[机械电子]圆筒形件拉深模设计
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带凸缘圆筒形件拉深模设计
摘要随着中国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要。
本文针对带凸缘圆筒形零件的拉伸工艺性及拉伸工序过程，列举其中一次拉深并完成模具设计。
介绍了筒形零件冷冲压成形过程，经过对筒形零件的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能为前提，将其确定为冲压件，用冲压方法完成零件的加工，且简要分析了坯料形状、尺寸，排样、裁板方案，拉深次数，冲压工序性质、数目和顺序的确定。
进行了工艺力、压力中心、模具工作部分尺寸及公差的计算，并设计出模具。
同时具体分析了模具的主要零部件的设计，冲压设备的选用，凸、凹模间隙调整。
列出了模具所需零件的详细清单，并给出了合理的装配图。
关键词冲压件/带凸缘圆筒形拉伸件/拉伸工艺/拉深模设计WITH FLANGE CYLINDRICAL DEEPDRAWING DIE DESIGNABSTRACTAs China's industrial development unceasingly, the mold industry also appears more and more important. This paper belt of flange cylindrical parts stretching manufacturability and stretching process process, list one time deep drawing and complete the mold design. Cold stamping process of cylindrical parts is introduced, after mass production of the cylindrical parts, parts quality, parts structure, and use requirement analysis, research, according to not reduce the usability for the premise, to identify it for stamping parts, complete parts processing, with stamping method and the brief analysis of the blank shape, size, layout, cutting board, deep drawing, stamping process in nature, the determination of number and order. The technology force, pressure center, mold working parts dimension and tolerance of calculation, and design the mold. At the same time, concrete analysis of main components of the mold design, the selection of stamping equipment, convex and concave die clearance adjustment. Lists the mould needs a detailed list of spare parts, and gives the reasonable assembly drawing.KEYWORDS stamping parts, flange cylindrical stretching, stretching, deep drawing die design process目录1 前言 (1)1.1 模具的概论 (1)1.1.1 冲压与冲模 (1)1.1.2 我国冲压现状与发展方向 (2)1.1.3 国外模具发展趋势及行业特点 (2)1.1.4 模具设计及加工技术的现状 (3)1.1.6 冲模的零部件 (4)1.2 冲压件工艺分析 (5)1.2.1 冲压加工的经济性分析 (5)1.2.2 冲压件的工艺性分析 (5)1.3 本设计要求 (6)2 工艺方案 (7)2.1 工艺性分析 (7)2.1.1 拉深件的结构与尺寸 (7)2.1.3拉深件材料 (7)2.2 设计方案的确定 (7)3 主要工艺参数计算 (8)3.1 确定排样、裁板方案 (8)3.1.1 工艺分析 (8)3.1.2 确定修边余量 (8)3.1.3 坯料直径 (8)3.1.4 排样 (9)3.1.5 压力中心的确定 (10)3.2 拉深工艺的计算 (10)3.2.1 压边 (10)3.2.2 总拉深系数 (10)3.2.3 预算拉深次数 (10)3.2.4 确定首次拉深工序件尺寸 (11)3.2.5 确定拉深次数及以后各次拉深的工序件尺寸 (12)3.2.6 第二次拉深直径和高度 (13)3.2.7 第三次拉深直径和高度 (13)3.2.8 修边 (14)3.2.9 拉深速度 (14)3.3 工艺力计算 (14)3.3.1 拉深力 (14)3.3.2 压料力 (15)3.4 压力机的选择 (16)3.4.1 初选压力机 (16)3.4.2拉深功 (16)3.4.3压力机电动机功率 (16)3.4.4功率校核 (17)4 拉深模设计 (17)4.1拉深模具结构设计 (17)4.2模具工作部分尺寸计算 (17)4.2.1 凸凹模间隙 (17)4.2.2 凸凹模圆角半径 (17)4.2.3凸凹模工作尺寸及公差 (17)4.3标准件的选取 (18)4.3.1 模架 (18)4.3.2下模座 (19)4.3.3上模座 (19)4.3.4 导柱、导套 (19)4.3.5 销钉 (19)4.3.6 螺钉 (20)4.3.7 模柄 (20)4.3.8带螺纹推杆（顶杆） (20)4.3.9 打杆 (20)4.3.10 打杆螺母 (21)4.3.11 橡胶的选取 (21)4.3.12 橡胶螺杆 (22)4.3.13 ；螺杆螺母 (22)4.3.14 模柄紧固螺钉 (22)4.4模具非标准件的设计 (22)4.4.1 拉深凸模的设计 (22)4.4.2拉深凹模的设计 (23)4.4.3 凸模固定板设计 (24)4.4.4压料圈的设计 (24)4.4.6 托板的设计 (25)5 压力机的校核 (25)6 模具装配图 (26)结束语 (27)致谢 (28)参考文献 (29)1 前言板料冲压是金属加工的一种基本方法，他用以生产各种板料零件，具有生产效率高、尺寸精度好、重量轻、成本低并易于实现机械化和自动化等特点。
第一节 圆筒形零件拉深讲解
由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；
筒壁传力区拉裂： 由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。
一、无凸缘圆筒形零件拉深 4、圆筒形零件拉深成形的缺陷及防止措施
1）凸缘变形区的起皱 主要决定于：
切向压应力σ3的大小，越大越容易失稳起皱； 凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力。
凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量越小， 抵抗失稳能力越差。
第n次拉深系数： mn＝dn/dn-1
6、拉深系数的确定 1）拉深系数的概念
拉深系数m 表示拉深前后坯料(工序件)直径的变化率.
m 愈小，说明拉深变形程度愈大，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
若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: 工件在危险断面不至拉破时，所能达到的最小拉深系数mmin。
压料装置产生的压料力Ｆy大小应适当；
在保证变形区不起皱的前提下，尽量选用小的压料力。 理想的压料力是随起皱可能性变化而变。
9、圆筒形零件拉深的压料力和拉深力
2）拉深力与压力机的公称压力 ①拉深力F
按经验公式可计算出圆筒形件带压料装置和不带压料装置的 首次拉深和以后各次拉深的拉深力。 ②压力机的公称压力
②金属的流动过程 工艺网格实验 材料转移：高度、厚度发生变化。
③拉深变形过程
外力
凸缘产生内应力： 径向拉应力σ1；切向压应力σ3
凸缘塑性变形： 径向伸长，切向压缩，形成筒壁
