第4章拉深工藝及拉深模設(shè)計(jì)

1、拉深工藝?yán)罟に囍R(shí)目標(biāo)1理解拉深工藝的基本概念；2了解拉深過(guò)程中板料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài) ；3掌握拉深件常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題及控制方法；4.掌握回轉(zhuǎn)體拉深件毛坯尺寸的確定原則；5.了解階梯圓筒形件及盒形件的拉深方法；6.熟悉拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)；7.了解軟模及變薄拉深方法。技能目標(biāo)1.重點(diǎn)掌握無(wú)凸緣圓筒形件的拉深方法及相關(guān)計(jì)算；2.重點(diǎn)掌握帶凸緣圓筒形件的拉深方法及相關(guān)計(jì)算。拉深是利用拉深模具將板料毛坯沖壓成開(kāi)口空心件的一種加工方法。拉深工藝所使用的模具稱為拉深模具，簡(jiǎn)稱為拉深模。拉深后工件的厚度沿底部向口部方向是不同的。在圓筒件側(cè)壁上部厚度增加最多，約為30%；而在筒壁與底部轉(zhuǎn)角稍上的地方材料厚度最

2、小，厚度減少了約10%，該處拉深時(shí)最易拉斷，通常稱為“危險(xiǎn)斷面”。當(dāng)該斷面的應(yīng)力超過(guò)材料的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，工件就在此處產(chǎn)生破裂，這種現(xiàn)象稱為拉裂（俗稱“掉底”） 。拉深系數(shù)表示拉深后圓筒形件的直徑與拉深前毛坯（或半成品）的直徑之比。凸、凹模之間的間隙，簡(jiǎn)稱為拉深間隙。由于拉深材料厚度有公差，板料具有各向異性，所以拉深后工件的口部或凸緣周邊不齊，必須進(jìn)行修邊，以達(dá)到工件的要求。修邊的值稱為修邊余量。在實(shí)際生產(chǎn)中，拉深系數(shù)的減少有個(gè)限度，這個(gè)限度稱為極限拉深系數(shù) 。拉深件的工藝性是指工件拉深的難易程度。變薄拉深主要是在拉深過(guò)程中改變拉深件筒壁厚度，而毛坯的直徑變化很小的拉深方法 。旋轉(zhuǎn)體工件旋轉(zhuǎn)體

3、工件盒形工件盒形工件復(fù)雜形狀件復(fù)雜形狀件4.1.1拉深變形的過(guò)程及特點(diǎn)4.14.1拉深變形過(guò)程分析拉深變形過(guò)程分析拉深過(guò)程拉深過(guò)程1凸模； 2壓邊圈； 3凹模； 4制件拉深中的毛坯材料拉深中的毛坯材料4.1.2拉深過(guò)程中板料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)4.14.1拉深變形過(guò)程分析拉深變形過(guò)程分析（1）平面凸緣區(qū) （2）凹模圓角區(qū)（3）筒壁部分（4）凸模圓角區(qū) （5）圓筒底部拉深過(guò)程中板料各部分的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)拉深過(guò)程中板料各部分的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài) 4.2.1起皺及其控制4.24.2拉深件的質(zhì)量控制拉深件的質(zhì)量控制4.2.1起皺及其控制4.24.2拉深件的質(zhì)量控制拉深件的質(zhì)量控制起皺現(xiàn)象起皺現(xiàn)象 4.2.1起皺及其

4、控制4.24.2拉深件的質(zhì)量控制拉深件的質(zhì)量控制4.2.2拉裂及其控制4.24.2拉深件的質(zhì)量控制拉深件的質(zhì)量控制 拉深后工件的厚度沿底部向口部方向是不同的。在圓筒件側(cè)壁上部厚度增加最多，約為30%；而在筒壁與底部轉(zhuǎn)角稍上的地方材料厚度最小，厚度減少了約10%，該處拉深時(shí)最易拉斷，通常稱為“危險(xiǎn)斷面”。當(dāng)該斷面的應(yīng)力超過(guò)材料的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，工件就在此處產(chǎn)生破裂，這種現(xiàn)象稱為拉裂（俗稱“掉底”）。4.2.2拉裂及其控制4.24.2拉深件的質(zhì)量控制拉深件的質(zhì)量控制 防止危險(xiǎn)斷面拉裂的根本措施是減小拉深時(shí)的變形能力。通常根據(jù)板料的成形性能，確定合理的拉深系數(shù)，采用適當(dāng)?shù)膲哼吜洼^大的模具圓角半徑，

