拉深件2拉深次数计算和拉深系数确定

冷冲压工艺及模具设计复习题精选一、填空题1、常用冲压设备有机械压力机、锻压机和油压机。

2、冲裁是利用模具在压力机上使板料分离的工序。

3、降低冲裁力的措施有斜刃口冲裁、阶梯式凸模冲裁和加热冲裁等方法。

4、冲裁模具根据工序的组合程度可以分为：单工序冲裁模、复合冲裁模和级进冲裁模。

5、凸模固定方法主要有三类：直接固定、黏结固定和其他固定法。

6、模架一般由标准件组成，包括上模座、下模座、导柱、导套、模柄五种标准件。

7、凹模固定方法主要有两类：螺钉固定和销钉固定。

8、弯曲毛料长度是按照弯曲件中性层展开长度计算的。

9、以后各工序拉深模的定位方式主要有三种：一是采用特定的定位板，二是凹模上加工出供半成品定位的凹窝，三是利用半成品的内孔用凸模外形来定位。

10、拉深润滑通过减少材料与压边圈及模具之间的摩擦，从而减低拉深力提高模具寿命。

11、翻边、胀形、缩口、校平等成形工序的共同特点是通过材料的局部变形来改变毛坯的形状和尺寸。

12、冷冲压工序分为分离工序和成形工序两大类。

13、在弯曲工艺方面，减小回弹最适当的措施是增加校正工序。

14、弯曲时，板料的最外层纤维频于拉裂时的弯曲半径称为最小弯曲半径。

15、冲模是利用压力机对金属或非金属材料加压，使其产生分离和变形而得到所需要冲件的工艺装备。

16、冷冲压加工获得的零件一般无需进行机械加工因而是一种节省原材料、节省能耗的无切屑的加工方法。

17、冷冲模按工序组合形式可分为单工序模和复合模。

18、冲压过程中的主要特征是自动化生产，技术要求高，精度高。

19、冷冲压生产常用的材料有黑色金属、有色金属、非金属。

20、冲裁包括冲孔、落料、切断、修边等工序，一般来说，主要是指冲孔、落料工序。

21、冲裁变形过程大致可分为弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段三个阶段。

22、光亮带是紧挨圆角带并与板面垂直的光亮部分23、弯曲时，为了防止出现偏移，可采用压料和定位两种方法解决二、判断题1、金属材料发生塑性变形时，体积会发生变化，“伸长类”变形会使体积增加，“压缩类”变形会使体积减小。

