拉深概述

4.1拉深變形過程的分析

4.2直壁旋轉(zhuǎn)體零件拉深工藝的設(shè)計(jì)

4.3非直壁旋轉(zhuǎn)體零件拉深成形的特點(diǎn)

4.4盒形件的拉深

4.5拉深工藝設(shè)計(jì)

4.6拉深模具設(shè)計(jì)

4.7其他拉深方法拉深概述1

1.拉深的基本概念

拉深是利用拉深模具將沖裁好的平板毛坯壓制成各種開口的空心件，或?qū)⒁阎瞥傻拈_口空心件加工成其他形狀空心件的一種沖壓加工方法。(如圖4.0.1)2.典型的拉深件(如圖4.0.2)3.拉深模具的特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡單，與沖裁模比較，工作部分有較大的圓角，表面質(zhì)量要求高，凸、凹模間隙略大于板料厚度。1.拉深的基本概念2拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件3拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件4

4.1拉深變形過程的分析4.1.1板料拉深變形過程及其特點(diǎn)(如圖4.1.1)

在毛坯上畫作出距離為a的等距離的同心圓與相同弧度b輻射線組成的網(wǎng)格(如圖4.1.2)，然后將帶有網(wǎng)格的毛坯進(jìn)行拉深。在拉深過程中，毛坯受凸模拉深力的作用，在凸緣毛坯的徑向產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，切向產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。在它們的共同作用下，凸緣變形區(qū)材料發(fā)生了塑性變形，并不斷被拉入凹模內(nèi)形成筒形拉深件。

4.1拉深變形過程的分析5拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件6拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件7

在拉深后我們發(fā)現(xiàn)如圖4.1.2：工件底部的網(wǎng)格變化很小，而側(cè)壁上的網(wǎng)格變化很大，以前的等距同心圓，變成了與工件底部平行的不等距的水平線，并且愈是靠近工件口部，水平線之間的距離愈大，同時(shí)以前夾角相等的半徑線在拉深后在側(cè)壁上變成了間距相等的垂線，如圖4.1.3所示，以前的扇形毛坯網(wǎng)格變成了拉深后的矩形網(wǎng)格。在拉深后我們發(fā)現(xiàn)如圖4.1.2：工件底部的網(wǎng)格變8拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件9拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件10

4.1.2拉深過程中變形毛坯各部分的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)拉深過程中某一瞬時(shí)毛坯變形和應(yīng)力情況(如圖4.1.5)1.平面凸緣部分主要變形區(qū)2.凹模圓角區(qū)過渡區(qū)3.筒壁部分傳力區(qū)4.凸模圓角部分

過渡區(qū)5.圓筒底部分

小變形區(qū)4.1.2拉深過程中變形毛坯各部分的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)11圖

4.1.5拉深中毛坯的應(yīng)力應(yīng)變情況

圖4.1.5拉深中毛坯的應(yīng)力應(yīng)變情況12拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件13

4.1.3拉深變形過程的力學(xué)分析

1.凸緣變形區(qū)的應(yīng)力分析（1）拉深中某時(shí)刻變形區(qū)應(yīng)力分布根據(jù)微元體的受力平衡可得因?yàn)槿〔⒙匀ジ唠A無窮小，得:

塑性變形時(shí)需滿足的塑性方程為:1.凸緣變形區(qū)的應(yīng)力分析14

由上述兩式，并考慮邊界條件(當(dāng)時(shí)，)，經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)就可以求出徑向拉應(yīng)力，和切向壓應(yīng)力的大小為：在變形區(qū)的內(nèi)邊緣（即處）徑向拉應(yīng)力最大，其值為：在變形區(qū)外邊緣處壓應(yīng)力最大，其值為：

15

凸緣外邊向內(nèi)邊由低到高變化，則由高到低變化，在凸緣中間必有一交點(diǎn)存在（如右圖所示），在此點(diǎn)處有所以：化簡得：即：即交點(diǎn)在處。用R所作出的圓將凸緣變形區(qū)分成兩部分，由此圓向凹模洞口方向的部分拉應(yīng)力占優(yōu)勢(shì)（），拉應(yīng)變?yōu)榻^對(duì)值最大的主變形，厚度方向的變形是壓縮應(yīng)變。凸緣外邊向內(nèi)邊由低到高變化，16

（2）拉深過程中的變化規(guī)律和是當(dāng)毛坯凸緣半徑變化到時(shí)，在凹模洞口的最大拉應(yīng)力和凸緣最外邊的最大壓應(yīng)力。2.筒壁傳力區(qū)的受力分析

（1）壓邊力引起的摩擦力該摩擦應(yīng)力為：

17

（2）材料流過凹模圓角半徑產(chǎn)生彎曲變形的阻力可根據(jù)彎曲時(shí)內(nèi)力和外力所作功相等的條件按下式計(jì)算：（3）材料流過凹模圓角后又被拉直成筒壁的反向彎曲力仍按式上式進(jìn)行計(jì)算:

拉深初期凸模圓角處的彎曲應(yīng)力也按上式計(jì)算，即：（2）材料流過凹模圓角半徑產(chǎn)生彎曲變形的阻力18

（4）材料流過凹模圓角時(shí)的摩擦阻力通討凸模圓角處危險(xiǎn)斷面?zhèn)鬟f的徑向拉應(yīng)力即為：由上式把影響拉深力的因素，如拉深變形程度，材料性能，零件尺寸，凸、凹模圓角半徑，壓邊力，潤滑條件等都反映了出來，有利于研究改善拉深工藝。拉深力可由下式求出：（4）材料流過凹模圓角時(shí)的摩擦阻力19拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件20

4.1.4拉深成形的障礙及防止措施1.起皺(如圖4.1.8)，影響起皺的因素：

(1)凸緣部分材料的相對(duì)厚度凸緣部分的相對(duì)料厚，即為:

(2)切向壓應(yīng)力的大小拉深時(shí)的值決定于變形程度，變形程度越大，需要轉(zhuǎn)移的剩余材料越多，加工硬化現(xiàn)象越嚴(yán)重，則越大，就越容易起皺。

(3)材料的力學(xué)性能板料的屈強(qiáng)比小，則屈服極限小，變形區(qū)內(nèi)的切向壓應(yīng)力也相對(duì)減小，因此板料不容易起皺。4.1.4拉深成形的障礙及防止措施21拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件22

(4)凹模工作部分的幾何形狀

平端面凹模拉深時(shí)，毛坯首次拉深不起皺的條件是:

用錐形凹模首次拉深時(shí)，材料不起皺的條件是：

如果不能滿足上述式子的要求，就要起皺。在這種情況下，必須采取措施防止起皺發(fā)生。最簡單的方法(也是實(shí)際生產(chǎn)中最常用的方法)是采用壓邊圈。(4)凹模工作部分的幾何形狀23

2.拉裂拉深后得到工件的厚度沿底部向口部方向是不同的(如圖4.1.9)

防止拉裂:

可根據(jù)板材的成形性能，采用適當(dāng)?shù)睦畋群蛪哼吜Γ黾油鼓５谋砻娲植诙龋纳仆咕壊糠肿冃尾牧系臐櫥瑮l件，合理設(shè)計(jì)模具工作部分的形狀，選用拉深性能好的材料。3.硬化拉深是一個(gè)塑性變形過程，材料變形后必然發(fā)生加工硬化，使其硬度和強(qiáng)度增加，塑性下降。加工硬化的好處是使工件的強(qiáng)度和剛度高于毛坯材料，但塑性降低又使材料進(jìn)一步拉深時(shí)變形困難。2.拉裂24拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件25

