第四章拉深工艺及模具设计拉深工艺及模具设计第四章 拉伸工艺及模具设计概念：拉伸成形利用拉深模具将冲裁好的平板坯料或工 序件变成开口空心件的一种冲压工艺。 （P83） u加工对象：冲裁好的平板坯料或工序件u加工依据：板材冲压成形性能（主要是塑性）u加工设备：主要是压力机u加工工艺装备：拉深模具u加工的产品：开口空心件第四章 拉伸工艺及模具设计第一节 圆筒形件拉深的变形过程 一、圆筒形件拉深的拉深变形过程及特点 1.变形过程第四章 拉伸工艺及模具设计第一节 圆筒形件拉深的变形过程 拉 深 的 网 格 试 验第四章 拉伸工艺及模具设计第一节 圆筒形 件拉深的变 形过程 一、圆筒形件拉 深的拉深变 形过程及特 点 2.特点第四章 拉伸工艺及模具设计第一节 圆筒形件拉深的变形过程 一、圆筒形件拉深的拉深变形过程及特点 2.特点第五章 拉伸工艺及模具设计第一节 圆筒形件拉深的变形过程 二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态 1、凸缘的平面部分-主要变形区 2、凸缘的圆角部分-过渡变形区 3、筒壁部分-传力区 4、底部圆角部分-过渡区 5、底部圆角部分-小变形传力区 第五章 拉伸工艺及模具设计拉 深 过 程 的 应 力 与 应 变 状 态下标1、2、3分 别代表坯料径向 、厚度方向、切 向的应力和应变 第五章 拉伸工艺及模具设计第一节 圆筒形件拉深的变形过程 三、拉深时凸缘区的应力分布与起皱 1、凸缘变形区的应力分布拉深件的壁厚和硬度的变化第五章 拉伸工艺及模具设计第一节 圆筒形件拉深的变形过程 三、拉深时凸缘区的应力分布与起皱 1、凸缘变形区的应力分布圆筒形件拉深时凸缘变形区的 应力分布第五章 拉伸工艺及模具设计第一节 圆筒形件拉深的变形过程 三、拉深时凸缘区的应力分布与起皱 2、整个拉深过程中 和 的变化规律 拉深过程凸缘区应力变化 第五章 拉伸工艺及模具设计第一节 圆筒形件拉深的变形过程 三、拉深时凸缘区的应力分布与起皱 3、凸缘变形区的起皱 第五章 拉伸工艺及模具设计第一节 圆筒形件拉深的变形过程 三、筒壁传力区的受力分析与拉裂 第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 一、拉深系数及拉伸次数 1.拉深系数及其极限 拉深系数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。第一次拉深系数：第二次拉深系数：第n次拉深系数：第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 一、拉深系数及拉伸次数 1.拉深系数及其极限 拉深系数m表示拉深前后坯料（工序件）直径的变化率。 m愈小，说明拉深变形程度愈大，相反，变形程度愈小。 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m从工艺的角度来看，m越小越有利于减少工序数。 第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 一、拉深系数及拉伸次数 2.影响极限拉深系数的因素 (1)材料的组织与力学性能 (2)板料的相对厚度 (3)材料的表面质量 (4)模具机构方面 (5)拉深条件 第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 一、拉深系数及拉伸次数 3.极限拉深系数的确定 表5-2和表5-3是圆筒形件在不同条件下各次拉深的极限拉深系数。为了提高工艺稳定性和零件质量，适宜采用稍大于极限拉深系数m的值 4. 后续各次拉深的特点 第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 二、极限拉深系数的确定 1.坯料形状和尺寸确定的理论依据 （1）相似原理 。 （2）体积不变原理 。第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 二、极限拉深系数的确定 2.坯料尺寸的确定 按图得： 故整理后可得坯料直径为: 第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 二、圆筒形件的拉深次数及工序尺寸的确定 1.无凸缘圆筒形件的拉深次数及工序尺寸的确定 当m总m时，拉深件可一次拉成，否则需要多次拉深。其拉深次数的确定有以下几种方法：（）查表（表5-7）法第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 二、圆筒形件的拉深次数及工序尺寸的确定 1.无凸缘圆筒形件的拉深次数及工序尺寸的确定 （2）推算方法 1）由表5-4或表5-5中查得各次的极限拉深系数； 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。第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 二、圆筒形件的拉深次数及工序尺寸的确定 1.无凸缘圆筒形件的拉深次数及工序尺寸的确定 （2）推算方法 1）由表5-4或表5-5中查得各次的极限拉深系数； 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。第五章 拉伸工艺及模具设计例 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。 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，其相对高度为查表5-4得切边量坯料直径为代已知条件入上式得98.2 第五章 拉伸工艺及模具设计（）确定拉深次数坯料相对厚度为 按表5-5可不用压料圈，但为了保险，首次拉深仍采用压料圈。 根据/2.03，查表4.4.2得各次极限拉深系数10.50 ，20.75，30.78，40.80，。 故 110.5098.249.22210.7549.236.93320.7836.928.84430.828.823此时42328，所以应该用4次拉深成形。 