拉深工艺与拉深模.

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1、湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 第5章 拉深工艺与拉深模 u拉深概念 利用模具将平板毛 坯冲压成各种开口的空 心零件，或将已制成的 开口空心工序件压制成 其他形状和尺寸空心零 件的一种冲压加工方法 。 拉深模与弯曲模的共同点： 凸、凹模有一定的圆角 单面间隙稍大于板料厚度 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 u生活中的拉深件 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 u拉深工艺分类 按壁厚变化情况分： 按使用的毛坯的形状分： 一般拉深（工件壁厚不变） 变薄拉深（工件壁厚变薄） 第一次拉深（使用平板毛坯） 以后的各次拉深（以开口空心件为毛坯） 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制

2、 造 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 5.1圆筒件拉深变形过程分析 如图a圆形薄片，剪去图中阴影部分，再将剩余部分沿直径d圆周 弯折，然后焊接，就得到一个图b的直径为d，高度为（Dd）/2的直 圆筒形件。 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 5.1.1 拉深变形过程 u拉深变形过程： 用相同直径大小的圆形平板毛坯，在拉深成直圆筒形 件的过程中，并没有去除多余材料，多余材料流向哪里？ 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 u方法：拉深网格试验 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 实验现象： （1）底部（d内）网格不变形； （2）拉深前等距同心圆 不等距水平圆周线 （3）

3、拉深前等角度射线 等距、平行于底面的平行线 （4）拉深前筒壁上的扇形网格，拉深后变成矩形网格。 （5）测量工件高度，高度H（D-d）/2 1、拉深过程实质是将毛坯凸缘部分材料逐渐转移到筒壁部分的过程 2、凸缘部分材料，在径向产生拉应力1，切向产生压应力3 结论 ： 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 5.1.2拉深过程中材料的应力与应变 u拉深过程中毛坯各部分变化 凸缘部分 变厚 凹模圆角部分 少量变薄 筒壁部分变薄 或变厚 凸模圆角部分 严重变薄 筒底部分 变薄甚微，可忽略。 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 u厚度变化 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 u硬度变化：加

4、工硬化使得进一步拉深变得困难。 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 5.1.3 拉深缺陷及其防止 u起皱概念 在拉深时，凸缘材料存在着切向压应力，当这个压 应力大到一定程度时，板料切向将因失稳而拱起，这种 现象称为起皱。 1. 起皱 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 u起皱原因：切向压应力3 u起皱危害： 折皱不能通过凸、凹模之间的拉深间隙，强行 拉入，使工件拉破。 折皱后材料强行拉入模具，加大模具磨损，降 低模具寿命。 u起皱部位：凸缘处 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 u防止措施： 在拉深模结构上加压边圈；（最常用） 减小切向压应力3 减小变形程度（降低拉深件的高度

5、）， 减小3大小。 加大平面板料厚度t/(D t d0) ，降低3的 影响。 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 o 为了防止起皱，在生产实践中通常采用压边 圈，是否采用压边圈，按表5-1确定。 t-板料厚度，mm D-拉深件毛坯直径,mm dn-1-第n-1次拉深后工序件的直径,mm。 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 2. 破裂 u破裂 危险断面所受到的径向拉应力大于材 料的强度极限时，拉深件就会在危险断面处破 裂。 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 u破裂原因：径向拉应力1 u破裂部位：筒壁与筒底圆角相切处稍靠上位置 u防止措施： 增加工序，加大拉深系数； 增大凹模

6、圆角半径； 在凹模入口处进行合理的润滑； 减小压边力，以降低所需的拉深力。 增大凸模粗糙度，以增大毛坯与凸模表面的摩擦力 ，阻碍毛坯变薄，防止破裂。 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 关于拉深时润滑的说明： o 凹模和压料圈与板料接触的表面应当光滑，润滑条件要 好，以减少摩擦阻力和筒壁传力区的拉应力。而凸模表 面不宜太光滑，也不宜润滑，以减小由于凸模与材料的 相对滑动而使危险断面变薄破裂的危险。 o 润滑剂应该喷涂在板料与凹模接触的表面，而不应该喷 涂在板料与凸模接触的表面。 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 5.2 拉深工艺计算 毛坯尺寸设计 拉深件系数的计算和拉深次数的确定

7、 拉深压力机的选择 拉深工艺计算 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 u毛坯形状和尺寸确定的依据： 5.2.1 圆筒件拉深零件毛坯尺寸的计算 若拉深前后料厚不变，则拉深前坯料表面积 与拉深后冲件表面积近似相等。 注意：当t1mm时，按工件标注尺寸计算； 当t1mm时，按工件中线尺寸计算。 体积不变原则（等表面积原则）: 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 久里金法则： 式中 ：A旋转体的表面积； Rx母线形心的旋转半径； L母线长度。 任何形状的母线绕某轴旋转一周所构 成的旋转体的表面积，等于该母线的长 度与该母线形心绕该轴 旋转所得周长的

8、 乘积。即： 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 形心到旋转轴距离为 简单几何体表面积为： 弧长 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 拉深中板料存在各向异性拉深件口部出现凸凹不平， 需要修边工序切去口部不平部分。所以在计算毛坯时 ，应加上修边余量。 加修边余量: 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 u修边余量的确定：根据经验数值 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 u拉深系数概念 5.2.2拉深系数的计算和拉深次数的决定 指拉深后工件直径与拉深前工件（或毛坯）直 径之比，用m表示。 第1次拉深 第2次拉深 第n次拉深 u各次拉深系数 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制

