（工藝技術(shù)）第章拉深工藝與拉深模設(shè)計及培訓(xùn)教材

（工藝技術(shù)那章拉深工藝

與拉深模設(shè)計及培訓(xùn)教材

第4章拉深工藝與拉深模設(shè)計

Q4.1概述

拉深（又稱拉延）是利用拉深模在壓力機的壓力作用下，將平板坯料或空心工序件制

成開口空心零件的加工方法。它是沖壓基本工序之一，廣泛應(yīng)用于汽車、電子、日用品、儀表、

航空和航天等各種工業(yè)部門的產(chǎn)品生產(chǎn)中，不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件，還可加工盒形零件及其

它形狀復(fù)雜的薄壁零件，如圖4.1.1所示。

口

Wa)QD1.5

a）軸對稱旋轉(zhuǎn)體拉深件b）盒形件c）不對稱拉深件

圖4.1.1拉深件類型

拉深可分為不變薄拉深和變薄拉深。前者拉深成形后的零件，其各部分的壁厚與拉深

前的坯料相比基本不變；后者拉深成形后的零件，其壁厚與拉深前的坯料相比有明顯的變薄，

這種變薄是產(chǎn)品要求的，零件呈現(xiàn)是底厚、壁薄的特點。在實際生產(chǎn)中，應(yīng)用較多的是不變薄

拉深。本章重點介紹不變薄拉深工藝與模具設(shè)計。

拉深所使用的模具叫拉深模。拉深模結(jié)構(gòu)相對較簡單，與沖裁模比較，工作部分有較

大的圓角，表面質(zhì)量要求高，凸、凹模間隙略大于板料厚度。圖4.1.2為有壓邊圈的首次拉深

模的結(jié)構(gòu)圖，平板坯料放入定位板6內(nèi)，當(dāng)上模下行時，首先由壓邊圈5和凹模7將平板坯料

壓住，隨后凸模10將坯料逐漸拉入凹模孔內(nèi)形成直壁圓筒。成形后，當(dāng)上?；厣龝r，彈簧4恢

復(fù)，利用壓邊圈5將拉深件從凸模10上卸下，為了便于成形和卸料，在凸模10上開設(shè)有通氣

孔。壓邊圈在這副模具中，既起壓邊作用，又起卸載作用。

圖4.1.2拉深模結(jié)構(gòu)圖

1一模柄2一上模座3—凸模固定板4—彈簧5—壓邊圈

6—定位板7—凹模8—下模座9一卸料螺釘10—凸模

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第4章拉深工藝與拉深模設(shè)計

Q4.2圓筒形件拉深變形分析

4.2.1拉深變形過程

圓筒形件是最典型的拉深件。平板圓形坯料拉深成為圓筒形件的變形過程如圖

圖4.2.1拉深變形過程圖4.2.2拉深的網(wǎng)格試驗

為了說明拉深變形過程，在平板坯料上，沿直徑方向畫出一個局部的扇形區(qū)域。a匕。

當(dāng)凸模下壓時，將坯料拉入凹模，扇形。ab變?yōu)橐韵氯糠郑和驳撞糠忠灰?/p>

oef；筒壁部分一一cdfey凸緣部分一一a'b'da當(dāng)凸模繼續(xù)下壓時，筒底部分基本不變,

凸域部分的材料繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)橥脖冢脖诓糠种鸩皆龈?，凸^部分逐步縮小，

直至全部變?yōu)橥脖凇？梢娕髁显诶钸^程中，材料的變形主要是集中在凹模端面上的凸

從以下的網(wǎng)格試驗，可進(jìn)一步說明拉深時金屬的變形過程。拉深前在圓形平板坯料上

畫許多間距都等于a的同心圓和分度相等的輻射線，組成的網(wǎng)格如圖4.2.2a。拉深后網(wǎng)

格變化情況如圖4.2.2b所示，筒形件底部的網(wǎng)格基本上保持原來的形狀（圖4.2.2d）,

而筒壁上的網(wǎng)格則發(fā)生了很大的變化。原來直徑不等的同心圓變?yōu)橥脖谏现睆较嗟鹊膱A，

其間距由原來的a變?yōu)橛?、出、…，?>%>%?>0，越靠近筒形件口部間

距增加越多；原來分度相等的輻射線變成筒壁上的垂直平行線，其間距則完全相等，即由

bb=b

原來的匕1>3>0…>b變?yōu)閕=2i=-=bo如果拿一個小單元來看，在拉深前

是扇形（4.2.2a）,其面積為4,拉深后變?yōu)榫匦危▓D4.2.2b）,其面積為4。由于

拉深前后，板料厚度變化很小，因此可以近似認(rèn)為拉深前后小單元的面積不變，

即4=4。

綜合上所述，拉深變形過程可概括如下：在拉深過程中，由于外力的作用，使坯料凸

緣區(qū)內(nèi)部的各個小單元之間產(chǎn)生了相互作用的內(nèi)應(yīng)力，徑向為拉應(yīng)力5；切向為壓應(yīng)