4.2直壁旋轉(zhuǎn)體零件拉深工藝的設(shè)計(jì)4.2.1拉深毛坯尺寸的確定拉深毛坯尺寸的確定原則：體積不變?cè)恚ɡ钋懊鞅砻娣e等于拉深后零件的表面積）、相似性原理。毛坯的計(jì)算方法：等重量、等體積、分析圖解法、作圖法。（1）確定修邊余量由于材料的各向?qū)砸约袄顣r(shí)金屬流動(dòng)條件的差異，拉深后工件口部不平，通常拉深后需切邊，因此計(jì)算毛坯尺寸時(shí)應(yīng)在工件高度方向上(無凸緣件)或凸緣上增加修邊余量。

4.2直壁旋轉(zhuǎn)體零件拉深工藝的設(shè)計(jì)26（2）計(jì)算工件表面積圓筒直壁部分的表面積為:（2）計(jì)算工件表面積27

4.2.2無凸緣圓筒形件的拉深工藝計(jì)算

1.拉深系數(shù)拉深系數(shù)是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。

（如圖4.2.2）工件的直徑與毛坯直徑之比稱為總拉深系數(shù)，即工件所需要的拉深系數(shù)4.2.2無凸緣圓筒形件的拉深工藝計(jì)算28圖

4.2.2拉深工序示意圖

圖4.2.2拉深工序示意圖29

拉深系數(shù)的倒數(shù)稱為拉深程度或拉深比，其值為：拉深系數(shù)表示了拉深前后毛坯直徑的變化量，反映了毛坯外邊緣在拉深時(shí)切向壓縮變形的大小，因此可用它作為衡量拉深變形程度的指標(biāo)。拉深時(shí)毛坯外邊緣的切向壓縮變形量為：由此可知，拉深系數(shù)是一個(gè)小于1的數(shù)值，其值愈大表示拉深前后毛坯的直徑變化愈小，即變形程度小。其值愈小則毛坯的直徑變化愈大，即變形程度大。拉深系數(shù)的倒數(shù)稱為拉深程度或拉深比，其值30

2.影響拉深系數(shù)的因素拉深材料：機(jī)械性能、料厚、表面質(zhì)量。拉深模具：間隙、凸模圓角半徑、凹模圓角半徑、凹模形狀(如圖4.2.3）凹模表面質(zhì)量。拉深條件：壓邊圈、次數(shù)、潤滑、工件形狀。3.拉深系數(shù)的值與拉深次數(shù)查表確定。

4.后續(xù)拉深的特點(diǎn)壓力行程曲線（如圖4.2.4）。2.影響拉深系數(shù)的因素31圖4.2.3錐形凹模圖4.2.3錐形凹模321-首次拉深；2-二次拉深圖4.2.4首次拉深與二次拉深的拉深力1-首次拉深；2-二次拉深33

4.2.3無凸緣圓筒形拉深件的拉深次數(shù)和工序件尺寸的計(jì)算試確定如下圖所示零件(材料08鋼，材料厚度

=2mm)的拉深次數(shù)和各拉深工序尺寸。計(jì)算步驟如下：1.確定切邊余量根據(jù)，查教材表4.2.1，并取：。2.按教材表4.2.3序號(hào)1的公式計(jì)算毛坯直徑

4.2.3無凸緣圓筒形拉深件的拉深次數(shù)和工序件尺寸的計(jì)算343.確定拉深次數(shù)

⑴判斷能否一次拉出

對(duì)于圖示的零件，由毛坯的相對(duì)厚度：

從表4.2.4中查出各次的拉深系數(shù)

：=0.54，=0.77，=0.80，=0.82。則該零件的總拉深系數(shù)。

即

：，故該零件需經(jīng)多次拉深才能夠達(dá)到所需尺寸。

3.確定拉深次數(shù)35

（2）計(jì)算拉深次數(shù)例如:

可知該零件要拉深四次才行。半成品尺寸確定（1）半成品直徑拉深次數(shù)確定后，再根據(jù)計(jì)算直徑應(yīng)等于的原則對(duì)各次拉深系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使實(shí)際采用的拉深系數(shù)大于推算拉深次數(shù)時(shí)所用的極限拉深系數(shù)。（2）計(jì)算拉深次數(shù)36

零件實(shí)際需拉深系數(shù)應(yīng)調(diào)整為：

調(diào)整好拉深系數(shù)后，重新計(jì)算各次拉深的圓筒直徑即得半成品直徑。零件的各次半成品尺寸為：零件實(shí)際需拉深系數(shù)應(yīng)調(diào)整為：37

（2）半成品高度各次拉深直徑確定后，緊接著是計(jì)算各次拉深后零件的高度：式中：各次拉深的直徑(中線值)；各次半成品底部的圓角半徑(中值)；各次半成品底部平板部分的直徑；各次半成品底部圓角半徑圓心以上的筒壁高度；（2）半成品高度38

零件的以上各項(xiàng)具體數(shù)值代人上述公式，即求出各次高度為：各次半成品的總高度為：拉深后得到的各次半成品(如圖4.2.6)零件的以上各項(xiàng)具體數(shù)值代人上述公式，即求39圖4.2.6零件各次拉深的半成品尺寸圖4.2.6零件各次拉深的半成品尺寸40

4.2.4有凸緣圓筒件拉深方法及工藝計(jì)算

有凸緣筒形件的拉深變形原理與一般圓筒形件是相同的，但由于帶有凸緣(如圖4.2.7)，其拉深方法及計(jì)算方法與一般圓筒形件有一定的差別。1.有凸緣筒形件的拉深特點(diǎn)

有凸緣筒形件的拉深系數(shù)該式說明，拉深系數(shù)決定三個(gè)因素：相對(duì)凸緣直徑、相對(duì)高度、相對(duì)轉(zhuǎn)角半徑，影響程度為遞減。

4.2.4有凸緣圓筒件拉深方法及工藝計(jì)算41圖4.2.7有凸緣圓形件與坯料圖

圖4.2.7有凸緣圓形件與坯料圖42

有凸緣筒形件分類窄凸緣：寬凸緣:

有凸緣筒形件的拉深特點(diǎn)：⑴寬凸緣變形程度不能用拉深系數(shù)來衡量；⑵首次拉深系數(shù)比圓筒件要小；⑶首次拉深極限變形程度與

有關(guān)。有凸緣筒形件分類43

2.寬凸緣圓筒件拉深工藝計(jì)算要點(diǎn)（1）毛坯尺寸計(jì)算毛坯尺寸的計(jì)算仍按等面積原理進(jìn)行，參考無圓凸緣筒形零件毛坯的計(jì)算方法計(jì)算。（2）判別能否一次拉成這只需比較工件實(shí)際所需的總拉深系數(shù)和

與凸緣件第一次拉深的極限拉深系數(shù)和極限拉深相對(duì)高度即可（3）半成品尺寸計(jì)算寬凸緣件的拉深次數(shù)仍可用推算法求出。根據(jù)表中的拉深系數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，即第n次拉深后的直徑為：各次拉深后的筒部高度可按下式計(jì)算：2.寬凸緣圓筒件拉深工藝計(jì)算要點(diǎn)44

3.拉深方法寬凸緣件拉深方法有兩種：（如圖4.2.10)一種是中小型（）、料薄的零件，如圖a)；二種是大型拉深件（），如圖b)。3.拉深方法45圖4.2.10寬凸緣零件的拉深方法

圖4.2.10寬凸緣零件的拉深方法464.2.5階梯圓筒形件的拉深1.拉深次數(shù)的確定(如圖4.2.11)判斷能否一次拉深2.拉深方法的確定（1）若任意兩個(gè)相鄰階梯的直徑比都大于或等于相應(yīng)的圓筒形件的極限拉深系數(shù)，則先從大的階梯拉起(如圖4.2.12a)。（2）相鄰兩階梯直徑之比小于相應(yīng)的圓筒形件的極限拉深系數(shù)，則按帶凸緣圓筒形件的拉深進(jìn)行,即由小階梯拉深到大階梯(如圖4.2.12b)。4.2.5階梯圓筒形件的拉深47圖4.2.11階梯形零件

