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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流拉深工艺及拉深模设计.精品文档. 拉深工艺及拉深模设计本章内容简介：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、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、拉深辅助工序等。学习目的与要求：1 了解拉深变形规律、掌握拉深变形程度的表示；2掌握影响拉深件质量的因素；3 掌握拉深工艺性分析。重点：1. 拉深变形特点及拉深变形程度的表示； 2影响拉深件质量的因素；3拉深工艺性分析。难点：1拉深
2、变形规律及拉深变形特点；2拉深件质量分析；3拉深件工艺分析。拉深：利用拉深模将一定形状的平面坯料或空心件制成开口空心件的冲压工序。拉深工艺可以在普通的单动压力机上进行，也可在专用的双动、三动拉深压力机或液压机上进行。拉深件的种类很多，按变形力学特点可以分为四种基本类型，如图5-1所示。图5-1 拉深件示意图5.1 拉深变形过程分析5.1.1 拉深变形过程及特点图5-2所示为圆筒形件的拉深过程。直径为D、厚度为t的圆形 毛坯经过拉深模拉深，得到具有外径为d、高度为h的开口圆筒形工件。图5-2 圆筒形件的拉深1 在拉深过程中，坯料的中心部分成为筒形件的底部，基本不变形，是不变形区，坯料的凸缘部分（
3、即D-d的环形部分）是主要变形区。拉深过程实质上就是将坯料的凸缘部分材料逐渐转移到筒壁的过程。2 在转移过程中，凸缘部分材料由于拉深力的作用，径向产生拉应力，切向产生压应力。在和的共同作用下，凸缘部分金属材料产生塑性变形，其“多余的三角形”材料沿径向伸长，切向压缩，且不断被拉入凹模中变为筒壁，成为圆筒形开口空心件。3圆筒形件拉深的变形程度，通常以筒形件直径d与坯料直径D的比值来表示，即m=d/D （5-1）其中m称为拉深系数，m越小，拉深变形程度越大；相反，m越大，拉深变形程度就越小。5.1.2 拉深过程中坯料内的应力与应变状态拉深过程是一个复杂的塑性变形过程，其变形区比较大，金属流动大，拉深
4、过程中容易发生凸缘变形区的起皱和传力区的拉裂而使工件报废。因此，有必要分析拉深时的应力、应变状态，从而找出产生起皱、拉裂的根本原因，在设计模具和制订冲压工艺时引起注意，以提高拉深件的质量。根据应力应变的状态不同，可将拉深坯料划分为凸缘平面区、凸缘圆角区、筒壁区、筒底圆角区、筒底区等五个区域。1凸缘平面部分(A区) 这是拉深的主要变形区，材料在径向拉应力和切向压应力的共同作用下产生切向压缩与径向伸长变形而被逐渐拉人凹模。在厚度方向，由于压料圈的作用，产生了压应力，但通常和的绝对值比大得多。厚度方向的变形决定于径向拉应力和切向压应力之间的比例关系，一般板料厚度有所增厚，越接近外缘，增厚越多。如果不
5、压料(0)，或压料力较小(小)，这时板料增厚比较大。当拉深变形程度较大，板料又比较薄时，则在坯料的凸缘部分，特别是外缘部分，在切向压应力作用下可能失稳而拱起，形成所谓起皱。图5-3 拉深过程的应力与应变状态2凸缘圆角部分(B区)这是位于凹模圆角部分的材料，径向受拉应力而伸长，切向受压应力而压缩，厚度方向受到凹模圆角的压力和弯曲作用产生压应力。由于这里切向压应力值不大，而径向拉应力最大，且凹模圆角越小，由弯曲引起的拉应力越大，板料厚度有所减薄，所以有可能出现破裂。3筒壁部分(C区) 这部分材料已经形成筒形，材料不再发生大的变形。但是，在拉深过程中，凸模的拉深力要经由筒壁传递到凸缘区，因此它承受单
