拉深工艺与拉深模设计

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1、拉深工艺与拉深模具设计,概述 4.1 拉深模设计程序 4.2 审图与拉深工艺性分析 4.3 拉深件毛坯尺寸计算 4.4 圆筒形件拉深计算 4.5 拉深凸、凹模结构设计 4.6 拉深件成形模具总体结构设计 4.7 其它旋转体件的拉深 4.8 盒形件的拉深 4.9 其它拉深方法 4.10拉深次品分析及拉深中的辅助工序,返回目录,概述 拉深：指将一定形状的平板毛坯通过拉深模冲压成各种形状的开口空心件，或以开口空心件为毛坯通过拉深进一步使空心件改变形状和尺寸的一种冷冲压加工方法。,拉深变形过程,类型：不变薄拉深、变薄拉深 不变薄拉深：在拉深过程中不产生较大的变薄，筒壁与筒底厚度较一致的拉深工艺。 变薄

2、拉深：指以空心开口零件为毛坯，通过减小壁厚成形零件的拉深工艺。,拉深件,拉深模,播放动画,4.1 拉深模设计程序,课后思考,1、阐述拉深模设计程序，与冲裁模设计程 序比较，在确定工艺方案时有什么区别？,4.2 审图与拉深工艺性分析 学习目标：掌握拉深件的结构工艺性要求，了解拉深件在 公差、材料上的要求，掌握拉深件工序安排的一般 原则。教学要求：根据弯曲件的结构工艺性要求改善拉深件的结 构设计；能够根据拉深件的工艺条件，确定拉深件 圆角半径，确定带孔拉深件的孔的位置。,4.2.1 对拉深件形状尺寸的要求 1）拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉深成形。 2）尽量避免半敞开及非对称的空心件，应

3、考虑设计成对称（组合）的拉深，然后剖开；,3）在设计拉深件时，应注明必须保证外形或内形尺寸，不能同时标注内外形尺寸；带台阶的拉深件，其高度方向的尺寸标注一般应以底部为基准。 4）拉深件口部尺寸公差应适当。,5）一般拉深件允许壁厚变化范围0.6t1.2t,若不允许存在壁厚不均现象，应注明；6）需多次拉深成形的工件，应允许其内、外壁及凸缘表面上存在压痕；,4.2.2 拉深件圆角半径的要求 1.凸缘圆角半径rd 凸缘圆角半径rd：指壁与凸缘的转角半径。 要求： 1）rd2t 一般取：rd=（48）t 2）当rd0.5mm时，应增加整形工序。,2.底部圆角半径rpg底部圆角半径rpg：指壁与底面的转角

4、半径。 要求： 1）rpgt，一般取：rpg（35）t 2）rpgt，增加整形工序，每整形一次，rpg 可减小1/2。,3.矩形拉深件壁间圆角半径rpy 矩形拉深件壁间圆角半径rpy： 指矩形拉深件的四个壁的转角半径。 要求：rpy3t及rpyH/5,4.2.2 拉深件上的孔位布置 1）孔位应与主要结构面（凸缘面）在同一平面，或孔壁垂直该平面，便于冲孔与修边在同一道工序中完成。,2）拉深件侧壁上的冲孔与底边或凸缘边的距离,3）拉深件凸缘上的孔距：4）拉深件底部孔距：,4.2.3 拉深件的精度等级主要指其横断面的尺寸精度；一般在IT13级 以下，不宜高于IT11级，高于IT13级的应增加整 形工

5、序。4.2.4 拉深件的材料 1）具有较大的硬化指数； 2）具有较低的径向比例应力r/b峰值； 3）具有较小的屈强比s/b； 4）具有较大的厚向异性指数r。,4.2.5 拉深件工序安排的一般原则 l）在大批量生产中，在凹、凸模壁厚强度允许的条件下，应采用落科、拉深复合工艺； 2）除底部孔有可能与落料、拉深复合冲压外，凸缘部分及侧壁部分的孔、槽均需在拉深工序完成后再冲出； 3）当拉深件的尺寸精度要求高或带有小的圆角半径时应增加整形工序； 4）修边工序一般安排在整形工序之后； 5）修边冲孔常可复合完成。,电线插座外壳的冲压程序,实例分析 生产批量：大批量 材料：Al 料厚：0.3mm,课后思考,1

