拉深工艺与拉深模设计模板.doc

拉深（又称拉延）是利用拉深模在压力机压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件加工方法。它是冲压基础工序之一，广泛应用于汽车、电子、日用具、仪表、航空和航天等多种工业部门产品生产中，不仅能够加工旋转体零件，还可加工盒形零件及其它形状复杂薄壁零件，图4.1.1所表示。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。前者拉深成形后零件，其各部分壁厚和拉深前坯料相比基础不变；后者拉深成形后零件，其壁厚和拉深前坯料相比有显著变薄，这种变薄是产品要求，零件展现是底厚、壁薄特点。在实际生产中，应用较多是不变薄拉深。本章关键介绍不变薄拉深工艺和模具设计。拉深所使用模具叫拉深模。拉深模结构相对较简单，和冲裁模比较，工作部分有较大圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。图4.1.2为有压边圈首次拉深模结构图，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，随即凸模10将坯料逐步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 拉深模结构图模柄 上模座 凸模固定板 弹簧压边圈定位板 凹模 下模座卸料螺钉10凸模 圆筒形件是最经典拉深件。平板圆形坯料拉深成为圆筒形件变形过程图图4.2.1 拉深变形过程 图4.2.2拉深网格试验 拉深过程中出现质量问题关键是凸缘变形区起皱和筒壁传力区拉裂。凸缘区起皱是因为切向压应力引发板料失去稳定而产生弯曲；传力区拉裂是因为拉应力超出抗拉强度引发板料断裂。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，坯料内各区应力、应变状态是不一样，所以出现问题也不一样。为了愈加好地处理上述问题，有必需研究拉深过程中坯料内各区应力和应变状态。图4.2.3是拉深过程中某一瞬间坯料所处状态。依据应力和应变状态不一样，可将坯料划分为五个部分。图4.2.3 拉深过程应力和应变状态 1.凸缘部分（见图4.2.3、图4.2.3、图4.2.3）这是拉深关键变形区，材料在径向拉应力 和切向压应力 共同作用下产生切向压缩和径向伸长变形而逐步被拉入凹模。力学分析可证实，凸缘变形区 和 是按对数曲线分布，其分布情况图4.2.4所表示，在 =r处（即凹模入口处），凸缘上 值最大， 值最小；在 = 处（即凸缘外边缘）， 值最大， 为零。 图4.2.4在厚度方向，因为压料圈作用，产生压应力 ，通常 和 绝对值比 大得多。厚度方向上材料变形情况取决于径向拉应力 和切向压应力 之间百分比关系，通常在材料产生切向压缩和径向伸长同时，厚度有所增厚，越靠近于外缘，板料增厚越多。假如不压料（ =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，则在坯料凸缘部分，尤其是外缘部分，在切向压应力 作用下可能失稳而拱起，产生起皱现象。 2.凹模圆角部分（见图4.2.3、图4.2.3、图4.2.3） 此部分是凸缘和筒壁过渡区，材料变形复杂。切向受压应力而压缩，径向受拉应力而伸长，厚度方向受到凹模圆角弯曲作用产生压应力。因为该部分径向拉应力 绝对值最大，所以 是绝对值最大主应变，为拉应变，而 和 为压应变。 3.筒壁部分（见图4.2.3、图4.2.3、图4.2.3） 这部分是凸缘部分材料经塑性变形后形成筒壁，它将凸模作用力传输给凸缘变形区，所以是传力区。该部分受单向拉应力作用，发生少许纵向伸长和厚度变薄。 4.凸模圆角部分（见图4.2.3、图4.2.3、图4.2.3） 此部分是筒壁和圆筒底部过渡区。