模具设计与制造(第二版-张荣清-主编)电子课件教案第4章拉深工艺与拉深模.pptx

2024/3/24 周日1按照成形前后壁厚的变化可将拉伸分为变薄拉伸和按照成形前后壁厚的变化可将拉伸分为变薄拉伸和不变薄拉伸两种。也可以按照侧壁母线分为四大不变薄拉伸两种。也可以按照侧壁母线分为四大类：类：(1)直壁旋转体拉深件直壁旋转体拉深件 如易拉罐、电池壳、金属药如易拉罐、电池壳、金属药瓶和起动器壳等；瓶和起动器壳等；2024/3/24 周日2(2)曲线旋转体拉深件曲线旋转体拉深件 如搪瓷盆、汽车灯壳和炒锅如搪瓷盆、汽车灯壳和炒锅等；等；(3)直壁非旋转体制件直壁非旋转体制件(盒形制件盒形制件)如计算机接口固如计算机接口固定架、饭盒和水斗等；定架、饭盒和水斗等；2024/3/24 周日3(4)曲面非旋转体拉深件曲面非旋转体拉深件 如汽车覆盖件。如汽车覆盖件。按毛坯形状可分为按毛坯形状可分为首次拉深首次拉深（以（以平板平板作毛坯）作毛坯）和以后的和以后的各次拉深各次拉深（以（以空心空心件作毛坯）；件作毛坯）；按壁厚变化可分为普通拉深（工件壁厚不变）按壁厚变化可分为普通拉深（工件壁厚不变）和变薄拉深（工件壁厚变薄）。变薄拉深用于和变薄拉深（工件壁厚变薄）。变薄拉深用于制造薄壁厚底、变壁厚、大高度的筒形件（如制造薄壁厚底、变壁厚、大高度的筒形件（如易拉罐）易拉罐）2024/3/24 周日4 4.1.2 拉深件的工艺性拉深件的工艺性 1.拉深件的形状和尺寸拉深件的形状和尺寸（1）拉深件的结构形状应）拉深件的结构形状应简单、对称简单、对称，尽量避，尽量避免免急剧的外形变化急剧的外形变化；（2）标注尺寸时，应根据使用要求）标注尺寸时，应根据使用要求只标注内形只标注内形尺寸或只标注外形尺寸尺寸或只标注外形尺寸，不能同时标注内、外形，不能同时标注内、外形尺寸。筒壁和底面连接处的圆角半径只能标注内尺寸。筒壁和底面连接处的圆角半径只能标注内形，材料形，材料厚度不宜标注在筒壁或凸缘厚度不宜标注在筒壁或凸缘上；上；2024/3/24 周日5 （3）拉深件的底部或凸缘上有孔时，孔边到侧）拉深件的底部或凸缘上有孔时，孔边到侧壁的距离应满足壁的距离应满足arrd d+0.5t+0.5t；（4）多次拉深件的筒壁或凸缘的内、外表面）多次拉深件的筒壁或凸缘的内、外表面应应允许有压痕允许有压痕；（5）非对称非对称的空心件应进行组合，成对进行拉的空心件应进行组合，成对进行拉深深,然后将其切成两个或多个零件然后将其切成两个或多个零件.2024/3/24 周日6 2.拉深件的高度拉深件的高度 拉深件的高度拉深件的高度h对拉深成形的次数和成形对拉深成形的次数和成形质量均有重要的影响，常见零件一次成形质量均有重要的影响，常见零件一次成形高度为：高度为：无凸缘无凸缘筒形件：筒形件：h（0.50.7）d带凸缘带凸缘筒形件：当筒形件：当dt/d1.5时时,h（0.40.6）d d 拉深件壁厚中径拉深件壁厚中径 dt 拉深件凸缘直径拉深件凸缘直径2024/3/24 周日7 3.拉深件的圆角半径拉深件的圆角半径 拉深件凸缘与筒壁间的圆角半径应取拉深件凸缘与筒壁间的圆角半径应取rd2t2t，为便于拉深顺利，一般，为便于拉深顺利，一般r rd d=（4848）t t，当当rd 2t，需增加整形工序；，需增加整形工序；拉深件底面与筒壁间的圆角半径应取拉深件底面与筒壁间的圆角半径应取rp2t，为便于拉深顺利，一般，为便于拉深顺利，一般rp=（35）t，当，当rp 2t，需增加整形工序；，需增加整形工序；凸模圆角半径大，凸模圆角半径大，减小了板料绕凸模弯曲减小了板料绕凸模弯曲的拉应力，的拉应力，增加了危险断面的抗拉强度，增加了危险断面的抗拉强度，增加了极限变形程度。增加了极限变形程度。2024/3/24 周日8 4.拉深件的尺寸精度拉深件的尺寸精度一般不高于一般不高于IT11级，如高于，则需增加整级，如高于，则需增加整形工序。形工序。由于材料的各向异性，拉深件的口部和凸由于材料的各向异性，拉深件的口部和凸缘外缘一般是不整齐的，拉深结束后，要缘外缘一般是不整齐的，拉深结束后，要增加增加切边切边工序。工序。5.拉深件的材料选用拉深件的材料选用 良好的塑性，较小的屈强比和较大的厚向良好的塑性，较小的屈强比和较大的厚向异性系数异性系数2024/3/24 周日9 4.2 拉深拉深工艺设计及计算工艺设计及计算 4.2.1 拉深变形过程及特点拉深变形过程及特点圆形平板毛坯拉深成开圆形平板毛坯拉深成开口直壁圆筒形件，且口直壁圆筒形件，且h(D-d)/2拉深凸模和凹模与冲裁模拉深凸模和凹模与冲裁模不同之处不同之处:拉深凸、凹模拉深凸、凹模都有一定的圆角都有一定的圆角,而不是而不是锋利的刃口，其间隙一般锋利的刃口，其间隙一般稍大于板料的厚度。