6、、什么情况下会产生拉裂？拉深工艺顺利进行的必要条件是什么？ 2、影响拉深时坯料起皱的主要因素是什么？防止起皱的方法有哪些？机理是什么？,4.3 拉深件毛坯尺寸计算 学习目标：能够计算圆筒形拉深件的毛坯尺寸，了解复 杂旋转体拉深件的毛坯计算方法。教学要求：能够利用等面积法，计算圆筒形拉深件的毛 坯尺寸；能够查表确定常见的旋转体拉深件的毛 坯尺寸。,4.3.1 简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定 计算原则：按等面积（即拉深前后材料面积不变）原则进行计算，再加上修边余量。,数学计算法： 1）将制件分成若干简单几何形状（包括修边余量），以其中间层进行计算； 注：厚度小于1mm的拉深件，可根据工件外壁尺寸计

7、算 2）叠加各段中间层面积，求出制件中间层面积； 3）根据“等面积原则”求出毛坯直径。式中 S毛坯面积（包括修边余量）；f简单旋转体拉深件各部分面积；D毛坯直径。,案例分析：带凸缘制件 无凸缘制件,将制件分割为： 1）1/4凹球环 2）圆柱3）1/4凸球环4）圆板,计算： 1）1/4凹球环2）圆柱3）1/4凸球环4）圆板5）修边无凸缘有凸缘,1）带凸缘毛坯直径2）不带凸缘毛坯直径,4.3.2 复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定 相似原则 1.解析法若拉深件可由若干个简单几何形状组成，则先分别求出各部分的表面积F，再相加得出拉深件的总面积F，最后按下式计算毛坯直径。,4.3.2 复杂旋转体拉深件坯料

8、尺寸的确定 2.形心法：任何形状的母线绕轴线旋转，所得 到的旋转体面积等于母线长度与其重心旋转所 得周长的乘积（是该段母线重心至轴线 的距离）。 旋转体面积： 毛坯面积： 因： 故,（1）由直线和圆弧相连接的形状,（2）曲线连接的形状,测验题 填空 1、不变薄拉深简单旋转体毛坯尺寸的计算常采用 。,参考答案,课后思考,1、拉深件坯料尺寸的计算遵循什么原则？ 2、简单旋转体拉深件的毛坯尺寸的计算原 则是什么？,4.4 圆筒形件拉深计算 学习目标：了解拉深系数的概念，能够计算圆筒形件的 拉深次数及各次拉深的工序件尺寸；计算圆筒形 件的拉深力。 教学要求：能够利用推算法或查表法确定无凸缘圆筒形 件的

9、拉深次数及工序件尺寸；查表确定带凸缘圆 筒形件的拉深次数；分别掌握宽凸缘及窄凸缘圆 筒形件的多次拉深的工序计算步骤。,4.4.1 拉深系数 拉深系数：指用于表示拉深变形程度的工艺指数。其值为拉深后制件直径与拉深前毛坯直径之比值。m=d/D若需经过多次拉深方能成形，则：首次拉深 m1=d1/D 以后各次拉深 m2=d2/d1 m3=d3/d2 mn=dn/dn-1 m总=d/D=m1m2m3mn,式中： m拉深系数； d拉深后制件直径； D拉深前毛坯直径； m1、m2、m3、mn各次的拉深系数； d1、d2、d3、dn-1、dn各次拉深制件的直径； m总需多次拉深成形制件的总拉深系数。注意：拉深