圖4.2.11階梯形零件48

圖4.2.12階梯形多次拉深方法

圖4.2.12階梯形多次拉深方法49

（3）若最小階梯直徑過小，即過小，又不大時(shí)，最小階梯可用脹形法得到。（4）若階梯形件較淺，且每個(gè)階梯的高度又不大，但相鄰階梯直徑相差又較大而不能一次拉出時(shí)，可先拉成圓形或帶有大圓角的筒形，最后通過整形得到所需零件，(如圖4.2.13)。

（3）若最小階梯直徑過小，50圖4.2.13直徑差較大的淺階梯形件的拉深方法

圖4.2.13直徑差較大的淺階梯形件的拉深方法51

4.3

非直壁旋轉(zhuǎn)體零件拉深成形的特點(diǎn)

曲面形狀(如球面、錐面及拋物面)零件的拉深，其變形區(qū)的位置、受力情況、變形特點(diǎn)等都與圓筒形零件不同，所以在拉深中出現(xiàn)的各種問題和解決方法亦與圓筒形件不同。對(duì)于這類零件就不能簡單地用拉深系數(shù)衡量成形的難易程度，并把拉深系數(shù)作為制定拉深工藝和模具設(shè)計(jì)的依據(jù)。

4.3非直壁旋轉(zhuǎn)體零件拉深成形的特點(diǎn)524.3.1曲面形狀零件的拉深特點(diǎn)

（1）拉深球面零件時(shí)(圖4.3.1)，毛坯的凸緣部分與中間部分都是變形區(qū)，而且在很多情況下中間部分反而是主要變形區(qū)。（2）錐形零件的拉深與球面零件一樣，除具有凸模接觸面積小、壓力集中、容易引起局部變薄及自由面積大、壓邊圈作用相對(duì)減弱、容易起皺等特點(diǎn)外，還由于零件口部與底部直徑差別大，回彈特別嚴(yán)重，因此錐形零件的拉深比球面零件更為困難。（3）拋物面零件,其拉深時(shí)和球面以及錐形零件一樣，材料處于懸空狀態(tài)，極易發(fā)生起皺。總之:球面零件、錐形零件和拋物面零件等其他旋轉(zhuǎn)體零件的拉深是拉深和脹形兩種變形方式的復(fù)合，其應(yīng)力、應(yīng)變既有拉伸類、又有壓縮類變形的特征。4.3.1曲面形狀零件的拉深特點(diǎn)53拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件54

4.3.2球面零件拉深方法

球面零件可分為半球形件(圖4.3.2a)和非半球形件(圖4.3.2b，c，d)兩大類。不論哪一種類型，均不能用拉深系數(shù)來衡量拉深成形的難易程度。對(duì)于半球形件，根據(jù)拉深系數(shù)的定義可知，其拉深系數(shù)是與零件直徑無關(guān)的常數(shù)，即：

4.3.2球面零件拉深方法55拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件564.3.3拋物面零件拉深方法

拋物面零件常見的拉深方法有下面幾種：(1)淺拋物面形件(

)因其高徑比接近球形，因此拉深方法同球形件。(2)深拋物面形件(

)其拉深難度有所提高。這時(shí)為了使毛坯中間部分緊密貼模而又不起皺，通常需采用具有拉深筋的模具以增加徑向拉應(yīng)力。如汽車燈罩的拉深(如圖4.3.3)就是采用有兩道拉深筋的模具成形的。4.3.3拋物面零件拉深方法57拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件58

4.3.4錐形零件拉深方法(如圖4.3.5)

拉深錐形件的方法有如下幾種:

（1）對(duì)于淺錐形件()，可一次拉成，但精度不高，因回彈較嚴(yán)重。可采用帶拉深筋的凹模或壓邊圈，或采用軟模進(jìn)行拉深。（2）對(duì)于中錐形件（），拉深方法取決于相對(duì)料厚：（3）對(duì)于高錐形件（），因大小直徑相差很小，變形程度更大，很容易產(chǎn)生變薄嚴(yán)重而拉裂和起皺。這時(shí)常需采用特殊的拉深工藝，通常有下列方法（如圖所示）：①階梯拉深成形法②錐面逐步成形法③整個(gè)錐面一次成形法4.3.4錐形零件拉深方法(如圖4.3.5)59

圖4.3.5錐形件圖4.3.5錐形件60拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件61

4.4盒形零件的拉深4.4.1盒形零件的拉深特點(diǎn)(如圖4.4.1)

根據(jù)網(wǎng)格的變化可知盒形件拉深有以下變形特點(diǎn)：（1）盒形件拉深的變形性質(zhì)與圓筒件一樣，也是徑向伸長，切向縮短。（2）變形的不均勻?qū)е聭?yīng)力分布不均勻(如圖4.4.2)。（3）盒形件拉深時(shí)，直邊部分除了產(chǎn)生彎曲變形外，還產(chǎn)生了徑向伸長，切向壓縮的拉深變形。

4.4盒形零件的拉深62圖4.4.1盒形件拉深變形特點(diǎn)圖4.4.1盒形件拉深變形特點(diǎn)63圖4.4.2盒形件拉深時(shí)的應(yīng)力分布圖4.4.2盒形件拉深時(shí)的應(yīng)力分布64

4.4.2盒形零件拉深毛坯形狀與尺寸確定

1．一次拉深成形的低盒形件

低盒形件是指一次可拉深成形，或雖兩次拉深，但第二次僅用來整形的零件。(圖4.4.3)計(jì)算步驟如下：

(1)按彎曲計(jì)算直邊部分的展開長度

(2)把圓角部分看成是直徑為d=2r,高為h的圓筒件，則展開的毛坯半徑為：

(3)通過作圖用光滑曲線連接直邊和圓角部分，即得毛坯的形狀和尺寸:4.4.2盒形零件拉深毛坯形狀與尺寸確定65圖4.4.3低矩形盒毛坯作圖法圖4.4.3低矩形盒毛坯作圖法66

2.多次拉深高盒形件毛坯形狀和尺寸的確定

該類零件的變形特點(diǎn)是在多次拉深過程中，直邊與圓角部分的變形相互滲透，其圓角部分將有大量材料轉(zhuǎn)移到直邊部分。毛坯尺寸仍根據(jù)工件表面積與毛坯表面積相等的原則計(jì)算。當(dāng)零件為正方盒形且高度比較大，需要多道工序拉深時(shí)，如圖4.4.4，可采用圓形毛坯，其直徑為：當(dāng)

時(shí)：

2.多次拉深高盒形件毛坯形狀和尺寸的確定67圖

4.4.4方盒件毛坯的形狀與尺寸圖4.4.4方盒件毛坯的形狀與尺寸68

4.4.3盒形件多次拉深的工藝計(jì)算

1.盒形件初次拉深的成形極限

在盒形件的初次拉深時(shí)，圓角部分側(cè)壁內(nèi)的拉應(yīng)力大于直邊部分。因此，盒形件初次拉深的極限變形程度受到圓角部分側(cè)壁傳力區(qū)強(qiáng)度的限制，這一點(diǎn)和圓筒形件拉深的情況是十分相似的。但是，由于直邊部分對(duì)圓角部分拉深變形的減輕作用和帶動(dòng)作用，都可以使圓角部分危險(xiǎn)斷面的拉應(yīng)力有不同程度的降低。因此，盒形件初次拉深可能成形的極限高度大于圓筒形零件。

4.4.3盒形件多次拉深的工藝計(jì)算1.盒形件初次拉深692.方形盒拉深工序形狀和尺寸確定(如圖4.4.6)

采用直徑為的圓形毛坯，中間工序都拉深成圓筒形的半成品，在最后一道工序才拉深成方形盒的形狀和尺寸。計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用從

道工序，即倒數(shù)第二次拉深開始，確定拉深半成品件的工序直徑。

——

道拉深工序所得圓筒形件半成品的直徑(mm)；——方形盒的內(nèi)表面寬度(mm)；

——方形盒角部的內(nèi)圓角半徑(mm)；——方形盒角部壁間距離(mm)。該值直接影響毛坯變形區(qū)拉深變形程度是否均勻的最重要參數(shù)。2.方形盒拉深工序形狀和尺寸確定(如圖4.4.6)70圖4.4.6方形盒多工序拉深的半成品形狀和尺寸