稍大于板料的厚度。2024/3/24 周日10 面积相等原则面积相等原则：将三角：将三角形阴影部分切除，把留形阴影部分切除，把留下的狭条沿直径下的狭条沿直径d的圆周的圆周折弯后竖起来并加以焊折弯后竖起来并加以焊接，就得到一个直径为接，就得到一个直径为d，高度为，高度为h=（D-d）/2的的圆筒件，说明圆筒件，说明被切除的被切除的三角形阴影部分在模具三角形阴影部分在模具的作用下发生了塑性流的作用下发生了塑性流动动，从而使拉深后的工，从而使拉深后的工件高度增加了件高度增加了h，所以，所以h（D-d）/2。2024/3/24 周日11 工件的工件的壁厚和硬度也有所变化壁厚和硬度也有所变化2024/3/24 周日12 拉深后的网格变化拉深后的网格变化（1）直径为直径为d的网格的网格基本保持不变，拉深后成为基本保持不变，拉深后成为筒底。筒底。（2）D-d环形部分的网格发生了明显的变化，由环形部分的网格发生了明显的变化，由扇形网格（扇形网格（A1）变成了）变成了矩形矩形网格（网格（A2）。）。2024/3/24 周日13 拉深后的网格变化拉深后的网格变化（3）原来间隔相同的同心圆变成）原来间隔相同的同心圆变成筒壁上的不等距筒壁上的不等距的水平圆筒线的水平圆筒线，且越往上间距增加越大。，且越往上间距增加越大。（4）原来分度相等的）原来分度相等的辐射线在筒壁上成了相互平辐射线在筒壁上成了相互平行且等距的垂直线行且等距的垂直线，其宽度完全相等，其宽度完全相等.2024/3/24 周日14 扇形网格成为矩形网格的扇形网格成为矩形网格的原因，在于拉深时每个网原因，在于拉深时每个网格均受格均受切向压应力切向压应力3 3和和径向拉应力径向拉应力1 1的作用，的作用，这就相当于在一个这就相当于在一个楔形槽楔形槽中拉着扇形网格通过一样。中拉着扇形网格通过一样。1 1由于拉深力作用，由于拉深力作用，3 3由于直径缩小，切向互相由于直径缩小，切向互相挤压产生的。挤压产生的。2024/3/24 周日15拉深变形的特点拉深变形的特点（1）位于凸模下面的材料基本不变形，拉深）位于凸模下面的材料基本不变形，拉深后成为筒底，后成为筒底，变形主要集中在位于凹模表变形主要集中在位于凹模表面的平面凸缘区面的平面凸缘区，该区是拉深变形的主要，该区是拉深变形的主要变形区。变形区。（2）变形区的变形不均匀，）变形区的变形不均匀，沿切向受压而缩沿切向受压而缩短，沿径向受拉而伸长短，沿径向受拉而伸长，越往口部压缩和越往口部压缩和伸长得越多。在口部板料的厚度增加伸长得越多。在口部板料的厚度增加。2024/3/24 周日16 4.2.2 拉深过程中材料的应力应变状态拉深过程中材料的应力应变状态凸模将拉深凸模将拉深力作力作用在筒形件底部用在筒形件底部，通过壁部传递到通过壁部传递到凸缘，使凸缘部凸缘，使凸缘部分的毛坯拉入凸、分的毛坯拉入凸、凹模间隙中凹模间隙中，变，变形过程中毛坯各形过程中毛坯各部位的应力应变部位的应力应变状态是不同的状态是不同的2024/3/24 周日17(1)平面凸缘部分平面凸缘部分(区区I，主要主要变形区变形区）:由扇形网由扇形网格变成矩形区域，是拉格变成矩形区域，是拉深的主要变形区。承受深的主要变形区。承受径向拉应力径向拉应力1 1和和切向压切向压应力应力3 3以及厚度方向压以及厚度方向压应力应力2.2.产生应变产生应变1 1、3 3、2.2.当切向压应力当切向压应力较大，极限变形程度主较大，极限变形程度主要受要受传力区承载能力传力区承载能力的的限制，而板料较薄时，限制，而板料较薄时，材料容易失稳弯曲，造材料容易失稳弯曲，造成皱褶。成皱褶。2024/3/24 周日18(2)凹模圆角部分凹模圆角部分(区区II，过渡区）过渡区）:由凸缘向筒壁由凸缘向筒壁变形的过渡区，材料变变形的过渡区，材料变形比较复杂，除了有形比较复杂，除了有I区区的的变形变形特点外，由于材特点外，由于材料还在凹模圆角处产生料还在凹模圆角处产生弯曲弯曲，在厚度方向受到，在厚度方向受到压应力压应力2.2.2024/3/24 周日19(3)筒壁部分筒壁部分(区区III，传传力区力区）:材料流动到这里，材料流动到这里，筒形已形成承受拉应力筒形已形成承受拉应力1，也产生小量的纵向，也产生小量的纵向应变应变1 1和和厚向压应变厚向压应变 2.2.2024/3/24 周日20(4)凸模圆角部分凸模圆角部分(区区IV，过渡区过渡区）:承受径向拉应承受径向拉应力力1和切向压应力和切向压应力3以以及厚度方向压应力及厚度方向压应力2.