模具设计与制造（第二版电子ppt课件教案第4章拉深工艺与拉深模.ppt

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1、2023/3/10,1,4.1 拉深工艺及拉深件的工艺性,第4章 拉深工艺与拉深模,4.1.1 拉深工艺概述,利用模具将平板毛坯冲压成开口空心零件或开口空心零件进一步改变形状和尺寸的一种加工方法。,通过拉伸方法可以获得筒形、阶梯形、锥形、球形、抛物线形、盒形等轴对称薄壁类空心件。如果和其他冲压工艺相结合，还可能冲制出形状极为复杂的零件（如汽车覆盖件）。,2023/3/10,2,按照成形前后壁厚的变化可将拉伸分为变薄拉伸和不变薄拉伸两种。也可以按照侧壁母线分为四大类：(1)直壁旋转体拉深件 如易拉罐、电池壳、金属药瓶和起动器壳等；,2023/3/10,3,(2)曲线旋转体拉深件 如搪瓷盆、汽车灯

2、壳和炒锅等；,(3)直壁非旋转体制件(盒形制件)如计算机接口固定架、饭盒和水斗等；,2023/3/10,4,(4)曲面非旋转体拉深件 如汽车覆盖件。,按毛坯形状可分为首次拉深（以平板作毛坯）和以后的各次拉深（以空心件作毛坯）；按壁厚变化可分为普通拉深（工件壁厚不变）和变薄拉深（工件壁厚变薄）。变薄拉深用于制造薄壁厚底、变壁厚、大高度的筒形件（如易拉罐）,2023/3/10,5,4.1.2 拉深件的工艺性,1.拉深件的形状和尺寸,（1）拉深件的结构形状应简单、对称，尽量避免急剧的外形变化；,（2）标注尺寸时，应根据使用要求只标注内形尺寸或只标注外形尺寸，不能同时标注内、外形尺寸。筒壁和底面连接处

3、的圆角半径只能标注内形，材料厚度不宜标注在筒壁或凸缘上；,2023/3/10,6,（3）拉深件的底部或凸缘上有孔时，孔边到侧壁的距离应满足ard+0.5t；,（4）多次拉深件的筒壁或凸缘的内、外表面应允许有压痕；,（5）非对称的空心件应进行组合，成对进行拉深,然后将其切成两个或多个零件.,2023/3/10,7,2.拉深件的高度,拉深件的高度h对拉深成形的次数和成形质量均有重要的影响，常见零件一次成形高度为：,无凸缘筒形件：h（0.50.7）d带凸缘筒形件：当dt/d1.5时,h（0.40.6）d d 拉深件壁厚中径 dt 拉深件凸缘直径,2023/3/10,8,3.拉深件的圆角半径,拉深件凸

4、缘与筒壁间的圆角半径应取rd2t，为便于拉深顺利，一般rd=（48）t，当rd 2t，需增加整形工序；,拉深件底面与筒壁间的圆角半径应取rp2t，为便于拉深顺利，一般rp=（35）t，当rp 2t，需增加整形工序；凸模圆角半径大，减小了板料绕凸模弯曲的拉应力，增加了危险断面的抗拉强度，增加了极限变形程度。,2023/3/10,9,4.拉深件的尺寸精度,一般不高于IT11级，如高于，则需增加整形工序。由于材料的各向异性，拉深件的口部和凸缘外缘一般是不整齐的，拉深结束后，要增加切边工序。,5.拉深件的材料选用,良好的塑性，较小的屈强比和较大的厚向异性系数,2023/3/10,10,4.2 拉深工艺

5、设计及计算,4.2.1 拉深变形过程及特点,圆形平板毛坯拉深成开口直壁圆筒形件，且h(D-d)/2,拉深凸模和凹模与冲裁模不同之处:拉深凸、凹模都有一定的圆角,而不是锋利的刃口，其间隙一般稍大于板料的厚度。,2023/3/10,11,面积相等原则：将三角形阴影部分切除，把留下的狭条沿直径d的圆周折弯后竖起来并加以焊接，就得到一个直径为d，高度为h=（D-d）/2的圆筒件，说明被切除的三角形阴影部分在模具的作用下发生了塑性流动，从而使拉深后的工件高度增加了h，所以h（D-d）/2。,2023/3/10,12,工件的壁厚和硬度也有所变化,2023/3/10,13,拉深后的网格变化,（1）直径为d的