拉深过程一直承受径向拉应力 和切向拉应力 作用，同时厚度方向受到凸模圆角压力和弯曲作用，形成较大压应力 ，所以这部分材料变薄严重，尤其是和筒壁相切部位，此处最轻易出现拉裂，是拉深“危险断面”。原因是：此处传输拉深力截面积较小，所以产生拉应力较大。同时，该处所需要转移材料较少，故该处材料变形程度很小，冷作硬化较低，材料屈服极限也就较低。而和凸模圆角部分相比，该处又不象凸模圆角处那样，存在较大摩擦阻力。所以在拉深过程中，此处变薄便最为严重，是整个零件强度最微弱地方，易出现变薄超差甚至拉裂。 5.筒底部分（见图4.2.3、图4.2.3、图4.2.3） 这部分材料和凸模底面接触，直接接收凸模施加拉深力传输到筒壁，是传力区。该处材料在拉深开始时即被拉入凹模，并在拉深整个过程中保持其平面形状。它受到径向和切向双向拉应力作用，变形为径向和切向伸长、厚度变薄，但变形量很小。从拉深过程坯料应力应变分析中可见：坯料各区应力和应变是很不均匀。即使在凸缘变形区内也是这么，越靠近外缘，变形程度越大，板料增厚也越多。从图4.2.5所表示拉深成形后制件壁厚和硬度分布情况能够看出，拉深件下部壁厚略有变薄，壁部和圆角相切处变薄严重，口部最厚。因为坯料各处变形程度不一样，加工硬化程度也不一样，表现为拉深件各部分硬度不一样，越靠近口部，硬度愈大。 凸缘变形区“起皱”和筒壁传力区“拉裂”是拉深工艺能否顺利进行关键障碍。为此，必需了解起皱和拉裂原因，在拉深工艺和拉深模设计等方面采取合适方法，确保拉深工艺顺利进行，提升拉深件质量。 1.凸缘变形区起皱 拉深过程中，凸缘区变形区材料在切向压应力作用下，可能会产生失稳起皱，图4.2.6所表示。凸缘区会不会起皱，关键决定于两个方面：首先是切向压应力大小，越大越轻易失稳起皱；其次是凸缘区板料本身抵御失 稳能力，凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量越小，抵御失稳能力越小。这类似于材料力学中压杆稳定问题。压杆是否稳定不仅 取决于压力而且取决于压杆粗细。在拉深过程中 是伴随拉深进行而增加，但凸缘变形区相对厚度 也在增大。这说明拉深过程中失稳起皱原因在增加而抗失稳起皱能力也在增加。 图4.2.6 凸缘变形区起皱图4.2.7 筒壁拉裂 2.筒壁拉裂 拉深时，坯料内各部分受力关系图4.2.7所表示。筒壁所受拉应力除了和径向拉应力 相关之外，还和因为压料力 引发摩擦阻力、坯料在凹模圆角表面滑动所产生摩擦阻力和弯曲变形所形成阻力相关。筒壁会不会拉裂关键取决于两个方面：首先是筒壁传力区中拉应力；其次是筒壁传力区抗拉强度。当筒壁拉应力超出筒壁材料抗拉强度时，拉深件就会在底部圆角和筒壁相切处“危险断面”产生破裂，图4.2.6所表示。要预防筒壁拉裂，首先要经过改善材料力学性能，提升筒壁抗拉强度；其次是经过正确制订拉深工艺和设计模具，合理确定拉深变形程度、凹模圆角半径、合理改善条件润滑等，以降低筒壁传力区中拉应力。拉深件坯料形状和尺寸是以冲件形状和尺寸为基础，按体积不变标准和相同标正确定。体积不变标准，即对于不变薄拉深，假设变形前后料厚不变，拉深前坯料表面积和拉深后冲件表面积近似相等，得到坯料尺寸；相同标准，即利用拉深前坯料形状和冲件断面形状相同，得到坯料形状。当冲件断面是圆形、正方形、长方形或椭圆形时，其坯料形状应和冲件断面形状相同，但坯料周围必需是光滑曲线连接。对于形状复杂拉深件，利用相同标准仅能初步确定坯料形状，必需经过数次试压，反复修改，才能最终确定出坯料形状，所以，拉深件模具设计通常是先设计拉深模，坯料形状尺寸确定后再设计冲裁模。因为金属板料含有板平面方向性和模具几何形状等原因影响，会造成拉深件口部不整齐，所以在多数情况下采取加大工序件高度或凸缘宽度措施，拉深后再经过切边工序以确保零件质量。切边余量可参考表4.3.1和表4.3.2。