第四章拉深工艺与拉深模设计

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拉深工艺与拉深模具设计概述 4.1 拉深模设计程序 4.2 圆筒形件拉深变形分析 4.3 审图与拉深工艺性分析 4.4 拉深件毛坯尺寸计算 4.5 圆筒形件拉深计算 4.6 拉深凸、凹模结构设计 4.7 拉深件成形模具总体结构设计 4.8 其它旋转体件的拉深 4.9 盒形件的拉深 4.10 其它拉深方法 4.11拉深次品分析及拉深中的辅助工序 1

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内容简介：拉深是基本冲压工序之一本章在分析拉深变形过程及拉深件质量影响因素的基础 上，介绍拉深工艺计算、工艺方案制定和拉深模设计。涉及 拉深变形过程分析、拉深件质量分析、拉深系数及最小拉深 系数影响因素、圆筒形件的工艺计算、其它形状零件的拉深

变形特点、拉深工艺性分析与工艺方案确定、拉深模典型结构、拉深模工作零件设计、辅助工序等。2

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学习目的与要求：1. 了解拉深变形规律及拉深件质量影响因素；2. 掌握拉深工艺计算方法。 3. 掌握拉深工艺性分析与工艺设计方法； 4. 认识拉深模典型结构及特点，掌握拉深模工作零件设计 方法； 5. 掌握拉深工艺与拉深模设计的方法和步骤。

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重点：1. 2. 3. 4. 5. 拉深变形规律及拉深件质量影响因素； 拉深工艺计算方法； 拉深工艺性分析与工艺方案制定； 拉深模典型结构与结构设计； 拉深工艺与拉深模设计的方法和步骤。

难点：1.拉深变形规律及拉深件质量影响因素；

2.拉深工艺计算 ；3.其它形状零件的拉深变形特点 ； 4.拉深模典型结构与拉深模工作零件设计 。4

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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5

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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。

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不变薄拉深

变薄拉深

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拉深件

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拉深模拉深模特点： 结构相对较简单，与 冲裁模比较，工作部 分有较大的圆角，表 面质量要求高，凸、 凹模间隙略大于板料 厚度。

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4.1

拉深模设计程序审图拉深工艺性分析 拉深工艺方案制定 毛坯尺寸计算 拉深次数确定 冲压力及压力中心计算

冲压设备选择 凸、凹模结构设计总体结构设计 冲压模装配图绘制10

非标零件图绘制

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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？

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4.2 圆筒形件拉深变形分析一、拉深变形过程圆筒形件是最典型的拉深件。

(一)拉深成形

时板料的受力分析(二)拉深变形过程及特点 1.变形现象 平板圆形坯料的凸缘——弯曲绕过凹模圆角， 然后拉直——形成竖直筒壁。 变形区——凸缘； 已变形区——筒壁； 不变形区——底部。 底部和筒壁为传力区。12

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2.金属的流动过程 工艺网格实验 材料转移：高度、厚度发生变化。 3.拉深变形过程 凸缘产生内应力：径 外力 向拉应力σ1;切向压 应力σ3 凸缘塑性变形：径向 伸长，切向压缩，形 成筒壁 直径为d高度为H的 圆筒形件(H>(D-d) /2)13

拉深单元变形动画

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二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态 1.凸缘部分 2.凹模圆角部分 3.筒壁部分 4.凸模圆角部分 5.筒底部分

下标1、2、3分 别代表坯料径向、 厚度方向、切向 的应力和应变14

拉 深 过 程 的 应 力 与 应 变 状 态

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坯料各区的应力与应变是很不均匀的。

拉深成形后制件壁厚和硬度分布15

应力分布图

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三、拉深件的起皱与拉裂拉深过程中的质量问题： 主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。

凸缘区起皱： 由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；

传力区拉裂：由于拉应力 超过抗拉强 度引起板料 断裂。

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1.凸缘变形区的起皱 主要决定于： 一方面是切向压应力σ 3的大小，越大越容易失稳起皱； 另一方面是凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力。 凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量越 小，抵抗失稳能力越小。 最易起皱的位置：凸缘边缘区域 起皱最强烈的时刻： 在Rt=(0.7~0.9)R0时 防止起皱：压边 2.筒壁的拉裂 一方面是筒壁传力区中的拉应力； 主要取决于： 另一方面是筒壁传力区的抗拉强度。 防止拉裂： 一方面要通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度；另一方面通过正确制定拉深工艺和设计模具，降低筒壁所 受拉应力。17

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4.3 圆筒形件拉深的拉深力与压料力 1. 拉深力的计算 (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

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2. 压料力式中

在保证变形区不起皱的前提下，尽量选用小的压料力。 理想的压料力是随起皱可能性变化而变化。

FY=Ap

A——压料圈下坯料的投影面积； p——单位面积压料力。FY

圆筒形件首次拉深圆筒形件以后各次拉深(i=2、3、…、n)

FY

D 4 d 4

2

( d1 2rA1 ) 2 pi 1

2

( d i 2rAi ) 2 p

单动压力机，其公称压力 3. 压力机公称压力( Fg)的确定 应大于工艺总压力Fz。 注意： 工艺总压力为：Fz=F+FY 当拉深工作行程较大，尤 其落料拉深复合时，应使工 浅拉深 Fg (1.6~1.8)

Fz 艺力曲线位于压力机滑块的 许用压力曲线之下。

深拉深 19

Fg (1.8~2.0)Fz

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4.4 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。20

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4.4.1 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，应考虑设 计成对称(组合)的拉深，然后剖开；