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8拉深模具设计讲解

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8 拉深模具设计 本章内容：各种拉深模具结构与工作原理，单动压力机拉深模、双动压力机拉深模；首次拉深模、以后各次拉深用拉深模(后次拉深模)；单工序拉深模、落料拉深模、落料拉深冲孔模、落料正反拉深冲孔翻边模等。 本章难点：单动压力机拉深复合模的工作原理、结构。

8.1 单动压力机首次拉深模 单动压力机首次拉深模所用的毛坯一般为平面形状，模具结构相对简单。根据拉深工作情况的不同，可以分为几种不同的类型。

8.1.1 无压边圈的拉深模 适用于底部平整、拉深变形程度不大、相对厚度(t/D)较大和拉深高度较小的零件。 图8.1 无压边圈有顶出装置的拉深模 图8.2 无压边圈工件拉深模 8.1.2 带压边圈的拉深模

图8.3 带固定压边圈的拉深模 图8.4 有弹性压边装置的正装式拉深模

图8.5 有弹性压边装置的倒装式拉深模 图8.6 凸缘件拉深模(定距垫块)

图8.7 凸缘件拉深模(打料块定距) 8.2 单动压力机后次拉深模 由于首次拉深的拉深系数有限，许多零件经首次拉深后，其尺寸和高度不能达到要求，还需要经第二次、第三次甚至更多次拉深，这里统称为后次拉深。后次拉深模的定位方式、压边方式、拉深方法以及所用毛坯与首次拉深模有所不同。

图8.8 无压边圈的后次拉深模 图8.9 无压边圈的反向后次拉深模

图8.10 有压边圈的反向后次拉深模 图8.11 双动正反向拉深原理

图8.12 有压边圈的后次拉深模 8.3 单动压力机落料拉深模 拉深工序可以与一种或多种其他冲压工序(如落 料、冲孔、成形、翻边、切边等)复合，构成拉深复合模。在单动压力机的一个工作行程内，落料拉深模可完成落料、拉深两道(甚至更多道)工序，工作效率高，但结构较复杂，设计时要特别注意模具中所复合的各冲压工序的工作次序。

8.3.1 凸缘制件的落料拉深模

图8.13 带凸缘制件落料拉深复合模 8.3.2 球形制件落料拉深模

图8.14 球形制件落料拉深复合模 8.3.3 矩形制件落料拉深模

图8.15 油箱落料拉深复合模 图8.16 矩形制件落料拉深复合模 8.3.4 落料拉深压形模 图8.17 落料拉深压形复合模 8.3.5 落料拉深冲孔模 图8.18 落料拉深冲孔复合模 图8.19 拉深切边冲孔复合模 8.4 单动压力机落料、正反拉深、冲孔和翻边复合模 图8.20 落料、正反拉深、冲孔翻边复合模

8.5 双动压力机拉深模 图8.21 双动压力机大型零件拉深模(凸模导向)

图8.22 双动压力机大型零件拉深模(压边圈导向)

8.6 拉深模设计实例 如图8.23所示零件，材料为08钢，厚度1mmt，大批量生产。试确定拉深工艺，设计拉深模。

8.6.1 零件的工艺性分析 该零件为带凸缘筒形件，要求内形尺寸，料厚1mmt，没有厚度不变的要求；零件的形状简单、对称，底部圆角半径2mmr＞t，凸缘处的圆角半径2mm2Rt，满足拉深工艺对形状和圆角半径的要求；尺寸0.1020.1mm

为IT12级，其余尺寸为未注公差，满足拉深工艺对

精度等级的要求；零件所用材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。

图8.23 带凸缘筒形件 8.6.2 工艺方案确定

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。板料厚度t=1mm，按中线尺寸计算。 1. 计算坯料直径 根据零件尺寸查表4-2（P111）得切边余量2.2mmR，故实际 凸缘直径t(55.4d22.2)mm59.8mm。由表7-6查得带凸缘圆筒件的坯料直径计算公式为 222221122436.28846.284.56DdrdrdhRdRdd

确定各参数为116.1mmd，2.5mmRr，221.1mmd，27mmh，

326.1mmd，459.8mmd， 代入上式得：32002895mm78mmD。 式中：3200mm2为筒形部位的表面积，2895 mm2为凸缘部位的表面积。

2. 判断可否一次拉深成形 根据/1/781.28%tD，t/59.8/21.12.83dd，/32/211.52Hd，

t/21.1/780.27mdD， 查表4-6（P120）可知1[]0.35m，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t1/1.3dd，查表7-8得1[]0.51m，取10.52m，则： 110.5278mm40.5mmdmD 取115.5mmrR 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(即筒形部位的表面积)增加5%，故坯料直径修正为 3200105%2895mm79mmD 可得首次拉深高度为：22221t111111

