冲压工艺与模具设计第4章.ppt

1、知识目标1理解拉深工艺的基本概念；2理解并掌握拉深过程中板料的应力应变状态；3理解拉深件常见的质量问题及控制方法；4.掌握回转体拉深件毛坯尺寸的确定原则；5.了解阶梯圆筒形件及盒形件的拉深方法；6.熟悉拉深模的分类及典型结构；7.了解软模及变薄拉深方法。技能目标1.重点掌握无凸缘圆筒形件的拉深方法及相关计算；2.重点掌握带凸缘圆筒形件的拉深方法及相关计算。拉深是利用拉深模具将板料毛坯冲压成开口空心件的一种加工方法。拉深工艺所使用的模具称为拉深模具，简称为拉深模。拉深后工件的厚度沿底部向口部方向是不同的。在圆筒件侧壁上部厚度增加最多，约为30%；而在筒壁与底部转角稍上的地方材料厚度最小，厚度减少

2、了约10%，该处拉深时最易拉断，通常称为“危险断面”。当该断面的应力超过材料的抗拉强度极限时，工件就在此处产生破裂，这种现象称为拉裂（俗称“掉底”）。拉深系数表示拉深后圆筒形件的直径与拉深前毛坯（或半成品）的直径之比。凸、凹模之间的间隙，简称为拉深间隙。由于拉深材料厚度有公差，板料具有各向异性，所以拉深后工件的口部或凸缘周边不齐，必须进行修边，以达到工件的要求。修边的值称为修边余量。在实际生产中，拉深系数的减少有个限度，这个限度称为极限拉深系数。拉深件的工艺性是指工件拉深的难易程度。变薄拉深主要是在拉深过程中改变拉深件筒壁厚度，而毛坯的直径变化很小的拉深方法。4.1.1拉深变形的过程及特点4.

3、14.1拉深变形过程分析拉深变形过程分析拉深过程拉深过程1凸模；2压边圈；3凹模；4制件拉深中的毛坯材料拉深中的毛坯材料.avi4.1.2拉深过程中板料的应力应变状态4.14.1拉深变形过程分析拉深变形过程分析（1）平面凸缘区（2）凹模圆角区（3）筒壁部分（4）凸模圆角区（5）圆筒底部拉深过程中板料各部分的应力应变状态拉深过程中板料各部分的应力应变状态 4.2.1起皱及其控制4.24.2拉深件的质量控制拉深件的质量控制4.2.1起皱及其控制4.24.2拉深件的质量控制拉深件的质量控制起皱现象起皱现象 4.2.1起皱及其控制4.24.2拉深件的质量控制拉深件的质量控制4.2.1起皱及其控制4.2

4、4.2拉深件的质量控制拉深件的质量控制锥形凹模锥形凹模 反拉深反拉深 4.2.2拉裂及其控制4.24.2拉深件的质量控制拉深件的质量控制 拉深后工件的厚度沿底部向口部方向是不同的。在圆筒件侧壁上部厚度增加最多，约为30%；而在筒壁与底部转角稍上的地方材料厚度最小，厚度减少了约10%，该处拉深时最易拉断，通常称为“危险断面”。当该断面的应力超过材料的抗拉强度极限时，工件就在此处产生破裂，这种现象称为拉裂（俗称“掉底”）。4.2.2拉裂及其控制4.24.2拉深件的质量控制拉深件的质量控制 防止危险断面拉裂的根本措施是减小拉深时的变形能力。通常根据板料的成形性能，确定合理的拉深系数，采用适当的压边力

5、和较大的模具圆角半径，改善凸缘部分的润滑条件，增大凸模表面的粗糙度等。4.3.1毛坯尺寸的确定原则4.34.3回转体拉深毛坯尺寸的确定回转体拉深毛坯尺寸的确定4.3.1毛坯尺寸的确定原则4.34.3回转体拉深毛坯尺寸的确定回转体拉深毛坯尺寸的确定4.3.3简单回转体拉深件的毛坯尺寸计算4.34.3回转体拉深毛坯尺寸的确定回转体拉深毛坯尺寸的确定简单回转体拉深件毛坯尺寸计算简单回转体拉深件毛坯尺寸计算 4.3.3简单回转体拉深件的毛坯尺寸计算4.34.3回转体拉深毛坯尺寸的确定回转体拉深毛坯尺寸的确定 式中，D 为毛坯直径（mm）；A 为拉深件总面积（mm2）；ai 为分解成第 I 个简单几何体