当零件相对高度/很小，而且高度尺寸要求不高时，也能够不用切边工序。首先将拉深件划分为若干个简单便于计算几何体，并分别求出各简单几何体表面积。把各简单几何体面积相加即为零件总面积，然后依据表面积相等标准，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1时，也能够按外形或内形尺寸计算。常见旋转体零件坯料直径计算公式见表4.3.3。该类拉深零件坯料尺寸，可用久里金法则求出其表面积，即任何形状母线绕轴旋转一周所得到旋转体面积，等于该母线长度和其重心绕该轴线旋转所得周长乘积。图4.3.2所表示，旋转体表面积为 A。图4.3.2 旋转体表面积计算图示 在计算中，零件尺寸均按厚度中线计算；但当板料厚度小于1时，也能够按外形或内形尺寸计算。常见旋转体零件坯料直径计算公式见表4.3.3。该类拉深零件坯料尺寸，可用久里金法则求出其表面积，即任何形状母线绕轴旋转一周所得到旋转体面积，等于该母线长度和其重心绕该轴线旋转所得周长乘积。图4.3.2所表示，旋转体表面积为 A。图4.3.2 旋转体表面积计算图示 拉深系数定义图4.4.1 圆筒形件数次拉深在制订拉深工艺时，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。所以拉深系数减小有一个客观界限，这个界限就称为极限拉深系数。极限拉深系数和材料性能和拉深条件相关。从工艺角度来看，极限拉深系数越小越有利于降低工序数。影响极限拉深系数原因 （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响但凸、凹模圆角半径也不宜过大，过大圆角半径，会降低板料和凸模和凹模端面接触面积及压料圈压料面积，板料悬空面积增大，轻易产生失稳起趋。凸、凹模之间间隙也应合适，太小，板料受到太大挤压作用和摩擦阻力，增大拉深力；间隙太大会影响拉深件精度，拉深件锥度和回弹较大。2）摩擦润滑 凹模和压料圈和板料接触表面应该光滑，润滑条件要好，以降低摩擦阻力和筒壁传力区拉应力。而凸模表面不宜太光滑，也不宜润滑，以减小因为凸模和材料相对滑动而使危险断面变薄破裂危险。 3）压料圈压料力 压料是为了预防坯料起皱，但压料力却增大了筒壁传力区拉应力，压料力太大，可能造成拉裂。拉深工艺必需正确处理这二者关系，做到既不起皱又不拉裂。为此，必需正确调整压料力，即应在确保不起皱前堤下，尽可能降低压料力，提升工艺稳定性。另外，影响极限拉深系数原因还有拉深方法、拉深次数、拉深速度、拉深件形状等。采取反拉深、软模拉深等能够降低极限拉深系数；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，有利于拉深工作正常进行，盒形件角部拉深系数比对应圆筒形件拉深系数小。极限拉深系数确实定因为影响极限拉深系数原因很多，现在仍难采取理论计算方法正确确定极限拉深系数。在实际生产中，极限拉深系数值通常是在一定拉深条件下用试验方法得出。表4.4.1和表4.4.2是圆筒形件在不一样条件下各次拉深极限拉深系数。在实际生产中，并不是在全部情况下全部采取极限拉深系数。为了提升工艺稳定性和零件质量，适宜采取稍大于极限拉深系数值。 拉深次数确实定注：.表中拉深数据适适用于08钢、10钢和15Mn钢等一般拉深碳钢及黄铜62。对拉深性能较差材料，如20钢、25钢、215钢、235钢、硬铝等应比表中数值大1.52.0；而对塑性很好材料，如05钢、08钢、10钢及软铝等应比表中数值小1.52.0。 . 表中数据适适用于未经中间退火拉深。若采取中间退火工序时，则取值应比表中数值小23。 .表中较小值适适用于大凹模圆角半径（），较大值适适用于小凹模圆角半径（）。 注：此表适适用于08钢、10钢及15Mn钢等材料。其它各项同表4.4.1之注。 （）查表法 依据工件相对高度即高度和直径之比值，从表4.4.3中查得该工件拉深次数。