6、向拉应力1的作用，发生少量的纵向伸长变形和厚度减薄。4底部圆角部分(D区) 这是与凸模圆角接触的部分，它从拉深开始一直承受径向拉应力和切向拉应力的作用，并且受到凸模圆角的压力和弯曲作用，因而这部分材料变薄最严重，尤其与侧壁相切的部位，所以此处最容易出现拉裂，是拉深的“危险断面”。5筒底部分(E区) 筒底区在拉深开始时即被拉入凹模，并在拉深的整个过程中保持其平面形状。它受切向和径向的双向拉应力作用，变形是双向拉伸变形，厚度弱有减薄。但这个区域的材料由于受到与凸模接触面的摩擦阻力约束，基本上不产生塑性变形或者只产生不大的塑性变形。上述筒壁区、底部圆角区和筒底区这三个部分的主要作用是传递拉深力，即把
7、凸模的作用力传递到变形区凸缘部分，使之产生足以引起拉深变形的经向拉应力1，因而又叫传力区。5.1.3 拉深件的主要质量问题及控制生产中可能出现的拉深件质量问题较多，但主要的是起皱和拉裂。1起皱 拉深时坯料凸缘区出现波纹状的皱折称为起皱。起皱是一种受压失稳现象。(1) 起皱产生的原因 凸缘部分是拉深过程中的主要变形区，而该变形区受最大切向压应力作用，其主要变形是切向压缩变形。当切向压应力较大而坯料的相对厚度t/D（t为料厚，D为坯料）又较小时，凸缘部分的料厚与切向压应力之间失去了应有的比例关系，从而在凸缘的整个周围产生波浪形的连续弯曲，如图5-4a所示，这就是拉深时的起皱现象。通常起皱首先从凸缘
8、外缘发生，因为这里的切向压应力绝对值最大。出现轻微起皱时，凸缘区板料仍有可能全部拉入凹模内，但起皱部位的波峰在凸模与凹模之间受到强烈挤压，从而在拉深件侧壁靠上部位将出现条状的挤光痕迹和明显的波纹，影响工件的外观质量与尺寸精度，如图5-4b所示。起皱严重时，拉深便无法顺利进行，这时起皱部位相当于板厚增加了许多，因而不能在凸模与凹模之间顺利通过，并使径向拉应力急剧增大，继续拉深时将会在危险断面处拉破，如图5-4c所示。图5-4 拉深件的起皱破坏(2) 影响起皱的主要因素 坯料的相对厚度t/D 坯料的相对厚度越小，拉深变形区抵抗失稳的能力越差，因而就越容易起皱。相反，坯料相对厚度越大，越不容易起皱。
9、 拉深系数m 根据拉深系数的定义m=d/D可知，拉深系数m越小，拉深变形程度越大，拉深变形区内金属的硬化程度也越高，因而切向压应力相应增大。另一方面，拉深系数越小，凸缘变形区的宽度相对越大，其抵抗失稳的能力就越小，因而越容易起皱。有时，虽然坯料的相对厚度较小，但当拉深系数较大时，拉深时也不会起皱。例如，拉深高度很小的浅拉深件时，即属于这一种情况。这说明，在上述两个主要影响因素中，拉深系数的影响显得更为重要。 拉深模工作部分的几何形状与参数 凸模和凹模圆角及凸、凹模之间的间隙过大时，则坯料容易起皱。用锥形凹模拉深的坯料与用普通平端面凹模拉深的坯料相比，前者不容易起皱，如图5-5所示。其原因是用锥
10、形凹模拉深时，坯料形成的曲面过渡形状(图5-5b)比平面形状具有更大的抗压失稳能力。而且，凹模圆角处对坯料造成的摩擦阻力和弯曲变形的阻力都减到了最低限度，凹模锥面对坯料变形区的作用力也有助于使它产生切向压缩变形，因此，其拉深力比平端面凸模要小得多，拉深系数可以大为减小。图5-5 锥形凹模的拉深(3) 控制起皱的措施 为了防止起皱，最常用的方法是在拉深模具上设置压料装置，使坯料凸缘区夹在凹模平面与压料圈之间通过，如图5-6所示。当然并不是任何情况下都会发生起皱现象，当变形程度较小、坯料相对厚度较大时，一般不会起皱，这时就可不必采用压料装置。判断要否采用压料装置可查表确定。图5-6 带压料圈的模具