直径为ｄ高度为Ｈ的圆筒形件(H>(D-d)/2)
拉深单元变形动画
一、无凸缘圆筒形零件拉深
2、圆筒形零件拉深过程中坯料内的应力与应变状态 拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态
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。
筒壁传力区拉裂： 由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。
一、无凸缘圆筒形零件拉深 4、圆筒形零件拉深成形的缺陷及防止措施
1）凸缘变形区的起皱 主要决定于：
切向压应力σ3的大小，越大越容易失稳起皱； 凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力。
凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量越小， 抵抗失稳能力越差。
第n次拉深系数： mn＝dn/dn-1
6、拉深系数的确定 1）拉深系数的概念
拉深系数m 表示拉深前后坯料(工序件)直径的变化率.
m 愈小，说明拉深变形程度愈大，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
若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: 工件在危险断面不至拉破时，所能达到的最小拉深系数mmin。
压料装置产生的压料力Ｆy大小应适当；
在保证变形区不起皱的前提下，尽量选用小的压料力。 理想的压料力是随起皱可能性变化而变。
9、圆筒形零件拉深的压料力和拉深力
2）拉深力与压力机的公称压力 ①拉深力F
按经验公式可计算出圆筒形件带压料装置和不带压料装置的 首次拉深和以后各次拉深的拉深力。 ②压力机的公称压力
②金属的流动过程 工艺网格实验 材料转移：高度、厚度发生变化。
③拉深变形过程
外力
凸缘产生内应力： 径向拉应力σ1；切向压应力σ3
凸缘塑性变形： 径向伸长，切向压缩，形成筒壁
直径为ｄ高度为Ｈ的圆筒形件(H>(D-d)/2)
拉深单元变形动画
一、无凸缘圆筒形零件拉深
2、圆筒形零件拉深过程中坯料内的应力与应变状态 拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态
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。
拉深工艺与拉深模设计(二)
４．凸、凹模工作表面粗糙度 凹模： 型腔表面Ra0.8μm， 圆角表面Ra0.4μm 凸模： Ra1.6μm∼0.8μm ５．拉深凸模的出气孔尺寸
4.6.4 凸、凹模的结构形式
拉深凸模与凹模的结构形式取决于工件的形状、尺寸以 及拉深方法、拉深次数等工艺要求，不同的结构形式对拉 深的变形情况、变形程度的大小及产品的质量均有不同的 影响。 当毛坯的相对厚度较大，不易起皱，不需用压边圈压边 时，应采用锥形凹模。
3.压边圈的形式 （1）平面压边圈 适用于一般拉深模
（2）弧形压边圈 适用于 (t / D ×100) < 0.3 ， 且小凸缘和较大圆角半径
（3）带限位装置的压边圈 适于拉深板料较薄或带较宽凸缘的零件
（4）局部压边的压边圈 ） 适于拉深带宽凸缘工件
（5）带拉深筋的压边圈 适用于凸缘特别小或半球形工件
2．中间拉深的凸、凹模尺寸
Dd i = Di 0
+δ d 0 −δ p
D p i = (Ddi − Z )
式中：
Di—各工序的基本尺寸。 —
３．凸、凹模制造公差 非圆形凸、凹模的制造公差可根据工件的公 差来选定。工公差为 ITl3 级以上时, 和 可按IT6 ～8 级取，工件公差在 ITl4 级以下时, 按 ITl0 级 取；圆形凸凹模制造公差查表获得。
4.5 其它旋转体件的拉深
学习目标： 了解其它常见旋转体拉深件的结构、拉深过 程；理解它们的拉深工序安排。 教学要求： 能够计算阶梯圆筒件的拉深次数，确定各种 形状的阶梯圆筒件的拉深工序安排；理解难拉深 的球面、锥形等曲面旋转体拉深件的工艺方案。
4.5.1 阶梯圆筒件的拉深 1. 拉深次数 一次拉深的条件：
4.8 盒形件的拉深
4.5拉深模具设计
式中：F——拉深时的最大工序力（最大拉深 力、压边力和其它力的总和），KN；