产产生应变生应变1、3、2，在，在厚度方向受到压应力厚度方向受到压应力2.产生产生径向伸长、厚度减径向伸长、厚度减薄薄的变形，形成的变形，形成危险断危险断面，在此处断裂面，在此处断裂，造成，造成废品。废品。2024/3/24 周日21(5)筒底部分筒底部分(区区V，小变小变形区形区）:受到拉深引起的受到拉深引起的拉应力拉应力1和和3作用，但作用，但由于凸模的摩擦作用，由于凸模的摩擦作用，这个拉应力不大这个拉应力不大,材料变材料变薄很小，一般只有薄很小，一般只有1%3%，可以忽略不计。，可以忽略不计。拉深主要的质量问题是拉深主要的质量问题是平面凸缘区起皱平面凸缘区起皱和和“危危险断面险断面”的拉裂。的拉裂。2024/3/24 周日22在拉深过程中，坯料各区的应力与在拉深过程中，坯料各区的应力与应变是应变是 不均匀不均匀 的。即使在凸缘变的。即使在凸缘变形区也是这样，形区也是这样，愈靠近外缘，变形愈靠近外缘，变形程度愈大程度愈大，板料增厚也愈大，板料增厚也愈大。2024/3/24 周日23 4.2.3 拉深过程的起皱和破裂拉深过程的起皱和破裂1.起皱：拉深时，起皱：拉深时，凸凸缘部分缘部分存在存在切向压应切向压应力力3 3，达到一定程达到一定程度，板料切向失稳而度，板料切向失稳而拱起，拱起，在凸缘四周沿在凸缘四周沿切向产生波浪形的连切向产生波浪形的连续弯曲续弯曲2024/3/24 周日24 拉深起皱后，轻者拉深起皱后，轻者凸缘变形区材料仍凸缘变形区材料仍能被拉进凹模，会能被拉进凹模，会使工件口部产生波使工件口部产生波纹，影响工件的质纹，影响工件的质量。量。2024/3/24 周日25 起皱严重时，起皱的凸缘起皱严重时，起皱的凸缘材料不能通过凸、凹模间材料不能通过凸、凹模间隙而引起拉深件拉裂。隙而引起拉深件拉裂。拉深是否起皱与拉深是否起皱与3 3大小大小有关，也与毛坯的相对厚有关，也与毛坯的相对厚度度t/Dt/D有关，而有关，而3 3与拉深与拉深的变形程度有关。而的变形程度有关。而每次每次拉深的变形程度较大拉深的变形程度较大而而t/Dt/D较小时就会起皱较小时就会起皱。防止起皱的方法是压边圈防止起皱的方法是压边圈，或者或者减小拉深变形程度、减小拉深变形程度、加大毛坯厚度加大毛坯厚度。2024/3/24 周日26 2.破裂：破裂：起皱并不表示板料变形达到了极限起皱并不表示板料变形达到了极限，因为，因为采用加压边圈等措施后变形程度仍然可以提高。采用加压边圈等措施后变形程度仍然可以提高。随着变形程度的提高，变形力也相应增大，当变随着变形程度的提高，变形力也相应增大，当变形力大于危险断面的承载能力时拉深件则被拉破，形力大于危险断面的承载能力时拉深件则被拉破，因此因此危险断面的承载能力是决定拉深能否顺利进危险断面的承载能力是决定拉深能否顺利进行的关键行的关键.2024/3/24 周日27 拉深时危险断面是否被拉裂，取决于拉深时危险断面是否被拉裂，取决于材材料的性能、变形程度的大小、模具的圆料的性能、变形程度的大小、模具的圆角半径、润滑条件角半径、润滑条件等。生产实践中通常等。生产实践中通常采用采用硬化指数大、屈强比小的材料硬化指数大、屈强比小的材料进行进行拉深，采用适当拉深，采用适当增加拉深凸、凹模圆角增加拉深凸、凹模圆角半径半径、增加拉深次数增加拉深次数、改善、改善润滑润滑等措施等措施来避免拉裂的产生来避免拉裂的产生2024/3/24 周日28 4.2.4 直壁圆筒形件的拉深工艺计算直壁圆筒形件的拉深工艺计算1.毛坯尺寸计算毛坯尺寸计算（1）修边余量的确定）修边余量的确定板料存在着板料存在着各向异性各向异性，实际生产中毛坯和凸、凹，实际生产中毛坯和凸、凹模的模的中心也不可能完全重合中心也不可能完全重合，因此拉深口不可能，因此拉深口不可能很整齐，通常都要有修边工序，以切去不整齐部很整齐，通常都要有修边工序，以切去不整齐部分。表分。表4.1、表、表4.22024/3/24 周日29因材料性能和模具几何形状等因素的影响，因材料性能和模具几何形状等因素的影响，会造成拉深件口部不齐，尤其是经过多次会造成拉深件口部不齐，尤其是经过多次拉深的拉深件，起口部质量更差。