力b%在5和%的共同作用下，凸緣變形區(qū)材料產(chǎn)生塑性變形，徑向伸長，切向壓

縮，且不斷被拉入凹模中變?yōu)橥脖?，最后得到直徑為d高度為H的圓筒形件（H>（D-d）/2）。

4.2.2拉深過程中坯料內(nèi)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)

4.2.2拉深過程中坯料內(nèi)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)

拉深過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題主要是凸緣變形區(qū)的起皺和筒壁傳力區(qū)的拉裂。凸緣區(qū)起皺

是由于切向壓應(yīng)力引起板料失去穩(wěn)定而產(chǎn)生彎曲；傳力區(qū)的拉裂是由于拉應(yīng)力超過抗拉強度引

起板料斷裂。同時，拉深變形區(qū)板料有所增厚，而傳力區(qū)板料有所變薄。這些現(xiàn)象表明，在拉

深過程中，坯料內(nèi)各區(qū)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)是不同的，因而出現(xiàn)的問題也不同。為了更好地解決

上述問題，有必要研究拉深過程中坯料內(nèi)各區(qū)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)。

圖4.2.3是拉深過程中某一瞬間坯料所處的狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)不同，可將坯

料劃分為五個部分。

5、司分別代表坯料徑向的應(yīng)力和應(yīng)變

仃2、%分別代表坯料厚度方向的應(yīng)力和應(yīng)變

crv/分別代表坯料切向的應(yīng)力和應(yīng)變

圖4.2.3拉深過程的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)

1.凸緣部分（見圖4.2.3a、圖4.2.3b、圖4.2.3c）

這是拉深的主要變形區(qū)，材料在徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生切向壓縮

與徑向伸長變形而逐漸被拉入凹模。力學(xué)分析可證明，凸緣變形區(qū)的和是按對數(shù)曲線分布的，

其分布情況如圖4.2.4所示，在=i?處（即凹模入口處），凸緣上的值最大，值最??；在二處

（即凸緣的外邊緣），的值最大，為零。

圖4.2.4

在厚度方向，由于壓料圈的作用，產(chǎn)生壓應(yīng)力，通常和的絕對值比大得多。厚度

方向上材料的的變形情況取決于徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力之間比例關(guān)系，一般在材料產(chǎn)生切