圖4.4.6方形盒多工序拉深的半成品形狀和尺寸

71

3.長方形盒拉深工序形狀和尺寸的確定長方形盒的拉深方法與正方形盒相似，中間過渡工序可拉深成橢圓形或長圓形，在最后一次拉深工序中被拉深成所要求的形狀和尺寸，如圖4.4.7所示。其計(jì)算與作圖同樣由

道(倒數(shù)第二次拉深)工序開始，由內(nèi)向外計(jì)算。3.長方形盒拉深工序形狀和尺寸的確定長方形72圖4.4.7高長方形盒多工序拉深的半成品形狀和尺寸

圖4.4.7高長方形盒多工序拉深的半成品形狀和尺寸73

4.5拉深工藝設(shè)計(jì)

4.5.1拉深零件結(jié)構(gòu)工藝性分析

拉深零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指拉深零件采用拉深成形工藝的難易程度。良好的工藝性應(yīng)是坯料消耗少、工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單、加工容易，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、廢品少和操作簡單方便等。在設(shè)計(jì)拉深零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)材料拉深時(shí)的變形特點(diǎn)和規(guī)律，提出滿足工藝性的要求。4.5拉深工藝設(shè)計(jì)74

4.5.2拉深工藝力的計(jì)算

1.壓邊力的計(jì)算

施加壓邊力是為了防止毛坯在拉深變形過程中的起皺，壓邊力的大小對(duì)拉深工作的影響很大(如圖4.5.3)。如果

太大，會(huì)增加危險(xiǎn)斷面處的拉應(yīng)力而導(dǎo)致破裂或嚴(yán)重變簿，

太小時(shí)防皺效果不好。在生產(chǎn)中，一次拉深時(shí)的壓邊力可按拉深力的1/4選取，即：

FQ＝0.25F１（N)

2．拉深力的計(jì)算圓筒形工件采用壓邊拉深時(shí)可用下式計(jì)算拉深力：第一次拉深：

第二次拉深：4.5.2拉深工藝力的計(jì)算1.壓邊力的計(jì)算75圖4.5.3壓邊力對(duì)拉深工作的影響

圖4.5.3壓邊力對(duì)拉深工作的影響76

3.拉深功拉深功可按下式計(jì)算：第一次拉深：

后續(xù)各次拉深：拉深所需壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率為：3.拉深功77

4.5.3拉深工藝的輔助工序

1.潤滑在凹模圓角、平面、壓邊圈表面及與這些部位相接觸的毛坯表面，應(yīng)每隔一定周期均勻抹涂一層潤滑油，并保持潤滑部位干凈.2.熱處理在多道拉深時(shí)，為了恢復(fù)冷加工后材料的塑性，應(yīng)在工序中間安排退火，以軟化金屬組織。拉深工序后還要安排去應(yīng)力退火。一般拉深工序間常采用低溫退火。各種材料不需熱處理可以拉深的次數(shù)，見表4.5.4。

3.酸洗退火后工件表面必然有氧化皮和其他污物，在繼續(xù)加工時(shí)會(huì)增加模具的磨損，因此必需要酸洗，否則使拉深不能正常進(jìn)行。4.5.3拉深工藝的輔助工序78拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件79

4.6拉深成形模具設(shè)計(jì)

4.6.1拉深模具的分類及典型結(jié)構(gòu)按拉深模使用的設(shè)備可分為：

①單動(dòng)壓力機(jī)

②雙動(dòng)壓力機(jī)

③三動(dòng)壓力機(jī)按工序組合分為

①單工序拉深模

②級(jí)進(jìn)式拉深模

③復(fù)合模4.6拉深成形模具設(shè)計(jì)80

1.首次拉深

（1）無壓邊裝置的首次拉深(如圖4.6.1，圖4.6.2)。（2）具有彈性裝置壓邊的首次拉深模(如圖4.6.3，圖4.6.4)。（3）雙動(dòng)壓力機(jī)上使用的首次拉深模因雙動(dòng)壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊(圖4.6.5)，在雙動(dòng)壓力機(jī)上使用的首次拉深模(圖4.6.6)其凸模1與拉深滑塊(內(nèi)滑塊)相連接，而上模座2(上模座上裝有壓邊圈3)與壓邊滑塊(外滑塊)相連。拉深時(shí)壓邊滑塊首先帶動(dòng)壓邊圈壓住毛坯，然后拉深滑塊帶動(dòng)拉深凸模下行進(jìn)行拉深。此模具因裝有剛性壓邊裝置，所以模具結(jié)構(gòu)顯得很簡單，制造周期也短，成本也低，但壓力機(jī)設(shè)備投資較高。1.首次拉深81圖4.6.1無壓邊裝置的簡單拉深模（一）1、8、10-螺釘；2-模柄；3-凸模；5-凹模；6-刮料環(huán)；7-定位板；9-拉簧；11-下模座圖4.6.1無壓邊裝置的簡單拉深模（一）1、8、10-螺釘82圖4.6.2無壓邊裝置的簡單拉深模（二）

1-定位板；2-下模座；3-凸模；4---凹模

圖4.6.2無壓邊裝置的簡單拉深模（二）

1-定位板；2-下83圖4.6.3有壓邊裝置倒裝拉深模

圖4.6.3有壓邊裝置倒裝拉深模84圖4.6.4有壓邊裝置順裝拉深模

圖4.6.4有壓邊裝置順裝拉深模85圖4.6.5雙動(dòng)壓力機(jī)工作原理

圖4.6.5雙動(dòng)壓力機(jī)工作原理861-凸模；2-上模座；3-壓邊圈；4-凹模；5-下模座；6-頂件塊

圖

4.6.6雙動(dòng)壓力機(jī)上使用的首次拉深模

1-凸模；2-上模座；3-壓邊圈；4-凹模；5-下模座；6-872.后續(xù)各工序拉深模

（1）無壓邊圈的后續(xù)工序拉深模(如圖4.6.7)；

（2）有壓邊圈的后續(xù)工序拉深模(如圖4.6.8)；

（3）落料拉深復(fù)合模(如圖4.6.9)；2.后續(xù)各工序拉深模88圖

4.6.7無壓邊裝置的后續(xù)工序拉深模

圖4.6.7無壓邊裝置的后續(xù)工序拉深模89圖4.6.8有壓邊裝置的后續(xù)各工序拉深模

圖4.6.8有壓邊裝置的后續(xù)各工序拉深模

90圖4.6.9高矩形盒落料首次拉深的順裝復(fù)合模

圖4.6.9高矩形盒落料首次拉深的順裝復(fù)合模91

4.6.2拉深模工作零件的結(jié)構(gòu)和尺寸拉深模工作部分的尺寸指的是凹模圓角半徑，凸模圓角半徑，凸、凹模的間隙c，凸模直徑，凹模直徑等，(如圖4.6.10)。1.凹模圓角半徑(1)拉深力的大小凹模圓角半徑小時(shí)材料流過凹模時(shí)產(chǎn)生較大的彎曲變形，結(jié)果需承受較大的彎曲變形阻力，此時(shí)凹模圓角對(duì)板料施加的厚向壓力加大，引起摩擦力增加。(2)拉深件的質(zhì)量當(dāng)過小時(shí)，坯料在滑過凹模圓角時(shí)容易被刮傷，結(jié)果使工件的表面質(zhì)量受損。而當(dāng)太大時(shí)，拉深初期毛坯沒有與模具表面接觸的寬度加大，由于這部分材料不受壓邊力的作用，因而容易起皺。4.6.2拉深模工作零件的結(jié)構(gòu)和尺寸92圖4.6.10拉深模工作部分的尺寸圖4.6.10拉深模工作部分的尺寸93

