9
2. IT13 IT11 "" 5.2.2 s/b r r s/b s/b0.57 m=0.48~0.5065Mn s/b0.63 m=0.68~0.70 0.66 r r r r
冲压模具实例 例8.2.1冲裁模设计与制造实例 工件名称：手柄 工件简图：如图8.2.1所示。 生产批量：中批量 材料：Q235-A钢 材料厚度：1.2mm 1．冲压件工艺性分析 此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为Q235-A钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个φ8mm的孔和5个φ5mm 的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为3．5mm （大端4个φ5mm的孔与φ8mm孔、φ5mm的孔与R16mm外圆之间的壁厚）。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。 2．冲压工艺方案的确定 该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：
方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。 方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。 方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。 方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚3．5mm接近凸凹模许用最小壁厚3．2mm，模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。 3．主要设计计算 （1）排样方式的确定及其计算 设计级进模，首先要设计条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的特点，直排时材料利用率低，应采用直对排，如图8.2.2所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料。隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转180°，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。搭边值取2．5mm和3．5mm，条料宽度为135mm，步距离为53 mm，一个步距的材料利用率为78%（计算见表8.2.1）。查板材标准，宜选950mm×1500mm的钢板，每张钢板可剪裁为7张条
《冲压工艺及冲压模设计》课程设计 设计说明书 起止日期：2011 年 1 月3 日至2011 年1月16 日 学生姓名 班级 学号 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院（部） 2010年01 月16 日
目录 第一章拉深件工艺分析 (4) 1.1 制件介绍 (4) 1.2 产品结构及形状分析 (4) 1.3 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析 (4) 1.3.1尺寸精度 (4) 1.3.2冲裁件断面质量 (4) 1.3.3 产品材料分析 (4) 1.3.4 生产批量 (5) 第二章零件冲压工艺计算 (5) 2.1 翻孔工序的计算 (5) 2.2 零件毛坯尺寸计算 (6) 2.2.1确定修边余量a (6) 2.2.2 确定坯料直径 (6) 2.2.3 确定工艺方案 (6) 2.2.4排样、计算条料宽度及确定步距 (6) 2.3 冲裁力的计算 (7) 2.4 确定拉深工序件尺寸 (7) 2.4.1 判断能否一次拉深成形 (7) 2.4.2 确定首次拉深件尺寸 (8) 2.4.3 计算第二次拉深工序件的尺寸 (8) 2.5 计算拉深工序的力 (9) 2.6 工作部分尺寸计算 (9) 2.6.1 拉深间隙的计算 (9) 2.6.2 拉深凸、凹模尺寸的计算 (9) 第三章设计选用模具零件、部件 (10) 3.1 拉深凹模的设计 (10)