5、改善凸緣部分的潤(rùn)滑條件，增大凸模表面的粗糙度等。4.3.1毛坯尺寸的確定原則4.34.3回轉(zhuǎn)體拉深毛坯尺寸的確定回轉(zhuǎn)體拉深毛坯尺寸的確定4.3.3簡(jiǎn)單回轉(zhuǎn)體拉深件的毛坯尺寸計(jì)算4.34.3回轉(zhuǎn)體拉深毛坯尺寸的確定回轉(zhuǎn)體拉深毛坯尺寸的確定簡(jiǎn)單回轉(zhuǎn)體拉深件毛坯尺寸計(jì)算簡(jiǎn)單回轉(zhuǎn)體拉深件毛坯尺寸計(jì)算 4.3.3簡(jiǎn)單回轉(zhuǎn)體拉深件的毛坯尺寸計(jì)算4.34.3回轉(zhuǎn)體拉深毛坯尺寸的確定回轉(zhuǎn)體拉深毛坯尺寸的確定 式中，D 為毛坯直徑（mm）；A 為拉深件總面積（mm2）；ai 為分解成第 I 個(gè)簡(jiǎn)單幾何體的表面積（mm2）。 簡(jiǎn)單回轉(zhuǎn)體拉深件的毛坯直徑計(jì)算公式簡(jiǎn)單回轉(zhuǎn)體拉深件的毛坯直徑計(jì)算公式 P1094.4.1

6、拉深系數(shù)4.44.4圓筒形件的拉深圓筒形件的拉深 拉深系數(shù)表示拉深后圓筒形件的直徑 d 與拉深前毛坯（或半成品）的直徑 D 之比。拉深系數(shù)表示拉深時(shí)板料的變形程度，用符號(hào) m 表示。M 是小于1的系數(shù)，m 值越小，說(shuō)明拉深時(shí)變形程度越大。 4.4.1拉深系數(shù)4.44.4圓筒形件的拉深圓筒形件的拉深工件總的變形系數(shù)：工件總的變形系數(shù)： 圓筒形件的多次拉深圓筒形件的多次拉深 P111表表4-5P112表表4-64.4.1拉深系數(shù)4.44.4圓筒形件的拉深圓筒形件的拉深4.4.2拉深次數(shù)的確定4.44.4圓筒形件的拉深圓筒形件的拉深 拉深件一般經(jīng)過(guò)幾次拉深才能達(dá)到最終尺寸形狀。如果拉深件總的拉深系數(shù)

7、 m總 大于第一次允許的極限拉深系數(shù) m1，即： m總 m1 說(shuō)明拉深該工件的實(shí)際變形程度比第一次容許的極限變形程度要小，工件可以一次拉成。否則需要多次拉深才能成形。4.4.3各次拉深工序尺寸的確定4.44.4圓筒形件的拉深圓筒形件的拉深4.4.3各次拉深工序尺寸的確定4.44.4圓筒形件的拉深圓筒形件的拉深當(dāng)當(dāng)t1時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)t1時(shí)，時(shí)，dn按照材料厚度按照材料厚度內(nèi)外輪廓中心線尺寸計(jì)算內(nèi)外輪廓中心線尺寸計(jì)算4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件帶凸緣圓筒形件 dt/d（1.1-1.4）dt/d1.44.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深4.5.1窄凸緣

