第6章拉深工艺与拉深模具

按图得：
4
D2
a1 a2
a3＋a4＋a5
ai
故
D
4
ai
a1
4
(d
2 4
d32 )
a2
2
r1d3
4r1
a3 d2h
a4
2
r2 d1
4r2
整理后可得坯料直径为:
a5
d12
4
D
d12
4d2h
2r(d1
d2
)
4r 2
d
2 4
d32
d
2 4
4d 2 H
3.44rd 2
常用旋转体拉深件毛坯直径计算公式见表6－5
m
dn D
d1 D
d2 d1
d3 d2
d n1 d n2
dn d n1
m1m2 m3 mn1mn
如果m取得过小，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
极限拉深系数 mmin
从工艺的角度来看，mmin越小越有利于减少工序数。
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（二）影响极限拉深系数的因素
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（3）确定拉深次数 先判断能否一次拉出
计算总拉深系数
m总＝
d D
20 78
0.256
查表6－8取：m1=0.55 m2=0.75
由于m总<< m1,，所以一次拉不出。
计算法： n 1 lg 20 1g(0.55 78)＝3.65
lg 0.75
查表法： 由表6－9查得n=4
取n=4
推算法： 由表6－6查得m1=0.5 m2=0.75 m3=0.78 m4=0.8 m5=0.82
ｄ1＝ｍ1Ｄ；ｄ2＝ｍ2ｄ1；…；ｄｎ＝ｍｎｄｎ－１； 3）当ｄｎ≤ｄ时，计算的次数即为拉深次数。
（3）查表法
表6－9 根据毛坯相对厚度t/D与零件的相对高度h/d查取拉 深次数。
表6－10 根据毛坯相对厚度t/D与总拉深系数查取拉深次数。
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四、筒形件各次拉深件的半成品尺寸计算
1. 各次半成品的直径确定
第六章 拉深工艺与拉深模具
拉深是基本冲压成形工序之一
第一节 拉深过程分析 第二节 筒形件拉深的工艺计算 第三节 筒形件在以后各次拉深时的特点及其方法 第四节 拉深力与压边力的计算 第五节 拉深模工作部分结构参数的确定 第六节 拉深模的典型结构 第七节 其它形状零件的拉深特点
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各种开口空心零件的加工方法。
3）压料圈的压料力 压料力增大了筒壁传力区的拉应力，压料力太大，可能导致 拉裂。 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。 4. 拉深方法、拉深次数、拉深速度、拉深件的形状等
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（三）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。
1. 材料的力学性能
s/ b越小
减小拉深系数
越大 r越大
减小拉深系数 减小拉深系数
2. 板料的相对厚度 t / D
t/D
mmin
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3. 拉深工作条件
1）模具的几何参数
r凸太小，增大了板料绕凸模弯曲的拉应力，降低了危险断面的 抗拉强度，降低极限变形程度； r凹过小，拉深过程中由于绕凹模圆角弯曲和校直，增大了筒壁 的拉应力，减小了极限拉深系数。
表6－6和表6－7是圆筒形件在不同条件下各次拉深的极限拉深系数。 表6－8是各种材料的极限拉深系数。
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mmin的值。
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三、拉深次数的确定
１．拉深次数的确定方法 当m总＞mmin时，拉深件可一次拉成，否则需要多次拉深。
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三、拉深件的起皱与拉裂
拉深过程中的质量问题：
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：
由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；
传力区拉裂：
由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。
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1.凸缘变形区的起皱
主要决定于：
一方面是切向压应力的大小，越大越容易失稳起皱；
另一方面是凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力。
按图得：
4
D2
A1
A2＋A3
Ai
故
D
4
Ai
A1 d (H r)
A2
4
2r(d 2r) 8r 2
A3
4
(d
2r)2
整理后可得坯料直径为:
D (d 2r)2 4d (H r) 2r(d 2r) 8r 2
d 2 4dH 1.72dr 0.56r 2
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带凸缘筒形件的毛坯直径计算
d1 0.53 78mm 41mm d3 0.79 31mm 24.5mm