注：1.大/值适适用于第一道工序大凹模圆角 （）。2.小/值适适用于第一道工序小凹模圆角 （）。3.表中数据适用材料为08钢、10钢。 （3）计算方法 拉深次数确实定也可采取计算方法进行确定，其计算公式以下： 2各次拉深工序件尺寸确实定（）工序件直径确实定确定拉深次数以后，由表查得各次拉深极限拉深系数，合适放大，并加以调整，其标准是： 无凸缘圆筒形件拉深工序计算步骤图4.4.3所表示。图4.4.3 无凸缘圆筒形件拉深工序计算步骤 例4.4.1 求图4.4.4所表示筒形件坯料尺寸及拉深各工序件尺寸。材料为10钢，板料厚度2。图4.4.4 无凸缘圆筒形件以上计算所得工序件相关尺寸全部是中径尺寸，换算成工序件外径和总高度后，绘制工序件草图图4.4.5所表示。1.压料装置和压料力为了处理拉深过程中起皱问题，生产实际中关键方法是在模具结构上采取压料装置。常见压料装置有刚性压料装置和弹性压料装置两种（详见4.7）。是否采取压料装置关键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来判定拉深过程中是否起皱和采取压料装置。图4.4.5 拉深工序件草图压料装置产生压料力大小应合适，太小，则防皱效果不好；太大，则会增大传力区危险断面上拉应力，从而引发材料严重变薄甚至拉裂。所以，实际应用中，在确保变形区不起皱前提下，尽可能选择小压料力。伴随拉深系数减小，所需压料力是增大。同时，在拉深过程中，所需压料力也是改变，通常起皱可能性最大时刻所需压料力最大。理想压料力是随起皱可能性改变而改变，但压料装置极难达成这么要求。 拉深力和压力机公称压力（） 拉深力 （）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。 该类零件拉深过程，其变形区应力状态和变形特点和无凸缘圆筒形件是相同。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（包含切边量）时，拉深工作就停止。所以，拉深成形过程和工艺计算和无凸缘圆筒形件差异关键在首次拉深。 图4.5.1 有凸缘圆形件和坯料图 1.有凸缘圆筒形件拉深变形程度注： 1.表中大值适于大圆角半径由t/D=2%1.5%时R=（1012）t到t/D=0.3%0.15时R=（2025）t，小值适适用于底部及凸缘小圆角半径，伴随凸缘直径增加及相对拉深深度减小，其值也跟着减小。 2.表中数值适适用于10钢，对于比10钢塑性好材料取表中大值；塑性差材料，取表中小数值。 2.有凸缘圆筒形件拉深方法 （）窄凸缘圆筒形件拉深能够将窄凸缘圆筒形件看成无凸缘圆筒形件进行拉深，在最终两道工序中将工序件拉成含有锥形凸缘，最终经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1。 （）宽凸缘圆筒形件拉深方法假如依据极限拉深系数或相对高度判定，拉深件不能一次拉深成形时，则需进行数次拉深。 a) 窄凸缘拉深件b)窄凸缘件拉深过程第一次拉深 第二次拉深 第三次拉深 成品图4.5.2 窄凸缘圆筒形件拉深第一次拉深时，其凸缘外径应等于成品零件尺寸（加修边量），在以后拉深工序中仅仅使已拉深成工序件直筒部分参与变形，逐步地达成零件尺寸要求，第一次拉深时已经形成凸缘外径必需保持在以后拉深工序中不再收缩。因为在以后拉深工序中，即使凸缘部分产生很小变形，筒壁传力区将会产生很大拉应力，使危险断面拉裂。为此在调整工作行程时，应严格控制凸模进入凹模深度。对于多数一般压力机来说，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改变，所以在工艺计算时，除了应正确计算工序件高度外，通常有意把第一次拉入凹模坯料面积加大35（有时可增大至10%），在以后各次拉深时，逐步降低这个额外多拉入凹模面积，最终使它们转移到零件口部周围凸缘上。