因此在拉深的拉深件，起口部质量更差。因此在多数情况下采用多数情况下采用加大工序件高度或凸缘直加大工序件高度或凸缘直径径的方法，拉深后再经过的方法，拉深后再经过切边切边工序以保证工序以保证零件质量。零件质量。2024/3/24 周日30（2）拉深件毛坯尺寸的确定）拉深件毛坯尺寸的确定根据拉深后工件表面积与拉深前毛坯表面积相等根据拉深后工件表面积与拉深前毛坯表面积相等这一原则来计算这一原则来计算(1)确定修边余量：查表确定修边余量：查表4.1、4.2(P119)查处查处h(2)计算工件表面积，分解成若干简单几何体计算工件表面积，分解成若干简单几何体(3)求出毛坯尺寸求出毛坯尺寸2024/3/24 周日31表4.1筒形件的修边余量(mm)2024/3/24 周日32表4.2带凸缘的修边余量2024/3/24 周日33(3)求出毛坯尺寸求出毛坯尺寸2024/3/24 周日34用理论计算方法确定坯料尺寸不是绝对准用理论计算方法确定坯料尺寸不是绝对准确，因此对于形状复杂的拉深件，通常是确，因此对于形状复杂的拉深件，通常是先做好先做好拉深模拉深模，以理论分析方法初步确定，以理论分析方法初步确定的坯料进行试模，经反复试模，直到得到的坯料进行试模，经反复试模，直到得到符合要求的冲件时，再将符合要求的符合要求的冲件时，再将符合要求的坯料坯料形状和尺寸形状和尺寸作为制造落料模的依据作为制造落料模的依据。2024/3/24 周日35 2.拉深次数拉深次数（1）拉深系数）拉深系数m拉深后的工件直径与拉深前工件（或毛坯）直径拉深后的工件直径与拉深前工件（或毛坯）直径之比。之比。m越小，则变形程度越大越小，则变形程度越大。多次拉深是因为每次允许的拉深程度是有限制的多次拉深是因为每次允许的拉深程度是有限制的2024/3/24 周日36 总拉深系数总拉深系数拉深系数是否合理是拉深工艺成败的关键。拉深系数是否合理是拉深工艺成败的关键。m小，拉深变形越大小，拉深变形越大；过小，拉深无法进行过小，拉深无法进行。拉深比拉深比k是拉伸系数是拉伸系数m的倒数。的倒数。m大，塑性潜力未被充分利用，拉深次数增大，塑性潜力未被充分利用，拉深次数增加。加。极限拉深系数：拉深件不被拉裂的最小拉深极限拉深系数：拉深件不被拉裂的最小拉深系数系数2024/3/24 周日37 影响极限拉深系数的因素：影响极限拉深系数的因素：材料的力学性能、毛坯材料的力学性能、毛坯的相对厚度的相对厚度t/D、模具的几何参数及润滑条件、模具的几何参数及润滑条件。材料的材料的屈强比屈强比s s/b b小小，塑性好塑性好材料的材料的厚向异性系厚向异性系数数大大，拉深系数可选小；，拉深系数可选小；毛坯的毛坯的相对厚度相对厚度t/D大大、凸、凸、凹模圆角半径大凹模圆角半径大，拉深系数可取小；凹模与板，拉深系数可取小；凹模与板料之间、压边圈与板料之间良好的料之间、压边圈与板料之间良好的润滑润滑也可以减小也可以减小极限拉深系数。查表极限拉深系数。查表4.3、表、表4.4（P123）（2）拉深次数确定）拉深次数确定首先判定是否能够一次拉深完成（拉深件直径首先判定是否能够一次拉深完成（拉深件直径/毛毛坯直径坯直径表中值）。表中值）。1）推算推算法：法：d1=m1D，d2=m1m2D2）查表查表法：表法：表4.5，根据相对高度（，根据相对高度（P124）2024/3/24 周日38表4.3 筒形件带压边圈的极限拉深系数2024/3/24 周日39表4.4 筒形件不带压边圈的极限拉深系数2024/3/24 周日40表表4.5 筒形件相对高度筒形件相对高度h/d与拉深次数的关系与拉深次数的关系2024/3/24 周日41 3.各次拉深后半成品尺寸的计算各次拉深后半成品尺寸的计算（1）半成品直径的计算）半成品直径的计算1）m1m1mnmn；且；且m1-m1 mnmn2)m1m2mn=d/D（2）半成品圆角半径）半成品圆角半径除了除了最后一次拉深底部的圆最后一次拉深底部的圆角半径角半径等于工件的圆角半径等于工件的圆角半径外，中间各半成品的底部圆外，中间各半成品的底部圆角半径等于相应角半径等于相应拉深凸模的拉深凸模的圆角半径圆角半径2024/3/24 周日42（3）半成品高度尺寸的计算）半成品高度尺寸的计算4 拉深工艺力的计算拉深工艺力的计算（1）压边力）压边力是否采用压边圈？查表是否采用压边圈？