向壓縮和徑向伸長的同時，厚度有所增厚，越接近于外緣，板料增厚越多。如果不壓料（=0）,

或壓料力較?。ㄐ。?，這時板料增厚比較大。當(dāng)拉深變形程度較大，板料又比較薄時，則在坯

料的凸緣部分，特別是外緣部分，在切向壓應(yīng)力作用下可能失穩(wěn)而拱起，產(chǎn)生起皺現(xiàn)象。

2.凹模圓角部分（見圖4.2.3a、圖4.2.3b、圖4.2.3d）

此部分是凸緣和筒壁的過渡區(qū)，材料變形復(fù)雜。切向受壓應(yīng)力而壓縮，徑向受拉應(yīng)力而

伸長，厚度方向受到凹模圓角彎曲作用產(chǎn)生壓應(yīng)力。由于該部分徑向拉應(yīng)力的絕對值最大，所

以是絕對值最大的主應(yīng)變，為拉應(yīng)變，而和為壓應(yīng)變。

3.筒壁部分（見圖4.2.3a、圖4.2.3b、圖4.2.3e）

這部分是凸緣部分材料經(jīng)塑性變形后形成的筒壁，它將凸模的作用力傳遞給凸緣變形

區(qū)，因此是傳力區(qū)。該部分受單向拉應(yīng)力作用，發(fā)生少量的縱向伸長和厚度變薄。

4.凸模圓角部分（見圖4.2.3a、圖4.2.3b、圖4.2.3f）

此部分是筒壁和圓筒底部的過渡區(qū)。拉深過程一直承受徑向拉應(yīng)力和切向拉應(yīng)力的作

用，同時厚度方向受到凸模圓角的壓力和彎曲作用，形成較大的壓應(yīng)力，因此這部分材料變薄

嚴(yán)重，尤其是與筒壁相切的部位，此處最容易出現(xiàn)拉裂，是拉深的“危險斷面”。原因是：此

處傳遞拉深力的截面積較小，因此產(chǎn)生的拉應(yīng)力較大。同時，該處所需要轉(zhuǎn)移的材料較少，故

該處材料的變形程度很小，冷作硬化較低，材料的屈服極限也就較低。而與凸模圓角部分相比,

該處又不象凸模圓角處那樣，存在較大的摩擦阻力。因此在拉深過程中，此處變薄便最為嚴(yán)重,

是整個零件強度最薄弱的地方，易出現(xiàn)變薄超差甚至拉裂。

5.筒底部分（見圖4.2.3a、圖4.2.3b、圖4.2.3g）

這部分材料與凸模底面接觸，直接接收凸模施加的拉深力傳遞到筒壁，是傳力區(qū)。該處

材料在拉深開始時即被拉入凹模，并在拉深的整個過程中保持其平面形狀。它受到徑向和切向

雙向拉應(yīng)力作用，變形為徑向和切向伸長、厚度變薄，但變形量很小。

從拉深過程坯料的應(yīng)力應(yīng)變的分析中可見：坯料各區(qū)的應(yīng)力與應(yīng)變是很不均勻的。即使在凸緣

變形區(qū)內(nèi)也是這樣，越靠近外緣，變形程度越大，板料增厚也越多。從圖4.2.5所示拉深成形

后制件壁厚和硬度分布情況可以看出，拉深件下部壁厚略有變薄，壁部與圓角相切處變薄嚴(yán)重,

口部最厚。由于坯料各處變形程度不同，加工硬化程度也不同，表現(xiàn)為拉深件各部分硬度不一

樣，越接近口部，硬度愈大。

4.2.3拉深件的起皺與拉裂

凸緣變形區(qū)的“起皺”和筒壁傳力區(qū)的“拉裂”是拉深工藝能否順利進(jìn)行的主要障

礙。為此，必須了解起皺和拉裂的原因，在拉深工藝和拉深模設(shè)計等方面采取適當(dāng)?shù)拇胧?，?/p>

證拉深工藝的順利進(jìn)行，提高拉深件的質(zhì)量。

1.凸緣變形區(qū)的起皺

拉深過程中，凸緣區(qū)變形區(qū)的材料在切向壓應(yīng)力。的作用下，可能會產(chǎn)生失穩(wěn)起皺，

如圖4.2.6所示。凸緣區(qū)會不會起皺，主要決定于兩個方面：一方面是切向壓應(yīng)力。的大小，

越大越容易失穩(wěn)起皺；另一方面是凸緣區(qū)板料本身的抵抗失穩(wěn)的能力，凸緣寬度越大，厚度越

薄，材料彈性模量和硬化模量越小，抵抗失穩(wěn)能力越小。這類似于材料力學(xué)中的壓桿穩(wěn)定問題。

壓桿是否穩(wěn)定不僅取決于壓力而且取決于壓桿的粗細(xì)。在拉深過程中是隨著拉深的進(jìn)行而增

加的，但凸緣變形區(qū)的相對厚度也在增大。這說明拉深過程中失穩(wěn)起皺的因素在增加而抗失穩(wěn)

起皺的能力也在增加。

圖4.2.6凸緣變形區(qū)的起皺圖4.2.7筒壁的拉裂

2.筒壁的拉裂

拉深時，坯料內(nèi)各部分的受力關(guān)系如圖4.2.7a所示。筒壁所受的拉應(yīng)力除了與徑向拉

應(yīng)力有關(guān)之外，還與由于壓料力引起的摩擦阻力、坯料在凹模圓角表面滑動所產(chǎn)生的摩擦阻

力和彎曲變形所形成的阻力有關(guān)。

筒壁會不會拉裂主要取決于兩個方面：一方面是筒壁傳力區(qū)中的拉應(yīng)力；另一方面是筒壁傳力

區(qū)的抗拉強度。當(dāng)筒壁拉應(yīng)力超過筒壁材料的抗拉強度時，拉深件就會在底部圓角與筒壁相切

處一一“危險斷面”產(chǎn)生破裂，如圖4.2.6b所示。

要防止筒壁的拉裂，一方面要通過改善材料的力學(xué)性能，提高筒壁抗拉強度；另一方面是通過

正確制定拉深工藝和設(shè)計模具，合理確定拉深變形程度、凹模圓角半徑、合理改善條件潤滑等,

以降低筒壁傳力區(qū)中的拉應(yīng)力。

第4章拉深工藝與拉深模設(shè)計

O4.3旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料尺寸的確定

4.3.1坯料形狀和尺寸確定的依據(jù)