11、结构2拉裂(1) 拉裂产生的原因 在拉深过程中，由于凸缘变形区应力应变很不均匀，靠近外边缘的坯料压应力大于拉应力，其压应变为最大主应变，坯料有所增厚；而靠近凹模孔口的坯料拉应力大于压应力，其拉应变为最大主应变，坯料有所变薄。因而，当凸缘区转化为筒壁后，拉深件的壁厚就不均匀，口部壁厚增大，底部壁厚减小，壁部与底部圆角相切处变薄最严重(见图5-4)。变薄最严重的部位成为拉深时的危险断面，当筒壁的最大拉应力超过了该危险断面材料的抗拉强度时，便会产生拉裂，如图5-7所示。另外，当凸缘区起皱时，坯料难以或不能通过凸、凹模间隙，使得筒壁拉应力急剧增大，也会导致拉裂(见图5-4c)。图5-7 拉深件的拉裂破
12、坏(2) 控制拉裂的措施 生产实际中常用适当加大凸、凹模圆角半径、降低拉深力、增加拉深次数、在压料圈底部和凹模上涂润滑剂等方法来避免拉裂的产生。5.2 拉深件的工艺性5.2.1 拉深件的形状、尺寸及精度1. 拉深件的形状与尺寸(1) 拉深件应尽量简单、对称，并能一次拉深成形。(2) 拉深件壁厚公差或变薄量要求一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律。根据统计，不变薄拉深工艺的筒壁最大增厚量约为(0.20.3)t，最大变薄量约为(0.10.18)t（t为板料厚度）。(3) 当零件一次拉深的变形程度过大时，为避免拉裂，需采用多次拉深，这时在保证必要的表面质量前提下，应允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的
13、痕迹。(4) 在保证装配要求的前提下，应允许拉深件侧壁有一定的斜度。(5) 拉深件的底部或凸缘上有孔时，孔边到侧壁的距离应满足aR+0.5t(或r+0.5t)，如图5-8a所示。(6) 拉深件的底与壁、凸缘与壁、矩形件的四角等处的圆角半径应满足：rt，R2t，rg3t，如图5-8所示。否则，应增加整形工序。一次整形的，圆角半径可取r(0.10.3)t，R(0.10.3)t。图5-8 拉深件的孔边距及圆角半径(7) 拉深件的径向尺寸应只标注外形尺寸或内形尺寸，而不能同时标注内、外形尺寸。带台阶的拉深件，其高度方向的尺寸标注一般应以拉深件底部为基准，如图5-9a所示。若以上部为基准(图5-9b)，
14、高度尺寸不易保证。图5-9 带台阶拉深件的尺寸标注2. 拉深件的精度一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。对于精度要求高的拉深件，应在拉深后增加整形工序，以提高其精度。由于材料各向异性的影响，拉深件的口部或凸缘外缘一般是不整齐的，出现“突耳”现象，需要增加切边工序。5.2.2 拉深件的材料用于拉深件的材料，要求具有较好的塑性，屈强比s/b小、板厚方向性系数r大，板平面方向性系数r小。屈强比s/b值越小，一次拉深允许的极限变形程度越大，拉深的性能越好。例如，低碳钢的屈强比s/b0.57，其一次拉深的最小拉深系数为m=0.480.50；65Mn钢的s/b0.63，其一
15、次拉深的最小拉深系数为m=0.680.70。所以有关材料标准规定，作为拉深用的钢板，其屈强比不大于0.66。板厚方向性系数r和板平面方向性系数r反映了材料的各向异性性能。当r较大或r较小时，材料宽度的变形比厚度方向的变形容易，板平面方向性能差异较小，拉深过程中材料不易变薄或拉裂，因而有利于拉深成形。5.3 旋转体拉深件坯料尺寸的确定5.4 圆筒形件的拉深工艺计算（1）学习目的与要求：1 掌握拉深毛坯形状与尺寸确定的原则；2 2 掌握旋转体拉深件坯料尺寸确定的方法；3 3 掌握圆筒形拉深工艺的计算。重点：1。拉深毛坯形状与尺寸确定的原则；2 圆筒形拉深工艺的计算。难点：圆筒形拉深工艺的计算。5.