3.2 拉深凸模的设计 (10) 3.3 压边、卸料及出件装置设计 (11) 3.3.1 压边圈 (11) 3.3.2 推出与顶出装置 (12) 第四章模架的选择 (13) 4.1 模架的选用 (13) 4.2导柱与导套 (14) 4.3 模柄的选用 (14) 第五章模具材料和热处理 (15) 第六章模具的总装配图 (16) 第七章填写冲压工艺卡 (17) 设计总结 (19) 参考文献 (20)
拉深模具的设计 收藏此信息打印该信息添加：用户投稿来源：未知 拉深模按其工序顺序可分为首次拉深模和后续各工序拉深模，它们之间的本质区别是压边圈的结构和定位方式上的差异。按拉伸模使用的冲压设备又可分为单动压力机用拉深模、双动压力机用拉深模及三动压力机用拉深模，它们的本质区别在于压边装置的不同(弹性压边和刚性压边)。按工序的组合来分，又可分为单工序拉深模、复合模和级进式拉深模。此外还可按有无压边装置分为无压边装置拉深模和有压边装置拉深模等。下面将介绍几种常见的拉深模典型结构。 1一凸模；2一定位板；3一凹模；4一下模座 图4.6.1 无压边装置的首次拉深模 1．首次拉深模 (1) 无压边装置的首次拉深模(图4.6.1)此模具结构简单,常用于板料塑性好,相对厚度 时的拉深。工件以定位板2 定位，拉深结束后的卸件工作由凹模底部的台阶完成，拉深凸模要深入到凹模下面，所以该模具只适合于浅拉深。 (2) 具有弹性压边装置的首次拉深模这是最广泛采用的首次拉深模结构形式(图4.6.2)压边力由弹性元件的压缩产生。这种装置可装在上模部分( 即为上压边) ，也可装在下模部分( 即为下压边) 。上压边的特征是由于上模空间位置受到限制，不可能使用很大的弹簧或橡皮，因此上压边装置的压边力小，这种装置主要用在压边力不大的场合。相反，下压边装置的压边力可以较大，所以拉深模具常采用下压边装置。
(3) 落料首次拉深复合模图4.6.3 为在通用压力机上使用的落斜首次拉深复合模。它一般采用条料为坯料，故需设置导料板与卸料板。拉深凸模9 的顶面稍低于落料凹模10 ，刃面约一个料厚，使落料完毕后才进行拉深。拉深时由压力机气垫通过顶杆7 和压边圈8进行压边。拉深完毕后靠顶杆7 顶件，卸料则由刚性卸料板2 承担。 1一凸模；2一上模座；3一打料杆；4一推件块；5一凹模； 6一定位板；7一压边圈；8一下模座；9一卸料螺钉 图4.6.2 有压边装置的首次拉深模 (4) 双动压力机上使用的首次拉滦模(图4.6.4) 因双动压力机有两个滑块，其凸模1 与拉深滑块( 内滑块) 相连接，而上模座2(上模座上装有压边圈3) 与压边滑块(外滑块)相连。拉深时压边滑块首先带动压边圈压住毛坯，然后拉深滑块带动拉深凸模下行进行拉深。此模具因装有刚性压边装置，所以模具结构显得很简单，制造周期也短，成本也低，但压力机设备投资较高。 2．后续各工序拉深模 后续拉深用的毛坯是已经过首次拉深的半成品筒形件，而不再是平板毛坯。因此其定位装置、压边装置与首次拉深模是完全不同的。后续各工序拉深模的定位方法常用的有三种：第一种采用特定的定位板(图4.6.5) ；第二种是凹模上加工出供半成品定位的凹窝；第三种为利用半成品内孔，用凸模外形或压边圈的外形来定位(图4.6.6) 。此时所用压边装置已不再是平板结构，而应是圆筒形结构。
（工艺技术）第章拉深工艺与拉深模设计及培训教材
拉深（又称拉延）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。它是冲压基本工序之一，广泛应用于汽车、电子、日用品、仪表、航空和航天等各种工业部门的产品生产中，不仅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，如图4.1.1所示。 a) 轴对称旋转体拉深件b)盒形件c) 不对称拉深件 图4.1.1 拉深件类型 拉深可分为不变薄拉深和变薄拉深。前者拉深成形后的零件，其各部分的壁厚与拉深前的坯料相比基本不变；后者拉深成形后的零件，其壁厚与拉深前的坯料相比有明显的变薄，这种变薄是产品要求的，零件呈现是底厚、壁薄的特点。在实际生产中，应用较多的是不变薄拉深。本章重点介绍不变薄拉深工艺与模具设计。 拉深所使用的模具叫拉深模。拉深模结构相对较简单，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。图4.1.2为有压边圈的首次拉深模的结构图，平板坯料放入定位板6内，当上模下行时，首先由压边圈5和凹模7将平板坯料