拉深件坯料形狀和尺寸是以沖件形狀和尺寸為基礎(chǔ)，按體積不變原則和相似原則確定。

體積不變原則，即對于不變薄拉深，假設(shè)變形前后料厚不變，拉深前坯料表面積與拉深后沖件

表面積近似相等，得到坯料尺寸；相似原則，即利用拉深前坯料的形狀與沖件斷面形狀相似，

得到坯料形狀。當(dāng)沖件的斷面是圓形、正方形、長方形或橢圓形時，其坯料形狀應(yīng)與沖件的斷

面形狀相似，但坯料的周邊必須是光滑的曲線連接。對于形狀復(fù)雜的拉深件，利用相似原則僅

能初步確定坯料形狀，必須通過多次試壓，反復(fù)修改，才能最終確定出坯料形狀，因此，拉深

件的模具設(shè)計一般是先設(shè)計拉深模，坯料形狀尺寸確定后再設(shè)計沖裁模。

由于金屬板料具有板平面方向性和模具幾何形狀等因素的影響，會造成拉深件口部不整齊，因

此在多數(shù)情況下采取加大工序件高度或凸緣寬度的辦法，拉深后再經(jīng)過切邊工序以保證零件質(zhì)

量。切邊余量可參考表4.3.1和表4.3.2o

表4.3.1無凸縊且笥形拉深件的修邊余量4(..)

工件高度工件的相對高度h/d

附

h>0.5~0.8>0.8~1.6>1.6~2.5>2.5~4

<101.01.21.52■

>1。~201.21.622.5.1

>2。~5022.53.34

>50~10033.856V

>100~150456.58

>150—20056.3810

>200~25067.5911

C

>25078.51012

表4.3.2有凸繪同均形拉深件的修邊余量)

凸緣直徑凸絳的相對直徑

附圖

為

1.5以下>1.5~2>2~2.5>2.5~3

<251.61.41.21.0

ARt4

>25~502.52.01.81.6U________U

>50~1003.53.02.52.2

>100~1504.33.63.02.5

>150~2005.04.23.52.7J

-

>200~2505.54.63.82.8

_____1

>2506543

當(dāng)零件的相對高度H/d很小，并且高度尺寸要求不高時，也可以不用切邊工序。

4.3.2簡單旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料尺寸的確定

首先將拉深件劃分為若干個簡單的便于計算的幾何體，并分別求出各簡單幾何體的表

面積。把各簡單幾何體面積相加即為零件總面積，然后根據(jù)表面積相等原則，求出坯料直徑。

故,-------

(4.3.1)

4=㈤(H_r)

4=g卜爾(d-2r)+8r2]

4=-(^-2r)2

把以上各部分的面積相加后代入式(4.3.1),整理后可得坯料直徑為

D=yl(d-2f)2+^d(H-r)+27U"(d-2r)+8r2(4.3.2)

=J-2+4殂-1.72亦-0.56〃

式中D一坯料直徑；

d、H、r一拉深件直徑、高度、圓角半徑。

印

3H

I

圖4.3.1圓筒形拉深件坯料尺寸計算圖

在計算中，零件尺寸均按厚度中線計算；但當(dāng)板料厚度小于1mm時，也可以按外形或

內(nèi)形尺寸計算。常用旋轉(zhuǎn)體零件坯料直徑計算公式見表4.3.3?

表4.3.3富用旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料直徑的計苴公式

在計算中，零件尺寸均按厚度中線計算；但當(dāng)板料厚度小于1mm時，也可以按外形或內(nèi)形尺

寸計算。常用旋轉(zhuǎn)體零件坯料直徑計算公式見表4.3.3。

表4.3.3常用旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料直徑的計宜公式

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2

D=J4*式2〃-d)+(d-2)0.0696陽—44)+4dH

&*-Q-d)_0.25小

flj=-sina)

力i=rsina

注：1.尺寸按工件材料厚度中心層尺寸計算.

2.對厚度小于lmm的拉深件，可不按工件材料厚度中心層尺寸計算，而根據(jù)工件外壁尺寸計苴.

3.對于部分未考慮工件圓角半徑的計算公式，在計篁有圓角半徑的工件時計篁結(jié)果要偏大，故在此情形下，

可不考慮或少考慮修邊余量.

