拉深工艺系数

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1、拉深件坯料形状和尺寸是以冲件形状和尺寸为基础，按体积不变原 则和相似原则确定。体积不变原则，即对于不变薄拉深，假设变形前后料厚 不变，拉深前坯料表面积与拉深后冲件表面积近似相等，得到坯料尺寸；相 似原则，即利用拉深前坯料的形状与冲件断面形状相似，得到坯料形状。当 冲件的断面是圆形、正方形、长方形或椭圆形时，其坯料形状应与冲件的断 面形状相似，但坯料的周边必须是光滑的曲线连接。对于形状复杂的拉深件 利用相似原则仅能初步确定坯料形状，必须通过多次试压，反复修改，才能 最终确定出坯料形状，因此，拉深件的模具设计一般是先设计拉深模，坯料 形状尺寸确定后再设计冲裁模。由于金属板料具有板平面方向性和模具几

2、何形状等因素的影响，会造成拉深 件口部不整齐，因此在多数情况下采取加大工序件高度或凸缘宽度的办法， 拉深后再经过切边工序以保证零件质量。切边余量可参考表 4.3.1当零件的相对高度H/d很小，并且高度尺寸要求不高时，也可以不用切边工序。首先将拉深件划分为若干个简单的便于计算的几何体，并分别求出各简单几何体的表面积。把各简单几何体面积相加即为零件总面积，然后根据表面积相等原则，求出坯料直径。图 4.3.1 圆筒形拉深件坯料尺寸计算图在计算中，零件尺寸均按厚度中线计算；但当板料厚度小于1mm时,也可以按外形或内形尺寸计算。常用旋转体零件坯料直径计算公式见表4.3.3。该类拉深零件的坯料尺寸，可用久

3、里金法则求出其表面积，即任何形状的母线绕轴旋转一周所得到的旋转体面积，等于该母线的长度与其重心绕该轴线旋转所 得周长的乘积。如图 4.3.2 所示，旋转体表面积为 A。图 4.3.2 旋转体表面积计算图1. 拉深系数的定义图 4.4.1 圆筒形件的多次拉深在制定拉深工艺时，如拉深系数取得过小，就会使拉深件起皱、断 裂或严重变薄超差。因此拉深系数减小有一个客观的界限，这个界限就称为 极限拉深系数。极限拉深系数与材料性能和拉深条件有关。从工艺的角度来 看，极限拉深系数越小越有利于减少工序数。2. 影响极限拉深系数的因素（3）拉深工作条件图 4.4.2 凸凹模圆角半径对极限拉深系数的响但凸、凹模圆角

4、半径也不宜过大，过大的圆角半径，会减少板料与 凸模和凹模端面的接触面积及压料圈的压料面积，板料悬空面积增大，容易 产生失稳起趋。凸、凹模之间间隙也应适当，太小，板料受到太大的挤压作用和摩 擦阻力，增大拉深力；间隙太大会影响拉深件的精度，拉深件锥度和回弹较 大。2）摩擦润滑 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3）压料圈的压料力 压料是为了防止坯料起皱，但压料力却增大了 筒壁传力区的拉应力，压料力太大，可能导致拉裂。拉深工艺必须正确处理 这两者关系，做

5、到既不起皱又不拉裂。为此，必须正确调整压料力，即应在 保证不起皱的前堤下，尽量减少压料力，提高工艺的稳定性。此外，影响极限拉深系数的因素还有拉深方法、拉深次数、拉深速 度、拉深件的形状等。采用反拉深、软模拉深等可以降低极限拉深系数；首 次拉深极限拉深系数比后次拉深极限拉深系数小；拉深速度慢，有利于拉深 工作的正常进行，盒形件角部拉深系数比相应的圆筒形件的拉深系数小。3. 极限拉深系数的确定由于影响极限拉深系数的因素很多，目前仍难采用理论计算方法准 确确定极限拉深系数。在实际生产中，极限拉深系数值一般是在一定的拉深 条件下用实验方法得出的。表 4.4.1在实际生产中，并不是在所有情况下都采用极限