6、网格基本保持不变，拉深后成为筒底。,（2）D-d环形部分的网格发生了明显的变化，由扇形网格（A1）变成了矩形网格（A2）。,2023/3/10,14,拉深后的网格变化,（3）原来间隔相同的同心圆变成筒壁上的不等距的水平圆筒线，且越往上间距增加越大。,（4）原来分度相等的辐射线在筒壁上成了相互平行且等距的垂直线，其宽度完全相等.,2023/3/10,15,扇形网格成为矩形网格的原因，在于拉深时每个网格均受切向压应力3和径向拉应力1的作用，这就相当于在一个楔形槽中拉着扇形网格通过一样。1由于拉深力作用，3由于直径缩小，切向互相挤压产生的。,2023/3/10,16,拉深变形的特点,（1）位于凸模下

7、面的材料基本不变形，拉深后成为筒底，变形主要集中在位于凹模表面的平面凸缘区，该区是拉深变形的主要变形区。（2）变形区的变形不均匀，沿切向受压而缩短，沿径向受拉而伸长，越往口部压缩和伸长得越多。在口部板料的厚度增加。,2023/3/10,17,4.2.2 拉深过程中材料的应力应变状态,凸模将拉深力作用在筒形件底部，通过壁部传递到凸缘，使凸缘部分的毛坯拉入凸、凹模间隙中，变形过程中毛坯各部位的应力应变状态是不同的,2023/3/10,18,(1)平面凸缘部分(区I，主要变形区）:由扇形网格变成矩形区域，是拉深的主要变形区。承受径向拉应力1和切向压应力3以及厚度方向压应力2.产生应变1、3、2.当切

8、向压应力较大，极限变形程度主要受传力区承载能力的限制，而板料较薄时，材料容易失稳弯曲，造成皱褶。,2023/3/10,19,(2)凹模圆角部分(区II，过渡区）:由凸缘向筒壁变形的过渡区，材料变形比较复杂，除了有I区的变形特点外，由于材料还在凹模圆角处产生弯曲，在厚度方向受到压应力2.,2023/3/10,20,(3)筒壁部分(区III，传力区）:材料流动到这里，筒形已形成承受拉应力1，也产生小量的纵向应变1和厚向压应变 2.,2023/3/10,21,(4)凸模圆角部分(区IV，过渡区）:承受径向拉应力1和切向压应力3以及厚度方向压应力2.产生应变1、3、2，在厚度方向受到压应力2.产生径向

9、伸长、厚度减薄的变形，形成危险断面，在此处断裂，造成废品。,2023/3/10,22,(5)筒底部分(区V，小变形区）:受到拉深引起的拉应力1和3作用，但由于凸模的摩擦作用，这个拉应力不大,材料变薄很小，一般只有1%3%，可以忽略不计。,拉深主要的质量问题是平面凸缘区起皱和“危险断面”的拉裂。,2023/3/10,23,在拉深过程中，坯料各区的应力与应变是 不均匀 的。即使在凸缘变形区也是这样，愈靠近外缘，变形程度愈大，板料增厚也愈大。,2023/3/10,24,4.2.3 拉深过程的起皱和破裂,1.起皱：拉深时，凸缘部分存在切向压应力3，达到一定程度，板料切向失稳而拱起，在凸缘四周沿切向产生

10、波浪形的连续弯曲,2023/3/10,25,拉深起皱后，轻者凸缘变形区材料仍能被拉进凹模，会使工件口部产生波纹，影响工件的质量。,2023/3/10,26,起皱严重时，起皱的凸缘材料不能通过凸、凹模间隙而引起拉深件拉裂。,拉深是否起皱与3大小有关，也与毛坯的相对厚度t/D有关，而3与拉深的变形程度有关。而每次拉深的变形程度较大而t/D较小时就会起皱。,防止起皱的方法是压边圈，或者减小拉深变形程度、加大毛坯厚度。,2023/3/10,27,2.破裂：起皱并不表示板料变形达到了极限，因为采用加压边圈等措施后变形程度仍然可以提高。随着变形程度的提高，变形力也相应增大，当变形力大于危险断面的承载能力时

11、拉深件则被拉破，因此危险断面的承载能力是决定拉深能否顺利进行的关键.,2023/3/10,28,拉深时危险断面是否被拉裂，取决于材料的性能、变形程度的大小、模具的圆角半径、润滑条件等。生产实践中通常采用硬化指数大、屈强比小的材料进行拉深，采用适当增加拉深凸、凹模圆角半径、增加拉深次数、改善润滑等措施来避免拉裂的产生,2023/3/10,29,4.2.4 直壁圆筒形件的拉深工艺计算,1.毛坯尺寸计算,（1）修边余量的确定,板料存在着各向异性，实际生产中毛坯和凸、凹模的中心也不可能完全重合，因此拉深口不可能很整齐，通常都要有修边工序，以切去不整齐部分。表4.1、表4.2,2023/3/10,30,