深度拉深件或落料拉深复合模：
应使工艺力曲线位于压力机滑块 的许用压力曲线之下，还需对压力机 的电机功率进行校核
三. 压力机的选择
深度拉深件或落料拉深复合模：
1 F1 max h1
1000
① 计算拉深功A
首次拉深：
以后各次拉深：
凸、凹模工作部分形状
带压边圈的拉深
：
a：用于直径d≤100mm的拉深件
b：用于直径d＞100mm的拉深件
五. 拉深工艺的辅助工序
润滑
热处理
目的：消除加工硬化及残余应力
对于普通硬化金属（如08钢、10钢、15钢等）， 若工艺过程正确，模具设计合理，一般可不要进行中 间热处理。 对高度硬化金属（如不锈钢、耐热钢等），一般 一、二道工序后就要进行中间热处理。
凸模圆角的影响
：
凸模圆角rp↓↓→rp处弯曲变形程度 ↑→“危险断面”受拉力大→工件易产生局部变薄； 凸模圆角rp↑↑→凸模与毛坯的接触面↓→ 易产生底部变薄和内皱
四. 凸、凹模工作部分的尺寸设计
凹模圆角半径rd的计算
：
首次拉深： d r
1
0.8 ( D d )t
以后各次拉深： d n
r (0.6 ~ 0.8)rdn1
式中：rd1、rdn-1、rdn——首次、第（n－1）次和第n 次拉深模的凹模圆角半径 D——毛坯直径；d——中径；t——工件厚度。
有平面凸缘拉深件，最后一次拉深时：
凹模圆角半径应和拉深件的一致，即rdn＝r。
四. 凸、凹模工作部分的尺寸设计
凸模圆角半径rd的计算
四. 凸、凹模工作部分的尺寸设计
深度拉深件或落料拉深复合模：
应使工艺力曲线位于压力机滑块 的许用压力曲线之下，还需对压力机 的电机功率进行校核
三. 压力机的选择
深度拉深件或落料拉深复合模：
1 F1 max h1
1000
① 计算拉深功A
首次拉深：
以后各次拉深：
凸、凹模工作部分形状
带压边圈的拉深
：
a：用于直径d≤100mm的拉深件
b：用于直径d＞100mm的拉深件
五. 拉深工艺的辅助工序
润滑
热处理
目的：消除加工硬化及残余应力
对于普通硬化金属（如08钢、10钢、15钢等）， 若工艺过程正确，模具设计合理，一般可不要进行中 间热处理。 对高度硬化金属（如不锈钢、耐热钢等），一般 一、二道工序后就要进行中间热处理。
凸模圆角的影响
：
凸模圆角rp↓↓→rp处弯曲变形程度 ↑→“危险断面”受拉力大→工件易产生局部变薄； 凸模圆角rp↑↑→凸模与毛坯的接触面↓→ 易产生底部变薄和内皱
四. 凸、凹模工作部分的尺寸设计
凹模圆角半径rd的计算
：
首次拉深： d r
1
0.8 ( D d )t
以后各次拉深： d n
r (0.6 ~ 0.8)rdn1
式中：rd1、rdn-1、rdn——首次、第（n－1）次和第n 次拉深模的凹模圆角半径 D——毛坯直径；d——中径；t——工件厚度。
有平面凸缘拉深件，最后一次拉深时：
凹模圆角半径应和拉深件的一致，即rdn＝r。
四. 凸、凹模工作部分的尺寸设计
凸模圆角半径rd的计算
四. 凸、凹模工作部分的尺寸设计
17809-冲压工艺与模具设计-电子教案-模块4
盒形件拉深时的应力分布
项目一 拉深工艺
低盒形件拉深件的毛坯
项目一 拉深工艺
高盒形件拉深件的毛坯
项目一 拉深工艺
任务八 其他拉深方法 变薄拉深件图
项目一 拉深工艺
液体凸模拉深的变形过程
项目一 拉深工艺
聚氨酯橡胶拉深模 强制润滑拉深
项目一 拉深工艺
变薄拉深
项目一 拉深工艺
项目二 拉深模具结构及工作原理
任务一 首次拉深模具的结构及工作原理
1. 无压边首次拉深模具
2. 有压边的首次拉深模具
项目二 拉深模具结构及工作原理
无压边装置的首次拉深模具 工作时，毛坯在定位圈3中 定位，拉深结束后，工件由 凹模底部的台阶完成脱模， 并由下模座底孔落下。由于 模具没有采用导向机构，故 模具安装时由校模圈2完成 凸、凹模的对中，保证间隙 均匀，工作时将校模圈移走。 该模具结构简单，制造方便， 通常用于材料塑性好、相对 厚度较大的零件拉深。由于 其凸模要深入凹模，所以只 适用于浅拉深。
项目二 拉深模具结构及工作原理
任务一 首次拉深模具的结构及工 作原理 任务二 再次拉深模具的结构及工 作原理
模块小结
项目一 拉深工艺
任务一 拉深概念及分类 典型拉深件
项目一 拉深工艺
拉深件的分类
项目一 拉深工艺
不变薄拉深
项目一 拉深工艺
变薄拉深
项目一 拉深工艺