查表4.6（P125）压边力过大，会增加坯料拉入凹模的拉力，容易压边力过大，会增加坯料拉入凹模的拉力，容易拉拉裂裂工件；过小，则不能防止工件；过小，则不能防止凸缘起皱凸缘起皱。2024/3/24 周日43 压边力经验公式压边力经验公式任意形状的拉深件任意形状的拉深件圆筒形件圆筒形件首次拉深首次拉深q单位压边力单位压边力N，表表4.7（P126)圆筒形件以后圆筒形件以后各次各次拉深拉深2024/3/24 周日44（2）拉深力）拉深力圆筒形件首次圆筒形件首次k1、k2修正系数，表修正系数，表4.8（P127）以后各次拉深以后各次拉深（3）压力机吨位）压力机吨位单动压力机单动压力机双动压力机：内滑块的公称压力大于拉深力，双动压力机：内滑块的公称压力大于拉深力，外滑块的公称压力大于压边力外滑块的公称压力大于压边力2024/3/24 周日45 当拉深行程较大。特别是落料、拉深复合冲压时，当拉深行程较大。特别是落料、拉深复合冲压时，不能简单地将落料力和拉深力叠加去选择压力机，不能简单地将落料力和拉深力叠加去选择压力机，因为因为公称压力是指压力机在接近下死点时的压力公称压力是指压力机在接近下死点时的压力。因此，应该注意压力机的压力因此，应该注意压力机的压力-行程曲线，否则很行程曲线，否则很可能由于过早地出现最大冲压力而使压力机超载损可能由于过早地出现最大冲压力而使压力机超载损坏坏在深拉深时，最大在深拉深时，最大拉深力拉深力F F(0.50.6)F设设；在浅拉深时，最大在浅拉深时，最大拉深力拉深力F F(0.70.8)F设设。1-压力机压力曲线 2-落料力曲线 3-拉深力曲线2024/3/24 周日46（4）压力机功率校核：）压力机功率校核：第一次拉深第一次拉深以后每次拉深以后每次拉深W1、Wn首次和以后各次拉深的拉深功首次和以后各次拉深的拉深功N.mF1max、Wnmax首次和以后各次拉深的最大拉深力首次和以后各次拉深的最大拉深力N1、n平均变形力与最大变形力的比值，表平均变形力与最大变形力的比值，表4.82024/3/24 周日47 拉深压力机所需电动机功率：拉深压力机所需电动机功率：不均衡系数，不均衡系数，1.2-1.41、2压力机效率压力机效率0.6-0.8.电机效率电机效率0.9-0.95n压力机每分钟行程次数压力机每分钟行程次数1.36马力转换为千瓦的系数马力转换为千瓦的系数2024/3/24 周日48 dt/d1.11.4 小凸缘件小凸缘件dt/d1.11.4 宽凸缘件宽凸缘件 4.2.5 带凸缘筒形件的拉深带凸缘筒形件的拉深2024/3/24 周日49 1.小凸缘件的拉深小凸缘件的拉深可按筒形件拉深处理，只是在最后一、二次拉深可按筒形件拉深处理，只是在最后一、二次拉深加工出凸缘或带锥形的凸缘，然后校平。加工出凸缘或带锥形的凸缘，然后校平。2024/3/24 周日50 2.宽凸缘件的拉深宽凸缘件的拉深第一次拉深就把凸缘拉深到尺寸第一次拉深就把凸缘拉深到尺寸，为，为了避免在以后拉深过程中，凸缘受拉了避免在以后拉深过程中，凸缘受拉变形，把拉入凹模的材料比所需筒部变形，把拉入凹模的材料比所需筒部的材料面积的材料面积大大3%-5%，而在以后的各，而在以后的各次拉深中，次拉深中，凸缘直径保持不变凸缘直径保持不变，仅仅，仅仅减小筒部直径减小筒部直径.实际生产中减小筒部直实际生产中减小筒部直径方法有：径方法有：(1)凸、凹模圆角半径不变，靠直径缩凸、凹模圆角半径不变，靠直径缩小来增加高度和减少凸缘的宽度小来增加高度和减少凸缘的宽度。2024/3/24 周日51 2.宽凸缘件的拉深宽凸缘件的拉深第一次拉深就把凸缘拉深到尺寸第一次拉深就把凸缘拉深到尺寸，为，为了避免在以后拉深过程中，凸缘受拉了避免在以后拉深过程中，凸缘受拉变形，把拉入凹模的材料比所需筒部变形，把拉入凹模的材料比所需筒部的材料面积的材料面积大大3%-5%，而在以后的各，而在以后的各次拉深中，次拉深中，凸缘直径保持不变凸缘直径保持不变，仅仅，仅仅减小筒部直径减小筒部直径.实际生产中减小筒部直实际生产中减小筒部直径方法有：径方法有：(1)凸、凹模圆角半径不变，靠直径缩凸、凹模圆角半径不变，靠直径缩小来增加高度和凸缘的宽度。小来增加高度和凸缘的宽度。2024/3/24 周日52(2)高度不变高度不变，第一次拉深用大凸、，第一次拉深用大凸、凹模圆角半径，以后拉深时，凹模圆角半径，以后拉深时，靠减靠减小凸、凹模圆角半径和工件直径，小凸、凹模圆角半径和工件直径，以加大凸缘宽度。以加大凸缘宽度。