用这种措施来赔偿上述多种误差，以免在以后各次拉深时凸缘受力变形。宽凸缘圆筒形件数次拉深工艺方法通常有两种：一个是中小型、料薄零件，采取逐步缩小筒形部分直径以增加其高度方法（图4.5.3）。用这种方法制成零件，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痕迹，需要在最终增加整形工序。另一个方法常见在 00mm较大零件，零件高度在第一次拉深就基础形成。在以后各次拉深中，高度保持不变，逐步降低圆角半径和筒形部分直径而达成最终尺寸要求（图4.5.3）。用这种方法拉深零件，表面质量较高，厚度均匀，不存在上述圆角弯曲和局部变薄痕迹。适适用于坯料相对厚度较大，采取大圆角过渡不易起皱情况。3.有凸缘圆筒形拉深工序件高度计算 图4.5.3 宽凸缘筒形件拉深方法图4.5.4 宽凸缘圆筒形件拉深工序计算步骤阶梯形件(图4.5.5)拉深和圆筒形件拉深基础相同,也就是说每一阶梯相当于对应圆筒形件拉深。而其关键问题是要决定该阶梯形件是一次拉成，还是需要数次才能拉成。图4.5.5 阶梯形件1.判定能否一次拉深成形判定所给阶梯形件能否一次拉深成形方法是，先求出零件高度和最小直径 之比，然后查表4.4.3，假如拉深次数为1，则可一次拉深成形，不然就要数次拉深成形。2.阶梯形件数次拉深方法 图4.5.6 阶梯形数次拉深方法图4.5.7 电喇叭底座拉深1拉深变形特点曲面形状零件关键是指球面、锥面、抛物面形状冲件和诸如汽车覆盖件一类冲件。这类零件拉深成形，其变形区、受力情况及变形特点并不是单一，而是属于复合类冲压成形工序。从电动喇叭罩成形试验中,能够大致了解这类曲面零件变形特点。图4.5.8中标明了电动喇叭罩拉深成形后变形数值，括号内是径向拉应变值，括号外是切向应变值，上段为压，下段为拉。从拉深成形过程及实测结果还能够看出：零件曲面由三部分组成，即坯料凸缘及进入凹模中一部分，这一变形区部分产生拉深变形；坯料中间部分,也是产生拉深变形；坯料靠近球形冲头顶部部分，这一部分变形区产生是胀形变形。后两部分分界点在图4.5.10中第4点位置。这一经典零件拉深成形变形数值表明，曲面零件拉深成形共同特点是由拉深和胀形两种变形方法复合。显然，不一样曲面形状零件拉深成形成形极限和成形方法判定是不一样。材料：08 厚度 0.8mm 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和模具表面接触，处于“悬空”状态。伴随拉深过程进行，悬空材料逐步降低，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轻易起皱。所以起皱成为曲面零件拉深要处理关键问题。为此，常常采取压边装置、加大凸缘尺寸、带压料筋拉深模（图4.5.9）、反拉深（图4.5.10）等方法预防起皱。但需要注意是，这些方法即使减小了起皱可能性，却增大了凸模顶部接触中心部位坯料径向拉应力，使之轻易变薄而破裂。在实际生产中必需处理好二者关系，做到既不起皱又不破裂。 图4.5.9 带压料筋拉深模图图4.5.10 反拉深模 2球面冲件拉深 所以,在这种情况下拉深系数不能作为工艺设计依据。因为球面形状零件拉深时关键成形障碍是坯料起皱，所以坯料相对厚度（t/D100）成为决定拉深难易和选定拉深方法关键依据。在实际生产中，半球面件(图4.5.11a)拉深方法关键有以下三种:t/D1003时，不用压边即可拉成。不过应注意是：尽管坯料相对厚度大，仍然易起小皱，所以必需采取带校正作用凹模，方便对冲件起校正作用。拉深这种冲件最好采取摩擦压力机。t/D100=0.53时 ，需采取带压边圈拉深模。 t/D1000.5时，则采取含有拉深筋凹模或反拉深。