任务二 直壁圆筒形件拉深的变形过程及特点 圆筒形拉深件
项目二 拉深模具结构及工作原理
无压边圈的再次拉深模具
项目二 拉深模具结构及工作原理
带弹性压边圈的再次拉深模具
项目二 拉深模具结构及工作原理
拉深工艺和拉深模设计
学习目旳： 掌握拉深件旳构造工艺性要求，了解拉深件在
公差、材料上旳要求，掌握拉深件工序安排旳一般 原则。
教学要求： 根据弯曲件旳构造工艺性要求改善拉深件旳结
构设计；能够根据拉深件旳工艺条件，拟定拉深件 圆角半径，拟定带孔拉深件旳孔旳位置。
4.2.1 对拉深件形状尺寸旳要求
1）拉深件形状应尽量简朴、对称，尽量一次拉 深成形。
1）孔位应与主要构造面（凸缘面）在同一平面， 或孔壁垂直该平面，便于冲孔与修边在同一 道工序中完毕。
2）拉深件侧壁上旳冲孔与底边或凸缘边旳距离 h 2d t
3）拉深件凸缘上旳孔距：
D1 (d1 3t 2r2 d )
4）拉深件底部孔距：
d d1 2r1 t
4.2.3 拉深件旳精度等级 主要指其横断面旳尺寸精度；一般在IT13级
2）叠加各段中间层面积，求出制件中间层面积；
3）根据“等面积原则”求出毛坯直径。
D
4S
4
f
式中
S——毛坯面积（涉及修边余量）； f——简朴旋转体拉深件各部分面积； D——毛坯直径。
案例分析： 带凸缘制件
无凸缘制件
将制件分割为： 1）1/4凹球环 2）圆柱
3）1/4凸球环 4）圆板
计算：
1）1/4凹球环
要求：
1）rpg≥t，一般取：rpg≥（35）t 2）rpg＜t，增长整形工序，每整形一次，rpg
可减小1/2。
pg
pg
py
3.矩形拉深件壁间圆角半径rpy 矩形拉深件壁间圆角半径rpy：
指矩形拉深件旳四个壁旳转角半径。
要求：rpy≥3t及rpy≥H/5
pg
pg
py
4.2.2 拉深件上旳孔位布置
公差、材料上旳要求，掌握拉深件工序安排旳一般 原则。
教学要求： 根据弯曲件旳构造工艺性要求改善拉深件旳结
构设计；能够根据拉深件旳工艺条件，拟定拉深件 圆角半径，拟定带孔拉深件旳孔旳位置。
4.2.1 对拉深件形状尺寸旳要求
1）拉深件形状应尽量简朴、对称，尽量一次拉 深成形。
1）孔位应与主要构造面（凸缘面）在同一平面， 或孔壁垂直该平面，便于冲孔与修边在同一 道工序中完毕。
2）拉深件侧壁上旳冲孔与底边或凸缘边旳距离 h 2d t
3）拉深件凸缘上旳孔距：
D1 (d1 3t 2r2 d )
4）拉深件底部孔距：
d d1 2r1 t
4.2.3 拉深件旳精度等级 主要指其横断面旳尺寸精度；一般在IT13级
2）叠加各段中间层面积，求出制件中间层面积；
3）根据“等面积原则”求出毛坯直径。
D
4S
4
f
式中
S——毛坯面积（涉及修边余量）； f——简朴旋转体拉深件各部分面积； D——毛坯直径。
案例分析： 带凸缘制件
无凸缘制件
将制件分割为： 1）1/4凹球环 2）圆柱
3）1/4凸球环 4）圆板
计算：
1）1/4凹球环
要求：
1）rpg≥t，一般取：rpg≥（35）t 2）rpg＜t，增长整形工序，每整形一次，rpg
可减小1/2。
pg
pg
py
3.矩形拉深件壁间圆角半径rpy 矩形拉深件壁间圆角半径rpy：
指矩形拉深件旳四个壁旳转角半径。
要求：rpy≥3t及rpy≥H/5
pg
pg
py
4.2.2 拉深件上旳孔位布置
圆筒形件拉深工艺计算
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深工艺计算
三、圆筒形件拉深的压料力与拉深力
２．拉深力与压力机公称压力 （2）压力机公称压力
单动压力机，其公称压力应大于工艺总压力Fz。 工艺总压力为 Fz F FY
注意： 当拉深工作行程较大，尤其落料拉深复合时，应使工艺
力曲线位于压力机滑块的许用压力曲线之下。
在实际生产中，可以按下式来确定压力机的公称压力 Fg ： 浅拉深 Fg (1.6 ~ 1.8)Fz 深拉深 Fg (1.8 ~ 2.0)Fz
（１）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，适当放大，并加以调整，其原则是：
１）保证ｍ1ｍ2…ｍｎ＝ ２）使ｍ1＜ｍ2＜…ｍｎ
d D
最后按调整后的拉深系数计算各次工序件直径：
ｄ1＝ｍ1Ｄ ｄ2＝ｍ2ｄ1
…
ｄｎ＝ｍｎｄｎ－１
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深工艺计算