压住，随后凸模10将坯料逐渐拉入凹模孔内形成直壁圆筒。成形后，当上模回升时，弹簧4恢复，利用压边圈5将拉深件从凸模10上卸下，为了便于成形和卸料，在凸模10上开设有通气孔。压边圈在这副模具中，既起压边作用，又起卸载作用。 图4.1.2 拉深模结构图 １－模柄２－上模座３－凸模固定板４－弹簧５－压边圈 ６－定位板７－凹模８－下模座９－卸料螺钉10－凸模
圆筒形件是最典型的拉深件。平板圆形坯料拉深成为圆筒形件的变形过程如图 图4.2.1 拉深变形过程图4.2.2 拉深的网格试验
典型冲压件冲压工艺设计实例 汽车车门玻璃升降器外壳件的形状、尺寸如图 8.2.1 所示，材料为 08 钢板，板厚 1.5mm ，中批量生产，打算采用冲压生产，要求编制冲压工艺。 8.2.1 冲压件的工艺分析 首先必须充分了解产品的应用场合和技术要求，并进行工艺分析。汽车车门上的玻璃抬起或降落是靠升降器操纵的。升降器部件装配简图如图 8.2.2 所示，本冲压件为其中的外壳 5 。升降器的传动机构装在外壳内，通过外壳凸缘上三个均布的小孔 φ 3.2mm 用铆钉铆接在车门座板上。传动轴 6 以 I T11 级的间隙配合装在外壳件右端孔 φ 16.5mm 的承托部位，通过制动扭簧 3 、联动片 9 及心轴 4 与小齿轮 11 联接，摇动手柄 7 时，传动轴将动力传递给小齿轮，然后带动大齿轮 12 ，推动车门玻璃升降。 该冲压件采用 1.5mm 的钢板冲压而成，可保证足够的刚度与强度。外壳内腔的主要配合尺寸φ 16.5 mm 、 φ 22.3 mm 、 16 mm 为IT11-IT12 级。为确保在铆合固定后，其承托部位与轴套的同轴度，三个φ 3.2mm 小孔与φ 16.5mm 间的相对位置要准确，小孔中心圆直径φ 42 ± 0.1mm 为 Ⅰ T10 级。此零件为旋转体，其形状特征表明，是一个带凸缘的圆筒形件。其主要的形状、尺寸可以由拉深、翻边、冲孔 等冲压工序获得。作为拉深成形尺寸，其相对值 、 都比较合适，拉深工艺性较好。φ 22.3 mm 、16 mm 的公差要求偏高，拉深件底部及口部的圆角半径 R1.5 mm 也偏小，故应在拉深之后，另加整形工序，并用制造精度较高、间隙较小的模具来达到。 三个小孔 φ 3.2 mm 的中心圆直径 42 ± 0.1mm 的精度要求较高，按冲裁件工艺性分析，应以 φ 22.3 mm 的内径定位，用高精度（IT7 级以上）冲模在一道工序中同时冲出。 图 8.2.1 玻璃升降器外壳
冲压模具毕业设计 1. 绪论 1.1冲压的概念、特点及应用 冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。 与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济 方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。 （1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因 为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可 达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。 （2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量, 而模具的寿命一般较长, 所以冲压的质量稳定, 互换性好, 具有“一模一样”的特征。 3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。
（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。 但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。 冲压地、在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。 1.2冲压的基本工序及模具 由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。