16、3 旋转体拉深件坯料尺寸的确定5.3.1 坯料形状和尺寸确定的原则1形状相似性原则 拉深件的坯料形状一般与拉深件的截面轮廓形状近似相同，即当拉深件的截面轮廓是圆形、方形或矩形时，相应坯料的形状应分别为圆形、近似方形或近似矩形。另外，坯料周边应光滑过渡，以使拉深后得到等高侧壁（如果零件要求等高时）或等宽凸缘。2表面积相等原则 对于不变薄拉深，虽然在拉深过程中板料的厚度有增厚也有变薄，但实践证明，拉深件的平均厚度与坯料厚度相差不大。由于塑性变形前后体积不变，因此，可以按坯料面积等于拉深件表面积的原则确定坯料尺寸。应该指出，用理论计算方法确定坯料尺寸不是绝对准确的，而是近似的，尤其是变形复杂的复杂拉
17、深件。实际生产中，对于形状复杂的拉深件，通常是先做好拉深模，并以理论计算方法初步确定的坯料进行反复试模修正，直至得到的工件符合要求时，再将符合实际的坯料形状和尺寸作为制造落料模的依据。由于金属板料具有板平面方向性和受模具几何形状等因素的影响，制成的拉深件口部一般不整齐，尤其是深拉深件。因此在多数情况下还需采取加大工序件高度或凸缘宽度的办法，拉深后再经过切边工序以保证零件质量。切边余量可参考表。但当零件的相对高度H/d很小并且高度尺寸要求不高时，也可以不用切边工序。5.3.2 简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定旋转体拉深件坯料的形状是圆形，所以坯料尺寸的计算主要是确定坯料直径。对于简单旋转体拉深件，
18、可首先将拉深件划分为若干个简单而又便于计算的几何体，并分别求出各简单几何体的表面积，再把各简单几何体的表面积相加即为拉深件的总表面积，然后根据表面积相等原则，即可求出坯料直径。例如，图5-10所示的圆筒形拉深件，可分解为无底圆筒1、1/4凹圆环2和圆形板3三部分，每一部分的表面积分别为：A1=d(H-r)A2=2r(d-2r)+8r2/4A3=(d-2r)2/4设坯料直径为D，则按坯料表面积与拉深件表面积相等原则有：D2/4=A1+A2+A3分别将A1、A2、A3代入上式并简化后得： D= （5-2）式中 D坯料直径；d、H、r拉深件的直径、高度、圆角半径。计算时，拉深件尺寸均按厚度中线尺寸计
19、算，但当板料厚度小于1mm时，也可以按零件图标注的外形或内形尺寸计算。图5-10 圆筒形拉深件坯料尺寸计算图常用旋转体拉深件坯料直径的计算公式可查表。5.3.3 复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定复杂旋转体拉深件是指母线较复杂的旋转体零件，其母线可能由一段曲线组成，也可能由若干直线段与圆弧段相接组成。复杂旋转体拉深件的表面积可根据久里金法则求出，即任何形状的母线绕轴旋转一周所得到的旋转体表面积，等于该母线的长度与其形心绕该轴线旋转所得周长的乘积。如图5-11所示，旋转体表面积为 A=2RxL 根据拉深前后表面积相等的原则，坯料直径可按下式求出： D2/4=2RxL D = （5-3）式中 A旋转体
20、表面积（mm2）；Rx旋转体母线形心到旋转轴线的距离（称旋转半径，mm）；L旋转体母线长度(mm)；D坯料直径（mm）。图5-11 旋转体表面积计算图由式(5-3)知，只要知道旋转体母线长度及其形心的旋转半径，就可以求出坯料的直径。当母线较复杂时，可先将其分成简单的直线和圆弧，分别求出各直线和圆弧的长度L1、L2、Ln和其形心到旋转轴的距离Rx1、Rx2、Rxn(直线的形心在其中点，圆弧的长度及形心位置可按表5-7计算)，再根据下式进行计算：D = （5-4）例5-1 如图5-12所示拉深件，板料厚度为1mm，求坯料直径。解：经计算，各直线段和圆弧长度为：l1=27mm，l2=7.85mm，l
21、3=8mm，l4=8.376mm，l5=12.564mm，l6=8mm，l7=7.85mm，l8=10mm。各直线和圆弧形心的旋转半径为：Rx1=13.5mm，Rx2=30.18mm，Rx3=32mm，Rx4=33.384mm，Rx5=39.924mm，Rx6=42mm，Rx7=43.82mm，Rx8=52mm。故坯料直径为：(mm)图5-12 用解析法计算坯料直径5.4 圆筒形件的拉深工艺计算5.4.1 拉深系数及其极限前以述及，圆筒形件的拉深变形程度一般用拉深系数表示。在设计冲压工艺过程与确定拉深工序的数目时，通常也是用拉深系数作为计算的依据。从广义上说，圆筒形件的拉深系数m是以每次拉深后