12、因材料性能和模具几何形状等因素的影响，会造成拉深件口部不齐，尤其是经过多次拉深的拉深件，起口部质量更差。因此在多数情况下采用加大工序件高度或凸缘直径的方法，拉深后再经过切边工序以保证零件质量。,2023/3/10,31,（2）拉深件毛坯尺寸的确定,根据拉深后工件表面积与拉深前毛坯表面积相等这一原则来计算,(1)确定修边余量：查表4.1、4.2(P119)查处h,(2)计算工件表面积，分解成若干简单几何体,(3)求出毛坯尺寸,2023/3/10,32,表4.1筒形件的修边余量(mm),2023/3/10,33,表4.2带凸缘的修边余量,2023/3/10,34,(3)求出毛坯尺寸,2023/3/

13、10,35,用理论计算方法确定坯料尺寸不是绝对准确，因此对于形状复杂的拉深件，通常是先做好拉深模，以理论分析方法初步确定的坯料进行试模，经反复试模，直到得到符合要求的冲件时，再将符合要求的坯料形状和尺寸作为制造落料模的依据。,2023/3/10,36,2.拉深次数,（1）拉深系数m,拉深后的工件直径与拉深前工件（或毛坯）直径之比。m越小，则变形程度越大。,多次拉深是因为每次允许的拉深程度是有限制的,2023/3/10,37,总拉深系数,拉深系数是否合理是拉深工艺成败的关键。m小，拉深变形越大；过小，拉深无法进行。,拉深比k是拉伸系数m的倒数。,m大，塑性潜力未被充分利用，拉深次数增加。,极限拉

14、深系数：拉深件不被拉裂的最小拉深系数,2023/3/10,38,影响极限拉深系数的因素：材料的力学性能、毛坯的相对厚度t/D、模具的几何参数及润滑条件。,材料的屈强比s/b小，塑性好材料的厚向异性系数大，拉深系数可选小；毛坯的相对厚度t/D大、凸、凹模圆角半径大，拉深系数可取小；凹模与板料之间、压边圈与板料之间良好的润滑也可以减小极限拉深系数。查表4.3、表4.4（P123）,（2）拉深次数确定,首先判定是否能够一次拉深完成（拉深件直径/毛坯直径表中值）。,1）推算法：d1=m1D，d2=m1m2D,2）查表法：表4.5，根据相对高度（P124）,2023/3/10,39,表4.3 筒形件带压

15、边圈的极限拉深系数,2023/3/10,40,表4.4 筒形件不带压边圈的极限拉深系数,2023/3/10,41,表4.5 筒形件相对高度h/d与拉深次数的关系,2023/3/10,42,3.各次拉深后半成品尺寸的计算,（1）半成品直径的计算,1）m1m1mnmn；且m1-m1 mnmn2)m1m2mn=d/D,（2）半成品圆角半径除了最后一次拉深底部的圆角半径等于工件的圆角半径外，中间各半成品的底部圆角半径等于相应拉深凸模的圆角半径,2023/3/10,43,（3）半成品高度尺寸的计算,4 拉深工艺力的计算,（1）压边力,是否采用压边圈？查表4.6（P125）,压边力过大，会增加坯料拉入凹模

16、的拉力，容易拉裂工件；过小，则不能防止凸缘起皱。,2023/3/10,44,压边力经验公式,任意形状的拉深件,圆筒形件首次拉深,q单位压边力N，表4.7（P126),圆筒形件以后各次拉深,2023/3/10,45,（2）拉深力,圆筒形件首次,k1、k2修正系数，表4.8（P127）,以后各次拉深,（3）压力机吨位,单动压力机,双动压力机：内滑块的公称压力大于拉深力，外滑块的公称压力大于压边力,2023/3/10,46,当拉深行程较大。特别是落料、拉深复合冲压时，不能简单地将落料力和拉深力叠加去选择压力机，因为公称压力是指压力机在接近下死点时的压力。因此，应该注意压力机的压力-行程曲线，否则很可

17、能由于过早地出现最大冲压力而使压力机超载损坏,在深拉深时，最大拉深力F(0.50.6)F设；在浅拉深时，最大拉深力F(0.70.8)F设。,1-压力机压力曲线 2-落料力曲线 3-拉深力曲线,2023/3/10,47,（4）压力机功率校核：,第一次拉深,以后每次拉深,W1、Wn首次和以后各次拉深的拉深功N.m,F1max、Wnmax首次和以后各次拉深的最大拉深力N,1、n平均变形力与最大变形力的比值，表4.8,2023/3/10,48,拉深压力机所需电动机功率：,不均衡系数，1.2-1.4,1、2压力机效率0.6-0.8.电机效率0.9-0.95,n压力机每分钟行程次数1.36马力转换为千瓦的