8、圓筒形件的拉深窄凸緣圓筒形件第一種拉深方法窄凸緣圓筒形件第一種拉深方法 4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深4.5.1窄凸緣圓筒形件的拉深窄凸緣圓筒形件第二種拉深方法窄凸緣圓筒形件第二種拉深方法4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深4.5.2寬凸緣圓筒形件的拉深當(dāng) r凸 = r凹 = r 時(shí)，寬凸緣圓筒形件毛坯直徑 D 為： 根據(jù)拉深系數(shù)的定義，寬凸緣圓筒形件的拉深系數(shù)為： dt/d 相對(duì)凸緣直徑相對(duì)凸緣直徑h/d 相對(duì)拉深高度相對(duì)拉深高度r/d 相對(duì)圓角半徑相對(duì)圓角半徑4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深4.5.2寬凸緣圓筒形件的拉深寬凸緣圓筒形

9、件的尺寸寬凸緣圓筒形件的尺寸 4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深4.5.2寬凸緣圓筒形件的拉深4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深4.5.2寬凸緣圓筒形件的拉深 這種工件通常采用減小筒部直徑、增加筒部減小筒部直徑、增加筒部高度高度來(lái)達(dá)到最終尺寸。圓角半徑在整個(gè)拉深過(guò)程中基本不變。 這類工件的高度在第第1 1次拉深時(shí)就基本形成，次拉深時(shí)就基本形成，以后各道拉深中使高度以后各道拉深中使高度基本保持不變，通過(guò)減基本保持不變，通過(guò)減少凸、凹模圓角半少凸、凹模圓角半 徑逐漸縮小筒部直徑徑逐漸縮小筒部直徑 來(lái)拉深成形工件。 4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的

10、拉深4.5.2寬凸緣圓筒形件的拉深寬凸緣圓筒形件及毛坯圖寬凸緣圓筒形件及毛坯圖1）選定修邊余量。（表（表4-24-2：凸緣直徑：凸緣直徑d dt t、凸緣相對(duì)直徑、凸緣相對(duì)直徑d dt t/d/d）2）預(yù)算毛坯直徑 D。3）根據(jù)表表4-74-7中的 h1/d1 判斷是否一次拉深成形。當(dāng) h/d h1/d1 時(shí)，可一次拉成。否則需要多次拉成。4）根據(jù)表表4-84-8選取 m1，計(jì)算 d1=m1D。初選第1次拉深的相對(duì)凸 緣直徑為 dt/d1=1.1，若 m1 選的不合理，選 dt/d1=1.2、1.3 直到 m1 選擇合理為止。5）按照式（4-3）、式（4-4）計(jì)算第1次拉深模的凹、凸模圓角 半

11、徑。6）根據(jù)寬凸緣圓筒件的拉深原則來(lái)修正毛坯直徑D，并計(jì)算首次 拉深半成品高度 h1 為：4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深4.5.2寬凸緣圓筒形件的拉深4.54.5帶凸緣圓筒形件的拉深帶凸緣圓筒形件的拉深4.5.2寬凸緣圓筒形件的拉深)(14. 0)(43. 0)(25. 0212111122111RrdRrdDdht（4-8） 7）根據(jù)表4-7中 h1/d1，驗(yàn)證 m1是否合適。若計(jì)算得到的 h1/d1 小 于或等于表中的 h1/d1 值，說(shuō)明m1選擇合適，否則按步驟（4） 重新調(diào)整。8）根據(jù)表4-5選取以后各次拉深系數(shù) m2、m3、mn，并預(yù)算出 各工序的拉深直徑 d2

12、=m2d1、d3=m3d2、dn=mndn-1。 若 dnF壓壓+F拉拉雙動(dòng)壓力機(jī)雙動(dòng)壓力機(jī) F1F拉拉 F2F壓壓 4.9 4.9拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)4.9.1拉深模的分類 4.9 4.9拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)4.9.1拉深模的分類 4.9 4.9拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)4.9.2拉深模的典型結(jié)構(gòu)1凹模通氣孔； 2頂件塊； 3 3凸模通氣孔凸模通氣孔； 4上模座； 5凸模；6定位板； 7凹模； 8下模座無(wú)壓邊裝置的首次拉深模無(wú)壓邊裝置的首次拉深模 4.94.9拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)4.9.2拉深模的典型結(jié)