第一种方法易留下第一种方法易留下各次拉深时的痕各次拉深时的痕迹迹，需要增加整形工序。，需要增加整形工序。第二种方法工件第二种方法工件表面质量好表面质量好，第一，第一次拉深易起皱，只适用于相对厚次拉深易起皱，只适用于相对厚度较大毛坯。度较大毛坯。2024/3/24 周日53 宽凸缘件拉深工艺计算：宽凸缘件拉深工艺计算：1）确定修边余量，预算毛坯直径）确定修边余量，预算毛坯直径D2）计算）计算t/D100100并假定并假定dt/d，查表，查表4.9，能否一次完成，能否一次完成表表4.9 凸缘件第凸缘件第1次拉深的最大相对高度次拉深的最大相对高度（h1/d1）2024/3/24 周日54 3）查表）查表4.10，第，第1次拉深系数次拉深系数m1，查表，查表4.11以后各次以后各次拉深系数，得到拉深次数拉深系数，得到拉深次数表表4.10凸缘件第凸缘件第1次拉深系数次拉深系数m12024/3/24 周日55 4）确定拉深次数后调整各次拉深系数，计算各工）确定拉深次数后调整各次拉深系数，计算各工序的拉深筒部直径序的拉深筒部直径5）参考筒形件方法，确定圆角半径）参考筒形件方法，确定圆角半径6）计算第一次拉深高度，并校核第）计算第一次拉深高度，并校核第1次拉深的相对次拉深的相对高度，检查假定是否安全。高度，检查假定是否安全。7）计算以后各次拉深高度。）计算以后各次拉深高度。2024/3/24 周日56盒形件是非旋转体零件，由四个圆角和四条直边盒形件是非旋转体零件，由四个圆角和四条直边组成，拉深时，圆角部分相当于圆筒形件拉深，组成，拉深时，圆角部分相当于圆筒形件拉深，直边相当于弯曲变形，但相互受到牵制。直边相当于弯曲变形，但相互受到牵制。拉深时，拉深时，横向间距缩小横向间距缩小，愈靠近，愈靠近角部角部缩小愈多；缩小愈多；纵向间距加大纵向间距加大，愈向，愈向上部上部增大愈多。增大愈多。直边承受了圆角部分的拉深变形力，圆角部分受直边承受了圆角部分的拉深变形力，圆角部分受力比圆筒件小。力比圆筒件小。2024/3/24 周日57正方形盒形件的坯料形状是正方形盒形件的坯料形状是 圆形圆形；矩形盒形件的坯；矩形盒形件的坯料形状为料形状为 长圆形长圆形 或或 椭圆形椭圆形。2024/3/24 周日58 4.3 拉深模的典型结构拉深模的典型结构 按工艺顺序分为按工艺顺序分为首次拉深模首次拉深模和和以后各次拉以后各次拉深模；深模；按使用的设备分为按使用的设备分为单动压力机单动压力机用拉深模、用拉深模、双动压力机双动压力机用拉深模和用拉深模和三动压力机三动压力机用拉深用拉深模；模；按工序的组合分为按工序的组合分为单工序拉深模、复合模单工序拉深模、复合模和连续拉深模；和连续拉深模；按有无压边装置分为按有无压边装置分为带压边装置和不带压带压边装置和不带压边装置拉深模。边装置拉深模。2024/3/24 周日59 4.3.1 首次拉深模首次拉深模1 无压边装置的首次拉无压边装置的首次拉深模深模:坯料在坯料在定位圈定位圈中定位中定位凹模凹模底部台阶完成脱模底部台阶完成脱模，由下模板底孔落下。由下模板底孔落下。由于没有导向机构，由于没有导向机构，校模校模圈圈完成凹模、凸模对中，完成凹模、凸模对中，工作时，校模圈移去工作时，校模圈移去,结构结构简单，制造方便，用于简单，制造方便，用于塑塑性好、厚度大性好、厚度大工件拉深，工件拉深，只适合只适合浅拉深浅拉深1-凸模；2-校模圈；3-定位圈；4-凹模2024/3/24 周日60 2 带压边装置的首次拉深模带压边装置的首次拉深模:正装结构正装结构压边装置装在压边装置装在模具内模具内，由于受模具由于受模具空间限制空间限制，不能提供太大的压边力，不能提供太大的压边力，适合浅拉深适合浅拉深1-模柄；2-上模座；3-凸模固定板；4-弹簧弹簧；5-压边圈；6-定位板；7-凹模；8-下模座；9-卸料螺钉；10-凸模2024/3/24 周日61 倒装结构倒装结构压边装置装在压边装置装在模具外面模具外面，不受模具空间限制，提不受模具空间限制，提供的压边力要一大些，供的压边力要一大些，模具结构紧凑模具结构紧凑,是常用的是常用的结构形式。结构形式。压边力由连接在下模座压边力由连接在下模座上的弹性压边装置提供，上的弹性压边装置提供，毛坯在压边圈上定位，毛坯在压边圈上定位，拉深结束，凹模上行，拉深结束，凹模上行，压边圈复位将工件从凸压边圈复位将工件从凸模上刮下，打料杆卸料。模上刮下，打料杆卸料。