22、的直径与拉深前的坯料(工序件)直径之比表示(图5-13)，即第一次拉深系数 第二次拉深系数 第n次拉深系数 总拉深系数表示从坯料直径D拉深至的总变形程度，即图5-13 圆筒形件的多次拉深拉深变形程度对凸缘区的径向拉应力和切向压应力以及对筒壁传力区拉应力影响极大，为了防止在拉深过程中产生起皱和拉裂的缺陷，就应减小拉深变形程度(即增大拉深系数)，从而减小切向压应力和径向拉应力，以减小起皱和破裂的可能性。图5-14为用同一材料、同一厚度的坯料，在凸、凹模尺寸相同的模具上用逐步加大坯料直径（即逐步减小拉深系数）的办法进行试验的情况。其中，图a表示在无压料装置情况下，当坯料尺寸较小时（即拉深系数较大时）
23、，拉深能够顺利进行；当坯料直径加大，使拉深系数减小到一定数值（如m=0.75）时，会出现起皱。如果增加压料装置（图b），则能防止起皱，此时进一步加大坯料直径、减少拉深系数，拉深还可以顺利进行。但当坯料直径加大到一定数值、拉深系数减少到一定数值（如m=0.50）后，筒壁出现拉裂现象，拉深过程被迫中断。因此，为了保证拉深工艺的顺利进行，就必须使拉深系数大于一定数值，这个一定的数值即为在一定条件下的极限拉深系数，用符号“m”表示。小于这个数值，就会使拉深件起皱、拉裂或严重变薄而超差。另外，在多次拉深过程中，由于材料的加工硬化，使得变形抗力不断增大，所以以后各次极限拉深系数必须逐次递增，即m1m2m3
24、mn。图5-14 拉深试验影响极限拉深系数的因素的因素较多，主要有：(1) 材料的组织与力学性能 一般来说，材料组织均匀、晶粒大小适当、屈强比s/b小、塑性好、板平面方向性系数r小、板厚方向系数r大、硬化指数n大的板料，变形抗力小，筒壁传力区不容易产生局部严重变薄和拉裂，因而拉深性能好，极限拉深系数较小。(2) 板料的相对厚度 t/D 当板料的相对厚度大时，抗失稳能力较强，不易起皱，可以不采用压料或减少压料力，从而减少了摩擦损耗，有利于拉深，故极限拉深系数较小。(3) 摩擦与润滑条件 凹模与压料圈的工作表面光滑、润滑条件较好，可以减小拉深系数。 但为避免在拉深过程中凸模与板料或工序件之间产生相
25、对滑移造成危险断面的过度变薄或拉裂，在不影响拉深件内表面质量和脱模的前提下，凸模工作表面可以比凹模粗糙一些，并避免涂润滑剂。(4) 模具的几何参数 模具几何参数中，影响极限拉深系数的主要是凸、凹模圆角半径及间隙。凸模圆角半径rT太小，板料绕凸模弯曲的拉应力增加，易造成局部变薄严重，降低危险断面的强度，因而会降低极限变形程度；凹模圆角半径rA太小，板料在拉深过程中通过凹模圆角半径时弯曲阻力增加，增加了筒壁传力区的拉应力，也会降低极限变形程度；凸、凹模间隙太小，板料会受到太大的挤压作用和摩擦阻力，增大了拉深力，使极限变形程度减小。因此，为了减小极限拉深系数，凸、凹模圆角半径及间隙应适当取较大值。但
26、是，凸、凹模圆角半径和间隙也不宜取得过大，过大的圆角半径会减小板料与凸模和凹模端面的接触面积及压料圈的压料面积，板料悬空面积增大，容易产生失稳起皱；过大的凸、凹模间隙会影响拉深件的精度，拉深件的锥度和回弹较大。除此以外，影响极限拉深系数的因素还有拉深方法、拉深次数、拉深速度、拉深件形状等。由于影响因素很多，实际生产中，极限拉深系数的数值一般是在一定的拉深条件下用试验方法得出的，可查表确定。需要指出的是，在实际生产中，并不是所有情况下都采用极限拉深系数。为了提高工艺稳定性，提高零件质量，必须采用稍大于极限值的拉深系数。5.4.2 圆筒形件的拉深次数与工序尺寸的计算 1. 无凸缘圆筒形件的拉深次数
27、与工序尺寸的计算(1) 拉深次数的确定当拉深件的拉深系数m =d/D大于第一次极限拉深系数m1，即m m1时，则该拉深件只需一次拉深就可拉出，否则就要进行多次拉深。需要多次拉深时，其拉深次数可按以下方法确定： 推算法 先根据t/D和是否压料条件可查表确定，并查出m1、m2、m3、，然后从第一道工序开始依次算出各次拉深工序件直径，即d1=m1D、d2=m2d1、dn=mndn-1，直到dnd。即当计算所得直径dn稍小于或等于拉深件所要求的直径d时，计算的次数即为拉深的次数。 查表法 圆筒形件的拉深次数还可从各种实用的表格中查取。(2) 各次拉深工序尺寸的计算当圆筒形件需多次拉深时，就必须计算各次
