拉深工藝與模具設計

拉深工藝與模具設計第1頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1

拉深加工概述

拉深（又稱拉延）是利用拉深模在壓力機的作用下，將平板坯料或空心件制成開口空心零件的加工方法。用拉深方法不僅可以加工旋轉體零件、盒形零件及其他形狀復雜的薄壁零件。

拉深成形所用的沖模叫做拉深模。

第2頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-2有壓邊圈的首次拉深模1－模柄；2－上模座；3－凸模固定板；4－彈簧；5－壓邊圈；6－定位板；7－凹模；8－下模座；9－卸料螺釘；10－凸模第3頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2

拉深變形特點4.2.1

拉深變形過程圖4-3圓筒形件拉深變形過程1－凸模；2－壓邊圈；3－坯料；4－凹模

圖4-4拉深件的網(wǎng)格試驗第4頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月拉深變形過程可以歸納如下①在拉深過程中，其底部區(qū)域幾乎不發(fā)生變化。②在拉深過程中，由于金屬材料內(nèi)部的相互作用，使金屬各單元體之間產(chǎn)生了內(nèi)應力：在徑向產(chǎn)生拉伸應力，在切向產(chǎn)生壓縮應力。在和的共同作下，凸緣區(qū)的材料屈服，產(chǎn)生塑性變形并不斷地被拉入凹模內(nèi)，成為圓筒形件。③拉深時，坯料凸緣變形區(qū)內(nèi)各部分的變形是不均勻的，外緣的厚度、硬度最大，變形也最大。第5頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.2

拉深過程中的應力應變狀態(tài)第6頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.3

拉深件質量分析1.凸緣起皺拉深過程中，凸緣變形區(qū)的材料在切向壓應力的作用下，可能會失去穩(wěn)定性，而在凸緣的整個周圍產(chǎn)生波浪形的連續(xù)彎曲，這就是拉深時的起皺現(xiàn)象。

2.筒壁拉裂

起皺與拉裂是拉深過程中的兩大障礙，是拉深時的主要質量問題。在一般情況下，起皺的問題可以通過使用壓邊圈等方法加以解決，但拉裂的問題就要復雜得多。第7頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3

拉深工藝計算4.3.1

圓筒形零件拉深工藝1．坯料尺寸的計算簡單形狀的旋轉體拉深件坯料尺寸的確定第8頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月復雜形狀的旋轉體拉深件坯料尺寸的確定

形狀復雜的旋轉體拉深件坯料尺寸和確定可利用久里金法則，即任何形狀的母線AB繞軸線O-O旋轉一周所得到的旋轉體表面積，等于該母線展開長度L與其重心繞軸線旋轉所得周長的乘積

第9頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月復雜形狀的旋轉體拉深件坯料直徑的計算方法

第10頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月2.

拉深系數(shù)的確定拉深系數(shù)對于圓筒形件的拉深系數(shù)m是每次拉深后圓筒形件的直徑與該次拉深前坯料（或半成品）直徑的比值。拉深系數(shù)的數(shù)值小于1。拉深系數(shù)可用來表示拉深過程中的變形程度第11頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月極限拉深系數(shù)

影響極限拉深系數(shù)的主要因素①材料的力學性能②板料的相對厚度③模具結構④拉深次數(shù)⑤摩擦與潤滑條件第12頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月極限拉深系數(shù)的確定由于影響極限拉深系數(shù)的因素很多，目前仍難采用理論計算方法準確確定極限拉深系數(shù)，實際采用的極限拉深系數(shù)是根據(jù)材料的相對厚度，在一定的拉深條件下用試驗方法得出來的。目前在生產(chǎn)實踐中采用的各種材料的極限拉深系數(shù)見表4-5、表4-6和表4-7。第13頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月3.

拉深次數(shù)的確定

需要多次拉深時，其拉深次數(shù)可按以下方法確定：

（1）推算法…………第14頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）計算法

計算所得的拉深次數(shù)，其小數(shù)部分的數(shù)值，不得按照四舍五入法，而應取較大整數(shù)值，因表中的拉深系數(shù)已經(jīng)是極限值。第15頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）查表法

圓筒形件的拉深次數(shù)還可直接由各種實用的表格中查取。如表4-8是根據(jù)坯料相對厚度t/D與零件的相對高度h/d查取拉深次數(shù)，表4-9則是根據(jù)坯料相對厚度與拉深件的總拉深系數(shù)查取拉深次數(shù)。第16頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.

