1、第五章第五章 拉深工艺与拉深模拉深工艺与拉深模n5.1 圆筒件拉深变形过程分析n5.2 拉深工艺计算n5.3 拉深模具结构n5.4 拉深模工作部分设计拉深拉深(drawing)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开口空心零件的加工方法。它是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件，还可加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件。拉深不变薄拉深不变薄拉深变薄拉深拉深模拉深模：拉深模特点特点：结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。拉深所使用的模具。第五章 拉深工艺与拉深模拉拉深深件件类类型型a）轴对称旋转体拉深件 b
2、)盒形件c)不对称拉深件第五章 拉深工艺与拉深模 第五章 拉深工艺与拉深模 不变薄拉深变薄拉深拉拉深深模模结结构构图图-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 第五章 拉深工艺与拉深模 5.1 5.1 圆筒件拉深变形过程分析圆筒件拉深变形过程分析圆筒形件是最典型的拉深件。一、圆筒件拉深变形过程分析（一）拉深变形过程（二）拉深变形过程1变形现象平板圆形坯料的凸缘弯曲绕过凹模圆角，然后拉直形成竖直筒壁。变形区凸缘；已变形区筒壁；不变形区底部。底部和筒壁为传力区。5.1 5.1 圆筒件拉深变形过程分析圆筒件拉深变形过程分析5.1 5.1 圆筒
3、件拉深变形过程分析圆筒件拉深变形过程分析一、圆筒件拉深变形过程分析2拉深变形过程外力凸缘产生内应力：径向拉应力1；切向压应力3凸缘塑性变形：径向伸长，切向压缩，形成筒壁直径为高度为的圆筒形件（H（D-d）/2）（二）拉深变形过程5.1 5.1 圆筒件拉深变形过程分析圆筒件拉深变形过程分析1.凸缘部分二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态应力分布图2.凹模圆角部分 3.筒壁部分 4.凸模圆角部分5.筒底部分 坯料各区的应力与应变是很不均匀的。拉深成形后制件壁厚和硬度分布拉拉深深过过程程的的应应力力与与应应变变状状态态下标1、2、3分别代表坯料径向、厚度方向、切向的应
4、力和应变 5.1 5.1 圆筒件拉深变形过程分析圆筒件拉深变形过程分析5.1 5.1 圆筒件拉深变形过程分析圆筒件拉深变形过程分析拉深件的壁厚和硬度的变化拉深件的壁厚和硬度的变化三、拉深件的起皱与拉裂 拉深过程中的质量问题质量问题：主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。凸缘区起皱凸缘区起皱：传力区拉裂传力区拉裂：由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。5.1 5.1 圆筒件拉深变形过程分析圆筒件拉深变形过程分析1.凸缘变形区的起皱三、拉深件的起皱与拉裂（续）主要决定于主要决定于：一方面是切向压应力3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
5、抵抗失稳的能力。凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量越小，抵抗失稳能力越小。最易起皱的位置最易起皱的位置：凸缘边缘区域起皱最强烈的时刻起皱最强烈的时刻：在Rt=（0.70.9）R0时防止防止起皱：5.1 5.1 圆筒件拉深变形过程分析圆筒件拉深变形过程分析5.1 5.1 圆筒件拉深变形过程分析圆筒件拉深变形过程分析凸凸缘缘变变形形区区的的起起皱皱 5.1 5.1 圆筒件拉深变形过程分析圆筒件拉深变形过程分析2.筒壁的拉裂主要取决于主要取决于：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”
6、产生破裂。防止防止拉裂：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。三、拉深件的起皱与拉裂（续）一方面要通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度；5.1 5.1 圆筒件拉深变形过程分析圆筒件拉深变形过程分析筒筒壁壁的的拉拉裂裂5.2 5.2 拉深工艺计算拉深工艺计算拉深系数拉深系数m 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。一、拉深系数与极限拉深系数1.拉深系数的定义第一次拉深系数：第二次拉深系数：第n次拉深系数：Ddm11122ddm 1nnnddm5.2 5.2 拉深工艺计算拉深工艺计算拉深系数m表示拉深前后坯料（工序件）直径的变化率变化率。m愈小，