10、系数系愈小，表示拉深变形程度愈大。极限拉深系数：指当拉深系数减小至使拉深件起 皱、断裂或严重变薄超差时的临界拉深系数。,4.4.2 圆筒形拉深件拉深次数及工序尺寸计算 1.拉深次数当md=d/Dm极限时，可以一次拉深，否则需多 次拉深。 1）推算法：根据极限拉深系数和毛坯直径，从第一道拉深工序开始逐步向后推算各工序的直径，一直算到得出的直径小于或等于工件直径，即可确定所需的拉深次数。 d1= m1Dd2= m2d1。dn= mndn-1 式中 d1、d2dn-1、dn第1、2、（n-1）、n道工序的直径；m1、m2mn第1、2、n道工序的极限拉深系数；D毛坯直径。,2）根据工件的相对高度h/d

11、和毛坯的相对厚度 t/D，查表确定拉深次数n。,上表只适合08及10号钢的拉深件,2.拉深件工序件尺寸 1）直径确定拉深次数后，应调整拉深系数，使首 次拉深尽可能接近极限拉深系数，其余拉深逐 渐增加，使m1m21.4）的多次拉深计算,（1）拉深方法 宽凸缘零件多次拉深应先按零件要求的尺寸拉出凸缘直径（包括修边余量），并在以后拉深工序中保持凸缘直径不变，只是逐渐地缩小圆筒部分的直径。,为保持在以后拉深工序中的凸缘直径不变，通常第一次拉入凹模的材料要比工件最后拉深部分实际材料多约5%，这些多余材料在后面的拉深中，部分材料被挤回到凸缘。,（2）保持凸缘直径不变凸缘一经形成，在后续的拉深中就不能变动。

12、因为后续拉深时 ，凸缘的微量缩小会使中间圆筒部分的拉应力过大而使危险断面破裂。为此，必须正确计算拉深高度，严格控制凸模进入凹模的深度。,（3）计算程序 1）选取修边余量； 2）预算毛坯直径D； 3）判断能否一次拉深； 4）计算拉深次数； 5）计算各工序件的拉深直径； 6）合理选配各次拉深的圆角半径； 7）重新修整毛坯直径； 8）计算第一次拉深高度，并校核其相对高度； 9）计算以后各次的拉深高度； 10）画出工序图。,实例分析,相对厚度：总拉深系数： 首次拉深系数：采用不带压边圈以后各次拉深系数：采用不带压边圈,调整取 则：取 则：,4.4.4 圆筒形件拉深的拉深力与压料力 1. 拉深力的计算

13、（1）采用压边圈 首次拉深 以后各次拉深 （2）不采用压边圈 首次拉深 以后各次拉深,2. 压料力 QAp 式中 压料圈下坯料的投影面积；单位面积压料力。 圆筒形件首次拉深 圆筒形件以后各次拉深 （2、3、） 3. 压力机公称压力（ Fg）的确定 工艺总压力为：Fz=F+Q 浅拉深 Fg（1.61.8）Fz 深拉深 Fg（1.82.0）Fz,测验题 填空 1、拉深变形程度用 表示。 判断 1、后次拉深的拉深系数可取得比首次拉深的拉深系数 小。（ ） 2、拉深系数越小，说明拉深变形程度越大。（ ） 3、要分多次拉深的圆筒形件，每次拉深系数应该大于或等于图表推荐值。（ ） 计算圆筒件直径为 d ，

14、高为h ，若忽略低部圆角半径 r不 计，设拉深中材料厚度不变，极限拉深系数m=0.5时，求 容许的零件最大相对高度（h/d）为多少？,参考答案,课后思考,1、为什么有些拉深件要二次或多次拉深才 能成形？ 2、拉深系数的意义？怎样判断拉深件能否 一次拉深成功？,4.5 拉深凸、凹模结构设计 学习目标：能够理解拉深凸模和凹模结构尺寸的计算， 掌握拉深凸模、凹模的结构。教学要求：能够计算凸、凹模的圆角半径、间隙、工作 部分的尺寸等工艺参数；掌握有/无压料、首次/ 再次拉深模的凸模和凹模结构。,4.5.1 凸、凹模的圆角半径 1.凹模圆角半径 （1）根据经验公式确定凹模圆角半径 首次（包括只有一次）拉深凹模圆角半径：式中 rd1首次拉深凹模圆角半径； D坯料直径； d凹模内径； t材料厚度。,