例8.2.1冲裁模设计与制造实例 工件名称：手柄 工件简图：如图8.2.1所示。 生产批量：中批量 材料：Q235-A钢 材料厚度：1.2mm 1．冲压件工艺性分析 此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为Q235-A钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个φ8mm的孔和5个φ5mm的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为3．5mm(大端4个φ5mm的孔与φ8mm 孔、φ5mm的孔与R16mm外圆之间的壁厚)。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。 2．冲压工艺方案的确定 该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。 方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。 方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。 方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚3．5mm接近凸凹模许用最小壁厚3．2mm，模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。 3．主要设计计算 （1）排样方式的确定及其计算 设计级进模，首先要设计条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的特点，直排时材料利用率低，应采用直对排，如图8.2.2 所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料。隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转180°，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。搭边值取2．5mm和3．5mm，条料宽度为135mm，步距离为53 mm，一个步距的材料利用率为78%（计算见表8.2.1）。查板材标准，宜选950mm×1500mm的钢板，每张钢板可剪裁为7张条料 （135mm×1500mm），每张条料可冲56个工件，故每张钢板的材料利用率为76%。
1 分析零件的工艺性 冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。虽然冲 压加工工艺过程包括备料—冲压加工工序—必要的辅助工序—质量检验— 组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。 而冲压加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。即使同一个零件， 由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺 性的涵义也不完全一样。这里我们重点分析零件的结构工艺性。 该零件是空气滤清器壳，从图1.1中我们可以看出该零件的精度要求不 是很高，但要求有较高的钢度和强度。在零件图中，尺寸0 1102-φ为IT14级， 其余尺寸未标注公差，可以按自由公差计算和处理。零件的外形尺寸为102φ， 属于中小型零件，料厚为1.5mm 。
图1-1空气滤清器壳 下面分析结构工艺性。因为该零件为轴对称旋转体，故落料片肯定是圆 形，其冲裁的工艺性很好。零件为带法兰边圆筒形件，且d D F 、d h都不太 大，拉深工艺性较好，圆角半径R3、R6都大于等于2倍料厚，对于拉深都很适合。 因此，该壳体零件的冲压生产要用到的冲压加工基本工序有：落料、拉深（拉深的次数可能为多次）。用这些工序的组合可以提出多种不同的工艺方案。 2 确定工艺方案 2.1 计算毛坯尺寸 由于板料在扎压或退火时所产生的聚合组织而使材料引起残存的方向性，反映到拉深过程中，就使桶形拉深件的口部形成明显的突耳。此外，如果板料本身的金属结构组织不均匀、模具间隙不均匀、润滑的不均匀等等，也都会引起冲件口高低不齐的现象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外缘进行修边处理。这样在计算毛坯尺寸的时候就必需加上修边余量然后再进行毛坯的展开尺寸计算。 根据零件的尺寸取修边余量的值为4mm。 在拉深时，虽然拉深件的各部分厚度要求发生一些变化，但如果采用适当的工艺措施，则其厚度的变化量还是并不太大。在设计工艺过程时，可以