13、構(gòu) 4.9 4.9拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)4.9.2拉深模的典型結(jié)構(gòu)有固定壓邊裝置的拉深模有固定壓邊裝置的拉深模1上模座； 2凸模； 3 3固定壓邊圈固定壓邊圈； 4定位板； 5凹模； 6凹模固定板；7下模座； 8定位板缺口； 9固定壓邊缺口 4.9 4.9拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)4.9.2拉深模的典型結(jié)構(gòu)1導(dǎo)柱； 2擋料銷； 3上模座； 4卸料螺釘； 5定位銷； 6凸模固定板；7凸模； 8彈性壓邊圈； 9送料口； 10凹模； 11下模座有彈性壓邊裝置的拉深模有彈性壓邊裝置的拉深模 4.9 4.9拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)4.9.2拉深

14、模的典型結(jié)構(gòu)1頂桿； 2安全口； 3通氣孔； 4打料桿； 5上模座；6打料盤(pán)； 7凹模； 8凸模；9擋料銷；10壓邊圈； 11定距塊；12下模座有可動(dòng)壓邊裝置和打料有可動(dòng)壓邊裝置和打料裝置的拉深模裝置的拉深模 4.9 4.9拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)4.9.2拉深模的典型結(jié)構(gòu)1定程塊； 2六角螺母；3上模座； 4打料桿；5內(nèi)六角螺釘； 6打料盤(pán)； 7凹模；8凸模； 9壓邊圈； 10下模座；11卸料螺釘 帶凸緣制件的拉深模帶凸緣制件的拉深模 4.94.9拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)4.9.2拉深模的典型結(jié)構(gòu) 4.9 4.9拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的分類及典型

15、結(jié)構(gòu)4.9.2拉深模的典型結(jié)構(gòu)1上模座； 2墊板； 3凸模固定板；4凸模； 5定位板； 6凹模；7凹模固定板；8下模座無(wú)壓邊裝置的無(wú)壓邊裝置的后次后次拉深模拉深模 4.94.9拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)4.9.2拉深模的典型結(jié)構(gòu)無(wú)壓邊裝置的后續(xù)工序拉深模無(wú)壓邊裝置的后續(xù)工序拉深模 4.9 4.9拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)4.9.2拉深模的典型結(jié)構(gòu)1下模座； 2卸料螺釘； 3定位圈； 4凸模； 5工件；6打料桿； 7螺母； 8模柄； 9、14內(nèi)六角螺釘；10打料盤(pán)； 11凹模； 12定程桿；13凸模固定板有有彈性壓邊裝置和打料裝置彈性壓邊裝置和打料裝置的的后次

16、拉深模后次拉深模 4.94.9拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)4.9.2拉深模的典型結(jié)構(gòu)有壓邊裝置的后續(xù)工序拉深模有壓邊裝置的后續(xù)工序拉深模 4.9 4.9拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)4.9.2拉深模的典型結(jié)構(gòu)1、4、10、11、19內(nèi)六角螺釘； 2下模座； 3固定卸料板； 5上模座； 6定程塊；7、12圓柱銷； 8打料桿； 9模柄； 13凸凹模（落料凸模、拉深凹模）；14打料塊； 15落料凹模； 16拉深凸模；17壓邊圈； 18頂件桿帶凸緣制件落拉深復(fù)合模帶凸緣制件落拉深復(fù)合模 4.94.9拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)4.9.2拉深模的典型結(jié)構(gòu) 4