(3)拉深模的壽命小時(shí)，材料對(duì)凹模的壓力增加，摩擦力增大，磨損加劇，使模具的壽命降低。所以的值既不能太大也不能太小。通常可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：或查教材表4.6.1。2.凸模圓角半徑凸模圓角半徑對(duì)拉深工序的影響沒有凹模圓角半徑大，但其值也必須合適。(3)拉深模的壽命94

3.凸模和凹模的間隙

拉深模間隙是指單面間隙。間隙的大小對(duì)拉深力、拉深件的質(zhì)量、拉深模的壽命都有影響。確定時(shí)要考慮壓邊狀況、拉深次數(shù)和工件精度等。其原則是：既要考慮板料本身的公差，又要考慮板料的增厚現(xiàn)象，間隙一般都比毛坯厚度略大一些。采用壓邊拉深時(shí)其值可按下式計(jì)算：也可直接查教材表4.6.2。不用壓邊圈拉深時(shí)，考慮到起皺的可能性取間隙值為:3.凸模和凹模的間隙95

4.凸模、凹模的尺寸及公差若以凹模為基準(zhǔn)時(shí)，凹模尺寸為：凸模尺寸為：

當(dāng)工件的外形尺寸及公差有要求時(shí)(如圖4.6.12a)所示，以凹模為基準(zhǔn)。先確定凹模尺寸，因凹模尺寸在拉深中隨磨損的增加而逐漸變大，故凹模尺寸開始時(shí)應(yīng)取小些。其值為：凸模尺寸為：4.凸模、凹模的尺寸及公差96拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件97

當(dāng)工件的內(nèi)形尺寸及公差有要求時(shí)(如圖4.6.12b)所示，以凸模為基準(zhǔn)，先定凸模尺寸。考慮到凸模基本不磨損，以及工件的回彈情況，凸模的開始尺寸不要取得過大。其值為：凹模尺寸為：

當(dāng)工件的內(nèi)形尺寸及公差有要求時(shí)(如圖4.98拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件995.凸、凹模的結(jié)構(gòu)形式

拉深凸模與凹模的結(jié)構(gòu)形式取決于工件的形狀、尺寸以及拉深方法、拉深次數(shù)等工藝要求，不同的結(jié)構(gòu)形式對(duì)拉深的變形情況、變形程度的大小及產(chǎn)品的質(zhì)量均有不同的影響。

當(dāng)毛坯的相對(duì)厚度較大，不易起皺，不需用壓邊圈壓邊時(shí)，應(yīng)采用錐形凹模(如圖4.2.3)。當(dāng)毛坯的相對(duì)厚度較小，必須采用壓邊圈進(jìn)行多次拉深時(shí)，應(yīng)該采用圖4.6.13所示的模具結(jié)構(gòu)。圖a)中凸、凹模具有圓角結(jié)構(gòu)，用于拉深直徑d≤100mm的拉深件。b)中凸、凹模具有斜角結(jié)構(gòu)，用于拉深直徑d≥100mm的拉深件。5.凸、凹模的結(jié)構(gòu)形式100圖4.2.3錐形凹模

圖4.2.3錐形凹模

101圖4.6.13拉深凸模和凹模工作部分結(jié)構(gòu)

圖4.6.13拉深凸模和凹模工作部分結(jié)構(gòu)

1024.7其它拉深法4.7.1軟模拉深

1.軟凸模拉深用液體(或粘性介質(zhì))代替凸模進(jìn)行拉深，其變形過程如圖4.7.1所示。

2.軟凹模拉深

（1）液壓凹模拉深（如圖4.7.2）。

（2）聚氨酯橡膠凹模拉深

如圖4.7.3所示聚氨酯橡膠凹模拉深，可分為帶壓邊圈和不帶壓邊圈拉深。4.7其它拉深法103圖

4.7.1液體凸模拉深的變形過程

圖4.7.1液體凸模拉深的變形過程

1041-凸模；2-壓邊圈；3-密封圈；4-凹模；5=溢流閥圖

4.7.2液壓凹模拉深工作原理

1-凸模；2-壓邊圈；3-密封圈；4-凹模；5=溢流閥圖

41051-容框;2-聚氨酯橡膠;3-毛坯;4-凸模;5-壓邊圈

a)不帶壓邊圈的拉深模;b)帶壓邊圈的拉深模

圖4.7.3聚氨酯橡膠拉深模

1-容框;2-聚氨酯橡膠;3-毛坯;4-凸模;5-壓邊圈

1064.7.2變薄拉深

1.變薄拉深的變形特點(diǎn)變簿拉深凸模與凹模的間隙小于毛坯材料厚度，其變形過程如圖4.7.4所示。材料受切向和徑向壓應(yīng)力及，軸向是拉應(yīng)力，產(chǎn)生的應(yīng)變是平面應(yīng)變。從圖中看出，變簿拉深過程的重要問題是傳力區(qū)材料的強(qiáng)度和變形抗力之間的矛盾。2.工藝計(jì)算①毛坯尺寸按變形前后體積不變?cè)瓌t確定。②變形程度。4.7.2變薄拉深107圖4.7.5變薄拉深變形特點(diǎn)4圖4.7.5變薄拉深變形特點(diǎn)4108本章結(jié)束！謝謝觀看！本章結(jié)束！謝謝觀看！109

拉深概述

4.1拉深變形過程的分析

4.2直壁旋轉(zhuǎn)體零件拉深工藝的設(shè)計(jì)

4.3非直壁旋轉(zhuǎn)體零件拉深成形的特點(diǎn)

4.4盒形件的拉深

4.5拉深工藝設(shè)計(jì)

4.6拉深模具設(shè)計(jì)

4.7其他拉深方法拉深概述110

1.拉深的基本概念

拉深是利用拉深模具將沖裁好的平板毛坯壓制成各種開口的空心件，或?qū)⒁阎瞥傻拈_口空心件加工成其他形狀空心件的一種沖壓加工方法。(如圖4.0.1)2.典型的拉深件(如圖4.0.2)3.拉深模具的特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡單，與沖裁模比較，工作部分有較大的圓角，表面質(zhì)量要求高，凸、凹模間隙略大于板料厚度。1.拉深的基本概念111拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件112拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件113

4.1拉深變形過程的分析4.1.1板料拉深變形過程及其特點(diǎn)(如圖4.1.1)

在毛坯上畫作出距離為a的等距離的同心圓與相同弧度b輻射線組成的網(wǎng)格(如圖4.1.2)，然后將帶有網(wǎng)格的毛坯進(jìn)行拉深。在拉深過程中，毛坯受凸模拉深力的作用，在凸緣毛坯的徑向產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，切向產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。在它們的共同作用下，凸緣變形區(qū)材料發(fā)生了塑性變形，并不斷被拉入凹模內(nèi)形成筒形拉深件。

4.1拉深變形過程的分析114拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件115拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件116

在拉深后我們發(fā)現(xiàn)如圖4.1.2：工件底部的網(wǎng)格變化很小，而側(cè)壁上的網(wǎng)格變化很大，以前的等距同心圓，變成了與工件底部平行的不等距的水平線，并且愈是靠近工件口部，水平線之間的距離愈大，同時(shí)以前夾角相等的半徑線在拉深后在側(cè)壁上變成了間距相等的垂線，如圖4.1.3所示，以前的扇形毛坯網(wǎng)格變成了拉深后的矩形網(wǎng)格。在拉深后我們發(fā)現(xiàn)如圖4.1.2：工件底部的網(wǎng)格變117拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件118拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件119

4.1.2拉深過程中變形毛坯各部分的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)拉深過程中某一瞬時(shí)毛坯變形和應(yīng)力情況(如圖4.1.5)1.平面凸緣部分主要變形區(qū)2.凹模圓角區(qū)過渡區(qū)3.筒壁部分傳力區(qū)4.凸模圓角部分

過渡區(qū)5.圓筒底部分

小變形區(qū)4.1.2拉深過程中變形毛坯各部分的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)120圖