当球面形状冲件带有高度为（0.10.2）d直边（图4.5.11b）或带有每边宽度为（0.10.15）d凸缘时（图4.5.11c），即使拉深系数有一定降低，但对冲件拉深却有相当好处。当对不带直边和不带凸缘半球形冲件表面质量和尺寸精度要求较高时，全部要留加工余料以形成凸缘，在冲件拉深后切除。图4.5.11 多种球形件3抛物面零件拉深（1）浅抛物面冲件（h/d0.50.6）。其拉深难度有所提升。为了使坯料中间部分紧密贴模而又不起皱，必需加大径向拉应力。但这一方法往往受到坯料顶部承载能力限制，所以在这种情况下应该采取多工序逐步成形措施，尤其是当零件深度大而顶部圆角半径又小时，更应如此。多工序逐步成形关键关键点是采取正拉深或反拉深方法，在逐步地增加深度同时减小顶部圆角半径。为了确保冲件尺寸精度和表面质量，在最终一道工序里应确保一定胀形成份。应使最终一道工序所用中间毛坯表面积稍小于成品冲件表面积。4. 锥面零件拉深锥面零件拉深成形机理和球面形状零件一样，含有拉深、胀形两种机理。因为锥形冲件各部分尺寸百分比关系（图4.5.12）不一样，其冲压难易程度和应采取成形方法也有很大差异。锥形件拉深成形极限表现为起皱和破裂，起皱出现在中间悬空部分靠凹模圆角处，破裂是在胀形部分冲头转角处。 图4.5.12 锥形件示意图4.5.13 盒形件拉深时金属流动锥面零件拉深成形方法关键依据下列参数进行判定:1. 形件拉深变形特点盒形件是非旋转体零件，和旋转体零件拉深相比，其拉深变形要复杂些。盒形件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。不过，因为直边部分和圆角部分是联在一块整体，所以在变形过程中相互受到牵制，圆角部分变形和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。拉深后方格网形状和尺寸发生改变（图4.5.13）：横向间距缩小，而且愈靠近角部缩小愈多，即bb1b2b3；纵向间距增大，而且愈向上，间距增大愈多，即a1a2a3a 。 这说明，直边部分不是单纯弯曲，因为圆角部分材料要向直边部分流动，故使直边部分还受挤压。一样，圆角部分也不完全和圆筒形零件拉深相同，因为直边部分存在，圆角部分材料能够向直边部分流动，这就减轻圆角部分材料变形程度（和相同圆角半径圆筒形冲件比）。从拉深力见解看，因为直边部分和圆角部分内在联络，直边部分除承受弯曲应力外，还承受挤压应力；而圆角部分则因为变形程度减小（和对应圆筒形件比），则需要克服变形抗力也就减小。能够认为:因为直边部分分担了圆角部分拉深变形抗力，而使圆角部分所负担拉深力较对应圆筒形件拉深力为小。其应力分布图4.5.14所表示。由以上分析可知，盒形件拉深特点以下：图4.5.14 盒形件拉深时应力分布2.盒形件工序计算 通常情况下，拉深件尺寸精度应在T13级以下，不宜高于IT11级。拉深件壁厚公差要求通常不应超出拉深工艺壁厚改变规律。据统计，不变薄拉深，壁最大增厚量约为（0.20.3）；最大变薄量约为（0.100.18）（为板料厚度）。 1拉深件形状应尽可能简单、对称，尽可能一次拉深成形。2需数次拉深零件，在确保必需表面质量前提下，应许可内、外表面存在拉深过程中可能产生痕迹。3在确保装配要求前提下，应许可拉深件侧壁有一定斜度。 4拉深件底或凸缘上孔边到侧壁距离应满足：+0.5（或+0.5），图4.6.1所表示。5拉深件底和壁、凸缘和壁、矩形件四角圆角半径（图4.6.1）应满足：，2，3。不然，应增加整形工序。 6拉深件尺寸标注，应注明确保外形尺寸，还是内形尺寸，不能同时标注内外形尺寸。带台阶拉深件，其高度方向尺寸标注通常应以底部为基准，若以上部为基准，高度尺寸不易确保，图4.6.2a、b所表示。4.6.1 拉深件结构工艺性图4.6.2 带台阶拉深件尺寸标注用于拉深材料通常要求含有很好塑性、低屈强比、大板厚方向性系数和小板平面方向性。 