28、拉深的工序件尺寸，以作为设计模具及选择压力机的依据。 各次工序件的直径 当拉深次数确定之后，先从表中查出各次拉深的极限拉深系数，并加以调整后确定各次拉深实际采用的拉深系数。调整的原则是：a) 保证m1 m2 mn=d/D；b) 使m1m1，m2m2，mnmn，且m1m2mn。然后根据调整后的各次拉深系数计算各次工序件直径：d1=m1Dd2=m2d1dn=mndn-1=d 各次工序件的圆角半径 工序件的圆角半径r等于相应拉深凸模的圆角半径rT，即r=rT。但当料厚t1时，应按中线尺寸计算，这时r=rT+t/2。凸模圆角半径的确定可参考本章5.8.2。 各次工序件的高度 在各工序件的直径与圆角半径
29、确定之后，可根据圆筒形件坯料尺寸计算公式推导出各次工序件高度的计算公式为： （5-5）式中 H1、H2、Hn各次工序件的高度； d1、d2、dn各次工序件的直径；r1、r2、rn各次工序件的底部圆角半径；D坯料直径。 例5-2 计算图5-15所示圆筒形件的坯料尺寸、拉深系数及各次拉深工序件尺寸。材料为10钢，板料厚度t=2mm。图5-15 无凸缘圆筒形件解：因板料厚度t1mm，故按板厚中线尺寸计算。(1) 计算坯料直径 根据拉深件尺寸，其相对高度为h/d=(76-1)/(30-2)2.7，查表5-4得切边余量h=6mm。从表5-6中查得坯料直径计算公式为D=依图5-15，d=30-2=28mm
30、，r=3+1=4mm，H=76-1+6=81mm，代入上式得D=(mm)(2) 确定拉深次数 根据坯料的相对厚度t/D=2/98.3100%=2%，按表5-1可采用也可不采用压料圈，但为了保险起见，拉深时采用压料圈。根据t/D=2%，查表5-8得各次拉深的极限拉深系数为m1=0.50，m2=0.75，m3=0.78，m4=0.80，。故 d1=m1D=0.5098.3=49.2(mm)d2=m2d1=0.7549.2=36.9(mm)d3=m3d2=0.7836.9=28.8(mm)d4=m4d3=0.8028.8=23(mm)因d4=23mm28mm，所以需采用4次拉深成形。(3) 计算各次
31、拉深工序件尺寸 为了使第四次拉深的直径与零件要求一致，需对极限拉深系数进行调整。调整后取各次拉深的实际拉深系数为m1=0.52，m2= 0.78，m3=0.83，m4=0.846。各次工序件直径为： d1=m1D=0.5298.3=51.1(mm)d2=m2d1=0.7851.1=39.9(mm)d3=m3d2=0.8339.9=33.1(mm)d4=m4d3=0.84633.1=28(mm)各次工序件底部圆角半径取以下数值： r1=8mm，r2=5mm ，r3= r4=4mm把各次工序件直径和底部圆角半径代入式(5-5)，得各次工序件高度为： (mm)(mm)(mm)(mm)以上计算所得工序
32、件尺寸都是中线尺寸，换算成与零件图相同的标注形式后，所得各工序件的尺寸如图5-16所示。图5-16 圆筒形件的各次拉深工序件尺寸5.4 圆筒形件的拉深工艺计算（2）5.5 圆筒形件的拉深力、压料力与压料装置学习目的与要求：1. 掌握带凸缘圆筒形件的拉深工艺计算；2 掌握圆筒形件的拉深力和压料力的计算，拉深时压力机标称压力的选择；3 熟悉压料装置的结构，了解其优缺点。重点：1.带凸缘圆筒形件的拉深工艺计算；2拉深时压力机标称压力的选择；3压料装置的结构。难点：1.带凸缘圆筒形件的拉深工艺计算；2拉深时压力机标称压力的选择；3压料装置的结构，优缺点。2. 带凸缘圆筒形件的拉深方法与工序尺寸的计算图
33、5-17所示为带凸缘圆筒形件及其坯料。通常，当dt/d=1.11.4时，称为窄凸缘圆筒形件；当dt/d1.4时，称为宽凸缘圆筒形件。图5-17 带凸缘圆筒形件及其坯料带凸缘圆筒形件的拉深看上去很简单，好象是拉深无凸缘圆筒形件的中间状态。但当其各部分尺寸关系不同时，拉深中要解决的问题是不同的，拉深方法也不相同。当拉深件凸缘为非圆形时，在拉深过程中仍需拉出圆形的凸缘，最后再用切边或其他冲压加工方法完成工件所需的形状。(1) 拉深方法 窄凸缘圆筒形件的拉深 窄凸缘圆筒形件是凸缘宽度很小的拉深件，这类零件需多次拉深时，由于凸缘很窄，可先按无凸缘圆筒形件进行拉深，再在最后一次工序用整形的方法压成所要求的