4.1.5拉深中毛坯的應(yīng)力應(yīng)變情況

圖4.1.5拉深中毛坯的應(yīng)力應(yīng)變情況121拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件122

4.1.3拉深變形過程的力學(xué)分析

1.凸緣變形區(qū)的應(yīng)力分析（1）拉深中某時(shí)刻變形區(qū)應(yīng)力分布根據(jù)微元體的受力平衡可得因?yàn)槿〔⒙匀ジ唠A無窮小，得:

塑性變形時(shí)需滿足的塑性方程為:1.凸緣變形區(qū)的應(yīng)力分析123

由上述兩式，并考慮邊界條件(當(dāng)時(shí)，)，經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)就可以求出徑向拉應(yīng)力，和切向壓應(yīng)力的大小為：在變形區(qū)的內(nèi)邊緣（即處）徑向拉應(yīng)力最大，其值為：在變形區(qū)外邊緣處壓應(yīng)力最大，其值為：

124

凸緣外邊向內(nèi)邊由低到高變化，則由高到低變化，在凸緣中間必有一交點(diǎn)存在（如右圖所示），在此點(diǎn)處有所以：化簡得：即：即交點(diǎn)在處。用R所作出的圓將凸緣變形區(qū)分成兩部分，由此圓向凹模洞口方向的部分拉應(yīng)力占優(yōu)勢(shì)（），拉應(yīng)變?yōu)榻^對(duì)值最大的主變形，厚度方向的變形是壓縮應(yīng)變。凸緣外邊向內(nèi)邊由低到高變化，125

（2）拉深過程中的變化規(guī)律和是當(dāng)毛坯凸緣半徑變化到時(shí)，在凹模洞口的最大拉應(yīng)力和凸緣最外邊的最大壓應(yīng)力。2.筒壁傳力區(qū)的受力分析

（1）壓邊力引起的摩擦力該摩擦應(yīng)力為：

126

（2）材料流過凹模圓角半徑產(chǎn)生彎曲變形的阻力可根據(jù)彎曲時(shí)內(nèi)力和外力所作功相等的條件按下式計(jì)算：（3）材料流過凹模圓角后又被拉直成筒壁的反向彎曲力仍按式上式進(jìn)行計(jì)算:

拉深初期凸模圓角處的彎曲應(yīng)力也按上式計(jì)算，即：（2）材料流過凹模圓角半徑產(chǎn)生彎曲變形的阻力127

（4）材料流過凹模圓角時(shí)的摩擦阻力通討凸模圓角處危險(xiǎn)斷面?zhèn)鬟f的徑向拉應(yīng)力即為：由上式把影響拉深力的因素，如拉深變形程度，材料性能，零件尺寸，凸、凹模圓角半徑，壓邊力，潤滑條件等都反映了出來，有利于研究改善拉深工藝。拉深力可由下式求出：（4）材料流過凹模圓角時(shí)的摩擦阻力128拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件129

4.1.4拉深成形的障礙及防止措施1.起皺(如圖4.1.8)，影響起皺的因素：

(1)凸緣部分材料的相對(duì)厚度凸緣部分的相對(duì)料厚，即為:

(2)切向壓應(yīng)力的大小拉深時(shí)的值決定于變形程度，變形程度越大，需要轉(zhuǎn)移的剩余材料越多，加工硬化現(xiàn)象越嚴(yán)重，則越大，就越容易起皺。

(3)材料的力學(xué)性能板料的屈強(qiáng)比小，則屈服極限小，變形區(qū)內(nèi)的切向壓應(yīng)力也相對(duì)減小，因此板料不容易起皺。4.1.4拉深成形的障礙及防止措施130拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件131

(4)凹模工作部分的幾何形狀

平端面凹模拉深時(shí)，毛坯首次拉深不起皺的條件是:

用錐形凹模首次拉深時(shí)，材料不起皺的條件是：

如果不能滿足上述式子的要求，就要起皺。在這種情況下，必須采取措施防止起皺發(fā)生。最簡單的方法(也是實(shí)際生產(chǎn)中最常用的方法)是采用壓邊圈。(4)凹模工作部分的幾何形狀132

2.拉裂拉深后得到工件的厚度沿底部向口部方向是不同的(如圖4.1.9)

防止拉裂:

可根據(jù)板材的成形性能，采用適當(dāng)?shù)睦畋群蛪哼吜Γ黾油鼓５谋砻娲植诙龋纳仆咕壊糠肿冃尾牧系臐櫥瑮l件，合理設(shè)計(jì)模具工作部分的形狀，選用拉深性能好的材料。3.硬化拉深是一個(gè)塑性變形過程，材料變形后必然發(fā)生加工硬化，使其硬度和強(qiáng)度增加，塑性下降。加工硬化的好處是使工件的強(qiáng)度和剛度高于毛坯材料，但塑性降低又使材料進(jìn)一步拉深時(shí)變形困難。2.拉裂133拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件134

4.2直壁旋轉(zhuǎn)體零件拉深工藝的設(shè)計(jì)4.2.1拉深毛坯尺寸的確定拉深毛坯尺寸的確定原則：體積不變?cè)恚ɡ钋懊鞅砻娣e等于拉深后零件的表面積）、相似性原理。毛坯的計(jì)算方法：等重量、等體積、分析圖解法、作圖法。（1）確定修邊余量由于材料的各向?qū)砸约袄顣r(shí)金屬流動(dòng)條件的差異，拉深后工件口部不平，通常拉深后需切邊，因此計(jì)算毛坯尺寸時(shí)應(yīng)在工件高度方向上(無凸緣件)或凸緣上增加修邊余量。

4.2直壁旋轉(zhuǎn)體零件拉深工藝的設(shè)計(jì)135（2）計(jì)算工件表面積圓筒直壁部分的表面積為:（2）計(jì)算工件表面積136

4.2.2無凸緣圓筒形件的拉深工藝計(jì)算

1.拉深系數(shù)拉深系數(shù)是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。

（如圖4.2.2）工件的直徑與毛坯直徑之比稱為總拉深系數(shù)，即工件所需要的拉深系數(shù)4.2.2無凸緣圓筒形件的拉深工藝計(jì)算137圖

4.2.2拉深工序示意圖

圖4.2.2拉深工序示意圖138

拉深系數(shù)的倒數(shù)稱為拉深程度或拉深比，其值為：拉深系數(shù)表示了拉深前后毛坯直徑的變化量，反映了毛坯外邊緣在拉深時(shí)切向壓縮變形的大小，因此可用它作為衡量拉深變形程度的指標(biāo)。拉深時(shí)毛坯外邊緣的切向壓縮變形量為：由此可知，拉深系數(shù)是一個(gè)小于1的數(shù)值，其值愈大表示拉深前后毛坯的直徑變化愈小，即變形程度小。其值愈小則毛坯的直徑變化愈大，即變形程度大。拉深系數(shù)的倒數(shù)稱為拉深程度或拉深比，其值139

2.影響拉深系數(shù)的因素拉深材料：機(jī)械性能、料厚、表面質(zhì)量。拉深模具：間隙、凸模圓角半徑、凹模圓角半徑、凹模形狀(如圖4.2.3）凹模表面質(zhì)量。拉深條件：壓邊圈、次數(shù)、潤滑、工件形狀。3.拉深系數(shù)的值與拉深次數(shù)查表確定。

4.后續(xù)拉深的特點(diǎn)壓力行程曲線（如圖4.2.4）。2.影響拉深系數(shù)的因素140圖4.2.3錐形凹模圖4.2.3錐形凹模1411-首次拉深；2-二次拉深圖4.2.4首次拉深與二次拉深的拉深力1-首次拉深；2-二次拉深142

4.2.3無凸緣圓筒形拉深件的拉深次數(shù)和工序件尺寸的計(jì)算試確定如下圖所示零件(材料08鋼，材料厚度

=2mm)的拉深次數(shù)和各拉深工序尺寸。計(jì)算步驟如下：1.確定切邊余量根據(jù)，查教材表4.2.1，并取：。2.按教材表4.2.3序號(hào)1的公式計(jì)算毛坯直徑