拉深件坯料形状和尺寸是以冲件形状和尺寸为基础,按体积不变原则和相似原则确定;体积不变原则,即对于不变薄拉深,假设变形前后料厚不变,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；相似原则,即利用拉深前坯料的形状与冲件断面形状相似,得到坯料形状;当冲件的断面是圆形、正方形、长方形或椭圆形时,其坯料形状应与冲件的断面形状相似,但坯料的周边必须是光滑的曲线连接;对于形状复杂的拉深件,利用相似原则仅能初步确定坯料形状,必须通过多次试压,反复修改,才能最终确定出坯料形状,因此,拉深件的模具设计一般是先设计拉深模,坯料形状尺寸确定后再设计冲裁模;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,因此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以保证零件质量;切边余量可参考表4.3.1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;首先将拉深件划分为若干个简单的便于计算的几何体,并分别求出各简单几何体的表面积;把各简单几何体面积相加即为零件总面积,然后根据表面积相等原则,求出坯料直径;图 4.3.1 圆筒形拉深件坯料尺寸计算图在计算中,零件尺寸均按厚度中线计算；但当板料厚度小于1ｍｍ时,也可以按外形或内形尺寸计算;常用旋转体零件坯料直径计算公式见表4.3.3;该类拉深零件的坯料尺寸,可用久里金法则求出其表面积,即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;如图4.3.2所示,旋转体表面积为 A;图4.3.2 旋转体表面积计算图１．拉深系数的定义图4.4.1 圆筒形件的多次拉深在制定拉深工艺时,如拉深系数取得过小,就会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差;因此拉深系数减小有一个客观的界限,这个界限就称为极限拉深系数;极限拉深系数与材料性能和拉深条件有关;从工艺的角度来看,极限拉深系数越小越有利于减少工序数;２．影响极限拉深系数的因素3拉深工作条件图4.4.2 凸凹模圆角半径对极限拉深系数的响但凸、凹模圆角半径也不宜过大,过大的圆角半径,会减少板料与凸模和凹模端面的接触面积及压料圈的压料面积,板料悬空面积增大,容易产生失稳起趋;凸、凹模之间间隙也应适当,太小,板料受到太大的挤压作用和摩擦阻力,增大拉深力；间隙太大会影响拉深件的精度,拉深件锥度和回弹较大;2摩擦润滑凹模和压料圈与板料接触的表面应当光滑,润滑条件要好,以减少摩擦阻力和筒壁传力区的拉应力;而凸模表面不宜太光滑,也不宜润滑,以减小由于凸模与材料的相对滑动而使危险断面变薄破裂的危险;3压料圈的压料力压料是为了防止坯料起皱,但压料力却增大了筒壁传力区的拉应力,压料力太大,可能导致拉裂;拉深工艺必须正确处理这两者关系,做到既不起皱又不拉裂;为此,必须正确调整压料力,即应在保证不起皱的前堤下,尽量减少压料力,提高工艺的稳定性;此外,影响极限拉深系数的因素还有拉深方法、拉深次数、拉深速度、拉深件的形状等;采用反拉深、软模拉深等可以降低极限拉深系数；首次拉深极限拉深系数比后次拉深极限拉深系数小；拉深速度慢,有利于拉深工作的正常进行,盒形件角部拉深系数比相应的圆筒形件的拉深系数小;３．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;表4.4.1在实际生产中,并不是在所有情况下都采用极限拉深系数;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;１．拉深次数的确定注：１.表中拉深数据适用于08钢、10钢和15Mn钢等普通拉深碳钢及黄铜Ｈ62;对拉深性能较差的材料,如20钢、25钢、Ｑ215钢、Ｑ235钢、硬铝等应比表中数值大％～％；而对塑性较好的材料,如05钢、08钢、10钢及软铝等应比表中数值小％～％;２. 表中数据适用于未经中间退火的拉深;若采用中间退火工序时,则取值应比表中数值小2％～3％;３.表中较小值适用于大的凹模圆角半径〔ｒＡ＝８～１５ｔ〕,较大值适用于小的凹模圆角半径〔ｒＡ＝４～８ｔ〕;注：此表适用于08钢、10钢及15Mn钢等材料;其余各项同表4.4.1之注;１查表法根据工件的相对高度即高度Ｈ与直径ｄ之比值,从表4.4.3中查得该工件拉深次数;注：1.大的Ｈ/ｄ值适用于第一道工序的大凹模圆角〔ｒＡ８～１５ｔ〕;2.小的Ｈ/ｄ值适用于第一道工序的小凹模圆角〔ｒＡ４～８ｔ〕;3.表中数据适用材料为08Ｆ钢、10Ｆ钢;3计算方法拉深次数的确定也可采用计算方法进行确定,其计算公式如下：2．各次拉深工序件尺寸的确定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：无凸缘圆筒形件拉深工序计算流程如图4.4.3所示;图4.4.3 无凸缘圆筒形件拉深工序计算流程例4.4.1图4.4.4 无凸缘圆筒形件以上计算所得工序件有关尺寸都是中径尺寸,换算成工序件的外径和总高度后,绘制的工序件草图如图4.4.5所示;1.压料装置与压料力为了解决拉深过程中的起皱问题,生产实际中的主要方法是在模具结构上采用压料装置;常用的压料装置有刚性压料装置和弹性压料装置两种详见;是否采用压料装置主要看拉深过程中是否可能发生起皱,在实际生产中可按表4.4.4来判断拉深过程中是否起皱和采用压料装置;图4.4.5 拉深工序件草图压料装置产生的压料力ＦＹ大小应适当,ＦＹ太小,则防皱效果不好；ＦＹ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;２．拉深力与压力机公称压力１拉深力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;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;但有凸缘圆筒形件拉深时,坯料凸缘部分不是全部进入凹模口部,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;图4.5.1 有凸缘圆形件与坯料图1.