6、的表面积（mm2）。4.4.1拉深系数4.44.4圆筒形件的拉深圆筒形件的拉深 拉深系数表示拉深后圆筒形件的直径 d 与拉深前毛坯（或半成品）的直径 D 之比。拉深系数表示拉深时板料的变形程度，用符号 m 表示。M 是小于1的系数，m 值越小，说明拉深时变形程度越大。4.4.1拉深系数4.44.4圆筒形件的拉深圆筒形件的拉深工件总的变形系数：工件总的变形系数：圆筒形件的多次拉深圆筒形件的多次拉深 4.4.1拉深系数4.44.4圆筒形件的拉深圆筒形件的拉深4.4.2拉深次数的确定4.44.4圆筒形件的拉深圆筒形件的拉深 拉深件一般经过几次拉深才能达到最终尺寸形状。如果拉深件总的拉深系数 m总 大

7、于第一次允许的极限拉深系数 m1，即：m总 m1。说明拉深该工件的实际变形程度比第一次容许的极限变形程度要小，工件可以一次拉成。否则需要多次拉深才能成形。4.4.3各次拉深工序尺寸的确定4.44.4圆筒形件的拉深圆筒形件的拉深4.4.3各次拉深工序尺寸的确定4.44.4圆筒形件的拉深圆筒形件的拉深4.54.5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件带凸缘圆筒形件 4.54.5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.1窄凸缘圆筒形件的拉深窄凸缘圆筒形件第一种拉深方法窄凸缘圆筒形件第一种拉深方法 4.54.5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.1窄凸缘圆筒形件的拉

8、深窄凸缘圆筒形件第二种拉深方法窄凸缘圆筒形件第二种拉深方法4.54.5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.2宽凸缘圆筒形件的拉深当 r凸=r凹=r 时，宽凸缘圆筒形件毛坯直径 D 为：根据拉深系数的定义，宽凸缘圆筒形件的拉深系数为：4.54.5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.2宽凸缘圆筒形件的拉深宽凸缘圆筒形件的尺寸宽凸缘圆筒形件的尺寸 4.54.5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.2宽凸缘圆筒形件的拉深4.54.5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.2宽凸缘圆筒形件的拉深 这种工件通常采用减小筒部直径、增加筒部高度来达到最终尺寸。圆角半径

9、在整个拉深过程中基本不变。这类工件的高度在第1次拉深时就基本形成，以后各道拉深中使高度基本保持不变，通过减少凸、凹模圆角半 径逐渐缩小筒部直径 来拉深成形工件。4.54.5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.2宽凸缘圆筒形件的拉深宽凸缘圆筒形件及毛坯图宽凸缘圆筒形件及毛坯图1）选定修边余量。2）预算毛坯直径 D。3）根据表4-7中的 h1/d1 判断是否一次拉深成形。当 h/d h1/d1 时，可一次拉成。否则需要多次拉成。4）根据表4-8选取 m1，计算 d1=m1D。初选第1次拉深的相对凸缘直径为 dt/d1=1.1，若 m1 选的不合理，选 dt/d1=1.2、1.3，直到

10、m1 选择合理为止。5）按照式（4-3）、式（4-4）计算第1次拉深模的凹、凸模圆角半径。6）根据宽凸缘圆筒件的拉深原则来修正毛坯直径D，并计算首次拉深半成品高度 h1 为：4.54.5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.2宽凸缘圆筒形件的拉深4.54.5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.2宽凸缘圆筒形件的拉深)(14.0)(43.0)(25.0212111122111RrdRrdDdht（4-8）7）根据表4-7中 h1/d1，验证 m1是否合适。若计算得到的 h1/d1 小 于或等于表中的 h1/d1 值，说明m1选择合适，否则按步骤（4）重新调整。8）根据表4-

11、5选取以后各次拉深系数 m2、m3、mn，并预算出 各工序的拉深直径 d2=m2d1、d3=m3d2、dn=mndn-1。若 dnd，按式（4-2）放大 K 值，于是各次拉深直径为：d2=m2d1K、d3=m3d2 K、dn=mndn-1 K。4.54.5带凸缘圆筒形件的拉深带凸缘圆筒形件的拉深4.5.2宽凸缘圆筒形件的拉深 9）确定以后各次拉深模的凸、凹模圆角半径。10）根据宽凸缘圆筒形件的拉深原则，计算以后各次拉深的假设毛坯直径Dn，计算各次拉深高度hn)(14.0)(43.0)(25.02222nnnnntnnnRrdRrdDdh（4-9）11）绘出工序图。4.64.6阶梯圆筒形件的拉深