圓筒形件拉深半成品尺寸的計算各次半成品的直徑確定拉深次數(shù)之后，根據(jù)多次拉深時變形程度應逐次減?。春罄^拉深系數(shù)應逐次增大，大于表中所列數(shù)值）的原則，重新調(diào)整各次拉深系數(shù)。然后根據(jù)調(diào)整后的各次拉深系數(shù)計算各次拉深后的半成品直徑，直到等于工件直徑為止。第17頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

各次拉深后半成品的高度

各次拉深半成品的高度可根據(jù)半成品零件的面積與坯料面積相等的原則求得

第18頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月5.

圓筒形件以后各次拉深以后各次拉深的特點圓筒形件進行多次拉深時，以后各次拉深時所用坯料的形狀與首次拉深時不同，它不是平板而是圓筒形。以后各次拉深的方法大致有兩種方法：正拉深與反拉深

第19頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.2有凸緣圓筒形件的拉深有凸緣圓筒形件拉深的變形程度有凸緣圓筒形件的拉深變形程度應該用dt和h（或dt/d和h/d）來表示。有凸緣圓筒形件的拉深方法

（1）窄凸緣圓筒形件的多次拉深窄凸緣圓筒形件多次拉深時，前幾次可當作無凸緣圓筒形件拉深，不留凸緣。直到最后幾道拉深工序才形成錐形凸緣，最后將其壓平。

第20頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）寬凸緣圓筒形件的多次拉深

寬凸緣圓筒形件在第一次拉深時，就將凸緣直徑拉深到零件所需要的尺寸。以后各次拉深時，凸緣直徑保持不變，僅改變筒體的形狀和尺寸。為了保證在以后多次拉深時已拉出的凸緣外部不再發(fā)生變形，寬凸緣圓筒形件首次拉入凹模的材料表面積應比零件實際需要量多3%～5%，這些多余的材料在以后各次拉深中再逐次轉移到凸緣部分，使凸緣增厚，從而避免底部拉裂。第21頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.3

拉深力與壓邊力1．拉深力2.

壓邊力第22頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月3.

拉深時壓力機標稱壓力的選擇在選擇壓力機的標稱壓力時必須注意：當拉深行程較大，特別是采用落料拉深復合模時，不能簡單地將落料力與拉深力迭加去選擇壓力機噸位。準確的選擇壓力機的原則應是：工作行程中的實際變形力曲線必須在壓力機的壓力曲線所允許的范圍內(nèi)。第23頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.

拉深功與功率計算拉深功

拉深功率

第24頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4

拉深模典型結構

4.4.1單動壓力機用拉深模1.

首次拉深模圖4-33無壓邊圈的首次拉深模1－錐孔壓塊；2－拉深凹模；3－凸模定位圈；4－拉深凸模；5－定位板；6－凹模套圈；7－墊板第25頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-34有壓邊裝置的拉深模圖4-35有錐形壓邊圈的倒裝拉深模1－壓邊螺釘；2－拉深凸模；1－上模座；2－推桿；3－推件板；

3－壓邊圈；4－定位板；4－錐形凹模5－限位柱；6-錐形壓邊圈；5－拉深凹模；7-拉深凸模；8-凸模固定板；9-下模座

第26頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月壓邊裝置彈性壓邊裝置

第27頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月剛性壓邊裝置

圖4-38帶限位裝置裝置的壓邊圈第28頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-39雙動壓力機用拉深模剛性壓邊裝置動作原理1－曲軸；2－凸輪；3－外滑塊；4－內(nèi)滑塊；5－凸模；6-－壓邊圈；7－凹模

圖4-40帶剛性壓邊裝置的拉深模1－固定板；2－拉深凸模；3－剛性壓邊圈；4－拉深凹模；5－下模座；6－螺釘?shù)?9頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月2．再次拉深模