有凸缘圆筒形件的拉深变形程度注：1.表中大值适于大的圆角半径由t/D=2%～%时的R=10～12t到t/D=%～％时的R=20～25t,小值适用于底部及凸缘小的圆角半径,随着凸缘直径的增加及相对拉深深度的减小,其值也跟着减小;2.表中数值适用于10钢,对于比10钢塑性好的材料取表中的大值；塑性差的材料,取表中小数值;2.有凸缘圆筒形件的拉深方法１窄凸缘圆筒形件的拉深可以将窄凸缘圆筒形件当作无凸缘圆筒形件进行拉深,在最后两道工序中将工序件拉成具有锥形的凸缘,最后通过整形压成平面凸缘;图4.5.2为窄凸缘圆筒形件及其拉深工艺过程,材料为10钢,板厚为1ｍｍ; ２宽凸缘圆筒形件的拉深方法如果根据极限拉深系数或相对高度判断,拉深件不能一次拉深成形时,则需进行多次拉深;a 窄凸缘拉深件b窄凸缘件拉深过程Ⅰ－第一次拉深Ⅱ－第二次拉深Ⅲ－第三次拉深Ⅳ－成品图4.5.2 窄凸缘圆筒形件的拉深第一次拉深时,其凸缘的外径应等于成品零件的尺寸加修边量,在以后的拉深工序中仅仅使已拉深成的工序件的直筒部分参加变形,逐步地达到零件尺寸要求,第一次拉深时已经形成的凸缘外径必须保持在以后拉深工序中不再收缩;因为在以后的拉深工序中,即使凸缘部分产生很小的变形,筒壁传力区将会产生很大的拉应力,使危险断面拉裂;为此在调节工作行程时,应严格控制凸模进入凹模的深度;对于多数普通压力机来说,要严格做到这一点有一定困难,而且尺寸计算还有一定误差,再加上拉深时板料厚度有所变化,所以在工艺计算时,除了应精确计算工序件高度外,通常有意把第一次拉入凹模的坯料面积加大3％～5％有时可增大至10%,在以后各次拉深时,逐步减少这个额外多拉入凹模的面积,最后使它们转移到零件口部附近的凸缘上;用这种办法来补偿上述各种误差,以免在以后各次拉深时凸缘受力变形;宽凸缘圆筒形件多次拉深的工艺方法通常有两种：一种是中小型、料薄的零件,采用逐步缩小筒形部分直径以增加其高度的方法图;用这种方法制成的零件,表面质量较差,其直壁和凸缘上保留着圆角弯曲和局部变薄的痕迹,需要在最后增加整形工序;3.有凸缘圆筒形拉深工序件高度的计算图4.5.3 宽凸缘筒形件的拉深方法图4.5.4 宽凸缘圆筒形件拉深工序计算流程阶梯形件图4.5.5的拉深与圆筒形件的拉深基本相同,也就是说每一阶梯相当于相应圆筒形件的拉深;而其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;图4.5.5 阶梯形件1.判断能否一次拉深成形判断所给阶梯形件能否一次拉深成形的方法是,先求出零件的高度ｈ与最小直径ｄｎ之比,然后查表4.4.3,如果拉深次数为1,则可一次拉深成形,否则就要多次拉深成形;2.阶梯形件多次拉深的方法图4.5.6 阶梯形多次拉深方法图4.5.7 电喇叭底座的拉深1．拉深变形特点曲面形状零件主要是指球面、锥面、抛物面形状冲件以及诸如汽车覆盖件一类冲件;这类零件的拉深成形,其变形区、受力情况及变形特点并不是单一的,而是属于复合类冲压成形工序;从电动喇叭罩的成形实验中,可以大致了解这类曲面零件的变形特点;图4.5.8这一典型零件拉深成形的变形数值表明,曲面零件拉深成形共同特点是由拉深和胀形两种变形方式的复合;显然,不同曲面形状零件拉深成形的成形极限和成形方法的判断是不同的;材料：08 厚度图4.5.8 电动喇叭罩拉深成形应变数值曲面形状零件在开始拉深成形时,中间部分坯料几乎不与模具表面接触,处于“悬空”状态;随着拉深过程的进行,悬空材料逐渐减少,但仍比圆筒形件拉深时大得多;坯料处于这种悬空状态,抗失稳能力较差,在切向压应力作用下很容易起皱;所以起皱成为曲面零件拉深要解决的主要问题;为此,常常采用压边装置、加大凸缘尺寸、带压料筋的拉深模图4.5.9图4.5.9 带压料筋的拉深模图图反拉深模2．球面冲件的拉深所以,在这种情况下拉深系数不能作为工艺设计的根据;由于球面形状零件拉深时的主要成形障碍是坯料起皱,所以坯料的相对厚度t/D×100成为决定拉深难易和选定拉深方法的主要依据;在实际生产中,半球面件图的拉深方法主要有以下三种:①t/D×100>3时,不用压边即可拉成;不过应注意的是：尽管坯料的相对厚度大,仍然易起小皱,因此必须采用带校正作用的凹模,以便对冲件起校正作用;拉深这种冲件最好采用摩擦压力机;②t/D×100=～3时 ,需采用带压边圈的拉深模; ③t/D×100<时,则采用具有拉深筋的凹模或反拉深;图各种球形件3．抛物面零件的拉深1浅抛物面冲件h/d<～;其拉深特点与半球面件差不多,因此,拉深方法与半球面冲件相似;2 深抛物面冲件h/d>～;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;4. 锥面零件的拉深锥面零件的拉深成形机理与球面形状零件一样,具有拉深、胀形两种机理;由于锥形冲件各部分的尺寸比例关系图不同,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;图锥形件示意图盒形件拉深时的金属流动锥面零件拉深成形方法主要依据下列参数进行判断:1. 形件拉深变形特点盒形件是非旋转体零件,与旋转体零件的拉深相比,其拉深变形要复杂些;盒形件的几何形状是由四个圆角部分和四条直边组成,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;但是,由于直边部分和圆角部分是联在一块的整体,因而在变形过程中相互受到牵制,圆角部分的变形与圆筒形件拉深不完全一样,直边变形也有别于简单弯曲;若在盒形件毛坯上画上方格网,其纵向间距为a,横向间距为b,且a=b;拉深后方格网的形状和尺寸发生变化图：横向间距缩小,而且愈靠近角部缩小愈多,即b>b1>b2>b3；纵向间距增大,而且愈向上,间距增大愈多,即a1>a2>a3>a ; 这说明,直边部分不是单纯的弯曲,因为圆角部分的材料要向直边部分流动,故使直边部分还受挤压;同样,圆角部分也不完全与圆筒形零件的拉深相同,由于直边部分的存在,圆角部分的材料可以向直边部分流动,这就减轻圆角部分材料的变形程度与相同圆角半径的圆筒形冲件比;由以上分析可知,盒形件拉深的特点如下：图盒形件拉深时的应力分布2.盒形件工序计算。