拉深模结构相对较简单。依据拉深模使用压力机类型不一样，拉深模可分为单动压力机用拉深模和双动压力机用拉深模；依据拉深次序可分为首次拉深模和以后各次拉深模；依据工序组合可分为单工序拉深模、复合工序拉深模和连续工序拉深模；依据压料情况可分为有压边装置和无压边装置拉深模。1.无压边装置简单拉深模 这种模具结构简单，上模往往是整体，图4.7.1所表示。当凸模3直径过小时，则还应加上模座，以增加上模部分和压力机滑块接触面积，下模部分有定位板1、下模座2和凹模4。为使工件在拉深后不致于紧贴在凸模上难以取下，在拉深凸模3上应有直径声3mm以上小通气孔。拉深后，冲压件靠凹模下部脱料颈刮下。这种模具适适用于拉深材料厚度较大(t2mm)及深度较小零件。2.有压边装置拉深模图4.1.2所表示为压边圈装在上模部分正装拉深模。因为弹性元件装在上模，所以凸模要比较长，适宜于拉深深度不大工件。 图4.7.2所表示为压边圈装在下模部分倒装拉深模。因为弹性元件装在下模座下压力机工作台面孔中，所以空间较大，许可弹性元件有较大压缩行程，能够拉深深度较大部分拉深件。这副模具采取了锥形压边圈6。在拉深时，锥形压边圈先将毛坯压成锥形，使毛坯外径已经产生一定量收缩，然后再将其拉成筒形件。采取这种结构，有利于拉深变形，能够降低极限拉深系数。现在在生产实际中常见压边装置有两大类：(1)弹性压边装置 这种装置多用于一般单动压力机上。通常有以下三种：橡皮压边装置(图4.7.3a)；弹簧压边装置(图4.7.3b)；气垫式压边装置(图4.7.3c)。这三种压边装置压边力改变曲线图4.7.4所表示。伴随拉深深度增加，凸缘变形区材料不停降低，需要压边力也逐步降低。而橡皮和弹簧压边装置所产生压边力恰和此相反，随拉深深度增加而一直增加，尤以橡皮压边装置更为严重。这种工作情况使拉深力增加，从而造成零件拉裂，所以橡皮及弹簧结构通常只适适用于浅拉深。气垫式压边装置压边效果比很好，但其结构、制造、使用和维修全部比较复杂部分。在一般单动中、小型压力机上，因为橡皮、弹簧使用十分方便，还是被广泛使用。这就要正确选择弹簧规格及橡皮牌号和尺寸，尽可能降低其不利方面。如弹簧，则应选择总压缩量大、压边力随压缩量缓慢增加弹簧；而橡皮则应选择较软橡皮。为使其相对压缩量不致过大，应选择橡皮总厚度大于拉深行程五倍。 1-定位板2-下模板3-拉深凸模4-拉深凹模 图4.7.1无压边装置首次拉深模 1上模座 2推杆 3推件板 4锥形凹模 5限位柱6锥形压边圈 7拉深凸模 8固定板 9下模座图4.7.2 带锥形压边圈倒装拉深模 a) 橡皮b) 弹簧c) 气垫图4.7.3弹簧压边装置 图4.7.4 弹性压板装置压边力曲线对于拉深板料较薄或带有宽凸缘零件，为了预防压边圈将毛坯压得过紧，能够采取带限位装置压边圈，图4.7.5所表示，拉深过程中压边圈和凹模之间一直保持一定距离s。当拉深钢件时， ；拉深铝合金件时， ；拉深带凸缘工件时， mm。图4.7.5 带限位装置在压边圈 (2)刚性压边装置 这种装置用于双动压力机上，其动作原理图4.7.6所表示。曲轴1旋转时，首先经过凸轮2带动外滑块3使压边圈6将毛坯压在凹模7上，随即由内滑块4带动凸模5对毛坯进行拉深。在拉深过程中，外滑块保持不动。刚性压边圈压边作用，并不是靠直接调整压边力来确保。考虑到毛坯凸缘变形区在拉深过程中板厚有增大现象，所以调整模具时，压边圈和凹模间间隙c应略大于板厚t。用刚性压边，压边力不随行程改变，拉深效果很好，且模具结构简单。图4.7.7所表示即为带刚性压边装置拉深模。 图4.7.6 双动压力机用拉深模刚性压边装置动作原理 1-固定板 2-拉深凸模 3-刚性压边圈 4-拉深凹模 5-下模板6-螺钉图4.7.7带刚性压边装置拉深模在以后各次拉深中，因毛坯已不是平板形状，而是已经成形半成品，所以应充足考虑毛坯在模具上定位。 