6、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的值。1.拉深次数的确定注：1 表中拉深数据适用于08钢、10钢和15Mn钢等普通拉深碳钢及黄铜H62。对拉深性能较差的材料， 如20钢、25钢、Q215钢、Q235钢、硬铝等应比表中数值大1.5%2.0%；而对塑性较好的材料，如05钢、 08钢、10钢及软铝等应比表中数值小1.5%2.0%。2. 表中数据适用于未经中间退火的拉深。若采用中间退火工序时，则取值应比表中数值小2%3%。3 表中较小值适用于大的凹模圆角半径rA=（815）t，较大值适用于小的凹模圆角半径r A=（48）t。注：此表适用于08钢、10钢及15Mn钢等材

7、料。其余各项同表4.4.1之注。（1）查表法 根据工件的相对高度即高度H与直径d之比值，从表4.4.3 中查得该工件拉深次数。1. 大的H/d值适用于第一道工序的大凹模圆角rA （815）t。2. 小的H/d值适用于第一道工序的小凹模圆角rA （48）t。3. 表中数据适用材料为08F钢、10F钢。（3）计算方法 拉深次数的确定也可采用计算方法进行确定，其计 算公式如下：2 各次拉深工序件尺寸的确定（1）工序件直径的确定确定拉深次数以后，由表查得各次拉深的极限拉深系数，适当放大， 并加以调整，其原则是：无凸缘圆筒形件拉深工序计算流程如图 4.4.3 所示。图 4.4.3 无凸缘圆筒形件拉深工序

8、计算流程例 4.4.1图 4.4.4 无凸缘圆筒形件以上计算所得工序件有关尺寸都是中径尺寸，换算成工序件的外径和总高度后，绘制的工序件草图如图 4.4.5 所示。1. 压料装置与压料力为了解决拉深过程中的起皱问题，生产实际中的主要方法是在模具 结构上采用压料装置。常用的压料装置有刚性压料装置和弹性压料装置两种 （详见 4.7）。是否采用压料装置主要看拉深过程中是否可能发生起皱，在实 际生产中可按表 4.4.4 来判断拉深过程中是否起皱和采用压料装置。图 4.4.5 拉深工序件草图压料装置产生的压料力FY大小应适当，FY太小，则防皱效果不 好；FY太大，则会增大传力区危险断面上的拉应力，从而引起

9、材料严重变 薄甚至拉裂。因此，实际应用中，在保证变形区不起皱的前提下，尽量选用 小的压料力。随着拉深系数的减小，所需压料力是增大的。同时，在拉深过程中，所需压料力也是变化的，一般起皱可能性最大的时刻所需压料力最大。理想的压料力是随起皱可能性变化而变化，但压料装置很难达到这样的要求。2拉深力与压力机公称压力(1)拉深力2)压力机公称压力单动压力机，其公称压力应大于工艺总压力。该类零件的拉深过程，其变形区的应力状态和变形特点与无凸缘圆筒形件是相同的。但有凸缘圆筒形件拉深时，坯料凸缘部分不是全部进入凹 模口部，当拉深进行到凸缘外径等于零件凸缘直径（包括切边量）时，拉深 工作就停止。因此，拉深成形过程

10、和工艺计算与无凸缘圆筒形件的差别主要 在首次拉深。图4. 5.1次凸缘圆筒形件及坯料图口 dt! d = .-A称为窄凸缘筒形件；dt / ）1.4则称为宽凸缘筒形件图4.5.1有凸缘圆形件与坯料图1. 有凸缘圆筒形件的拉深变形程度注：1. 表中大值适于大的圆角半径由t/D=2%1.5%时的R=(1012)t到t/D=0.3%0.15%时的R=(2025) t,小值适用于底部及凸缘小的圆角半径，随着凸缘直径的增加及相对拉深深度的减小，其值也跟着减小。2. 表中数值适用于10钢，对于比10钢塑性好的材料取表中的大值；塑性差的材料，取表中小数值。2. 有凸缘圆筒形件的拉深方法(1) 窄凸缘圆筒形件

11、的拉深可以将窄凸缘圆筒形件当作无凸缘圆筒形件进行拉深，在最后两道工序中将工序件拉成具有锥形的凸缘，最后 通过整形压成平面凸缘。图 4.5.2为窄凸缘圆筒形件及其拉深工艺过程，材 料为10钢，板厚为1mm。(2) 宽凸缘圆筒形件的拉深方法如果根据极限拉深系数或相对高度判断，拉深件不能一次拉深成形时，则需进行多次拉深。a）窄凸缘拉深件b）窄凸缘件拉深过程I第一次拉深II第二次拉深III第三次拉深IV 成品图 4.5.2 窄凸缘圆筒形件的拉深第一次拉深时，其凸缘的外径应等于成品零件的尺寸（加修边量），在以后的拉深工序中仅仅使已拉深成的工序件的直筒部分参加变形，逐步地 达到零件尺寸要求，第一次拉深时已