1-挡销；2-打料杆；3-推件块；4-垫板；5-凹模；6-凸模；7-弹性压边圈；8-卸料螺钉2024/3/24 周日62 3 落料拉深复合模落料拉深复合模:1-下模座；2-顶杆；3-压边圈；4-落料凹模；5、13、21-销钉；6、12、23-螺钉；7-凸凹模固定板；8-垫板；9-上模座；10-导套；11-导柱；14-模柄；15-打料杆；16-凸凹模；17-推件块；18-拉深凸模；19-刚性卸料板；20-导料板；22-凸模固定板；24-挡料销2024/3/24 周日63 条料做坯料条料做坯料拉深凸模的顶面要拉深凸模的顶面要低于落料凹模的顶低于落料凹模的顶面面，保证先落料后，保证先落料后拉深，还需预留凹拉深，还需预留凹模刃口的刃磨量模刃口的刃磨量拉深时，拉深时，顶杆、压边顶杆、压边圈进行压边圈进行压边；拉深结；拉深结束，工件在凸凹模内；束，工件在凸凹模内；打料杆、推块卸工件打料杆、推块卸工件；刚性卸料板卸废料刚性卸料板卸废料；生产效率高、操作方生产效率高、操作方便便2024/3/24 周日64 4 双动压力机使用的首次拉深模双动压力机使用的首次拉深模凸模通过固定杆与内凸模通过固定杆与内滑块连接滑块连接毛坯在凹模上由毛坯在凹模上由定位板定位定位板定位由于双动压力机外滑块提供的由于双动压力机外滑块提供的压边力恒定压边力恒定，压边效，压边效果好。用于变形量大、质量要求高、生产批量大。果好。用于变形量大、质量要求高、生产批量大。外滑块带动压边外滑块带动压边圈压住毛坯圈压住毛坯顶件块顶出顶件块顶出1-下模座；2-凹模；3-定位板；4-上模座；5-压边圈；6-凸模固定杆；7-拉深凸模；8-凹模固定板；9-顶件块2024/3/24 周日65 4.3.2 以后各次工序拉深模以后各次工序拉深模毛坯是已拉深的半成品筒形件，定位和压边与首毛坯是已拉深的半成品筒形件，定位和压边与首次拉深模不同次拉深模不同(1)无压边装置无压边装置的以后各次工的以后各次工序的拉深模序的拉深模:适适用于变形较小用于变形较小的拉深或整形的拉深或整形1-上模座；2-垫板；3-凸模固定板；4-凸模；5-定位板；6-凹模；7-凹模固定板；8-下模板2024/3/24 周日66(2)带压边装置以后各次工序的拉深模带压边装置以后各次工序的拉深模倒装结构形式倒装结构形式压边圈兼做定位圈，为防压边圈兼做定位圈，为防止压边力增加，安装止压边力增加，安装限位限位销销1-压边圈；2-凸模；2024/3/24 周日67 4.4 拉深模设计拉深模设计 4.4.1 压边装置压边装置1 压边装置的作用和类型压边装置的作用和类型作用：作用：防止起皱防止起皱(1)弹性压边装置，多用于普通冲床，弹性压边装置，多用于普通冲床，适合拉深中、小型拉深件的模具适合拉深中、小型拉深件的模具2024/3/24 周日68 压料力的选择压料力的选择应在保证变应在保证变形区不起皱的前提下，尽形区不起皱的前提下，尽量选用小的压料力。量选用小的压料力。随着拉深深度的增加，需随着拉深深度的增加，需要压边的凸缘部分不断减要压边的凸缘部分不断减少，所需的压边力也逐渐少，所需的压边力也逐渐减少。而橡胶、弹簧压边减少。而橡胶、弹簧压边力却逐步增加（适用于浅力却逐步增加（适用于浅拉深），拉深），气垫压边力不变，气垫压边力不变，压边效果好压边效果好，但复杂、制，但复杂、制造、维修不易，且使用压造、维修不易，且使用压缩空气，许多工厂不具备缩空气，许多工厂不具备此条件。此条件。2024/3/24 周日69 为了克服橡胶、弹簧的缺点，采用为了克服橡胶、弹簧的缺点，采用限位装置限位装置（定（定位销、柱销或螺栓），使压边圈和凹模始终保持位销、柱销或螺栓），使压边圈和凹模始终保持一定的间隙一定的间隙S，在某种程度上限制了压边力的增大。，在某种程度上限制了压边力的增大。2024/3/24 周日70(2)刚性压边装置刚性压边装置压边力不随行程而变化，拉深效果较好，且模具结压边力不随行程而变化，拉深效果较好，且模具结构简单。这种结构用于双压力机，凸模装在压力机构简单。这种结构用于双压力机，凸模装在压力机的内滑块上，压边装置装在外滑块上。压边力由设的内滑块上，压边装置装在外滑块上。压边力由设备提供，多用于大件备提供，多用于大件.1-下模座；2-凹模；3-定位板；4-上模座；5-压边圈；6-凸模固定杆；7-拉深凸模；8-凹模固定板；9-顶件块2024/3/24 周日71 2 压边装置的结构形式压边装置的结构形式(1)首次拉深用的压边装置首次拉深用的压边装置一般采平面压边，压边圈一般采平面压边，压边圈多为平板结构。