d2 0.76 41mm 31mm d4 0.82 24.5mm 20mm
各次半成品底部圆角半径取： ｒ1＝5ｍｍ，ｒ2＝4.5ｍｍ，ｒ3＝4ｍｍｒ4＝3.5ｍｍ
各次半成品高度为
h1
0.25
782 41
凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模 量和硬化模量越小，抵抗失稳能力越小。 最易起皱的位置： 凸缘边缘区域
起皱最强烈的时刻： 在Rt=（0.7～0.9）R0时 防止起皱： 压边
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2.筒壁的拉裂
主要取决于：
一方面是筒壁传力区中的拉应力；
另一方面是筒壁传力区的抗拉强度。
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 防止裂拉。裂：
凸、凹模间隙太小，板料受 到太大的挤压作用和摩擦阻 力，增大拉深力；太大会影 响拉深件的精度，拉深件锥 度和回弹较大。
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2）摩擦润滑
凹模和压料圈与板料接触的表面润滑条件好，可以减 少摩擦阻力和筒壁传力区的拉应力。
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。
不变薄拉深
拉深 变薄拉深
拉深工艺特点： 拉深时金属有较大的流动。
拉深模： 拉深所使用的模具。
拉深模特点： 与冲裁模比较，凹凸模无锋利的刃口，有较大的
圆角半径，较大的间隙。
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拉深件类型：
直壁旋转件
圆筒形零件
非直壁旋转件 直壁非旋转件
各种曲面形零件 盒形零件
非旋转件曲面形状零件
不规则形状的零件
变形力学特点不同 变形区的位置，变形特点，受力情况，成形机理。
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6-12来判断拉深过程中是否起皱和采用压料装置。
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压料装置产生的压料力ＦQ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化。 任何形状的拉深件：ＦQ＝Ap
相似原则: 拉深前坯料的形状与冲件断面形状相似。
但坯料的周边必须是光滑的曲线连接。 形状复杂的拉深件：
需多次试压，反复修改，才能最终确定坯料形状。
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拉深件的模具设计顺序： 先设计拉深模，坯料形状尺寸确定后再设计冲裁模。
切边工序： 拉深件口部不整齐，需留切边余量。
切边余量可参考表6-2和表6-3。
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
d D
２）使 m1 m2 mn
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
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2. 各次半成品的高度计算
根据拉深后工序件表面积与坯料表面积相等的原则，可得
拉深系数m是以拉深后的直径d与拉深前的坯料D（工序件dn）直
径之比表示。
第一次拉深系数：
m1
d1 D
第二次拉深系数：m2
d2 d1
第n次拉深系数：
mn
dn d n1
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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
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（三）复杂形状的旋转体拉深件
久里金法则求其表面积：
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。 如右图所示，旋转体表面积为
A 2Rx L
因拉深前后面积相等，故坯料直径D：
D 2
4
2Rx L
D 8Rx L
18二Biblioteka 拉深系数（一）拉深系数m的概念
一方面要通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度；
另一方面通过正确制定拉深工艺和设计模具，降低筒壁所 受拉应力。
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第二节 筒形件拉深的工艺计算
一、旋转体拉深件毛坯尺寸的计算 （一）确定毛坯形状与尺寸的依据
体积不变原则: 若拉深前后料厚不变，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。
d1 0.50 78mm 39mm d2 0.75 39mm 29.3mm d3 0.78 29.3mm 22.8mm d4 0.80 22.8mm 18.3mm
由于d4<d,，所以4次可以拉出。
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（4）确定各次拉深半成品尺寸
经调整后的各次拉深系数为：
ｍ1＝0.53，ｍ2＝0.76，ｍ3＝0.79，ｍ4=0.82 各次半成品直径为
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第一节 圆筒形件拉深过程分析