4.3.3復(fù)雜旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料尺寸的確定

開始*<11:29

4.3.3復(fù)雜旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料尺寸的確定

該類拉深零件的坯料尺寸，可用久里金法則求出其表面積，即任何形狀的母線繞軸旋轉(zhuǎn)

一周所得到的旋轉(zhuǎn)體面積，等于該母線的長度與其重心繞該軸線旋轉(zhuǎn)所得周長的乘積。如圖

4.3.2所示，旋轉(zhuǎn)體表面積為Ao

由于拉深前后面積相等，所以坯料直徑可按下式求出：

A=2成*￡

7C2I--------

------=2亢RxLD=RxL（4.3.3）

式中

A----旋轉(zhuǎn)體面積；

凡一一旋轉(zhuǎn)體母線重心到旋轉(zhuǎn)軸線的距離（稱旋轉(zhuǎn)半徑）；

L一一旋轉(zhuǎn)體母線長度；

D一一坯料直徑.

由式（4.3.3）可知，只要知道旋轉(zhuǎn)體母線長度及其重心的旋轉(zhuǎn)半徑，就可以求出坯料的直徑.

Y

圖4.3.2旋轉(zhuǎn)體表面積計算圖示

第4章拉深工藝與拉深模設(shè)計

04.4圓筒形件拉深工藝計算

4.4.1拉深系數(shù)與極限拉深系數(shù)

1.拉深系數(shù)的定義

拉深系數(shù)是以拉深后的直徑與拉深前的坯料（工序件）直徑之比表示，如圖4.4.1所

不。

第一次拉深系數(shù)內(nèi)=4.

第二欷拉深系數(shù)^2=—

第n次拉深系數(shù)_dn

mn~一

式中D一坯料直徑；"T

&、2、…、E-l、dn——各次拉深后的直徑。

從上各式可以看出，拉深系數(shù)表示拉深前后坯料（工序件）直徑的變化率。拉深系數(shù)

愈小，說明拉深變形程度愈大，相反，變形程度愈小。

拉深件的總拉深系數(shù)M等于各次拉深系數(shù)的乘積，即

d”d,丸丸d”

m=———----————=?-（4.4.1）

DDdxd2d?_2

在制定拉深工藝時，如拉深系數(shù)取得過小，就會使拉深件起皺、斷裂或嚴(yán)重變薄超差。

因此拉深系數(shù)減小有一個客觀的界限，這個界限就稱為極限拉深系數(shù)。極限拉深系數(shù)與材料性

能和拉深條件有關(guān)。從工藝的角度來看，極限拉深系數(shù)越小越有利于減少工序數(shù)。

2.影響極限拉深系數(shù)的因素

/X

（1）材料的組織與力學(xué)性能—一般來說，材料組織均勻、晶粒大小適當(dāng)、屈強

比小、塑性好、板平面方向性（Ar值）小、板厚方向系數(shù)（r值）大、硬化指數(shù)（n值）

大的板料，都可采用較小的極限拉深系數(shù)。

（2）板料的相對厚度"少當(dāng)板料相對厚度較小時，抵抗失穩(wěn)起皺的能力小，容易

起皺。為了防皺而增加壓料力，又會引起摩擦阻力增大。因此板料相對厚度小，使極限拉

深系數(shù)提高；板料相對厚度大，可選用較小的極限拉深系數(shù)。

（3）拉深工作條件

1）模具的幾何參數(shù)凸模圓角半徑小太小，增大了板料繞凸模彎曲的拉應(yīng)力，降低

了危險斷面的抗拉強度，因而會降低極限變形程度。凹模圓角半徑心過小，拉深過程中，

由于板料繞凹模圓角彎曲和校直，增大了筒壁的拉應(yīng)力，故要減少拉應(yīng)力，降低拉深系數(shù)，

則應(yīng)增大凹模圓角半徑。圖4.4.2表示了凸模和凹模圓角對黃銅極限拉深系數(shù)的影響。

Q55

5OI

O.■^0

12

96.05

5-

1(

012345678910

柑對凹帙圜角半徑么〃

圖4.4.2凸凹模圓角半徑對極限拉深系數(shù)的響

但凸、凹模圓角半徑也不宜過大，過大的圓角半徑，會減少板料與凸模和凹模端面的

接觸面積及壓料圈的壓料面積，板料懸空面積增大，容易產(chǎn)生失穩(wěn)起趨。

凸、凹模之間間隙也應(yīng)適當(dāng)，太小，板料受到太大的擠壓作用和摩擦阻力，增大拉深

力；間隙太大會影響拉深件的精度，拉深件錐度和回彈較大。

2）摩擦潤滑凹模和壓料圈與板料接觸的表面應(yīng)當(dāng)光滑，潤滑條件要好，以減少摩擦

阻力和筒壁傳力區(qū)的拉應(yīng)力。而凸模表面不宜太光滑，也不宜潤滑，以減小由于凸模與材料的

相對滑動而使危險斷面變薄破裂的危險。

3）壓料圈的壓料力壓料是為了防止坯料起皺，但壓料力卻增大了筒壁傳力區(qū)的拉應(yīng)