9、 造 u总拉深系数概念 拉深件总拉深系数等于各次拉深系数的乘积。 u总拉深系数与各次拉深系数的关系 总拉深系数m等于工件直 径dn与毛坯直径D之比，即： 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 u极限总拉深系数概念 拉深系数m表示拉深前后坯料（工序件）直径的变化率。 m 拉深变形程度， m 使拉深件断裂。 m 拉深变形程度，工序数量，成本。 使拉深件不拉裂的最小拉深系数称为极限拉深系数。 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 影响极限拉深系数的因素 材料的力学性能： 屈强比s/b，极限拉深系数m极 毛坯的相对厚度t/D（主要影响因素）： t/D，m极 材料表面质量： 表面光滑，材料易流动

10、，m极 材料方面 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 二. 拉深系数 影响极限拉深系数的因素 凸凹模间隙： 间隙， 摩擦力，m极 凹模圆角半径rA： 次要因素 rA，流动阻力大， m极 凸模圆角半径rT： rT，凸模圆角处材料变薄严重，易被拉裂，m极 模具表面质量：粗糙度好、光滑，m极 模具方面 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 二. 拉深系数 影响极限拉深系数的因素 是否采用压边圈： 采用时，m极 拉深次数： 第一次拉深，材料无形变硬化，塑性好，m极 后续拉深时，产生形变硬化，塑性差，m极 润滑情况： 润滑好，摩擦小，m极 拉深条件 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 根

11、据毛坯相对厚度t/D，采用经验取值法 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 计算总拉深系数m，查出极限拉深系数m1。 当mm1时，拉深件可一次拉成； 当mm1时，需要多次拉深。 判断能否一次拉出 u拉深次数的确定 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 三. 拉深次数 确定拉深次数 推算法 从表中查得极限拉深系数m1、m2mn。 计算各次拉深后的工件直径。 d1=m1D，d2=m2d2=m1m2D dn=mndn-1=m1m2mnD 当dnd（工件直径）时，n即为拉深次数。 或m1m2mn m时，n即为拉深次数。 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 例1 求右图筒形件的坯料尺寸及拉

12、深次数。 材料为08钢，板料厚度2，r=3mm 。 解：1 按板厚中径尺寸计算。 计算坯料直径 根据零件尺寸，其高度为 查表5-2取修边余量 H=76mm 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 三. 拉深次数 坯料直径为 代已知条件入上式得98.2 判定一次能否拉出 零件总拉深系数：m=d/D=28/98.2=0.29 查表5-3m=0.29 m1=0.50 不能一次拉出。 t/D=2/98.2=2.03% 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 根据/1002.03，查表5-3得各次极限拉深系数 10.50，20.75，30.78，40.80。 故110.5098.249.2 2210

13、.7549.236.9 3320.7836.928.8 4430.828.823 此时42328，所以应该4次拉深成形。 确定拉深次数 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 u实际生产中拉深力的经验公式为： 1、 拉深力的计算 首次拉深： 以后各次拉深： 式中：Fl、Fn首次和第n次拉深时的拉深力，N； d1、dn首次和第n次拉深后的工件直径，mm； t材料厚度，mm； b材料的抗拉强度，MPa； k1、k2修正系数，查表5-4。 5.2.3 拉深压力机的选择 1 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 2、压边力的计算 u压边力的计算 压边力，

14、则拉深力，使径向拉应力1，工件易被 拉裂； 若压边力，则不能防止凸缘起皱，起不到压边作用 。 压边力计算公式： 式中：Q压边力； A在压边圈上毛坯的投影面积； q单位压边力，可按表5-5查取。 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 F总=F+Q 3、拉深压力机的选择 浅拉深时： 压力机公称压力（1.61.8）F总 深拉深时： 压力机公称压力（1.82.0）F总 一般拉深件按拉深时的最大工序力直接确定： 式中：F总拉深时的最大工序力（最大拉深 力、压边力和其它力的总和），KN； 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 深度拉深件或落料拉深复合模：

15、应使工艺力曲线位于压力机滑块 的许用压力曲线之下，还需对压力机 的电机功率进行校核 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 深度拉深件或落料拉深复合模： 计算拉深功W 式中：W拉深功,J； F总总拉深力,N； h拉深深度，mm； 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 计算所需压力机的电动机功率 式中：P所需压力机的电动机功率,KW； n压力机每分钟的行程次数； 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 校核 若计算的所需功率P值电动机功率，可行。 若计算的所需功率P值电动机功率，则应另选 电机功率较大的压力机。 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 思考题： 1、拉深变形程度用 来表示。 2、拉深过程中，压边圈的作用是为了防止 。 3、拉深加工时，润滑剂要涂在 与 接触 的表面上。 4、（判断题）在多次拉深中，后次拉深系数可以比 前次拉深系数小。 5、为什么有些拉深件要采用二次、三次或多次拉深 成形？ 湛江师范学院 模 具 设 计 与 制 造 u按工序顺序分： u按有无压边装置分： 5.3 拉深模具结构 首次拉深模 以后各次拉深模。 带压边装置的拉深模； 无压边