18、系数,2023/3/10,49,dt/d1.11.4 小凸缘件dt/d1.11.4 宽凸缘件,4.2.5 带凸缘筒形件的拉深,2023/3/10,50,1.小凸缘件的拉深,可按筒形件拉深处理，只是在最后一、二次拉深加工出凸缘或带锥形的凸缘，然后校平。,2023/3/10,51,2.宽凸缘件的拉深,第一次拉深就把凸缘拉深到尺寸，为了避免在以后拉深过程中，凸缘受拉变形，把拉入凹模的材料比所需筒部的材料面积大3%-5%，而在以后的各次拉深中，凸缘直径保持不变，仅仅减小筒部直径.实际生产中减小筒部直径方法有：,凸、凹模圆角半径不变，靠直径缩小来增加高度和减少凸缘的宽度。,2023/3/10,52,2.

19、宽凸缘件的拉深,第一次拉深就把凸缘拉深到尺寸，为了避免在以后拉深过程中，凸缘受拉变形，把拉入凹模的材料比所需筒部的材料面积大3%-5%，而在以后的各次拉深中，凸缘直径保持不变，仅仅减小筒部直径.实际生产中减小筒部直径方法有：,凸、凹模圆角半径不变，靠直径缩小来增加高度和凸缘的宽度。,2023/3/10,53,(2)高度不变，第一次拉深用大凸、凹模圆角半径，以后拉深时，靠减小凸、凹模圆角半径和工件直径，以加大凸缘宽度。,第一种方法易留下各次拉深时的痕迹，需要增加整形工序。第二种方法工件表面质量好，第一次拉深易起皱，只适用于相对厚度较大毛坯。,2023/3/10,54,宽凸缘件拉深工艺计算：,1）

20、确定修边余量，预算毛坯直径D,2）计算t/D100并假定dt/d，查表4.9，能否一次完成,表4.9 凸缘件第1次拉深的最大相对高度（h1/d1）,2023/3/10,55,3）查表4.10，第1次拉深系数m1，查表4.11以后各次拉深系数，得到拉深次数,表4.10凸缘件第1次拉深系数m1,2023/3/10,56,4）确定拉深次数后调整各次拉深系数，计算各工序的拉深筒部直径,5）参考筒形件方法，确定圆角半径,6）计算第一次拉深高度，并校核第1次拉深的相对高度，检查假定是否安全。,7）计算以后各次拉深高度。,2023/3/10,57,盒形件是非旋转体零件，由四个圆角和四条直边组成，拉深时，圆角

21、部分相当于圆筒形件拉深，直边相当于弯曲变形，但相互受到牵制。拉深时，横向间距缩小，愈靠近角部缩小愈多；纵向间距加大，愈向上部增大愈多。直边承受了圆角部分的拉深变形力，圆角部分受力比圆筒件小。,2023/3/10,58,正方形盒形件的坯料形状是 圆形；矩形盒形件的坯料形状为 长圆形 或 椭圆形。,2023/3/10,59,4.3 拉深模的典型结构,按工艺顺序分为首次拉深模和以后各次拉深模；按使用的设备分为单动压力机用拉深模、双动压力机用拉深模和三动压力机用拉深模；按工序的组合分为单工序拉深模、复合模和连续拉深模；按有无压边装置分为带压边装置和不带压边装置拉深模。,2023/3/10,60,4.3

22、.1 首次拉深模,1 无压边装置的首次拉深模:,坯料在定位圈中定位,凹模底部台阶完成脱模，由下模板底孔落下。,由于没有导向机构，校模圈完成凹模、凸模对中，工作时，校模圈移去,结构简单，制造方便，用于塑性好、厚度大工件拉深，只适合浅拉深,1-凸模；2-校模圈；3-定位圈；4-凹模,2023/3/10,61,2 带压边装置的首次拉深模:,正装结构,压边装置装在模具内，由于受模具空间限制，不能提供太大的压边力，适合浅拉深,1-模柄；2-上模座；3-凸模固定板；4-弹簧；5-压边圈；6-定位板；7-凹模；8-下模座；9-卸料螺钉；10-凸模,2023/3/10,62,倒装结构,压边装置装在模具外面，不