12、阶梯圆筒形件的拉深阶梯圆筒形件阶梯圆筒形件 4.64.6阶梯圆筒形件的拉深阶梯圆筒形件的拉深4.6.1拉深次数的确定4.64.6阶梯圆筒形件的拉深阶梯圆筒形件的拉深4.6.2拉深方法的确定由大直径到小直径拉深由大直径到小直径拉深 由小直径到大直径拉深由小直径到大直径拉深 4.64.6阶梯圆筒形件的拉深阶梯圆筒形件的拉深4.6.2拉深方法的确定浅阶梯圆筒形件的成形方法浅阶梯圆筒形件的成形方法 4.74.7盒形件的拉深盒形件的拉深4.7.1盒形件的拉深变形特点 4.74.7盒形件的拉深盒形件的拉深4.7.1盒形件的拉深变形特点盒形件拉深时的应力分布盒形件拉深时的应力分布 4.74.7盒形件的拉深盒

13、形件的拉深4.7.1盒形件的拉深变形特点盒形件基本尺寸盒形件基本尺寸 4.74.7盒形件的拉深盒形件的拉深4.7.2盒形件拉深毛坯形状与尺寸的确定（1）按弯曲计算直边部分的展开长度 l0，即：（2）按拉深计算圆角部分的毛坯半径R，即:4.74.7盒形件的拉深盒形件的拉深4.7.2盒形件拉深毛坯形状与尺寸的确定低矩形盒毛坯作图法低矩形盒毛坯作图法（3）用光滑曲线 连接直边和 圆角部分，即得毛坯的 形状和尺寸。4.74.7盒形件的拉深盒形件的拉深4.7.2盒形件拉深毛坯形状与尺寸的确定所谓高盒形件是指必须用多次拉深才能最后成形的盒形件。采用圆形毛坯，其直径 D 为：当ra=rb=r时，则：4.74

14、.7盒形件的拉深盒形件的拉深4.7.2盒形件拉深毛坯形状与尺寸的确定高盒形件毛坯的形状与尺寸高盒形件毛坯的形状与尺寸 方盒形件毛坯的形状与尺寸方盒形件毛坯的形状与尺寸 4.74.7盒形件的拉深盒形件的拉深4.7.2盒形件拉深毛坯形状与尺寸的确定长圆形毛坯的长度为：长圆形毛坯的宽度为：4.74.7盒形件的拉深盒形件的拉深4.7.3盒形件拉深的变形程度 盒形件初次拉深的最大相对高度盒形件初次拉深的最大相对高度 4.8 4.8拉深工艺设计拉深工艺设计4.8.1拉深件的工艺性分析 4.8 4.8拉深工艺设计拉深工艺设计4.8.1拉深件的工艺性分析组合拉深后剖切组合拉深后剖切 凸缘面上有下凹的拉深件凸缘

15、面上有下凹的拉深件 4.8 4.8拉深工艺设计拉深工艺设计4.8.2拉深工艺力的计算Add your Title 4.8 4.8拉深工艺设计拉深工艺设计4.8.2拉深工艺力的计算弹性压边装置及压边力的变化曲线弹性压边装置及压边力的变化曲线 4.9 4.9拉深模的分类及典型结构拉深模的分类及典型结构4.9.1拉深模的分类 4.9 4.9拉深模的分类及典型结构拉深模的分类及典型结构4.9.1拉深模的分类 4.9 4.9拉深模的分类及典型结构拉深模的分类及典型结构4.9.2拉深模的典型结构1凹模通气孔；2顶件块；3凸模通气孔；4上模座；5凸模；6定位板；7凹模；8下模座无压边装置的首次拉深模无压边装

16、置的首次拉深模 4.9 4.9拉深模的分类及典型结构拉深模的分类及典型结构4.9.2拉深模的典型结构 4.9 4.9拉深模的分类及典型结构拉深模的分类及典型结构4.9.2拉深模的典型结构有固定压边装置的拉深模有固定压边装置的拉深模1上模座；2凸模；3固定压边圈；4定位板；5凹模；6凹模固定板；7下模座；8定位板缺口；9固定压边缺口 4.9 4.9拉深模的分类及典型结构拉深模的分类及典型结构4.9.2拉深模的典型结构1导柱；2挡料销；3上模座；4卸料螺钉；5定位销；6凸模固定板；7凸模；8弹性压边圈；9送料口；10凹模；11下模座有弹性压边装置的拉深模有弹性压边装置的拉深模 4.9 4.9拉深模