7、说明拉深变形程度愈大，相反，变形程度愈小。一、拉深系数与极限拉深系数1.拉深系数的定义（续）拉深件的总拉深系数等于各次拉深系数的乘积，即 如果m取得过小，会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。极限拉深系数极限拉深系数mnnnnnnnmmmmmddddddddDdDdm132112123121 从工艺的角度来看，m越小越有利于减少工序数。5.2 5.2 拉深工艺计算拉深工艺计算 为了提高工艺稳定性和零件质量，适宜采用稍大于大于极限拉深系数m的值。一、拉深系数与极限拉深系数2极限拉深系数的确定 m时，拉深件可一次拉成，否则需要多次拉深。m时，m1m2mn，n为拉深次数总m总m总m 1）由表查得各次的
8、极限拉深系数；2）依次计算出各次拉深直径，即 11；221；3）当时，计算的次数即为拉深次数。推算方法拉深次数的确定一、拉深系数与极限拉深系数5.2 5.2 拉深工艺计算拉深工艺计算例例求图所示筒形件的坯料尺寸及拉深各工序件尺寸。材料为10钢，板料厚度2。5.2 5.2 拉深工艺计算拉深工艺计算解：因1，故按板厚中径尺寸计算。（）计算坯料直径 根据零件尺寸，其相对高度为7.22875230176dH查表5-2得切边量mmh6坯料直径为2256.072.1)(4rdrhHddD代已知条件入上式得98.2（）确定拉深次数 坯料相对厚度为 按表5-1可不用压料圈，但为保险，首次拉深仍采用压料圈。根据
9、/2.03，查表5-3得各次极限拉深系数10.50，20.75，30.78，40.80，。m=d2/D=（30-2）/98.2=0.285m1，需要多次拉深则m1m2mnm 0.50.750.780.8=0.234m所以，拉深次数为n=4%2%03.2%1002.982Dt例（续）例（续）5.2 5.2 拉深工艺计算拉深工艺计算另一种确定拉深次数的方法：110.5098.249.22210.7549.236.9 3320.7836.928.8 4430.828.823 此时42328，所以应该用4次拉深成形。计算各工序尺寸时，可适当调整各拉深次数的拉深系数，调整后的拉深次数总乘积等于m5.2
10、5.2 拉深工艺计算拉深工艺计算例（续）例（续）1.无压边装置的简单拉深模一、首次拉深模2.有压边装置的拉深模(1)正装拉深模(2)倒装拉深模压边装置弹性压边装置橡皮压边装置弹簧压边装置气垫式压边装置 带限位装置的压边圈刚性压边装置 带刚性压边装置的拉深模5.3 5.3 拉深模具结构拉深模具结构5.3 5.3 拉深模具结构拉深模具结构1.无压边装置的以后各次拉深模2.有压边装置的以后各次拉深摸二、以后各次拉深模3.反拉深摸无压边装置反拉深摸压边圈在上模的反拉深摸压边圈在下模的反拉深摸5.4 5.4 拉深模工作部分设计拉深模工作部分设计1.凹模圆角半径的确定首次（包括只有一次）拉深凹模圆角半径可
11、按下式计算：一、凸、凹模的圆角半径tdDrA)(8.01tccrA211或以后各次拉深凹模圆角半径应逐渐减小逐渐减小，一般按下式确定：1)8.06.0(AiAirr（2、3、）以上计算所得凹模圆角半径一般应符合r rA A22的要求。2.凸模圆角半径的确定首次拉深可取：一、凸、凹模的圆角半径中间各拉深工序凸模圆角半径可按下式确定：（3、4、）最后一次拉深凸模圆角半径rTn即等于零件圆角半径。但零件圆角半径如果小于拉深工艺性要求时，则凸模圆角半径应按工艺性的要求确定（即rT），然后通过整形整形工序得到零件要求的圆角半径。11)0.17.0(ATrr2211tddriiTi5.4 5.4 拉深模工
12、作部分设计拉深模工作部分设计1.无压料圈的拉深模其拉深间隙为：二、拉深模间隙max)1.11(2/tZ2.有压料圈的拉深模其拉深间隙为：/2（0.90.95）5.4 5.4 拉深模工作部分设计拉深模工作部分设计对于最后一道工序的拉深模当零件尺寸标注在内形时，以凸模为基准，工作部分尺寸为：三、凸、凹模工作部分尺寸及公差对于多次拉深，中间各工序的凸、凹模尺寸可按下式计算：ADDA0max)75.0(0max)75.0(TZDDT0min)4.0(TddTAZddA0min)4.0(ADDA00)(TZDDT当零件尺寸标注在外形时，以凹模为基准，工作部分尺寸为：5.4 5.4 拉深模工作部分设计拉深
13、模工作部分设计1-定位板 2-下模板 3-拉深凸模 4-拉深凹模 无压边装置的无压边装置的首次拉深模首次拉深模返回返回正装拉深模正装拉深模 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 返回返回带锥形压边圈的带锥形压边圈的倒装拉深模倒装拉深模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 返回返回压边力的变化曲线压边力的变化曲线 弹簧压边装置弹簧压边装置a)橡皮b)弹簧c)气垫 返回返回压边力的变化曲线压边力的变化曲线 返回返回带限位装置在压边圈带限位装置在压边圈返回返回双动压力机用拉深模刚性压边装置双动压力机用拉深模刚性压边装置动作原理动作原理 返回返回1曲轴2凸轮 3外滑块4内滑块5凸模6压边圈7凹模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 带刚性压边装置拉深模带刚性压边装置拉深模返回返回筒形件的切边原理筒形件的切边原理返回返回返回返回返回返回返回返回