第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 三、圆筒形件的拉深次数及工序尺寸的确定 2.有凸缘圆筒形件拉深方法及工序尺寸的确定 （1）有凸缘圆筒形件拉深变形程度 。 （2）有凸缘圆筒形件的拉深方法。 （3）有凸缘筒形拉深工序件高度的计算。第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 四、凸、凹模工作部分的结构和尺寸 1.凸、凹模的圆角半径 第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 四、凸、凹模工作部分的结构和尺寸 1.凸、凹模的圆角半径 1）凹模圆角半径的确定 第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 四、凸、凹模工作部分的结构和尺寸 1.凸、凹模的圆角半径 2）凸模圆角半径的确定 第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 四、凸、凹模工作部分的结构和尺寸 2. 拉深模间隙 1）无压料圈的拉深模 2）有压料圈的拉深模，其间隙可按表5-11确定 第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 四、凸、凹模工作部分的结构和尺寸 2. 拉深模间隙 3）盒形件拉深模的间隙第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 四、凸、凹模工作部分的结构和尺寸 3.凸、凹模的结构 （1）不用压边的拉深模 第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 四、凸、凹模工作部分的结构和尺寸 3.凸、凹模的结构 （2）有压料的拉深模 第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 四、凸、凹模工作部分的结构和尺寸 4. 凸、凹模工作部分尺寸及公差第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 五、压料力的确定与压边装置 1.压料力的计算 第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 五、压料力的确定与压边装置 2.压料装置 （1）弹性压料装置 （2）刚性压料装置第五章 拉伸工艺及模具设计第二节 圆筒形件拉深工艺计算及其模具设计 六、拉深的工艺性 1.拉深件的公差等级 。 2.拉深件的结构工艺性 。 3.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。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 。第五章 拉伸工艺及模具设计第三节 阶梯圆筒形件的拉深 阶梯圆筒形件的拉深相当于圆筒形件多次拉深的过渡状态。即圆筒形件各次拉深时不拉到底就得到阶梯形体，故阶梯圆筒形件拉深的变形特点与圆筒形件拉深的特点相同。 一、拉深次数的确定 二、阶梯形件多次拉深方法 第五章 拉伸工艺及模具设计第四节 曲面形状零件的拉深 一、曲面形状零件的拉深特点 1.曲面形状零件的成形过程 图所示是球形零件拉深成形的过程。凸模向下运动接触坯料，位于顶点O及其附近的金属首先开始变形而贴紧凸模，凸模继续向下运动，中心 附近以外的金属以及压边圈下面的环形部分金属也逐步产生了变形，并由里向外贴紧凸模，最后形成了凸模表面一致的球形零件 。第五章 拉伸工艺及模具设计第四节 曲面形状零件的拉深 一、曲面形状零件的拉深特点 2.曲面形状零件的成形特点 u面形状零件的拉深成形是涨形和拉深变形的复合变形。u一定界限的位置是随着压边力等冲压条件的变化而变化的。 提高曲面形状零件成形质量的措施：u加大坯料直径这种防皱简单，但增加材料消耗，建议尽量不采用。u加大压边力，甚至采用压边筋。u采用反拉深 。第五章 拉伸工艺及模具设计第四节 曲面形状零件的拉深 二、球形件拉深方法 球面形状的零件可分为半球形件和非半球形件两大类 第五章 拉伸工艺及模具设计第四节 曲面形状零件的拉深 二、球形件拉深方法 1. 半球形件第五章 拉伸工艺及模具设计第四节 曲面形状零件的拉深 三、球形件拉深方法 1.浅抛物面零件拉深方法 2.抛物面形零件拉深方法 四、锥形零件的拉深 第五章 拉伸工艺及模具设计第五节 盒形件的拉深 一、盒形件拉深的变形特点 1.盒形件拉深的变形性质与圆筒形件相同，坯件变形区（凸缘）也是一拉一压的应力状态，如图所示。 2.盒形件拉深时，沿坯料周边无论是直边部分，还是圆角部分上的应力和变形分布是不均匀的。 3.直边部分流入凹模快，而圆角部分流入凹模慢。毛坯在这两部分连接处产生了剪切变形和切应力。 第五章 拉伸工艺及模具设计第五节 盒形件的拉深 二、盒形体坯料的形状和尺寸的确定 1.一次拉深成形的低盒形件坯料的确定 第五章 拉伸工艺及模具设计第五节 盒形件的拉深 二、盒形体坯料的形状和尺寸的确定 2.多次拉深成形的高盒形件坯料的确定 第五章 拉伸工艺及模具设计第五节 盒形件的拉深 二、盒形体坯料的形状和尺寸的确定 2.多次拉深成形的高盒形件坯料的确定 第五章 拉伸工艺及模具设计第五节 盒形件的拉深 三、盒形件拉深变形程度 盒形件拉深变形程度 第五章 拉伸工艺及模具设计第五节 盒形件的拉深 四、盒形件的多工序拉深方法及工序件尺寸的确定 确定盒形件多次拉深工序件形状和尺寸步骤： （1）确定拉深次数 盒形件所需的拉深次数见教材表5-22 （2）确定盒形件多次拉深工序件形状和尺寸第五章 拉伸工艺及模具设计第五节 盒形件的拉深 四、其它盒形零件的拉深 1.有凸缘盒形件的拉深 2.阶梯形盒形件的拉深 五、盒形件拉深力的计算 第五章 拉伸工艺及模具设计第六节 其它拉深方法一、柔性模拉深 二、带料连续拉深 第五章 拉伸工艺及模具设计第七节 拉深模设计程序 一、接受任务书 任务书通常由设计者提出，其内容包括： 1、经过审签的正规图纸，并注明原材料要求； 2、制品说明书或技术要求 3、生产数量第五章 拉伸工艺及模具设计第七节 拉深模设计程序 二、搜集分析和消化原始资料搜集整理有关拉深