17、的分类及典型结构拉深模的分类及典型结构4.9.2拉深模的典型结构1顶杆；2安全口；3通气孔；4打料杆；5上模座；6打料盘；7凹模；8凸模；9挡料销；10压边圈；11定距块；12下模座有可动压边装置和打料有可动压边装置和打料装置的拉深模装置的拉深模 4.9 4.9拉深模的分类及典型结构拉深模的分类及典型结构4.9.2拉深模的典型结构1定程块；2六角螺母；3上模座；4打料杆；5内六角螺钉；6打料盘；7凹模；8凸模；9压边圈；10下模座；11卸料螺钉 带凸缘制件的拉深模带凸缘制件的拉深模 4.9 4.9拉深模的分类及典型结构拉深模的分类及典型结构4.9.2拉深模的典型结构 4.9 4.9拉深模的分类

18、及典型结构拉深模的分类及典型结构4.9.2拉深模的典型结构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下模座无压边装置的后次拉深模无压边装置的后次拉深模 4.9 4.9拉深模的分类及典型结构拉深模的分类及典型结构4.9.2拉深模的典型结构无压边装置的后续工序拉深模无压边装置的后续工序拉深模 4.9 4.9拉深模的分类及典型结构拉深模的分类及典型结构4.9.2拉深模的典型结构1下模座；2卸料螺钉；3定位圈；4凸模；5工件；6打料杆；7螺母；8模柄；9、14内六角螺钉；10打料盘；11凹模；12定程杆；13凸模固定板有弹性压边装置和打料装置的后次拉深模有弹性压边装置和

19、打料装置的后次拉深模 4.9 4.9拉深模的分类及典型结构拉深模的分类及典型结构4.9.2拉深模的典型结构有压边装置的后续工序拉深模有压边装置的后续工序拉深模 4.9 4.9拉深模的分类及典型结构拉深模的分类及典型结构4.9.2拉深模的典型结构1、4、10、11、19内六角螺钉；2下模座；3固定卸料板；5上模座；6定程块；7、12圆柱销；8打料杆；9模柄；13凸凹模（落料凸模、拉深凹模）；14打料块；15落料凹模；16拉深凸模；17压边圈；18顶件杆带凸缘制件落料拉深复合模带凸缘制件落料拉深复合模 4.9 4.9拉深模的分类及典型结构拉深模的分类及典型结构4.9.2拉深模的典型结构 4.9 4

20、.9拉深模的分类及典型结构拉深模的分类及典型结构4.9.2拉深模的典型结构1、5、8、11、19内六角螺钉；2下模座；3导向装置；4固定卸料板；6垫板；7上模座；9打料杆；10模柄；12圆柱销；13凸凹模；14打料块；15压形凸模；16落料凹模；17拉深凸模；18压边顶件圈；20顶件杆落料拉深压形复合模落料拉深压形复合模 4.9 4.9拉深模的分类及典型结构拉深模的分类及典型结构4.9.2拉深模的典型结构1下模座；2压边圈；3导向装置；4挡料销；5卸料板；6弹簧；7、17凸模固定板；8垫板；9上模座；10卸料螺钉；11、14、23内六角螺钉；12打料杆；13模柄；15打料盘；16打料销；18凸

21、模；19打料块；20凸凹模；21凹模；22顶件杆；24空心螺杆落料拉深冲孔复合模落料拉深冲孔复合模 4.10 4.10拉深模工作零件设计拉深模工作零件设计4.10.1拉深凸模与凹模的圆角半径1.拉深凸模圆角半径 r凸 的确定首次拉深凸模圆角半径 r凸1为：以后各次拉深凸模圆角半径 r凸n 为：4.10 4.10拉深模工作零件设计拉深模工作零件设计4.10.1拉深凸模与凹模的圆角半径2.拉深凹模圆角半径 r凹 的确定拉深凹模圆角半径拉深凹模圆角半径 r凹凹 的数值的数值 单位：单位：mm 4.10 4.10拉深模工作零件设计拉深模工作零件设计4.10.1拉深凸模与凹模的圆角半径拉拉深深凹凹模模圆

22、圆角角半半径径 r凹凹 的的数数值值 单位：单位：mm 4.10 4.10拉深模工作零件设计拉深模工作零件设计4.10.2拉深凸模与凹模的间隙 4.10 4.10拉深模工作零件设计拉深模工作零件设计4.10.3拉深凸模与凹模的尺寸工件尺寸与凸、凹模工作尺寸工件尺寸与凸、凹模工作尺寸 4.10 4.10拉深模工作零件设计拉深模工作零件设计4.10.3拉深凸模与凹模的尺寸拉深凸模排气孔拉深凸模排气孔 4.10 4.10拉深模工作零件设计拉深模工作零件设计4.10.4拉深凸模与凹模的结构形式 4.10 4.10拉深模工作零件设计拉深模工作零件设计4.10.4拉深凸模与凹模的结构形式普通拉深凸、凹模结