二、拉深次数与工序件尺寸
极限拉深系数［m］
从工艺的角度来看，［m］越小越有利于减少工序数。
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深工艺计算
一、拉深系数与极限拉深系数
２．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
t/D
［m］
（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
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深工艺计算
二、拉深次数与工序件尺寸
１．拉深次数的确定 （２）推算方法
1）由表4.4.1或表4.4.2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
ｄ1＝ｍ1Ｄ；ｄ2＝ｍ2ｄ1；…；ｄｎ＝ｍｎｄｎ－１； 3）当ｄｎ≤ｄ时，计算的次数即为拉深次数。
圆筒件拉深成形工艺分析和模具设计毕业设计(论文)
目录1.绪论1.1引言1.2Dynaform简介2.圆筒件拉深成形工艺分析和模具设计2.1拉深工艺分析2.1.1确定修边余量错误！未找到引用源。
2.1.2毛坯尺寸计算2.1.3拉深系数和判断拉深次数2.1.4拉深力的计算2.1.5压边力的计算2.2拉深模主要零部件的设计2.2.1拉深模的间隙计算2.2.2拉深模的圆角半径计算2.2.3凸、凹模工作部分的尺寸计算2.2.4凹、凸模固定板的选择2.2.5模架的选择3.圆筒件拉深成形有限元分析4.结论参考文献致谢一、绪论1.1引言1.2 Dynaform简介基本资料在其前处理器(Preprocessor)上可以完成产品仿真模型的生成和输入文件的准备工作。
求解器(LS-DYNA)采用的是世界上最著名的通用显示动力为主、隐式为辅的有限元分析程序，能够真实模拟板料成形中各种复杂问题。
后处理器(Postprocessor)通过CAD技术生成形象的图形输出，可以直观的动态显示各种分析结果。
Dynaform 软件基于有限元方法建立, 被用于模拟钣金成形工艺。
Dynaform软件包含BSE、DFE、Formability三个大模块，几乎涵盖冲压模模面设计的所有要素，包括：定最佳冲压方向、坯料的设计、工艺补充面的设计、拉延筋的设计、凸凹模圆角设计、冲压速度的设置、压边力的设计、摩擦系数、切边线的求解、压力机吨位等。
Dynaform软件可应用于不同的领域，汽车、航空航天、家电、厨房卫生等行业。
可以预测成形过程中板料的裂纹、起皱、减薄、划痕、回弹、成形刚度、表面质量，评估板料的成形性能，从而为板成形工艺及模具设计提供帮助。
Dynaform软件设置过程与实际生产过程一致，操作上手容易。
来设计可以对冲压生产的全过程进行模拟：坯料在重力作用下的变形、压边圈闭合过程、拉延过程、切边回弹、回弹补偿、翻边、胀形、液压成形、弯管成形。
Dynaform软件适用的设备有：单动压力机、双动压力机、无压边压力机、螺旋压力机、锻锤、组合模具和特种锻压设备等。
拉深工艺及拉深模设计
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。
筒形件拉深模具设计
前言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。
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按功能分类
（1）经济型数控车床 采用步进电动机和单片机对普通车床 的进给 系统进 行改造 后形成 的简易 型数控 车床， 成本较 低，但 自动化 程度和 功能都 比较差 ，车削 加工精 度也不 高，适 用于要 求不高 的回转 类零件 的车削 加工。
（2）普通数控车床 根据车削加工要求在结构上进行专门 设计并 配备通 用数控 系统而 形成的 数控车 床，数 控系统 功能强 ，自动 化程度 和加工 精度也 比较高 ，适用 于一般 回转类 零件的 车削加 工。这 种数控 车床可 同时控 制两个 坐标轴 ，即X轴 和Z轴 。
圆筒形件拉深模设计
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方法和步骤。
