《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
图4.2.3
锥形凹模
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
1-首次拉深； 2-二次拉深 图 4.2.4 首次拉深与二次拉深的拉深力
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
拉深概述 4.1 拉深变形过程的分析 4.2 直壁旋转体零件拉深工艺的设计 4.3 非直壁旋转体零件拉深成形的特点 4.4 盒形件的拉深 4.5 拉深工艺设计 4.6 拉深模具设计 4.7 其他拉深方法
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
2.影响拉深系数的因素 拉深材料：机械性能、料厚、表面质量。 拉深模具：间隙、凸模圆角半径、凹模圆角半径、凹 模形状(如图4.2.3）凹模表面质量。 拉深条件：压边圈、次数、润滑、工件形状。 3.拉深系数的值与拉深次数 查表确定。 4.后续拉深的特点 压力行程曲线（如图4.2.4）。
m1 d1 D m2 d 2 d1 .......... ... mn 1 d n 1 d n 2 mn d n d n 1
工件的直径与毛坯直径之比称为总拉深系数，即工件 所需要的拉深系数 d n d1d 2 d n1d n m总 ... m1m2 ...mn1mn D Dd1 d n2 d n1 《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
Rt 1 1.1 m ln R
Rt 3 1.1 m 1 ln R
在变形区的内边缘（即 R r 处）径向拉应力最大，其值 为：
1max
Rt 1.1 m ln r
在变形区外边缘处压应力最大，其值为：
3 max 1.1 m
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
t Df d 或 t Rf r
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
(4)凹模工作部分的几何形状 平端面凹模拉深时，毛坯首次拉深不起皱的条件是 :
t t (0.09 ~ 0.17 )(1 ) D D
2uFQ
dt
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
（2）材料流过凹模圆角半径产生弯曲变形的阻力 可 根据弯曲时内力和外力所作功相等的条件按下式计算：
W
1 t b 4 rd t 2
（3）材料流过凹模圆角后又被拉直成筒壁的反向弯 曲力仍按式上式进行计算: 1 t 'W W b
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
4.2 直壁旋转体零件拉深工艺的设计
4.2.1 拉深毛坯尺寸的确定
拉深毛坯尺寸的确定原则： 体积不变原理（拉深前毛坯表面积等于拉深后零件的表面 积 ）、相似性原理。 毛坯的计算方法：等重量、等体积、分析图解法、作图法。 （1）确定修边余量 由于材料的各向导性以及拉深时金属流动条件的差异，拉 深后工件口部不平，通常拉深后需切边，因此计算毛坯尺寸时 应在工件高度方向上(无凸缘件)或凸缘上增加修边余量 。
拉深过程中某一瞬时毛坯变形和应力情况(如图4.1.5)
1.平面凸缘部分
2.凹模圆角区
主要变形区
过渡区
3.筒壁部分
4.凸模圆角部分 5.圆筒底部分
传力区
过渡区 小变形区
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
图 4.1.5 拉深中毛坯的应力应变情况
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
F dt p sin
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
4.1.4 拉深成形的障碍及防止措施
1.起皱(如图4.1.8)，影响起皱的因素： (1)凸缘部分材料的相对厚度 凸缘部分的相对料厚，即为 : (2)切向压应力的大小 拉深时 3 的值决定于变形程度，变形程度越大，需要转移 的剩余材料越多，加工硬化现象越严重，则越 3 大，就越容易起 皱。 (3)材料的力学性能 板料的屈强比 s b 小，则屈服极限小，变形区内的切向压 应力也相对减小，因此板料不容易起皱。 《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
'' w
μα
μα Rt 2 FQ t t p 1.1 m ln b b e r dt 2rd t 2rd 2t
由上式把影响拉深力的因素，如拉深变形程度，材 料性能，零件尺寸，凸、凹模圆角半径，压边力，润滑 条件等都反映了出来，有利于研究改善拉深工艺。 拉深力可由下式求出： 《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
（2）拉深过程中的 1 max 和 | 3 | max 变化规律
1max 和 3 max 是当毛坯凸缘半径变化到 Rt 时，在 凹模洞口的最大拉应力和凸缘最外边的最大压应力。 2.筒壁传力区的受力分析
（1）压边力 引起的摩擦力 FQ 该摩擦应力为：
M
用锥形凹模首次拉深时，材料不起皱的条件是：
t d 0.031 D D
如果不能满足上述式子的要求，就要起皱。在这种情况 下，必须采取措施防止起皱发生。最简单的方法(也是实际生 产中最常用的方法)是采用压边圈 。
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计 2.拉裂 拉深后得到工件的厚度沿底部向口部方向是不同的( 如图4.1.9) 防止拉裂: 可根据板材的成形性能，采用适当的拉深比和压边 力，增加凸模的表面粗糙度，改善凸缘部分变形材料的 润滑条件，合理设计模具工作部分的形状，选用拉深性 能好的材料。 3.硬化 拉深是一个塑性变形过程，材料变形后必然发生加 工硬化，使其硬度和强度增加，塑性下降。 加工硬化的好处是使工件的强度和刚度高于毛坯材 料，但塑性降低又使材料进一步拉深时变形困难。
4 rd t 2
拉深初期凸模圆角处的弯曲应力也按上式计算，即：
1 t ' 'W b 4 rp t 2
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
（4）材料流过凹模圆角时的摩擦阻力 通讨凸模圆角处危险断面传递的径向拉应力即为：
p 1max M 2 w e
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
图 4.2.2 拉深工序示意图
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计 拉深系数的倒数称为拉深程度或拉深比，其值为：
kn 1 d n 1 mn dn
拉深系数表示了拉深前后毛坯直径的变化量，反映了 毛坯外边缘在拉深时切向压缩变形的大小，因此可用它作为 衡量拉深变形程度的指标。拉深时毛坯外边缘的切向压缩变 形量为： Dt dt d1 d 1t d 2t d2
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
4.1.2拉深过程中变形毛坯各部分的应力与应变状态
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计
4.1 拉深变形过程的分析
4.1.1板料拉深变形过程及其特点 (如图4.1.1)
因为 3
3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
取sind 2 d 2 并略去高阶无穷小，得:
Rd1 (1 3 )dR 0
塑性变形时需满足的塑性方程为 :
1 3 m
《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计 1 0 )，经数学 由上述两式，并考虑边界条件(当 R Rt 时， 推导就可以求出径向拉应力，和切向压应力的大小为：
1 Dt
1 D 1 m1 ; 2
d 1t
1
d1
1 m2
.......... ...
n 1 1 mn 1; n 1 mn .
即： 1 m
由此可知，拉深系数是一个小于1的数值，其值愈大表 示拉深前后毛坯的直径变化愈小，即变形程度小。其值愈小 则毛坯的直径变化愈大，即变形程度大。 《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件
第4章 拉深工艺及拉深模具的设计 凸缘外边向内边 1 由低到高变化， 3 则由高到低变化，在凸缘中间必有一交 点存在（如右图所示），在此点处有 1 3 所以：
1.1 m ln Rt R 1.1 m 1 ln Rt R
化简得：
ln Rt R 1 2
R 0.61Rt 即： 即交点在 R 0.61Rt 处。用R所作出 的圆将凸缘变形区分成两部分，由此圆 向凹模洞口方向的部分拉应力占优势 （ 1 3 ），拉应变为绝对值最大的主 变形，厚度方向的变形 是压缩应变。 《冲压工艺与模具设计》 冲压工艺与模具设计助学课件