拉深件展开计算公式【实用版】目录1.拉深件的概念及其应用2.拉深件的展开计算公式3.应用举例正文一、拉深件的概念及其应用拉深件是一种常见的金属加工工艺，主要用于制造各种金属制品，如汽车零部件、电器外壳等。

拉深件是指通过压力作用，使金属材料在一定的模具形状下产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的零件。

拉深件的制造过程包括拉伸、深拉、整形等步骤，其质量直接影响到产品的性能和外观。

二、拉深件的展开计算公式拉深件的展开计算公式是金属塑性加工中一个重要的计算方法，主要用于预测拉深后的零件形状和尺寸。

拉深件展开计算公式主要包括以下几个方面：1.拉伸系数拉伸系数是指拉深前后金属材料的长度变化与原始长度之比，用λ表示。

它是一个重要的参数，直接影响到拉深件的尺寸和形状。

2.拉深件的展开面积拉深件的展开面积是指拉深后零件展开后的总面积。

它主要取决于拉深件的形状、尺寸和材料性质等因素。

3.拉深件的展开公式拉深件的展开计算公式如下：S = λ^2 * A其中，S 表示拉深件的展开面积，λ表示拉伸系数，A 表示拉深件的原始面积。

三、应用举例假设我们要制造一个直径为Φ200mm，高度为 H100mm 的圆柱形拉深件，材料为钢。

首先需要计算拉深系数λ，根据拉伸工艺参数和材料性质，可得拉伸系数λ=1.2。

然后，根据原始面积 A=π*(Φ/2)^2=π*(200/2)^2=10000π，代入公式 S = λ^2 * A，可得拉深件的展开面积S=1.2^2 * 10000π=14400π。

根据展开面积 S，可以设计拉深模具，并进行拉深加工，从而得到所需的拉深件。

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。