34、窄凸缘形状。为了使凸缘容易成形，在拉深的最后两道工序可采用锥形凹模和锥形压料圈进行拉深，留出锥形凸缘，这样整形时可减小凸缘区切向的拉深变形，对防止外缘开裂有利。例如图5-18所示的窄凸缘圆筒形件，共需三次拉深成形，第一次拉成无凸缘圆筒形工序件，在后两次拉深时留出锥形凸缘，最后整形达到要求。图5-18 窄凸缘圆筒形件的拉深第一次拉深 第二次拉深 第三次拉深 成品 宽凸缘圆筒形件的拉深 宽凸缘圆筒形件需多次拉深时，拉深的原则是：第一次拉深就必须使凸缘尺寸等于拉深件的凸缘尺寸（加切边余量），以后各次拉深时凸缘尺寸保持不变，仅仅依靠筒形部分的材料转移来达到拉深件尺寸。因为在以后的拉深工序中，即使凸缘部
35、分产生很小的变形，也会使筒壁传力区产生很大的拉应力，从而使底部危险断面拉裂。生产实际中，宽凸缘圆筒形件需多次拉深时的拉深方法有两种法（见图5-19）： a) 通过多次拉深，逐渐缩小筒形部分直径和增加其高度（图5-19a）。这种拉深方法就是直接采用圆筒形件的多次拉深方法，通过各次拉深逐次缩小直径，增加高度，各次拉深的凸缘圆角半径和底部圆角半径不变或逐次减小。用这种方法拉成的零件表面质量不高，其直壁和凸缘上保留着圆角弯曲和局部变薄的痕迹，需要在最后增加整形工序，适用于材料较薄、高度大于直径的中小型带凸缘圆筒形件。 b) 采用高度不变法（图5-19b）。即首次拉深尽可能取较大的凸缘圆角半径和底部圆角
36、半径，高度基本拉到零件要求的尺寸，以后各次拉深时仅减小圆角半径和筒形部分直径，而高度基本不变。这种方法由于拉深过程中变形区材料所受到的折弯较轻，所以拉成的零件表面较光滑，没有折痕。但它只适用于坯料相对厚度较大、采用大圆角过渡不易起皱的情况。图5-19 宽凸缘圆筒形件的拉深方法1、2、3、4拉深次序(2) 拉深特点与无凸缘圆筒形件相比，带凸缘圆筒形件的拉深变形具有如下特点： 带凸缘圆筒形件不能用拉深系数来反映材料实际的变形程度大小，而必须将拉深高度考虑进去。因为，对于同一坯料直径D和筒形部分直径d，可有不同凸缘直径dt和高度H对应，尽管拉深系数相同(m=d/D)，若拉深高度H不同，其变形程度也不
37、同。生产实际中，通常用相对拉深高度H/d来反映其变形程度。 宽凸缘圆筒形件需多次拉深时，第一次拉深必须将凸缘尺寸拉到位，以后各次拉深中，凸缘的尺寸应保持不变。这就要求正确地计算拉深高度和严格地控制凸模进入凹模的深度。考虑到在普通压力机上严格控制凸模进入凹模的深度比较困难，生产实践中通常有意把第一次拉入凹模的材料比最后一次拉入凹模所需的材料增加3%5%（按面积计算），这些多拉入的材料在以后各次拉深中，再逐次挤入凸缘部分，使凸缘变厚。工序间这些材料的重新分配，保证了所要求的凸缘直径，并使已成形的凸缘不再参与变形，从而避免筒壁拉裂的危险。这一方法对于料厚小于0.5mm的拉深件效果更为显著。(3) 带
38、凸缘圆筒形件的拉深变形程度带凸缘筒件的拉深系数为： mt=d/D （5-6）式中 mt带凸缘圆筒形件拉深系数；d拉深件筒形部分的直径；D坯料直径。当拉深件底部圆角半径r与凸缘处圆角半径R相等，即r=R时，坯料直径为D=所以 mt=d/D= （5-7）由上式可以看出，带凸缘圆筒形件的拉深系数取决于下列三组有关尺寸的相对比值：凸缘的相对直径dt/d；零件的相对高度H/d；相对圆角半径R/d。其中以dt/d影响最大，H/d次之，R/d影响较小。带凸缘圆筒形件首次拉深的极限拉深系数见表。由表可以看出，dt/d1.1时，极限拉深系数与无凸缘圆筒形件基本相同，dt/d大时，其极限拉深系数比无凸缘圆筒形的小