力，壓料力太大，可能導(dǎo)致拉裂。拉深工藝必須正確處理這兩者關(guān)系，做到既不起皺又不拉裂。

為此，必須正確調(diào)整壓料力，即應(yīng)在保證不起皺的前堤下，盡量減少壓料力，提高工藝的穩(wěn)定

性。

此外，影響極限拉深系數(shù)的因素還有拉深方法、拉深次數(shù)、拉深速度、拉深件的形狀

等。采用反拉深、軟模拉深等可以降低極限拉深系數(shù)；首次拉深極限拉深系數(shù)比后次拉深極限

拉深系數(shù)?。焕钏俣嚷?，有利于拉深工作的正常進(jìn)行，盒形件角部拉深系數(shù)比相應(yīng)的圓筒形

件的拉深系數(shù)小。

3.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(zhǔn)確確定極限拉深系

數(shù)。在實際生產(chǎn)中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實驗方法得出的。表4.4.1

和表4.4.2是圓筒形件在不同條件下各次拉深的極限拉深系數(shù)。

在實際生產(chǎn)中，并不是在所有情況下都采用極限拉深系數(shù)。為了提高工藝穩(wěn)定性和零

件質(zhì)量，適宜采用稍大于極限拉深系數(shù)的值。

442拉深次數(shù)與工序件尺寸

1.拉深次數(shù)的確定

當(dāng)初忌》心時，拉深件可一枚拉成，否則需要多次拉深。其拉深次數(shù)的確定有以

下幾種方法：

表4.4.1圜筒形件的極限拉深系數(shù)（帶壓料圈）

坯料相對厚度（t/D）xioo

2.0—1.51.5-1.01.0-0.60.6?0.30.3-0.150.15-0.08

m0.48—0.500.50—0.530.53-0.550.55~0.580.58—0.600.60-0.63

m0.73-0.750.75-0.760.76-0.780.78-0.790.79-0.800.80-0.82

m0.76—0.780.78—0.790.79-0.800.80—0.810.81-0.820.82-0.84

m0.78—0.800.80-0.810.81—0.820.82-0.830.83-0.850.85-0.86

m0.80?0?820.82-0.840.84?。.850.85~0.860.86-0.870.87-0.88

注：

1.表中拉深數(shù)據(jù)適用于08鋼、10鋼和15Mn鋼等普通拉深碳鋼及黃銅H62。對拉深性能較差的材料,

如20鋼、25鋼、Q215鋼、Q235鋼、硬鋁等應(yīng)比表中數(shù)值大1.5%?2.0%；而對塑性較好的材料，如05鋼、

08鋼、10鋼及軟鋁等應(yīng)比表中數(shù)值小1.5%?2.0%。

2.表中數(shù)據(jù)適用于未經(jīng)中間退火的拉深。若采用中間退火工序時，則取值應(yīng)比表中數(shù)值小2%?3%。

3.表中較小值適用于大的凹模圓角半徑(rA=(8?15)t),較大值適用于小的凹模圓角半徑(r

A=(4?8)t)?

表4.4.2國筒形件的極限技深系數(shù)(不帶闞國)

坯料的相對厚度(t/D)XIOQ

拉深系數(shù)

1.52.02.53.0>3

m0.650.600.550.530.50

m0.800.750.750.750.70

m0.840.800.800.800.75

m0.870.840.840.840.78

m0.900.870.870.870.82

m—0.900.900.900.85

注：此表適用于08鋼、10鋼及15Mn鋼等材料。其余各項同表4.4.1之注。

(1)查表法根據(jù)工件的相對高度即高度H與直徑d之比值，從表4.4.3中查得該工

件拉深次數(shù)。

表4.43拉深相對高度H/d與拉深次數(shù)的關(guān)系(無凸緣圓筒形件)

坯料的相對厚度(t/D)X100

拉深系數(shù)

2-1.51.5-1.01.0-1.60.6~。.30.3-0.150.15-0.08

10.94-0.110.84-0.650.71-0.570.62—0.50.52?0.450.46^0.38

21.88-1.541.60~1?321.36—1.11.13-0.940.96~0.830.9—0.7

33.5-2.72.8?2.22.3-1.81.9-1.51.6?1.31.3-1.1

45.6-4.34.3?3.53.6?2.92.9-2.42?4~2.02.0-1.5

58.9~6.66.6?5.15.2—4.14.1—3.33.3-2.72.7-2.0

注：

1.大的H/d值適用于第一道工序的大凹模圓角(rA(8-15)t)o

2.小的H/d值適用于第一道工序的小凹模圓角(rA(4?8)t)。

3.表中數(shù)據(jù)適用材料為08F鋼、10F鋼。

dl=m1D；d產(chǎn)m"，；…；dn=m°dn；直到d°Wd。即當(dāng)計算所得直徑d.