12、经形成的凸缘外径必须保持在以后拉深 工序中不再收缩。因为在以后的拉深工序中，即使凸缘部分产生很小的变形， 筒壁传力区将会产生很大的拉应力，使危险断面拉裂。为此在调节工作行程 时，应严格控制凸模进入凹模的深度。对于多数普通压力机来说，要严格做到这一点有一定困难，而且尺 寸计算还有一定误差，再加上拉深时板料厚度有所变化，所以在工艺计算时， 除了应精确计算工序件高度外，通常有意把第一次拉入凹模的坯料面积加大 3%5%（有时可增大至10%），在以后各次拉深时，逐步减少这个额外多拉 入凹模的面积，最后使它们转移到零件口部附近的凸缘上。用这种办法来补 偿上述各种误差，以免在以后各次拉深时凸缘受力变形。宽凸

13、缘圆筒形件多次拉深的工艺方法通常有两种：一种是中小型、料薄的零件，采用逐步缩小筒形部分直径以增加其高度的方 法（图）。用这种方法制成的零件，表面质量较差，其直壁和凸缘上保留着 圆角弯曲和局部变薄的痕迹，需要在最后增加整形工序。3. 有凸缘圆筒形拉深工序件高度的计算图 4.5.3 宽凸缘筒形件的拉深方法图 4.5.4 宽凸缘圆筒形件拉深工序计算流程阶梯形件（图 4.5.5）的拉深与圆筒形件的拉深基本相同,也就是说每一阶梯相当于相应圆筒形件的拉深。而其主要问题是要决定该阶梯形件是一次拉成，还是需要多次才能拉成。图 4.5.5 阶梯形件1.判断能否一次拉深成形判断所给阶梯形件能否一次拉深成形的方法是

14、，先求出零件的高度h与最小直径dn之比，然后查表4.4.3，如果拉深次数为1,则可一次拉深成形，否则就要多次拉深成形。2. 阶梯形件多次拉深的方法图 4.5.6 阶梯形多次拉深方法图 4.5.7 电喇叭底座的拉深1拉深变形特点曲面形状零件主要是指球面、锥面、抛物面形状冲件以及诸如汽 车覆盖件一类冲件。这类零件的拉深成形，其变形区、受力情况及变形特点 并不是单一的，而是属于复合类冲压成形工序。从电动喇叭罩的成形实验中,可以大致了解这类曲面零件的变形特点。图 4.5.8这一典型零件拉深成形的变形数值表明，曲面零件拉深成形共同 特点是由拉深和胀形两种变形方式的复合。显然，不同曲面形状零件拉深成 形的

15、成形极限和成形方法的判断是不同的。材料：08 厚度 0.8mm图 4.5.8 电动喇叭罩拉深成形应变数值曲面形状零件在开始拉深成形时,中间部分坯料几乎不与模具表面接触，处于“悬空”状态。随着拉深过程的进行，悬空材料逐渐减少，但仍 比圆筒形件拉深时大得多。坯料处于这种悬空状态，抗失稳能力较差，在切 向压应力作用下很容易起皱。所以起皱成为曲面零件拉深要解决的主要问题 为此，常常采用压边装置、加大凸缘尺寸、带压料筋的拉深模（图 4.5.9图 反拉深模图 4.5.9 带压料筋的拉深模图2球面冲件的拉深零件可分为半球面（图4. 5.11a） 非半球面（图4. 5. lib-, c-.小两丈娄-半球面零件，其拉深系数是亍与零件直径犬小无关的常数，即:所以,在这种情况下拉深系数不能作为工艺设计的根据。由于球面形状零件拉深时的主要成形障碍是坯料起皱，所以坯料的相对厚度（t/DX100）成为决定拉深难易和选定拉深方法的主要依据。在实际生产中，半球面件（图）的拉深方法主要有以下三种:t/DX1003时，不用压边即可拉成。不过应注意的是：尽管坯料的相对 厚度大，仍然易起小皱，因此必须采用带校正作用的凹模，以便对冲件起校 正作用。拉深这种冲件最好采用摩擦压力