0.250.14()0.43()()HDdrRrRdd

220.25(7959.8)0.43(5.55.5)mm21.2mm40.5



验算所取1m是否合理：根据/1/781.28%tD，

t1/59.8/40.51.48dd查表4-7（P120）可知11[/]0.58Hd。因为

1111/21.2/40.50.52[/]HdHd，因此所取1m是合理的。

4. 计算以后各次拉深的工序件尺寸 查表7-8，得到2[]0.75m，3[]0.78m，4[]0.80m，则： 221[]0.7540.5mm30.4mmdmd 332[]0.7830.4mm23.7mmdmd

443[]0.8023.7mm19.0mmdmd 因为323.721.1d，419.021.1d，故共需四次拉深。

调整以后各次拉深系数，取2[]0.77m，3[]0.80m，

4[]0.844m (必须保证421.1d)。所以以后各次拉深工序件的直径为

2210.7740.5mm31.2mmdmd 3320.8031.2mm25.0mmdmd

4430.84425.0mm21.1mmdmd 以后各次拉深工序件的圆角半径取：

224.5mmrR，333.5mmrR，442.5mmrR 设第二次拉深时多拉入3%的材料(其余2%的材

料返回到凸缘上)，第三次拉深时多拉入1.5%的材料(其余1.5%的材料返回到凸缘上)，则第二次和第三次拉深的假想坯料直径分别为

3200103%2895mm78.7mmD 3200101.5%2895mm78.4mmD 以后各次拉深工序件的高度为

22222222222220.250.14()0.43()()0.25(78.759.8)0.43(4.54.5)mm24.8mm31.2tHDdrRrRdd





22223333323220.250.14()0.43()()0.25(78.459.8)0.43(3.53.5)mm28.7mm31.2tHDdrRrRdd





最后一次拉深后达到零件的高度，上一道工序多

拉入的1.5%的材料全部返回到凸缘，拉深工序至此结束。 将上述中线尺寸计算的工序件尺寸换算成与零件图相同的标注形式后，所得各工序件的尺寸如图8.24所示。

图8.24 各次拉深工序尺寸 5. 工艺方案 根据上述计算结果，本零件需要落料(制成79mm

的坯料)、四次拉深和切边(达到零件要求的凸缘直径

55.4mm)共六道冲压工序。考虑该零件的首次拉深高度较小，且坯料直径(79mm)与首次拉深后的筒体直径(39.5mm)的差值较大，为了提高生产效率，可将坯料的落料与首次拉深复合。因此，该零件的冲压工艺方案为落料与首次拉深复合→第二拉深→第三次拉深→第四次拉深→切边。 以下仅以落料与首次拉深复合为例介绍拉深模设计过程。

8.6.3 落料与首次拉深复合工序力的计算

1. 落料力 取08钢的强度极限为b400MPa，因此： 落料力79π140099274NbFLt100kN。板厚1mmt，可以采用刚性卸料板卸料。

2. 拉深力与压料力 拉深力L21b0.703.1440.51400N35608N36kNFKdt 压料力2222

Y1π()/43.14(7940.5)2.5/4N9029N9kNFDdp

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拉伸模具的技巧

拉伸模具的技巧

拉伸模具的技巧
拉伸模具的技巧包括以下几点：
1. 选用合适的材料：选择适合拉伸的材料，如具有良好的延展性和韧性的金属材料，例如铜、铝等。

2. 设计合理的几何形状：拉伸模具的几何形状应该合理，避免出现过度变形或断裂的情况。

应尽量避免尖锐的角度和突变的几何形状，以减少应力集中。

3. 控制拉伸速度：在拉伸过程中，应控制拉伸速度，避免过快或过慢的速度，以保证材料的均匀延展。

4. 添加润滑剂：使用润滑剂可以减少模具与材料之间的摩擦，降低拉伸时的摩擦力，提高成型质量。

5. 使用合适的冷却系统：拉伸过程中会产生热量，适当的冷却系统可以控制材料的温度，减缓热应力的产生。

6. 注意模具的表面处理：模具的表面应平整光滑，避免表面缺陷和粗糙度过高，以防止应力集中和材料断裂。

7. 合理设计模具结构：拉伸模具的结构应该合理，包括模具的强度、刚度和支
撑等方面，以满足拉伸过程中的各种力和应力的要求。

8. 合理设计模具的孔形和边界条件：拉伸模具的孔形和边界条件应合理设计，以使材料在拉伸过程中均匀延展，避免出现应力集中和断裂。

拉伸模具设计说明书

拉伸模具设计说明书

拉伸模具设计说明书前⾔模具是制造业的重要基础装备，它是―⽆以伦⽐的效益放⼤器‖。

没有⾼⽔平的模具，也就没有⾼⽔平的⼯业产品，因此模具技术也成为衡量⼀个国家产品制造⽔平的重要标志之⼀，正因为模具的重要性及其在国民经济中重要地位，模具⼯业⼀直被提到很⾼的位置。