多为平板结构。2024/3/24 周日72 为了增大单位压边力，为了增大单位压边力，减少材料与压边圈的接减少材料与压边圈的接触面积，对于宽凸缘件，触面积，对于宽凸缘件，采用平锥形压边圈采用平锥形压边圈2024/3/24 周日73 对于宽凸缘件，也可采对于宽凸缘件，也可采用成形锥形凸缘压边圈用成形锥形凸缘压边圈2024/3/24 周日74(2)以后各次拉深用的压边装置以后各次拉深用的压边装置一般采筒形结构。一般采筒形结构。(3)压边圈的尺寸压边圈的尺寸首次拉深压边圈的内径首次拉深压边圈的内径dy=1.001dp但应满足但应满足dp+0.01mmdpydp+0.25mm以后各次拉深压边圈的内径按以后各次拉深压边圈的内径按上述方法确定上述方法确定Dy=D-（0.030.08）mmry=比上一次大比上一次大0.51mm2024/3/24 周日75 4.4.2 凸、凹模工作部分设计凸、凹模工作部分设计1 凸、凹模结构凸、凹模结构(1)不带压边圈的拉深模不带压边圈的拉深模(a)圆弧形凹模：结构简单，加工方便，是常用结构圆弧形凹模：结构简单，加工方便，是常用结构(b)锥形凹模、（锥形凹模、（c）渐开线凹模：对抗失稳起皱有利，）渐开线凹模：对抗失稳起皱有利，但加工复杂，主要用于拉深系数较小的拉深件。但加工复杂，主要用于拉深系数较小的拉深件。2024/3/24 周日76 无压边圈多次拉深用的凸、凹模结构无压边圈多次拉深用的凸、凹模结构2024/3/24 周日77(2)带压边圈的拉深模带压边圈的拉深模(a)圆角结构圆角结构：用于拉：用于拉深直径深直径d100mm(b)锥形结构锥形结构：拉深直径：拉深直径d100mm,除具有改善除具有改善金属流动性，减少变形金属流动性，减少变形抗力，材料不易变薄的抗力，材料不易变薄的特点外；还可减轻毛坯特点外；还可减轻毛坯反复弯曲变形程度，提反复弯曲变形程度，提高零件侧壁质量，使毛高零件侧壁质量，使毛坯下次工序中容易定位。坯下次工序中容易定位。2024/3/24 周日78 均需注意前、后两道工序的冲模在均需注意前、后两道工序的冲模在形形状和尺寸上的协调状和尺寸上的协调，使前道工序得到，使前道工序得到的半成品形状有利于后道工序的成形。的半成品形状有利于后道工序的成形。比如压边圈的形状和尺寸与前道工序比如压边圈的形状和尺寸与前道工序凸模的相应部分相同；拉深凹模的锥凸模的相应部分相同；拉深凹模的锥面角度面角度也要与前道工序凸模的锥度也要与前道工序凸模的锥度一致。一致。2024/3/24 周日79 1 凸、凹模尺寸设计凸、凹模尺寸设计(1)凹模圆角半径凹模圆角半径对拉深工作影响很大，影响到对拉深工作影响很大，影响到拉深件质量、拉深力拉深件质量、拉深力的大小和拉深模的寿命。的大小和拉深模的寿命。拉深凹模圆角半径大，允拉深凹模圆角半径大，允许的许的极限拉深系数可减小极限拉深系数可减小，但，但 过大过大 的圆角半径会的圆角半径会使板料使板料悬空面积悬空面积增大，容易产生失稳起皱增大，容易产生失稳起皱。首次拉深首次拉深也可查表也可查表4.12（P141)D-毛坯直径毛坯直径mm；d-凹模内径凹模内径mm2024/3/24 周日80(2)凸模圆角半径凸模圆角半径对拉深工作影响没有凹模圆角半径大，但其值必须对拉深工作影响没有凹模圆角半径大，但其值必须合适，合适，过小的过小的rp会使危险断面受拉力大，工件易产会使危险断面受拉力大，工件易产生局部变薄；生局部变薄；而而rp过大，凸模与毛坯接触面小，易过大，凸模与毛坯接触面小，易产生底部变薄和内部起皱产生底部变薄和内部起皱首次拉深首次拉深除最后除最后1次外中间各次次外中间各次最后最后1次凸模圆角半径次凸模圆角半径=工件圆角半径，但对于小工件圆角半径，但对于小于于6mm材料，不得小于（材料，不得小于（23）t；对于大于；对于大于6mm材料，不得小于（材料，不得小于（1.52）t2024/3/24 周日81(3)凸、凹模间隙凸、凹模间隙对拉深力、工件质量、模具寿命都有影响。对拉深力、工件质量、模具寿命都有影响。间隙过间隙过大，容易起皱，工件有锥度，精度差；间隙过小，大，容易起皱，工件有锥度，精度差；间隙过小，摩擦加剧，导致工件变薄严重，甚至拉裂。摩擦加剧，导致工件变薄严重，甚至拉裂。不带压边的单边间隙不带压边的单边间隙最后最后1次拉深或精密工件拉深取偏小值，对首次或次拉深或精密工件拉深取偏小值，对首次或中间取大值中间取大值带压边间隙