圆筒形件拉深模设计
本学习情境重点：
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。
热处理的高速钢，又叫作白钢。
硬质合金 硬质合金由难熔材料的碳化钨、碳 化钛和 钴的粉 末，在 高压下 成形， 经1350－1560摄氏度 高温烧
结而成的。具有极高的硬度，常温下 可达HR A92， 仅次于 金刚石 ；红硬 性很好 ，在1000摄氏 度左右 仍能保 持良好 的切削 机能； 具有较 高使用 强度， 抗弯
圆筒形件拉深模设计
第一节 拉深基本原理
（2）网格变化
① 筒底 无变化
② 筒壁 无变化
③ 凸缘区 径向伸长，切向压缩。
（2）拉深变形特点
① 筒底、筒壁是传力区。
圆筒形件拉深模设计
第一节 拉深基本原理
② 凸缘区是变形区
③ 变形不均匀：凸缘边缘变形最大。
二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态
1.应变
（1）凸缘区 径
，刚性强、精度高、噪音低等特点。
12.仪表车床
仪表车床属于简单的卧式车床，一般来 说最大 工件加 工直径 在250mm以下 的机床 ，多属 于
仪表车床。仪表车床分为普通型、六 角型和 精整型 。这种 车床主 要由工 人手工 操作， 适用于 单件、 简单零 部件的 大批生 产。 编辑本段车刀
车刀是车床加工必不可少的部分。车刀 是由刀 头和刀 杆两部 门组成 。刀杆 一般是 碳素结 构钢制 成。刀 头是担 任切削 工作的 ，所使 用的材 料必需 具
(2)卧式数控车床 卧式数控车床又分为数控水平导轨 卧式车 床和数 控倾斜 导轨卧 式车床 。其倾 斜导轨 结构可 以使车 床具有 更大的 刚性， 并易于 排除切 屑。
按加工零件的基本类型分类
(1)卡盘式数控车床 这类车床没有尾座，适合车削盘类 (含短 轴类)零 件。夹 紧方式 多为电 动或液 动控制 ，卡盘 结构多 具有可 调卡爪 或不淬 火卡爪 (即软 卡爪)。
顶住工件，防止它掉下来砸坏车床， 如发现 工件的 位置不 正确或 歪斜， 切忌用 力敲击 ，以免 影响车 床主轴 的精度 ，必须 先将夹 爪、压 板或顶 针略微 松
开，再进行有步骤的校正。 工具和车刀的安放
圆筒形件拉深模设计
第一节 拉深基本原理
三、拉深件的起皱与拉裂（续）
2.筒壁的拉裂
主要取决于：
时才填写。此外，各公司可以另外掭 加一些 符号， 用连接 号将其 与ISO代码相 连接(如 一PF代 表断屑 槽型) 。可转 位刀片 用于车 、铣、 钻、镗 等不同 的加
工方式，其代码的详细内容也略有不 同。
②可转位刀片的断屑槽槽形。为满足切 削能断 屑、排 屑流畅 、加工 表面质 量好、 切削刃 耐磨等 综合性 要
位刀片的刀具。因此，对硬质合金可 转位刀 片的运 用是数 控机床 操纵者 必需了 解的内 容之一 。
选用机夹式可转位刀片，首先要了 解可转 位刀片 型
号表示规则。按国际尺度ISO 1832—1985，可转位刀片的代码表 示方法 是由10位字符 串组成 的，其 排列如 下在一 般情况 下，第8和9位 的代码 在有要 求
(2)顶尖式数控车床 这类车床配有普通尾座或数控尾座， 适合车 削较长 的零件 及直径 不太大 的盘类 零件。
按刀架数量分类
(1)单刀架数控车床 数控车床一般都配置有各种形式的 单刀架 ，如四 工位卧 动转位 刀架或 多工位 转塔式 自动转 位刀架 。
(2)双刀架数控车床 这类车床的双刀架配置平行分布， 也可以 是相互 垂直分 布。
随拉深的进行逐渐增大，结束时达到最大。 3.凸缘区的起皱
圆筒形件拉深模设计
第一节 拉深基本原理
（1） 什么是起皱？ （2） 起皱的原因？
压应力 （3） 在什么情况下会起皱？
当坯料内的压应力超过其抗起皱的能力时会起皱。 （4） 凸缘区抗起皱的能力与什么有关？ ① 坯料厚度越↑，抵抗起皱的能力↑ 。 ② 凸缘宽度越↑ ，抵抗起皱的能力↓。 （5） 什么时刻最易起皱？
本学习情境难点：
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 。
圆筒形件拉深模设计
本次课的重点：
1.什么是起皱？ 2.起皱的原因？ 3.在什么情况下会起皱？ 4.凸缘区抗起皱的能力与什么有关？ 5.什么时刻最易起皱？ 6.在什么情况下可能出现拉裂？ 7.在筒壁的什么部位可能拉裂？