39、。而且当坯料直径D一定时，凸缘相对直径dt/d越大，极限拉深系数越小，这是因为在坯料直径D和圆筒形直径d一定的情况下，带凸缘圆筒形件的凸缘相对直径dt/d大，意味着只要将坯料直径稍加收缩即可达到零件凸缘外径，筒壁传力区的拉应力远没有达到许可值，因而可以减小其拉深系数。但这并不表明带凸缘圆筒形件的变形程度大。由上述分析可知，在影响mt的因素中，因R/d影响较小，因此当mt一定时，则dt/d与H/d的关系也就基本确定了。这样，就可用拉深件的相对高度来表示带凸缘圆筒形件的变形程度。首次拉深可能达到的相对高度见表5-13。当带凸缘圆筒形件的总拉深系数mt=d/D大于表5-12的极限拉深系数，且零件的相
40、对高度H/d小于表5-13的极限值时，则可以一次拉深成形，否则需要两次或多次拉深。带凸缘圆筒形件以后各次拉深系数为： mi=di/ di-1 (i=2、3、n) (5-8)其值与凸缘宽度及外形尺寸无关，可取与无凸缘圆筒形件的相应拉深系数相等或略小的数值，见表(4) 带凸缘圆筒形件的各次拉深高度根据带凸缘圆筒形件坯料直径计算公式(见表5-6)，可推导出各次拉深高度的计算公式如下：(i=1、2、3、n) (5-9)式中 H1、H2、Hn各次拉深工序件的高度； d1、d2、dn各次拉深工序件的直径； D坯料直径； r1、r2、rn各次拉深工序件的底部圆角半径； R1、R2、Rn各次拉深工序件的凸缘圆
41、角半径。(5) 带凸缘圆筒形件的拉深工序尺寸计算程序带凸缘圆筒形件拉深与无凸缘圆筒形件拉深的最大区别在于首次拉深，现结合实例说明其工序尺寸计算程序。例5-3 试对图5-20所示带凸缘圆筒形件的拉深工序进行计算。零件材料为08钢，厚度t=1mm。图5-20 带凸缘圆筒形件解：板料厚度t=1mm，故按中线尺寸计算。(1) 计算坯料直径D 根据零件尺寸查表5-5得切边余量R=2.2mm，故实际凸缘直径dt =(55.4+22.2)=59.8mm。由表5-6查得带凸缘圆筒形件的坯料直径计算公式为D =依图5-20，d1=16.1mm，R=r=2.5mm，d2=21.1mm，h=27mm，d3=26.1
42、mm，d4=59.8mm，代入上式得D=78(mm)(其中3200/4为该拉深件除去凸缘平面部分的表面积)(2) 判断可否一次拉深成形 根据t/D =1/78 = 1.28 %dt/d = 59.8/21.1 = 2.83H/d = 32/21.1 =1. 52 mt=d/D=21.1/78=0.27查表5-12、表5-13，m1=0.35，H1/d1=0.21，说明该零件不能一次拉深成形，需要多次拉深。(3) 确定首次拉深工序件尺寸 初定dt/d1=1.3，查表5-12得m1=0.51，取m1= 0.52，则d1= m1 D = 0.5278 = 40.5(mm)取r1=R1= 5.5 mm
43、 为了使以后各次拉深时凸缘不再变形，取首次拉入凹模的材料面积比最后一次拉入凹模的材料面积(即零件中除去凸缘平面以外的表面积3200/4)增加5%，故坯料直径修正为D=79(mm)按式(5-9)，可得首次拉深高度为 H1 =21.2(mm)验算所取m1是否合理：根据t/D =1.28 %，dt/d1 = 59.8/40.5=1.48，查表5-13可知H1/d1= 0.58。因H1/d1 =21.2/40.5= 0.52H1/d1= 0.58，故所取m1是合理的。(4) 计算以后各次拉深的工序件尺寸 查表5-14得，m2= 0.75，m3= 0.78，m 4= 0.80，则d2= m2 d1= 0
44、.7540.5 = 30.4(mm)d3= m3 d2 = 0.7830.4 = 23.7(mm)d4= m4 d3 = 0.8023.7 = 19.0(mm)因d4= 19.021.1，故共需4次拉深。调整以后各次拉深系数，取m2 = 0.77，m3 = 0.80，m 4 = 0.844。故以后各次拉深工序件的直径为 d2= m2 d1= 0.7740.5 = 31.2(mm)d3= m3 d2 = 0.8031.2 = 25.0(mm)d4= m4 d3 = 0.84425.0= 21.1(mm)以后各次拉深工序件的圆角半径取 r2=R2=4.5mm，r3=R3=3.5mm，r4=R4=2.5mm设第二次拉深时多拉入3%的材料(其余2%的材料返回到凸缘上)，第三次拉深时多拉入1.5%的材料(其余1.5%的材料返回到凸缘上)，则第二次和第三次拉深的假想坯料直径分别为=78.7(mm)=78.4(mm) 以后各次拉深工序件的