23、受模具空间限制，提供的压边力要一大些，模具结构紧凑,是常用的结构形式。,压边力由连接在下模座上的弹性压边装置提供，毛坯在压边圈上定位，拉深结束，凹模上行，压边圈复位将工件从凸模上刮下，打料杆卸料。,1-挡销；2-打料杆；3-推件块；4-垫板；5-凹模；6-凸模；7-弹性压边圈；8-卸料螺钉,2023/3/10,63,3 落料拉深复合模:,1-下模座；2-顶杆；3-压边圈；4-落料凹模；5、13、21-销钉；6、12、23-螺钉；7-凸凹模固定板；8-垫板；9-上模座；10-导套；11-导柱；14-模柄；15-打料杆；16-凸凹模；17-推件块；18-拉深凸模；19-刚性卸料板；20-导料板；2

24、2-凸模固定板；24-挡料销,2023/3/10,64,条料做坯料,拉深凸模的顶面要低于落料凹模的顶面，保证先落料后拉深，还需预留凹模刃口的刃磨量,拉深时，顶杆、压边圈进行压边；拉深结束，工件在凸凹模内；打料杆、推块卸工件；刚性卸料板卸废料；生产效率高、操作方便,2023/3/10,65,4 双动压力机使用的首次拉深模,凸模通过固定杆与内滑块连接,毛坯在凹模上由定位板定位,由于双动压力机外滑块提供的压边力恒定，压边效果好。用于变形量大、质量要求高、生产批量大。,外滑块带动压边圈压住毛坯,顶件块顶出,1-下模座；2-凹模；3-定位板；4-上模座；5-压边圈；6-凸模固定杆；7-拉深凸模；8-凹模

25、固定板；9-顶件块,2023/3/10,66,4.3.2 以后各次工序拉深模,毛坯是已拉深的半成品筒形件，定位和压边与首次拉深模不同,(1)无压边装置的以后各次工序的拉深模:适用于变形较小的拉深或整形,1-上模座；2-垫板；3-凸模固定板；4-凸模；5-定位板；6-凹模；7-凹模固定板；8-下模板,2023/3/10,67,(2)带压边装置以后各次工序的拉深模,倒装结构形式,压边圈兼做定位圈，为防止压边力增加，安装限位销,1-压边圈；2-凸模；,2023/3/10,68,4.4 拉深模设计,4.4.1 压边装置,1 压边装置的作用和类型,作用：防止起皱,(1)弹性压边装置，多用于普通冲床，适合

26、拉深中、小型拉深件的模具,2023/3/10,69,压料力的选择应在保证变形区不起皱的前提下，尽量选用小的压料力。随着拉深深度的增加，需要压边的凸缘部分不断减少，所需的压边力也逐渐减少。而橡胶、弹簧压边力却逐步增加（适用于浅拉深），气垫压边力不变，压边效果好，但复杂、制造、维修不易，且使用压缩空气，许多工厂不具备此条件。,2023/3/10,70,为了克服橡胶、弹簧的缺点，采用限位装置（定位销、柱销或螺栓），使压边圈和凹模始终保持一定的间隙S，在某种程度上限制了压边力的增大。,2023/3/10,71,(2)刚性压边装置,压边力不随行程而变化，拉深效果较好，且模具结构简单。这种结构用于双压力机

27、，凸模装在压力机的内滑块上，压边装置装在外滑块上。压边力由设备提供，多用于大件.,1-下模座；2-凹模；3-定位板；4-上模座；5-压边圈；6-凸模固定杆；7-拉深凸模；8-凹模固定板；9-顶件块,2023/3/10,72,2 压边装置的结构形式,(1)首次拉深用的压边装置,一般采平面压边，压边圈多为平板结构。,2023/3/10,73,为了增大单位压边力，减少材料与压边圈的接触面积，对于宽凸缘件，采用平锥形压边圈,2023/3/10,74,对于宽凸缘件，也可采用成形锥形凸缘压边圈,2023/3/10,75,(2)以后各次拉深用的压边装置,一般采筒形结构。,(3)压边圈的尺寸,首次拉深压边圈的

28、内径dy=1.001dp,但应满足dp+0.01mmdpydp+0.25mm,以后各次拉深压边圈的内径按上述方法确定,Dy=D-（0.030.08）mm,ry=比上一次大0.51mm,2023/3/10,76,4.4.2 凸、凹模工作部分设计,1 凸、凹模结构,(1)不带压边圈的拉深模,(a)圆弧形凹模：结构简单，加工方便，是常用结构,(b)锥形凹模、（c）渐开线凹模：对抗失稳起皱有利，但加工复杂，主要用于拉深系数较小的拉深件。,2023/3/10,77,无压边圈多次拉深用的凸、凹模结构,2023/3/10,78,(2)带压边圈的拉深模,(a)圆角结构：用于拉深直径d100mm,(b)锥形结构