通用性好的万能型车床、加工精度高 的精密 型车床 和加工 效率高 的专用 型车床 的特点 于一身 ，是国 内使用 量最大 ，覆盖 面最广 的一种 数控机 床。 11.马鞍车床
马鞍车床在车头箱处的左端床身为下沉 状，能 够容纳 直径大 的零件 。车床 的外形 为两头 高，中 间低， 形似马 鞍，所 以称为 马鞍车 床。马 鞍车床 适
圆筒形件拉深模设计
筒 壁 的 拉 裂
圆筒形件拉深模设计
不变薄拉深
变薄拉深
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Байду номын сангаас
(1)立式数控车床 立式数控车床简称为数控立车，其车 床主轴 垂直于 水平面 ，一个 直径很 大的圆 形工作 台，用 来装夹 工件。 这类机 床主要 用于加 工径向 尺寸大 、轴向 尺寸相 对较小 的大型 复杂零 件。
合加工径向尺寸大，轴向尺寸小的零 件，适 于车削 工件外 圆、内 孔、端 面、切 槽和公 制、英 制、模 数、经 节螺纹 ，还可 进行钻 孔、镗 孔、铰 孔等工 艺
，特别适于单件、成批生产企业使用 。马鞍 车床在 马鞍槽 内可加 工较大 直径工 件。机 床导轨 经淬硬 并精磨 ，操作 方便可 靠。车 床具有 功率大 、转速 高
圆筒形件拉深模设计
第一节 拉深基本原理
（3）在R′=0.61 Rt处，径向拉应力等于切向压应力，往内，拉 应力占优、厚度变薄，往外，压应力占优、厚度增厚。 2.整个拉深过程中σ1max、σ3max的变化规律 （1）σ1max的变化规律
由小逐渐增大，当Rt=（0.8~0.9）R时，σ1max最大，即拉深 刚开始不久拉应力即达到最大；然后逐渐减小，结束时为零。 （2）σ3max的变化规律
备下列三种基本机能： 车刀 1.冷硬性－在常温时的硬度，又名耐磨 性。
2.红硬性－在高温下还能保持切削所需 的硬度 。
3.韧性－能
承受振动和冲击负荷的机能。
高速钢(又名风钢、锋钢或白钢)
高速钢是一种含钨和铬较多的合金 钢。近 年来我 国试制 成功了 B202无 铬高速
钢、B201无钴特种高速钢，B212、B214无钴 超硬高 速钢及 B211、 B213低钴高 机能高 速钢。 节约了 价值昂 贵的稀 有金属 。高速 钢的机 能：硬 度较高 ，
向： 伸长
凸缘部分 切 向： 压缩
厚度方向： 一定范围内变薄，一定范围外增厚
（2）凹模圆角部分
（3）筒壁部分
圆筒形件拉深模设计
第一节 拉深基本原理
（4）凸模圆角部分 （5）筒底部分
2.应力
拉深成形后制件壁厚和硬度分布
三、拉深时凸缘区的应力分布与起皱
1.拉深过程中某一瞬间，凸缘区的应力分布 （1）径向拉应力边缘最小为0，凹模口处最大。 （2）切向压应力边缘最大，凹模口处最小，但不为0。
圆筒形件拉深模设计
内容简介： 拉深是基本冲压工序之一
本学习情境在分析拉深变形过程及拉深件质量影响因素 的基础上，介绍了拉深工艺计算、工艺方案制定和拉深模设 计。涉及到拉深变形过程分析、拉深件质量分析、拉深系数 及最小拉深系数的影响因素、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、 拉深模的典型结构、拉深模的工作零件设计、辅助工序等。
强度高达100-170公斤每立方毫米；但 性脆、 韧性差 、怕振 ；这些 缺点， 可通过 刃磨公 道的角 度予以 克服。 因此， 硬质合 金被广 泛应用 车刀
常用车刀种类
1、 尖形车刀 2、圆弧形车刀
3、成形车刀
4、机夹可转位不重磨车刀
5、切槽刀（切断刀）
常用车刀用途
①可转位刀片代码。从刀具的材料应用 方面， 数控机 床用刀 具材料 主要是 各类硬 质合金 。从刀 具的结 构方面 ，数控 机床主 要采用 镶嵌式 机夹可 转
求，可转位刀片制成各种断屑槽槽形 。 编辑本段车床保养 装夹校正工件时的注意事项
在装夹工件前，必须先把碳在工件中的 砂泥等 杂质清 除掉免 杂质嵌 进拖板 滑动面 ，加剧 导软磨 损或“ 咬坏” 导轨。 在装夹及校正一些尺寸校大、形状复 杂而装 夹而积 又较小 的工件 时，应 预先在 工件下 面的车 床床面 上安放 一块木 制的床 盖板， 同时用 压板或 活络顶 针
大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大 于板料厚度。