4.2.3無凸緣圓筒形拉深件的拉深次數(shù)和工序件尺寸的計(jì)算1433.確定拉深次數(shù)

⑴判斷能否一次拉出

對(duì)于圖示的零件，由毛坯的相對(duì)厚度：

從表4.2.4中查出各次的拉深系數(shù)

：=0.54，=0.77，=0.80，=0.82。則該零件的總拉深系數(shù)。

即

：，故該零件需經(jīng)多次拉深才能夠達(dá)到所需尺寸。

3.確定拉深次數(shù)144

（2）計(jì)算拉深次數(shù)例如:

可知該零件要拉深四次才行。半成品尺寸確定（1）半成品直徑拉深次數(shù)確定后，再根據(jù)計(jì)算直徑應(yīng)等于的原則對(duì)各次拉深系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使實(shí)際采用的拉深系數(shù)大于推算拉深次數(shù)時(shí)所用的極限拉深系數(shù)。（2）計(jì)算拉深次數(shù)145

零件實(shí)際需拉深系數(shù)應(yīng)調(diào)整為：

調(diào)整好拉深系數(shù)后，重新計(jì)算各次拉深的圓筒直徑即得半成品直徑。零件的各次半成品尺寸為：零件實(shí)際需拉深系數(shù)應(yīng)調(diào)整為：146

（2）半成品高度各次拉深直徑確定后，緊接著是計(jì)算各次拉深后零件的高度：式中：各次拉深的直徑(中線值)；各次半成品底部的圓角半徑(中值)；各次半成品底部平板部分的直徑；各次半成品底部圓角半徑圓心以上的筒壁高度；（2）半成品高度147

零件的以上各項(xiàng)具體數(shù)值代人上述公式，即求出各次高度為：各次半成品的總高度為：拉深后得到的各次半成品(如圖4.2.6)零件的以上各項(xiàng)具體數(shù)值代人上述公式，即求148圖4.2.6零件各次拉深的半成品尺寸圖4.2.6零件各次拉深的半成品尺寸149

4.2.4有凸緣圓筒件拉深方法及工藝計(jì)算

有凸緣筒形件的拉深變形原理與一般圓筒形件是相同的，但由于帶有凸緣(如圖4.2.7)，其拉深方法及計(jì)算方法與一般圓筒形件有一定的差別。1.有凸緣筒形件的拉深特點(diǎn)

有凸緣筒形件的拉深系數(shù)該式說明，拉深系數(shù)決定三個(gè)因素：相對(duì)凸緣直徑、相對(duì)高度、相對(duì)轉(zhuǎn)角半徑，影響程度為遞減。

4.2.4有凸緣圓筒件拉深方法及工藝計(jì)算150圖4.2.7有凸緣圓形件與坯料圖

圖4.2.7有凸緣圓形件與坯料圖151

有凸緣筒形件分類窄凸緣：寬凸緣:

有凸緣筒形件的拉深特點(diǎn)：⑴寬凸緣變形程度不能用拉深系數(shù)來衡量；⑵首次拉深系數(shù)比圓筒件要小；⑶首次拉深極限變形程度與

有關(guān)。有凸緣筒形件分類152

2.寬凸緣圓筒件拉深工藝計(jì)算要點(diǎn)（1）毛坯尺寸計(jì)算毛坯尺寸的計(jì)算仍按等面積原理進(jìn)行，參考無圓凸緣筒形零件毛坯的計(jì)算方法計(jì)算。（2）判別能否一次拉成這只需比較工件實(shí)際所需的總拉深系數(shù)和

與凸緣件第一次拉深的極限拉深系數(shù)和極限拉深相對(duì)高度即可（3）半成品尺寸計(jì)算寬凸緣件的拉深次數(shù)仍可用推算法求出。根據(jù)表中的拉深系數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，即第n次拉深后的直徑為：各次拉深后的筒部高度可按下式計(jì)算：2.寬凸緣圓筒件拉深工藝計(jì)算要點(diǎn)153

3.拉深方法寬凸緣件拉深方法有兩種：（如圖4.2.10)一種是中小型（）、料薄的零件，如圖a)；二種是大型拉深件（），如圖b)。3.拉深方法154圖4.2.10寬凸緣零件的拉深方法

圖4.2.10寬凸緣零件的拉深方法1554.2.5階梯圓筒形件的拉深1.拉深次數(shù)的確定(如圖4.2.11)判斷能否一次拉深2.拉深方法的確定（1）若任意兩個(gè)相鄰階梯的直徑比都大于或等于相應(yīng)的圓筒形件的極限拉深系數(shù)，則先從大的階梯拉起(如圖4.2.12a)。（2）相鄰兩階梯直徑之比小于相應(yīng)的圓筒形件的極限拉深系數(shù)，則按帶凸緣圓筒形件的拉深進(jìn)行,即由小階梯拉深到大階梯(如圖4.2.12b)。4.2.5階梯圓筒形件的拉深156圖4.2.11階梯形零件

圖4.2.11階梯形零件157

圖4.2.12階梯形多次拉深方法

圖4.2.12階梯形多次拉深方法158

（3）若最小階梯直徑過小，即過小，又不大時(shí)，最小階梯可用脹形法得到。（4）若階梯形件較淺，且每個(gè)階梯的高度又不大，但相鄰階梯直徑相差又較大而不能一次拉出時(shí)，可先拉成圓形或帶有大圓角的筒形，最后通過整形得到所需零件，(如圖4.2.13)。

（3）若最小階梯直徑過小，159圖4.2.13直徑差較大的淺階梯形件的拉深方法

圖4.2.13直徑差較大的淺階梯形件的拉深方法160

4.3

非直壁旋轉(zhuǎn)體零件拉深成形的特點(diǎn)

曲面形狀(如球面、錐面及拋物面)零件的拉深，其變形區(qū)的位置、受力情況、變形特點(diǎn)等都與圓筒形零件不同，所以在拉深中出現(xiàn)的各種問題和解決方法亦與圓筒形件不同。對(duì)于這類零件就不能簡單地用拉深系數(shù)衡量成形的難易程度，并把拉深系數(shù)作為制定拉深工藝和模具設(shè)計(jì)的依據(jù)。

4.3非直壁旋轉(zhuǎn)體零件拉深成形的特點(diǎn)1614.3.1曲面形狀零件的拉深特點(diǎn)

（1）拉深球面零件時(shí)(圖4.3.1)，毛坯的凸緣部分與中間部分都是變形區(qū)，而且在很多情況下中間部分反而是主要變形區(qū)。（2）錐形零件的拉深與球面零件一樣，除具有凸模接觸面積小、壓力集中、容易引起局部變薄及自由面積大、壓邊圈作用相對(duì)減弱、容易起皺等特點(diǎn)外，還由于零件口部與底部直徑差別大，回彈特別嚴(yán)重，因此錐形零件的拉深比球面零件更為困難。（3）拋物面零件,其拉深時(shí)和球面以及錐形零件一樣，材料處于懸空狀態(tài)，極易發(fā)生起皺。總之:球面零件、錐形零件和拋物面零件等其他旋轉(zhuǎn)體零件的拉深是拉深和脹形兩種變形方式的復(fù)合，其應(yīng)力、應(yīng)變既有拉伸類、又有壓縮類變形的特征。4.3.1曲面形狀零件的拉深特點(diǎn)162拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件163

4.3.2球面零件拉深方法

球面零件可分為半球形件(圖4.3.2a)和非半球形件(圖4.3.2b，c，d)兩大類。不論哪一種類型，均不能用拉深系數(shù)來衡量拉深成形的難易程度。對(duì)于半球形件，根據(jù)拉深系數(shù)的定義可知，其拉深系數(shù)是與零件直徑無關(guān)的常數(shù)，即：