29、：拉深直径d100mm,除具有改善金属流动性，减少变形抗力，材料不易变薄的特点外；还可减轻毛坯反复弯曲变形程度，提高零件侧壁质量，使毛坯下次工序中容易定位。,2023/3/10,79,均需注意前、后两道工序的冲模在形状和尺寸上的协调，使前道工序得到的半成品形状有利于后道工序的成形。,比如压边圈的形状和尺寸与前道工序凸模的相应部分相同；拉深凹模的锥面角度也要与前道工序凸模的锥度一致。,2023/3/10,80,1 凸、凹模尺寸设计,(1)凹模圆角半径,对拉深工作影响很大，影响到拉深件质量、拉深力的大小和拉深模的寿命。拉深凹模圆角半径大，允许的极限拉深系数可减小，但 过大 的圆角半径会使板料悬空面

30、积增大，容易产生失稳起皱。,首次拉深,也可查表4.12（P141),D-毛坯直径mm；d-凹模内径mm,2023/3/10,81,(2)凸模圆角半径,对拉深工作影响没有凹模圆角半径大，但其值必须合适，过小的rp会使危险断面受拉力大，工件易产生局部变薄；而rp过大，凸模与毛坯接触面小，易产生底部变薄和内部起皱,首次拉深,除最后1次外中间各次,最后1次凸模圆角半径=工件圆角半径，但对于小于6mm材料，不得小于（23）t；对于大于6mm材料，不得小于（1.52）t,2023/3/10,82,(3)凸、凹模间隙,对拉深力、工件质量、模具寿命都有影响。间隙过大，容易起皱，工件有锥度，精度差；间隙过小，摩

31、擦加剧，导致工件变薄严重，甚至拉裂。,不带压边的单边间隙,最后1次拉深或精密工件拉深取偏小值，对首次或中间取大值,带压边间隙查表4.13（P142）,2023/3/10,83,(4)凸、凹模工作部分的尺寸及尺寸公差,主要考虑模具的磨损和拉深件的回弹。工件的尺寸公差在最后一道工序考虑，最后一道凸、凹模尺寸，由拉深件的尺寸标注方法确定。,尺寸标注在外侧，凹模基准设计,尺寸标注在内侧，凸模基准设计,2023/3/10,84,pd凹模、凸模的制造公差，表4.14,多次拉深中间工序尺寸无需严格要求,（5）拉深凸模的出气孔尺寸,拉深凸模中心必须钻一出气孔以免卸料时出现真空，卸料困难，孔径查表4.15,20

32、23/3/10,85,润滑工序是拉深过程中必不可少的工序拉深时，凹模和卸料板与板料接触的表面应当润滑；而凸模圆角与板料接触的表面不宜太光滑，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易于变薄破裂的危险。,2023/3/10,86,需多次拉深的工件，在两次拉深间，许多情况下都不必进行 热处理。从降低成本、提高生产率的角度出发，应尽量减少这个辅助工序。经过热处理或表面有油污和其它脏物的工序件表面，需要酸洗 方可继续进行冲压加工或其它工序的加工。,2023/3/10,87,4.5 拉深模设计举例,无凸缘的直壁圆筒形件，材料08F，料厚1mm，小批量生产，试完成该产品的拉深工艺设计,1 零

33、件的工艺性分析,形状简单对称、零件无厚度不变的要求，R3满足,rp2t,未注公差，普通拉深即可,2023/3/10,88,2 工艺方案的确定,（1）修边余量,（2）毛坯直径计算（式4.1）,2023/3/10,89,（3）拉深次数,2）确定拉深次数,1）判断是否需要压边圈,第3次即可拉深完成，考虑到都是极限拉深，故调整到4次,2023/3/10,90,（4）方案确定,方案一：单工序生产，落料-拉深-拉深-拉深-拉深-切边,方案一模具结构简单，但首次拉深毛坯定位比较困难，考虑到小批量，选用方案二,方案二：首次复合（落料拉深复合）-拉深-拉深-拉深-切边,方案三：级进拉深,2023/3/10,91

34、,3 工艺计算,（1）各次拉深半成品尺寸的确定,（2）半成品直径，极限拉深系数进行调整（P124),（3）半成品底部圆角半径,2023/3/10,92,4）半成品高度（式4.3P125）,（2）冲压工艺力（式4.8P126），查表4.8，k2=0.6查表1.4，b=320MPa（第4次为例）,压边力（式4.6），查表4.7，q=2.5MPa,2023/3/10,93,选用单动压力机，设备吨位,4）模具工作部分尺寸（第4次为例）,（1）带压边圈单边间隙，查表4.13（P142），c=t=1mm,初选100kN开式曲柄压力机J23-10,（2）凸凹模圆角半径,1）凹模圆角半径，查表4.12（P14