金属塑性成形模具设计计算说明书 设计题目：筒形件二次反拉深模具设计 ——第二次拉深 班级：机自04班 姓名：严语 学号： 2010092040
1.设计任务书 （1）DC04钢板，具体性能查手册 （2）模具原理如图所示，拉深模具分为两套，第一次拉深过程模具结构及尺寸如图中左部所示，第二次拉深过程尺寸如图中右部所示 （3）第一次拉深与第二次拉深的基本尺寸如表中所示 （4）设计说明书，模具图纸（零件图、装配图） 2.模具原理图 3.拉深过程基本尺寸
一、拉深工艺分析 1.凸凹模圆角半径的比较 按表取模口圆角5.5mm，冲头圆角8.5mm 2.拉深系数的校核 第二次拉深系数：m2=d2 d1=78 102.5 =0.76 查《金属塑性成形工艺及模具设计》表8-14，由于圆筒型件的毛坯相对厚度 t D =1 102.5 =0.97%，查得许用极限拉深系数[m2]=0.76~0.78，故拉深系数合理。 3.模具工作部分尺寸的确定 凹模和凸模单边间隙z=t max+kt=1.4mm，按表取模隙1.4mm 二、压力机吨位的计算 1.拉深力的计算 查《金属塑性成形工艺及模具设计》表8-11系数K1之值，取K1=1.0 查国家标准GB/T 5213-2008，DC04牌号钢板的抗拉强度不小于270MPa，底部传力区一次拉深时无形变，取σ b =270MPa 则拉深力F2=πd2tσb K2=3.1416×78×1×270×1.0=66.161kN 2.压边力的计算 由筒形件毛坯拉深压边力计算公式F Q=π 4 [D2?(d1+2r d)2]p 查《金属塑性成形工艺及模具设计》表8-13单位压边力，取p=2.9MPa， 故压边力F Q=3.1416 4 ×[1002?(75+2×5.5)2]×2.9=5.93kN 3.压力机吨位的选择 取拉深施力行程小于压力机公称压力行程的拉深，则所选压力机的公称吨位应满足： F 机 ≥1.4(F+F Q)=1.4×(66.16+5.93)=100.93kN 故压力机的公称压力要大于100.93kN，具体型号需考虑模具闭合高度及整体尺寸。
拉深工艺及拉深模设计 本章内容简介： 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、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、拉深辅助工序等。 学习目的与要求： 1．了解拉深变形规律、掌握拉深变形程度的表示； 2．掌握影响拉深件质量的因素； 3．掌握拉深工艺性分析。 重点： 1. 拉深变形特点及拉深变形程度的表示； 2．影响拉深件质量的因素； 3．拉深工艺性分析。 难点： 1．拉深变形规律及拉深变形特点； 2．拉深件质量分析； 3．拉深件工艺分析。 拉深：利用拉深模将一定形状的平面坯料或空心件制成开口空心件的冲压工序。拉深工艺可以在普通的单动压力机上进行，也可在专用的双动、三动拉深压力机或液压机上进行。 拉深件的种类很多，按变形力学特点可以分为四种基本类型，如图5-1所示。 图5-1 拉深件示意图 5.1 拉深变形过程分析 5.1.1 拉深变形过程及特点 图5-2所示为圆筒形件的拉深过程。直径为D、厚度为t的圆形毛坯经过拉深模拉深，得到具有外径为d、高度为h的开口圆筒形工件。 图5-2 圆筒形件的拉深