4.3.2球面零件拉深方法164拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件1654.3.3拋物面零件拉深方法

拋物面零件常見的拉深方法有下面幾種：(1)淺拋物面形件(

)因其高徑比接近球形，因此拉深方法同球形件。(2)深拋物面形件(

)其拉深難度有所提高。這時(shí)為了使毛坯中間部分緊密貼模而又不起皺，通常需采用具有拉深筋的模具以增加徑向拉應(yīng)力。如汽車燈罩的拉深(如圖4.3.3)就是采用有兩道拉深筋的模具成形的。4.3.3拋物面零件拉深方法166拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件167

4.3.4錐形零件拉深方法(如圖4.3.5)

拉深錐形件的方法有如下幾種:

（1）對(duì)于淺錐形件()，可一次拉成，但精度不高，因回彈較嚴(yán)重。可采用帶拉深筋的凹模或壓邊圈，或采用軟模進(jìn)行拉深。（2）對(duì)于中錐形件（），拉深方法取決于相對(duì)料厚：（3）對(duì)于高錐形件（），因大小直徑相差很小，變形程度更大，很容易產(chǎn)生變薄嚴(yán)重而拉裂和起皺。這時(shí)常需采用特殊的拉深工藝，通常有下列方法（如圖所示）：①階梯拉深成形法②錐面逐步成形法③整個(gè)錐面一次成形法4.3.4錐形零件拉深方法(如圖4.3.5)168

圖4.3.5錐形件圖4.3.5錐形件169拉伸工藝及拉伸模具設(shè)計(jì)概論課件170

4.4盒形零件的拉深4.4.1盒形零件的拉深特點(diǎn)(如圖4.4.1)

根據(jù)網(wǎng)格的變化可知盒形件拉深有以下變形特點(diǎn)：（1）盒形件拉深的變形性質(zhì)與圓筒件一樣，也是徑向伸長，切向縮短。（2）變形的不均勻?qū)е聭?yīng)力分布不均勻(如圖4.4.2)。（3）盒形件拉深時(shí)，直邊部分除了產(chǎn)生彎曲變形外，還產(chǎn)生了徑向伸長，切向壓縮的拉深變形。

4.4盒形零件的拉深171圖4.4.1盒形件拉深變形特點(diǎn)圖4.4.1盒形件拉深變形特點(diǎn)172圖4.4.2盒形件拉深時(shí)的應(yīng)力分布圖4.4.2盒形件拉深時(shí)的應(yīng)力分布173

4.4.2盒形零件拉深毛坯形狀與尺寸確定

1．一次拉深成形的低盒形件

低盒形件是指一次可拉深成形，或雖兩次拉深，但第二次僅用來整形的零件。(圖4.4.3)計(jì)算步驟如下：

(1)按彎曲計(jì)算直邊部分的展開長度

(2)把圓角部分看成是直徑為d=2r,高為h的圓筒件，則展開的毛坯半徑為：

(3)通過作圖用光滑曲線連接直邊和圓角部分，即得毛坯的形狀和尺寸:4.4.2盒形零件拉深毛坯形狀與尺寸確定174圖4.4.3低矩形盒毛坯作圖法圖4.4.3低矩形盒毛坯作圖法175

2.多次拉深高盒形件毛坯形狀和尺寸的確定

該類零件的變形特點(diǎn)是在多次拉深過程中，直邊與圓角部分的變形相互滲透，其圓角部分將有大量材料轉(zhuǎn)移到直邊部分。毛坯尺寸仍根據(jù)工件表面積與毛坯表面積相等的原則計(jì)算。當(dāng)零件為正方盒形且高度比較大，需要多道工序拉深時(shí)，如圖4.4.4，可采用圓形毛坯，其直徑為：當(dāng)

時(shí)：

2.多次拉深高盒形件毛坯形狀和尺寸的確定176圖

4.4.4方盒件毛坯的形狀與尺寸圖4.4.4方盒件毛坯的形狀與尺寸177

4.4.3盒形件多次拉深的工藝計(jì)算

1.盒形件初次拉深的成形極限

在盒形件的初次拉深時(shí)，圓角部分側(cè)壁內(nèi)的拉應(yīng)力大于直邊部分。因此，盒形件初次拉深的極限變形程度受到圓角部分側(cè)壁傳力區(qū)強(qiáng)度的限制，這一點(diǎn)和圓筒形件拉深的情況是十分相似的。但是，由于直邊部分對(duì)圓角部分拉深變形的減輕作用和帶動(dòng)作用，都可以使圓角部分危險(xiǎn)斷面的拉應(yīng)力有不同程度的降低。因此，盒形件初次拉深可能成形的極限高度大于圓筒形零件。

4.4.3盒形件多次拉深的工藝計(jì)算1.盒形件初次拉深1782.方形盒拉深工序形狀和尺寸確定(如圖4.4.6)

采用直徑為的圓形毛坯，中間工序都拉深成圓筒形的半成品，在最后一道工序才拉深成方形盒的形狀和尺寸。計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用從

道工序，即倒數(shù)第二次拉深開始，確定拉深半成品件的工序直徑。

——

道拉深工序所得圓筒形件半成品的直徑(mm)；——方形盒的內(nèi)表面寬度(mm)；

——方形盒角部的內(nèi)圓角半徑(mm)；——方形盒角部壁間距離(mm)。該值直接影響毛坯變形區(qū)拉深變形程度是否均勻的最重要參數(shù)。2.方形盒拉深工序形狀和尺寸確定(如圖4.4.6)179圖4.4.6方形盒多工序拉深的半成品形狀和尺寸

圖4.4.6方形盒多工序拉深的半成品形狀和尺寸

180

3.長方形盒拉深工序形狀和尺寸的確定長方形盒的拉深方法與正方形盒相似，中間過渡工序可拉深成橢圓形或長圓形，在最后一次拉深工序中被拉深成所要求的形狀和尺寸，如圖4.4.7所示。其計(jì)算與作圖同樣由

道(倒數(shù)第二次拉深)工序開始，由內(nèi)向外計(jì)算。3.長方形盒拉深工序形狀和尺寸的確定長方形181圖4.4.7高長方形盒多工序拉深的半成品形狀和尺寸

圖4.4.7高長方形盒多工序拉深的半成品形狀和尺寸182

4.5拉深工藝設(shè)計(jì)

4.5.1拉深零件結(jié)構(gòu)工藝性分析

拉深零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指拉深零件采用拉深成形工藝的難易程度。良好的工藝性應(yīng)是坯料消耗少、工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單、加工容易，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、廢品少和操作簡單方便等。在設(shè)計(jì)拉深零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)材料拉深時(shí)的變形特點(diǎn)和規(guī)律，提出滿足工藝性的要求。4.5拉深工藝設(shè)計(jì)183

4.5.2拉深工藝力的計(jì)算

1.壓邊力的計(jì)算

施加壓邊力是為了防止毛坯在拉深變形過程中的起皺，壓邊力的大小對(duì)拉深工作的影響很大(如圖4.5.3)。如果

太大，會(huì)增加危險(xiǎn)斷面處的拉應(yīng)力而導(dǎo)致破裂或嚴(yán)重變簿，

太小時(shí)防皺效果不好。在生產(chǎn)中，一次拉深時(shí)的壓邊力可按拉深力的1/4選取，即：

FQ＝0.25F１（N)

2．拉深力的計(jì)算圓筒形工件采用壓邊拉深時(shí)可用下式計(jì)算拉深力：第一次拉深：

第二次拉深：4.5.2拉深工藝力的計(jì)算1.壓邊力的計(jì)算184圖4.5.3壓邊力對(duì)拉深工作的影響

圖4.5.3壓邊力對(duì)拉深工作的影響185

3.拉深功拉深功可按下式計(jì)算：第一次拉深：

后續(xù)各次拉深：拉深所需壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率為：3.拉深功186

4.5.3拉深工藝的輔助工序

1.潤