35、1)，rd1=8t=8mmrd（n-1）=（0.60.8）rdn，rd4=4mm,2）凸模圆角半径，与工件圆角半径一致，rp1=3mm,2023/3/10,94,3）凸、凹模刃口尺寸及公差,零件的尺寸和精度是由最后一道拉深模保证的，零件对内形尺寸有要求，以凸模为基准，间隙取在凹模上。未注公差按IT14，偏差查表4.14（P143），式4.21（P142),4）凸模通气孔，查表4.15（P143），6.5mm,2023/3/10,95,5 模具总体结构形式：倒装、压边圈外形定位,1-下模座；2-凸模固定板；3-卸料螺钉；4-压边圈；5-凹模；6-空心垫板；7-垫板；8-上模座；9、17-销钉；1

36、0-推件板；11-横销；12-推杆；13-模柄；14-止动销；15、18-螺钉；16-拉深凸模,2023/3/10,96,6 模具主要零件（1）凸模：材料Cr12MoV；热处理5660HRC,2023/3/10,97,6 模具主要零件（2）凹模：材料Cr12MoV；热处理5862HRC,2023/3/10,98,6 模具主要零件（3）压边圈：材料45；热处理4348HRC,2023/3/10,99,6 模具主要零件（4）垫板：材料45；热处理4348HRC,2023/3/10,100,6 模具主要零件（5）凸模固定板：材料45,2023/3/10,101,4.6 覆盖件拉深,汽车和拖拉机车身上

37、的大型薄板零件,4.6.1 覆盖件拉深特点,（1）覆盖件一般都是复杂的空间曲面，拉深时变形过程比较复杂，所以不能按一般拉深理论来分析计算其成形工艺。目前，一般采用类比的方法，并在生产中调整,（2）覆盖件形状复杂、深度不均、压边面积小、拉深时需采用相应的措施，加大进料的阻力，使各部分金属流动趋于均匀，防止起皱,（3）一般覆盖件成形面积都较大，需要的拉深力和压边力也较大。拉深模具大都采用合金铸铁,2023/3/10,102,4.6.2 覆盖件的冲压工艺性,（1）覆盖件在成形方向上的深度应尽量浅，而且四周各方向的深度差要小，过渡部分变化应平缓，圆角半径一般取810mm，最小不小于5mm,（2）覆盖件

38、上的装饰棱线、筋条、凹坑、加强筋等部分主要靠局部拉伸成形，为防止开裂，应采取加大圆角，并使侧壁成一定斜度和降低深度等措施。两覆盖件间的装饰棱线、筋条、凹坑等衔接与配合要保证光滑过渡、间隙小、美观，允许工件尺寸不符合图纸尺寸,（3）覆盖件上与冲压方向相反的部分拉深，主要靠局部拉深，一般采用大圆角和使侧壁成一定斜度的成形方法，反拉深的深度不应该超过正拉深部分的深度,2023/3/10,103,4.6.2 覆盖件的冲压工艺性,（4）形状对称的左、右覆盖件，一般应一起拉深成形，然后剖切成两件,（5）覆盖件材料一般应采用具有较好冲压性能的薄钢板。一般情况下，硬化指数n高和伸长率、厚向异性系数高的材料，拉

39、深时可以减小发生起皱和拉裂的可能,2023/3/10,104,4.6.3 覆盖件拉深工艺要点,1.冲压方向直接影响零件成形质量和模具结构的复杂性,（1）保证凸模能够顺利进入凹模，不应出现凸模接触不到的死区；需拉深成形的部位要在一次冲压中完成,2023/3/10,105,（2）保证成形时凸模与坯料接触状态良好。凸模与坯料接触的面积要大，尽可能使凸模两侧与坯料的倾角一致，使从两侧拉入凹模的材料保持均匀(a)；凸模表面同时接触毛坯的点要多而分散，并尽可能分布均匀，防止毛坯窜动（b）；当凸模与毛坯是点接触时，应适当增加接触面积，防止局部应力集中造成局部开裂,2023/3/10,106,2压料面,处于压

40、边圈下面的毛坯凸缘部分，是保证成形过程中材料不破裂和顺利成形的首要条件。拉深时，压料面被逐渐拉入凹模型腔，形成覆盖件的本体。因此，压料面的形状不但要保证压料面上的材料不起皱，而且应该尽可能使凸模下的材料能下凹，以降低拉深深度。压料面可以是零件本体，也可以是补充部分。若为后者，拉深完毕后切除。,（1）压料面应该是平面、单曲面或曲率很小的双曲面等可展开面。,2023/3/10,107,（2）压料面和凸模的形状应保持一定的几何关系，使毛坯在成形过程中始终处于紧张状态，并能平稳渐次地贴紧凸模。凸模的张开长度应大于压料面展开长度。,（3）确定压料面时，要考虑毛坯定位的稳定、可靠和送料与取料的方便。,（4