小于或等于零件直徑d時，計算的次數(shù)即為拉深次數(shù)。

(3)計算方法拉深次數(shù)的確定也可采用計算方法進(jìn)行確定，其計算公式如下：

"1+虻重絲(4.4.2)

1g加均

式中d——沖件直徑；

D―坯料直徑；

mi——第一次拉深系數(shù)；

m-第一枚拉深以后各次的平均拉深系數(shù)。

上述計算結(jié)果上靠取整即得到拉深次數(shù)。

2.各次拉深工序件尺寸的確定

(1)工序件直徑的確定

確定拉深次數(shù)以后，由表查得各次拉深的極限拉深系數(shù)，適當(dāng)放大，并加以調(diào)整，其

原則是：

d

1)保證mjn?…mn=下

2)使msCmV-mn

式中d一一零件直徑；

D一一坯料直徑。

最后按調(diào)整后的拉深系數(shù)計算各次工序件直徑：

d尸m、D

d2=m:di

dn=mndn（4.4.3）

根據(jù)拉深后工序件表面積與坯料表面積相等的原則，可得到如下工序件高度計算公

式。計算前應(yīng)先定出各工序件的底部圓角半徑(見4.8.1)。

、r

加=0.25----d1+0.43(4+0.32Q)

、4J&

(D2\

%=0.25----d2+0.43工區(qū)+0.32弓)

、W/*

D\r

為=0.25---d+0.43~Y~[d+0.32/^,)

IZn)d“n

(4.4.4)

式中h，、h「…、hn一一各次拉深工序件高度；

d,、九、…、dn一一各欷拉深工序件直徑；

心、口、…、rn一一各枚拉深工序件底部圓角半徑；

D一一坯料直徑。

無凸緣圓筒形件拉深工序計算流程如圖4.4.3所示。

圖4.4.3無凸緣圓筒形件拉深工序計算流程

例4.4.1

求圖4.4.4所示筒形件的坯料尺寸及拉深各工序件尺寸。材料為10鋼，板料厚度t=2mm?

圖4.4.4無凸緣圓筒形件

解：因板料厚度故按板厚中徑尺寸計算。

（1）計算坯料直徑根據(jù)零件尺寸，其相對高度為

H76-175「

d30-228

查表4.3.1得切邊量=6mm

坯料直徑為

少=而2+4-（?+酸）-1.7%+-0.56產(chǎn)