图4.7.8所表示为无压边装置以后各次拉深模，仅用于直径改变量不大拉深。图4.7.9所表示为有压边装置以后各次拉深摸，这是通常最常见结构形式。拉深前，毛坯套在压边圈4上，压边圈形状必需和上一次拉出半成品相适应。拉深后，压边圈将冲压件从凸模3上托出，推件板1将冲压件从凹模中推出。 图4.7.8 无压边装置以后各次拉深模 1-推件板 2-拉深凹模 3-拉深凸模 4-压边圈 5-顶杆 6-弹簧图4.7.9 有压边装置以后各次拉深模图4.7.10所表示为一副经典正装落料拉深复合模。上模部分装有凸凹模3(落料凸模、拉深凹模)，下模部分装有落料凹模7和拉深凸模8。为确保冲压时先落料再拉深，拉深凸模8低于落料凹模7一个料厚以上。件2为弹性压边圈，弹顶器安装在下模座下。1-顶杆 2-压边圈 3-凸凹模 4-推杆 5-推件板 6-卸料板 7-落料凹模 8-拉深凸模图4.7.10 落料拉深复合模 图4.7.11所表示为落料、正、反拉深模。因为在一副模具中进行正、反拉深，所以一次能拉出高度较大工件，提升了生产率。件1为凸凹模(落料凸模、第一次拉深凹模)，件2为第二次拉深（反拉深）凸模，件3为拉深凸凹模(第一次拉深凸模、反拉深凹模)，件7为落料凹模。第一次拉深时，有压边圈6弹性压边作用，反拉深时无压边作用。上模采取刚性推件，下模直接用弹簧顶件，由固定卸料板4完成卸料，模具结构十分紧凑。1-凸凹模 2-反拉深凸模 3-拉深凸凹模 4-卸料板 5一导料板 6-压边圈 7-落料凹模图4.7.11 落料、正、反拉深模图4.7.12所表示为一副后次拉深、冲孔、切边复合模。为了有利于此次拉深变形，减小此次拉深时弯曲阻力，在此次拉深前毛坯底部角上已拉出有45斜角。此次拉深模压边圈和毛坯内形完全吻合。模具在开启状态时，压边圈1和拉深凸模8在同一水平位置。冲压前，将毛坯套在压边圈上，伴随上模下行，优异行再次拉深，为了预防压边圈将毛坯压得过紧，该模具采取了带限位螺栓结构，使压边圈和拉深凹模之间保持一定距离。到行程快终了时，其上部对冲压件底部完成压凹和冲孔，而其下部也同时完成了切边。切边工作原理图4.7.13所表示。在拉深凸模下面固定有带锋利刃口切边凸模，而拉深凹模则同时起切边凹模作用。拉深间隙和切边时冲裁间隙尺寸关系图所表示。图4.7.13a为带锥形口拉深凹模，图4.7.13b为带圆角拉深凹模。因为切边凹模没有锋利刃口，所以切下废料拖有较大毛刺，断面质量较差，也有将这种切边方法称为挤边。用这种方法对筒形件切边，因为其结构简单，使用方便，并可采取复合模结构和拉深同时进行，所以使用十分广泛。对筒形件进行切边还能够采取垂直于筒形件轴线方向水平切边，但其模具结构较为复杂。1-压边圈 2-凹模固定板3-冲孔凹模4-推件板5-凸模固定板6-垫板 7-冲孔凸模 8-拉深凸模 9-限位螺栓10-螺母 11-垫柱 12-拉深切边凹模 13-切边凸模 14-固定块图4.7.12再次拉深、冲孔、切边复合模为了便于制造和修磨，拉深凸模、切边凸模、冲孔凸模和拉深、切边凹模均采取镶拼结构。图4.7.13 筒形件切边原理 1. 凹模圆角半径确实定 首次（包含只有一次）拉深凹模圆角半径可按下式计算： 2. 凸模圆角半径确实定 首次拉深可取： 拉深模凸、凹模之间间隙对拉深力、零件质量、模具寿命等全部有影响。间隙小，拉深力大、模具磨损大，过小间隙会使零件严重变薄甚至拉裂；但间隙小，冲件回弹小，精度高。间隙过大，坯料轻易起皱，冲件锥度大，精度差。所以，生产中应依据板料厚度及公差、拉深过程板料增厚情况、拉深次数、零件形状及精度要求等，正确确定拉深模间隙。 1. 无压料圈拉深模 其间隙为 注： 1.厚度，取材料偏差中间值（）；2.当拉深精密工件时，对最末一次拉深间隙取/2。3. 盒形件拉深模间隙 依据零件精度确定，当尺寸精度要求高时，/2（0.91.05）；当精度要求不高时，/2（1.11.3）。末道拉深取较小值。最终一道拉深模