41、）压料面应平整光滑有利于毛坯往凹模内流动。压料面上不得有局部的鼓包、凹坑和下陷。有则需整形。,2023/3/10,108,3 工艺补充面设计,为了给覆盖件创造一个良好的成形条件，在覆盖件以外增加在后续工序中又切掉的部分称为工艺补充面。,作用是：改善覆盖件拉深条件，通过工艺延伸，能形成局部侧壁高度，使覆盖件各处拉深深度较为均匀，促使材料各处的变形均匀一致，方便覆盖件成形中的定位及后续修边、翻边等工序。,(1)使拉深深度尽量浅。覆盖件深度浅容易拉深。,(2)尽量采用垂直修边。垂直修边比水平或倾斜修边所需工艺补充面小，模具结构简单，废料也好排除。,2023/3/10,109,(3)改善成形条件。合理

42、设置工艺补充面可改善拉深条件。,(a)容易起皱。（b）增加直壁1020mm，毛坯紧贴凸模，不会起皱,1-凸模；2-凹模,2023/3/10,110,(4)使后续工序定位可靠。后续工序的定位基准面主要采用覆盖件上的侧壁形状或拉深槛形状，也可在成形时穿刺或冲工艺孔。表4.16,4 拉深筋,作用是增加材料的流动阻力，使压料面以内的材料有足够的径向拉深变形，以防止毛坯起皱或材料流动不均匀。,筋条压在压料圈上，槽开在凹模压料面上，呈半圆形（圆、方）,2023/3/10,111,拉深筋的布置视零件的外形、成形特点及深度而定，拉深件的直线段变形阻力小，接近弯曲，凸圆弧段属拉深成形，变形阻力大。,为了增大直线

43、段的进料阻力，将拉深筋设置在直线段的压料面上,深度大的边，拉深筋数量少；深度浅的边，拉深筋数量多。靠近凹模入口处拉深筋长，远离凹模入口处的拉深筋短,2023/3/10,112,拉深槛剖面成梯形，类似门槛，安装在凹模孔口,2023/3/10,113,5 工艺切口,覆盖件中部需要形成某些深度较大的局部凸起时，往往由于不能从毛坯的外部得到材料的补充而导致工件破裂。通过预冲工艺孔或工艺切口，从变形区内部得到材料，避免局部开裂。,工艺切口必须放在拉应力最大的拐角处。冲制工艺切口的时间、位置、大小、数量和形状应在调整拉深成形模时试验确定。比较浅的局部成形的工艺切口，在落料时冲出，多数在成形过程中冲出。工艺

44、切口可设置一个、两个甚至三个,因为大型覆盖件导向精度不高，切口的刃口间隙不稳定，刃口容易啃坏，并有碎屑落到凹模表面，影响质量，装配和维修困难。尽量结构改进、加大圆角，斜度侧壁。避免工艺切口。,2023/3/10,114,6 定位形式,（1）用覆盖件的外表面或内表面的侧壁定位:常见凹模下、凸模上，外表面侧壁定位广泛应用。,（2）拉深槛定位：方便、可靠,(3)倾斜表面上冲孔定位。,(4）水平面上刺孔定位：无废料、定位接触面积大。两孔定位，孔径1015mm，工艺补充面上修掉,2023/3/10,115,4.6.4 覆盖件拉深模典型结构,1 单动压力机上使用的拉深模,凸模、凹模、压料圈三部分组成,凸模

45、铸造而成，中间铸空,压料圈由下面气垫缓冲销支承，下面缓冲销孔,非工作表面制出气孔,背靠块式导向板、箱式背靠块，克服水平推力。,安装吊钩，便于安装、运输,1、14-凸模；2-吊挂钩；3、12-压料圈；4-防磨板；5-凹模；6-螺栓槽；7-定位键槽；8-背靠块式导向板；9-箱式背靠板，10、11-气孔；13-缓冲销孔,2023/3/10,116,1 双动压力机上使用的拉深模,凸模2、凹模7、压料圈3、凸模座1（内外滑块高度差大），铸造而成,模具长度2000mm以上，铸造壁厚60mm；长度1000mm以下，厚度40mm，中间加强筋厚度30-50mm；无吊钩，做吊装孔,背靠块式导向板10、顶料块11、挡料块4,1-凸模座；2-凸模；3-压料圈；4-防磨板；5-凹模；6-螺栓槽；7-定位键槽；8-背靠块式导向板；9-箱式背靠板，10、11-气孔；13-缓冲销孔,