17、.9 4.9拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)4.9.2拉深模的典型結(jié)構(gòu)1、5、8、11、19內(nèi)六角螺釘； 2下模座； 3導(dǎo)向裝置； 4固定卸料板； 6墊板； 7上模座；9打料桿； 10模柄； 12圓柱銷； 13凸凹模； 14打料塊； 15壓形凸模；16落料凹模； 17拉深凸模； 18壓邊頂件圈； 20頂件桿落料拉深壓形復(fù)合模落料拉深壓形復(fù)合模 4.9 4.9拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)拉深模的分類及典型結(jié)構(gòu)4.9.2拉深模的典型結(jié)構(gòu)1下模座； 2壓邊圈； 3導(dǎo)向裝置； 4擋料銷； 5卸料板； 6彈簧； 7、17凸模固定板；8墊板； 9上模座； 10卸料螺釘； 11、14、23內(nèi)六角螺釘；

18、 12打料桿；13模柄； 15打料盤(pán)； 16打料銷； 18凸模； 19打料塊；20凸凹模； 21凹模； 22頂件桿； 24空心螺桿落料拉深沖孔復(fù)合模落料拉深沖孔復(fù)合模 4.10 4.10拉深模工作零件設(shè)計(jì)拉深模工作零件設(shè)計(jì)4.10.1拉深凸模與凹模的圓角半徑1.拉深凸模圓角半徑 r凸 的確定首次拉深凸模圓角半徑 r凸1為： 以后各次拉深凸模圓角半徑 r凸n 為 ： 4.10 4.10拉深模工作零件設(shè)計(jì)拉深模工作零件設(shè)計(jì)4.10.1拉深凸模與凹模的圓角半徑2.拉深凹模圓角半徑 r凹 的確定拉深凹模圓角半徑拉深凹模圓角半徑 r凹凹 的數(shù)值的數(shù)值 單位：?jiǎn)挝唬簃m 方法一：方法一： 4.10 4.1

19、0拉深模工作零件設(shè)計(jì)拉深模工作零件設(shè)計(jì)4.10.1拉深凸模與凹模的圓角半徑拉拉深深凹凹模模圓圓角角半半徑徑r凹凹 的的數(shù)數(shù)值值 單位：?jiǎn)挝唬簃m 方方法法二二： 4.10 4.10拉深模工作零件設(shè)計(jì)拉深模工作零件設(shè)計(jì)4.10.2拉深凸模與凹模的間隙 C-間隙系數(shù)間隙系數(shù)見(jiàn)表見(jiàn)表4-23見(jiàn)表見(jiàn)表4-24 4.10 4.10拉深模工作零件設(shè)計(jì)拉深模工作零件設(shè)計(jì)4.10.3拉深凸模與凹模的尺寸工件尺寸與凸、凹模工作尺寸工件尺寸與凸、凹模工作尺寸 見(jiàn)公式見(jiàn)公式4-28 4-29 4-30 4-31 4.10 4.10拉深模工作零件設(shè)計(jì)拉深模工作零件設(shè)計(jì)4.10.3拉深凸模與凹模的尺寸拉深凸模排氣孔拉深

20、凸模排氣孔 4.10 4.10拉深模工作零件設(shè)計(jì)拉深模工作零件設(shè)計(jì)4.10.4拉深凸模與凹模的結(jié)構(gòu)形式 4.10 4.10拉深模工作零件設(shè)計(jì)拉深模工作零件設(shè)計(jì)4.10.4拉深凸模與凹模的結(jié)構(gòu)形式普通拉深凸、凹模結(jié)構(gòu)普通拉深凸、凹模結(jié)構(gòu) 4.10 4.10拉深模工作零件設(shè)計(jì)拉深模工作零件設(shè)計(jì)4.10.4拉深凸模與凹模的結(jié)構(gòu)形式最后拉深制件底部尺寸變化最后拉深制件底部尺寸變化 4.10 4.10拉深模工作零件設(shè)計(jì)拉深模工作零件設(shè)計(jì)4.10.4拉深凸模與凹模的結(jié)構(gòu)形式321帶限制型腔的凹模帶限制型腔的凹模 錐形凹模錐形凹模 普通平端面凹模 4.10 4.10拉深模工作零件設(shè)計(jì)拉深模工作零件設(shè)計(jì)4.10.4拉深凸模與凹模的結(jié)構(gòu)形式限制型腔凹模結(jié)構(gòu)