1．在拉深过程中，坯料的中心部分成为筒形件的底部，基本不变形，是不变形区，坯料的凸缘部分（即D-d的环形部分）是主要变形区。拉深过程实质上就是将坯料的凸缘部分材料逐渐转移到筒壁的过程。 2．在转移过程中，凸缘部分材料由于拉深力的作用，径向产生拉应力，切向产生压应 力。在和的共同作用下，凸缘部分金属材料产生塑性变形，其“多余的三角形”材料沿径向伸长，切向压缩，且不断被拉入凹模中变为筒壁，成为圆筒形开口空心件。3．圆筒形件拉深的变形程度，通常以筒形件直径d与坯料直径D的比值来表示，即 m=d/D（5-1） 其中m称为拉深系数，m越小，拉深变形程度越大；相反，m越大，拉深变形程度就越小。 5.1.2 拉深过程中坯料内的应力与应变状态 拉深过程是一个复杂的塑性变形过程，其变形区比较大，金属流动大，拉深过程中容易发生凸缘变形区的起皱和传力区的拉裂而使工件报废。因此，有必要分析拉深时的应力、应变状态，从而找出产生起皱、拉裂的根本原因，在设计模具和制订冲压工艺时引起注意，以提高拉深件的质量。 根据应力应变的状态不同，可将拉深坯料划分为凸缘平面区、凸缘圆角区、筒壁区、筒底圆角区、筒底区等五个区域。 1．凸缘平面部分(A区) 这是拉深的主要变形区，材料在径向拉应力和切向压应力的共同作用下产生切向压缩与径向伸长变形而被逐渐拉人凹模。在厚度方向，由于压料圈的作用，产生了压应力，但通常和的绝对值比大得多。厚度方向的变形决定于径向拉应力和切向压应力 之间的比例关系，一般板料厚度有所增厚，越接近外缘，增厚越多。如果不压料(＝0)，或压料力较小(小)，这时板料增厚比较大。当拉深变形程度较大，板料又比较薄时， 则在坯料的凸缘部分，特别是外缘部分，在切向压应力作用下可能失稳而拱起，形成所谓起皱。 图5-3 拉深过程的应力与应变状态 2．凸缘圆角部分(B区) 这是位于凹模圆角部分的材料，径向受拉应力而伸长，切向受压应力而压缩，厚度方向受到凹模圆角的压力和弯曲作用产生压应力。由于这里切向压应力值不大，而 径向拉应力最大，且凹模圆角越小，由弯曲引起的拉应力越大，板料厚度有所减薄，所以有可能出现破裂。 3．筒壁部分(C区)
案例3拉深模 零件名称：180柴油机通风口座子 生产批量：大批量 材料：08酸洗钢板 零件简图：如图17所示 图17通风口座子 设计步骤按如下程序进行 (一)分析零件的工艺性 这是一个不带底的阶梯形零件，其尺寸精度、各处的圆角半径均符合拉深工艺要求。该零件形状比较简单，可以采用：落料一拉深成二阶形阶梯件和底部冲孔一翻边的方案加
工。但是能否一次翻边达到零件所要求的高度，需要进行计算。 1. 翻边工序计算 一次翻边所能达到的高度： 按相关表取极限翻边系数K最小=0.68 由相应公式计算得： H最大=D/2(1-K最小)+0.43r+0.72δ =56/2(1-0.68)+0.43*8+0.72*1.5 =13.48(mm) 而零件的第三阶高度H=21.5>H最大=13.48。 由此可知一次翻边不能达到零件高度要求，需要采用拉深成三阶形阶梯件并冲底孔，然后再翻边。第三阶高度应该为多少，需要几次拉深，还需继续分析计算。 计算冲底孔后的翻边高度h（见图18）： 取极限翻边系数K最小=0.68 拉深凸模圆角半径取r凸=2σ=3mm 由相关公式得翻边所能达到的最大高度： 图 18拉深后翻边 h最大=D/2(1-K最小)+0.57r凸 =56/2（1-0.68）+0.57*3
=10.67（mm） 取翻边高度 h=10(mm) 计算冲底孔直径d: d=D+1.14r凸-2h =56+1.14×3-2×10 =39.42(mm) 实际采用Ф39mm。 计算需用拉深拉出的第三阶高度h′ h′=H-h+r凸+δ =21.5-10+3+1.5 =16（mm） 根据上述分析计算可以画出翻边前需拉深成的半成品图，如图19所示。 2.拉深工序计算 图19所示的阶梯形半成品需要几次拉深，各次拉深后的半成品尺寸如何，需进行如下拉深工艺计算。 计算毛坯直径及相对厚度： 先作出计算毛坯分析图，如图20所示。为了计算方便，先按分析图中所示尺寸，根据弯曲毛坯展开长度计算方法求出中性层母线的各段长度并将计算数据列于表6中。
拉深模设计与制造实例 零件简图：如图8.2.7所示。 生产批量：大批量 材料：镀锌铁皮 材料厚度：1mm 1．冲压件工艺性分析 该工件属于较典型圆筒形件拉深，形状简单对称，所有尺寸均为自由公差，对工件厚度变化也没有作要求，只是该工件作为另一零件的盖，口部尺寸φ69可稍作小些。而工件总高度尺寸14mm可在拉深后采用修边达要求。 2．冲压工艺方案的确定 该工件包括落料、拉深两个基本工序，可有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，后拉深。采用单工序模生产。 方案二：落料-拉深复合冲压。采用复合模生产。 方案三：拉深级进冲压。采用级进模生产。 方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，生产效率低，难以满足该工件大批量生产的要求。