依圖d=28mm,r=4mm,H=75mmo

代入上式得

D=98.2mm

（2）確定拉深次數(shù)坯料相對厚度為

t2

—=——xlOO%=2.03%>2%

D98.2

按表4.4.4可不用壓料圈，但為了保險起見，首次拉深仍采用壓料圈。采用壓料圈后,

首次拉深的可以選擇較小的拉深系數(shù)，有利于減少了拉深次數(shù)。

根據(jù)t/D=2.03%,查表4.4.2得各次極限拉深系數(shù)m,=0.50,m:=0.75,m,=

0.78,m（=0.80,…。

故d1=m1D=0.50X98.2mm=49.2mm

d；=m:dt=0.75X49.2mm=36.9mm

d5=m3d2=0.78X36.9mm=28.8mm

di=ni1d5=0.8X28.8mm=23mm

因di=23mm<28mm,所以應(yīng)該用4軟拉深成形。

(3)各吹拉深工序件尺寸的確定經(jīng)調(diào)整后的各吹拉深系數(shù)為：m,=0.52,m2=

78,m3=0.83,m產(chǎn)0.846

各飲工序件直徑為

di=0.52X98.2jnm=51.6mm

d=0.78X51.6mm=39.9mm

ci=0.83X39.9jnm=33.1mm

di=0.846X33.lmm=28m]n

各飲工序件底部圓角半徑取以下數(shù)值：

r1=8mm,r2=5mm,r5=4mm

各次工序件高度為

98.2’8~|

=0.25x------51.6+0.43x----x1,51.6+0.32x8Imm=37.4mm

51.651.6

98.2215

=0.25x——--39.9+0.43x——x(39.9+0.32x5imm=52.7mm

|_I39.9)39.9

，9822、4

ho=0.25x-------33.1+0.43x----x(33.1+0.32x4i加冽=66.3陽冽

|_33.1)33.1

A4=81mm

以上計算所得工序件有關(guān)尺寸都是中徑尺寸，換算成工序件的外徑和總高度后，繪制

的工序件草圖如圖4.4.5所示。

4.4.3圓筒形件拉深的壓料力與拉深力

1.壓料裝置與壓料力

為了解決拉深過程中的起皺問題，生產(chǎn)實際中的主要方法是在模具結(jié)構(gòu)上采用壓料裝

置。常用的壓料裝置有剛性壓料裝置和彈性壓料裝置兩種（詳見4.7）。是否采用壓料裝置主要

看拉深過程中是否可能發(fā)生起皺，在實際生產(chǎn)中可按表4.4.4來判斷拉深過程中是否起皺和采

用壓料裝置。

圖4.4.5拉深工序件草圖

表4.44采用或不采用壓料裝置的條件

第一次拉深以后各次拉深

拉深方法

(t/D)X100m*(t/%)X100m

用壓料裝置<1.5<0.6<1<0.8

可用可不用1.5-2.00.61?1?50.8

不用壓料裝置>2.0>0.6>1.5>0.8

壓料裝置產(chǎn)生的壓料力FY大小應(yīng)適當(dāng)，F(xiàn)Y太小，則防皺效果不好；FY太大，則

會增大傳力區(qū)危險斷面上的拉應(yīng)力，從而引起材料嚴(yán)重變薄甚至拉裂。因此，實際應(yīng)用中，在

保證變形區(qū)不起皺的前提下，盡量選用小的壓料力。

隨著拉深系數(shù)的減小，所需壓料力是增大的。同時，在拉深過程中，所需壓料力也是

變化的，一般起皺可能性最大的時刻所需壓料力最大。理想的壓料力是隨起皺可能性變化而變

化，但壓料裝置很難達(dá)到這樣的要求。

壓料力是設(shè)計壓料裝置的重要依據(jù)。壓料力一般按下式計算:

任何形狀的拉深件

F=Ap（4.4.5）

圓筒形件首次拉深開「2,

&=彳［爐-@+2%）

4（4.4.6）

圓筒形件以后各次拉深

&=#*_@+2%丹尹（i=2、3、…、n）（4.4.7）

式中A一—壓料圈下坯料的投影面積；

P一一單位面積壓料力，P值可查表4.4.5;

D一一坯料直徑；

心、…、dn一一各次拉深工序件直徑；

心、…、〃一一各欷拉深凹模的圓角半徑。

表4.4,3單位面積壓料力

材料名稱-p/MPa

鋁0.8-1.2

純銅、硬鋁（已退火的）1.2-1.8

黃銅1.5-2.0

t<0.5mm2.5?3.0

軟鋼

t>0.5mm2.。?2.5

鍍錫鋼板2.5-3.0

耐熱鋼（軟化狀態(tài)）2.8?3.5

局合金鋼、高鎰鋼、不鑲用3.。?4.5

2.拉深力與壓力機公稱壓力

（1）拉深力

在生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗公式進(jìn)行計算:

采用壓料圈拉深時

首秋拉深F=成/0興1(4.4.8)

以后各次拉深F=網(wǎng)9出2(i=2、3、…、n)(4.4.9)

不采用壓料圈拉深時

首枚拉深F=\.25n(D-djt%(4.4.10)

以后各次拉深F=1.3"-(i=2、3、…、n)(4.4.11)

式中F一一拉深力；

t----板料厚度；

D----坯料直徑；

W、…、dn一一各次拉深后的工序件直徑；

——拉深件材料的抗拉強度；

Ki、K.：----修正系數(shù)，其值見表4.4.6o

表4.4.6修正系數(shù)%及%之值

---

kx0550.570.600.620.650.670.700.720.750.770.80

Ki1.00.930860.790.720.660.600.550.50.450.40---

iDj

一0.700.720.750.770.800.850.900.35

、…m?

-

K21.00.950.900.850.800.700.600.50

(2)壓力機公稱壓力

單動壓力機，其公稱壓力應(yīng)大于工藝總壓力。

工藝總壓力為

居=R+/（4.4.12）

式中F一一拉深力；

F?---壓料力。

選擇壓力機公稱壓力時必須注意，當(dāng)拉深工作行程較大，尤其落料拉深復(fù)合時，應(yīng)使

工藝力曲線位于壓力機滑塊的許用壓力曲線之下。而不能簡單地按壓力機公稱壓力大于工

藝力的原則去確定壓力機規(guī)格，否則可能會發(fā)生壓力機超載而損壞。

在實際生產(chǎn)中可以按