圖4-41無壓邊裝置的以后各次拉深模第30頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-42有壓邊裝置的再次拉深模1－推件板；2－拉深凹模；3－拉深凸模板；4－壓邊圈；5－頂桿；6－彈簧第31頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖4-43落料-拉深復合模1－頂桿；2－壓邊圈；3－凸凹模；4－推桿；5－推件塊；6－卸料板；7－落料凹模；8－拉深凸模第32頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖4-44落料、正、反拉深模1－凸凹模；2－反拉深凸模；3－拉深凸凹模；4－卸料板；5－導料板；6－壓邊圈；7－落料凹模第33頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖4-45再次拉深、沖孔、切邊復合模1－壓邊圈；2－凹模固定板；3－沖孔凹模；4－推件板；5－凸模固定板；6－墊板；7－沖孔凸模；8－拉深凸模；9－限位螺栓；10－螺母；11－墊柱；12－拉深切邊凹模；13－切邊凸模；14－固定塊第34頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.2

雙動壓力機用拉深模

圖4-47雙動壓力機首次工序拉深模1、2－導板；3－頂板；4－大頂桿；5－小頂桿；6－凹模；7－凸模；8－壓邊圈；9－墊片；10－螺釘；11－凸模固定板第35頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.３拉深模閉合高度計算單動壓力機拉深模閉合高度的計算如下

H=h＋h1－（L＋rd）由于雙動壓力機的模具安裝及工作方式與單動壓力機有所不同，所以應分為外滑塊閉合高度與內(nèi)滑塊閉合高度的計算。其通用計算公式如下

H=h＋h1－L第36頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.5

拉深件的工藝性拉深件形狀的要求拉深件圓角半徑的要求拉深件的精度拉深件的材料第37頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.6拉深模工作部分結構尺寸4.6.1拉深凸模與凹模的結構1.

不用壓邊圈的拉深凸模和凹模

圖4-52不用壓邊圈的拉深凹模結構第38頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-54無壓邊圈的多次拉深模工作部分結構第39頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月2.

用壓邊圈的拉深凸模和凹模圖4-55帶壓邊圈的多次拉深模工作部分結構第40頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月3.

帶限制型腔的拉深凹模

圖4-56不帶限制型腔與帶限制型腔的凹模第41頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.6.2

拉深凹模與凸模的圓角半徑1．凹模圓角半徑圓筒形件首次拉深時的凹模圓角半徑可由下式確定：或第42頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月2．凸模圓角半徑

凸模圓角半徑，除最后一次應取與零件底部圓角半徑相等的數(shù)值外，中間各次可以取得和相等或比略小一些，并且各次拉深凸模圓角半徑應逐次減小。選定的拉深凸、凹模的圓角半徑應比計算值略小一點，在試模調(diào)整時再逐漸加大，直到試拉出合格零件時為止。

第43頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.6.3

拉深模的間隙拉深模的間隙是指單邊間隙，即

確定間隙的原則是既要考慮板料厚度的公差，又要考慮圓筒形件口部的增厚現(xiàn)象，根據(jù)拉深時是否采用壓邊圈，以及零件要求的尺寸精度合理確定。

第44頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

圓筒形件拉深時，間隙可按下列方法確定

①不用壓邊圈時，為了校直可能產(chǎn)生的起皺，間隙不宜過大，一般可取②用壓邊圈時，其間隙按表4-21選取。③對于精度要求較高的拉深件，為了減小拉深后的回彈，提高零件的光潔度，常采用小于板厚的間隙，其間隙值取第45頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月3．拉深模間隙取向的原則

對于最后一次拉深工序規(guī)定如下：①當工件外形尺寸要求一定時，以凹模為準，凸模尺寸按凹模減小以取得間隙。

②當工件內(nèi)形尺寸要求一定時，以凸模為準，凹模尺寸按凸模放大以取得間隙。除最后一次工序外，對其他工序間隙的取向不作規(guī)定。第46頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.6.4拉深凸模與凹模工作部分尺寸

①

對于最后一道工序的拉深模，其凸模和凹模尺寸及其公差應按工件尺寸的標注方式來確定。當工件要求外形尺寸時，以凹模尺寸為基準進行計算，即凹模尺寸凸模尺寸

第47頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

當工件要求內(nèi)形尺寸時，以凸模尺寸為基準進行計算。即凸模尺寸凹模尺寸

第48頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4.6.5

拉深凸模的通氣孔

工件在拉深時，由于拉深力的作用或潤滑油等因素，使得工