从起步到现在，我国模具⼯业已经⾛过了半个多世纪。

从20 世纪以来，我国就开始重视模具⾏业的发展，提出政府要⽀持模具⾏业的发展，以带动制造业的蓬勃发展。

有关专家表⽰，我国的加⼯成本相对较低，模具加⼯业⽇趋成熟，技术⽔平不断提⾼，⼈员素质⼤幅提⾼，国内投资环境越来越好，各种有利因素使越来越多国外企业选择我国作为模具加⼯的基地。

因为模具⽣产的最终产品的价值，往往是模具价格的⼏⼗倍，上百倍。

⽬前，模具技术已成为衡量⼀个国家产品制造⽔平⾼低的最重要标志。

它决定着产品的质量、效益和新产品的开发能⼒。

模具⼯业在我国国民经济中的重要性，主要表现在国民经济的五⼤⽀柱产业——机械、电⼦、汽车、⽯油化⼯和建筑。

事实上，模具是属于边缘科学，它涉及机械设计制造、塑性加⼯、铸造、⾦属材料及其热处理、⾼分⼦材料、⾦属物理、凝固理论、粉末冶⾦、塑料、橡胶、玻璃等诸多学科、领域和⾏业。

据统计资料，模具可带动其相关产业的⽐例⼤约是1:100 ，即模具发展 1 亿元，可带动相关产业100 亿元。

通过模具加⼯产品，可以⼤⼤提⾼⽣产效率，节约原材料，降低能耗和成本，保持产品⾼⼀致性等。

如今，模具因其⽣产效率⾼、产品质量好、材料消耗低、⽣产成本低⽽在各⾏各业得到了应⽤，并且直接为⾼新技术产业服务；特别是在制造业中，它起着其它⾏业⽆可取替代的⽀撑作⽤，对地区经济的发展发挥着辐射性的影响。

当前，由于产品品种增多，更新加快，市场竞争的⽇益激烈，因此，对模具的要求是交货期短，精度⾼及成本低。

⽽模具的标准化程度直接影响着这些因素。

模具的标准化程度越⾼，专业化⽣产越强，模具的⽣产周期就会越短，⽣产成本越低，模具质量越⾼。

拉伸模设计实例

拉伸模设计实例

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。

毕业设计拉伸模具

毕业设计拉伸模具

一、零件的工艺性分析1）拉深件的结构工艺性1．拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉深成形；2．需多次拉深的零件，在保证必要的表面质量前提下，应允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹；3．在保证装配要求的前提下，应允许拉深件侧壁有一定的斜度；4．拉深件的底或凸缘上的孔边到侧壁的距离要合适；5．拉深件的底与壁、凸缘与壁、矩形件四角的圆角半径要合适，取拉深件底与壁的圆角半径 r p1=1.5 mm ， r p 21.5mm ，拉深件凸缘与壁的圆角半径r d12mm ， r d2 1.5mm ；6．拉深件的尺寸标注，应注明保证外形尺寸，还是内形尺寸，不能同时标注内外形尺寸。

带台阶的拉深件，其高度方向的尺寸标注一般应以底部为基准，若以上部为基准，高度尺寸不易保证。

2）拉深件的公差拉深件的尺寸精度应在T13 级以下，不宜高于IT11 级。

查表确定此拉深件的精度等级为IT12~IT13. ，拉深件毛坯厚度t=0.5mm 。

拉深件壁厚公差要求一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律。

3）拉深件的材料用于拉深的材料一般要求具有较好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。

本拉深模具加工的零件的材料已确定为08 钢。

二、冲压零件工艺方案的拟定（选择冲压基本工序、工序组合及顺序安排）拉深零件外形及相关尺寸如图所示：零件应先冲出38mm 通孔，然后落料，零件有两处圆筒形需要进行拉深工序，直径分别为41mm 和47.5mm 。

应先对41mm 进行拉深，接着对47.5mm 进行拉深。

因为该拉深件的生产批量大，所以采用落料、冲孔、拉深复合模冲压。

三、确定毛坯形状、尺寸和下料方式及排样设计、材料利用率计算1）确定毛坯形状对于不变薄拉深，拉深件的平均壁厚与毛坯的厚度相差不大，因此可用等面积条件，即毛坯的表面积相等的条件计算毛坯的尺寸。

毛坯的形状和拉深件的筒部截面形状具有一定的相似性，因此，旋转体拉深件的毛坯形状为圆形。