23、构普通拉深凸、凹模结构 4.10 4.10拉深模工作零件设计拉深模工作零件设计4.10.4拉深凸模与凹模的结构形式最后拉深制件底部尺寸变化最后拉深制件底部尺寸变化 4.10 4.10拉深模工作零件设计拉深模工作零件设计4.10.4拉深凸模与凹模的结构形式321带限制型腔的凹模带限制型腔的凹模 锥形凹模锥形凹模 普通平端面凹模 4.10 4.10拉深模工作零件设计拉深模工作零件设计4.10.4拉深凸模与凹模的结构形式限制型腔凹模结构限制型腔凹模结构 带限制型腔的凹模 4.11 4.11其他拉深方法简介其他拉深方法简介4.11.1软模拉深液体凸模拉深的变形过程液体凸模拉深的变形过程 4.11 4.

24、11其他拉深方法简介其他拉深方法简介4.11.1软模拉深（1 1）聚氨酯凹模拉深）聚氨酯凹模拉深 聚氨酯凹模拉深聚氨酯凹模拉深1容框；2聚氨酯橡胶；3毛坯；4凸模；5压边圈液压凹模拉深工作原理液压凹模拉深工作原理1溢流阀；2凹模；3密封圈；4压边圈；5凸模;6凸坎 4.11 4.11其他拉深方法简介其他拉深方法简介4.11.1软模拉深（2 2）液压凹模拉深）液压凹模拉深 4.11 4.11其他拉深方法简介其他拉深方法简介4.11.2变薄拉深 4.11 4.11其他拉深方法简介其他拉深方法简介4.11.2变薄拉深凸、凹模之间的间隙小于材料的厚度，毛坯的筒壁部分显著变薄，同时侧壁高度增加。拉深件的

25、表面粗糙度可达 Ra 0.2 m以下。拉深过程中摩擦严重，对润滑及模具材料要求较高。拉深中不易起皱，不需要压边装置，可在单动压力机上进行深拉深。4.11 4.11其他拉深方法简介其他拉深方法简介4.11.2变薄拉深 4.11 4.11其他拉深方法简介其他拉深方法简介4.11.2变薄拉深变薄系数变薄系数 4.11 4.11其他拉深方法简介其他拉深方法简介4.11.2变薄拉深变薄拉深通用模变薄拉深通用模1压圈；2凸模；3下紧固圈；4卸件器：5下模座紧固圈；6拉簧；7凹模；8定位圈；9校模圈；10上紧固圈；11上模座 4.12 4.12拉深模设计实例拉深模设计实例带凸缘圆筒形件带凸缘圆筒形件 4.1

26、2 4.12拉深模设计实例拉深模设计实例4.12.1拉深零件工艺性分析 4.12 4.12拉深模设计实例拉深模设计实例4.12.2确定拉深工艺方案1234 4.12 4.12拉深模设计实例拉深模设计实例4.12.2确定拉深工艺方案5678 9 4.12 4.12拉深模设计实例拉深模设计实例4.12.3拉深力与压边力的计算 4.12 4.12拉深模设计实例拉深模设计实例4.12.3拉深力与压边力的计算 4.12 4.12拉深模设计实例拉深模设计实例4.12.4拉深模工作部分尺寸的计算231 凸、凹模间隙凸、凹模间隙 凸、凹模圆角半径凸、凹模圆角半径 凸、凹模工作尺寸及公差凸、凹模工作尺寸及公差

27、4.12 4.12拉深模设计实例拉深模设计实例4.12.5拉深模的总体设计1螺杆；2橡胶；3下模座；4、16顶杆；5凸模通气孔；7模柄；8、18螺母；9打杆；10销；11凹模；12推件块；13凸模；14压边圈；15固定板；17托板拉深模总装配图拉深模总装配图 4.12 4.12拉深模设计实例拉深模设计实例4.12.6压力机选择 4.12 4.12拉深模设计实例拉深模设计实例4.12.7拉深模主要零部件设计拉深凸模拉深凸模 4.12 4.12拉深模设计实例拉深模设计实例4.12.7拉深模主要零部件设计拉深凹模拉深凹模 4.12 4.12拉深模设计实例拉深模设计实例4.12.7拉深模主要零部件设计压边圈压边圈