方案二只需一副模具，生产效率较高，尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产效率高，但模具结构比较复杂，送进操作不方便，加之工件尺寸偏大。通过对上述三种方案的分析比较，该件若能一次拉深，则其冲压生产采用方案二为佳。 3．主要设计计算 （1）毛坯尺寸计算 根据表面积相等原则，用解析法求该零件的毛坯直径D，具体计算见表8.2.7。 （2）排样及相关计算 采用有废料直排的排样方式，相关计算见表8.2.7。查板材标准，宜选750mm×1000mm 的冷轧钢板，每张钢板可剪裁为8张条料（93mm×1000mm），每张条料可冲10个工件，故每张钢板的材料利用率为68%。
（3）成形次数的确定 该工件底部有一台阶，按阶梯形件的拉深来计算，求出h/dmin=15.2/40=0.38，根据毛坯相对厚度t/D=1/90.5=1.1，查表4.4.3发现h/dmin小于表中数值，能一次拉深成形。所以能采用落料-拉深复合冲压。 （4）冲压工序压力计算 该模具拟采用正装复合模，固定卸料与推件，具体冲压力计算见表8.2.7所示。根据冲压工艺总力计算结果并结合工件高度，初选开式双柱可倾压力机J23-25。 （5）工作部分尺寸计算 落料和拉深的凸、凹模的工作尺寸计算见表8.2.8所示。其中因为该工件口部尺寸要求要与另一件配合，所以在设计时可将其尺寸作小些，即拉深凹模尺寸取φ68.1+0.08mm，相应拉深凸模尺寸取φ66.1-0.05mm。工件底部尺寸φ43 mm、φ40 mm、3mm与R2 mm因为属于过渡尺寸，要求不高，为简单方便，实际生产中直接按工件尺寸作拉深凸、凹模该处尺寸。
第四章拉深工艺及拉深模具设计复习题答案 一、填空题 1.拉深是是利用拉深模将平板毛坯压制成开口空心件或将开口空心件进一步 变形的冲压工艺。 2.拉深凸模和凹模与冲裁模不同之处在于，拉深凸、凹模都有一定的圆角而不 是锋利的刃口，其间隙一般稍大于板料的厚度。 3.拉深系数m是拉深后的工件直径和拉深前的毛坯直径的比值，m越小，则变 形程度越大。 4.拉深过程中，变形区是坯料的凸缘部分。坯料变形区在切向压应力和径向拉 应力的作用下，产生切向压缩和径向伸长的变形。 5.对于直壁类轴对称的拉深件，其主要变形特点有：（１）变形区为凸缘部分； （２）坯料变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下，产生切向压缩与径向的伸长，即一向受压、一向收拉的变形；（３）极限变形程度主要受传力区承载能力的限制。 6.拉深时，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。 7.拉深中，产生起皱的现象是因为该区域内受较大的压应力的作用，导致材料 失稳_而引起。 8.拉深件的毛坯尺寸确定依据是面积相等的原则。 9.拉深件的壁厚不均匀。下部壁厚略有减薄，上部却有所增厚。
10.在拉深过程中，坯料各区的应力与应变是不均匀的。即使在凸缘变形区也是 这样，愈靠近外缘，变形程度愈大，板料增厚也愈大。 11.板料的相对厚度t/D越小，则抵抗失稳能力越愈弱，越容易起皱。 12.因材料性能和模具几何形状等因素的影响，会造成拉深件口部不齐，尤其是 经过多次拉深的拉深件，起口部质量更差。因此在多数情况下采用加大加大工序件高度或凸缘直径的方法，拉深后再经过切边工序以保证零件质量。13.拉深工艺顺利进行的必要条件是筒壁传力区最大拉应力小于危险断面的抗 拉强度。 14.正方形盒形件的坯料形状是圆形；矩形盒形件的坯料形状为长圆形或椭圆 形。 15.用理论计算方法确定坯料尺寸不是绝对准确，因此对于形状复杂的拉深件， 通常是先做好拉深模，以理论分析方法初步确定的坯料进行试模，经反复试模，直到得到符合要求的冲件时，在将符合要求的坯料形状和尺寸作为制造落料模的依据。 16.影响极限拉深系数的因素有：材料的力学性能、板料的相对厚度、拉深条件 等。 17.一般地说，材料组织均匀、屈强比小、塑性好、板平面方向性小、板厚方向 系数大、硬化指数大的板料，极限拉深系数较小。 18.拉深凸模圆角半径太小，会增大拉应力，降低危险断面的抗拉强度，因而会 引起拉深件拉裂，降低极限变形。 19.拉深凹模圆角半径大，允许的极限拉深系数可减小，但过大的圆角半径会使 板料悬空面积增大，容易产生失稳起皱。