第5章 拉深 5-3
冲压工艺学5-拉深
四、毛坯尺寸的确定
体积不变原则: 若拉深前后料厚不变，拉深前坯料表面积与
拉深后冲件表面积近似相等，得到坯料尺寸。 相似原则: 拉深前坯料的形状与冲件断面形状相似。 但坯料的周边必须是光滑的曲线连接。 形状复杂的拉深件： 需多次试压，反复修改，才能最终确定坯料形状。 拉深件的模具设计顺序： 先设计拉深模，坯料形状尺寸确定后再设计冲裁模。 切边工序：拉深件口部不整齐，需留切边余量。
以后各次拉深 F 1.3 (d i 1 d i )t b （ｉ＝2、3、…、ｎ）
第五章 拉深
第四节 拉深模设计计算
筒 壁 的 拉 裂
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
一、拉深件的修边余量
材料力学性能的不均 匀性，模具间隙分布 的不均，摩擦阻力的 不均以及定位不准确 等原因，拉深件的口 部或凸缘周边不齐， 需要修边。
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
一、拉深件的修边余量
材料力学性能的不均 匀性，模具间隙分布 的不均，摩擦阻力的 不均以及定位不准确 等原因，拉深件的口 部或凸缘周边不齐， 需要修边。
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
例 求右下图所示筒形件的坯料尺寸及拉深各工序件尺寸。 材料为10钢，板料厚度ｔ＝2ｍｍ。
第五章 拉深
第三节 筒形零件拉深的有关尺寸的确定
解：因ｔ＞ 1 ｍｍ，故按板厚中径尺寸计算。 （１）计算坯料直径 H 76 1 75 根据零件尺寸，其相对高度为 d 30 2 28 2.7 查表得切边量
第二节 圆筒形件拉深变形分析
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的应力、应变状态
模具第五章成形模
空心毛坯胀形（续一）
δ=(dmax–d0)/d0=K–1 K=1+δ
或
空心毛坯胀形时，若两端不固定， 毛坯的原始长度：
L0=L[1+(0.3~0.4)δ]+Δh
软模胀形空心毛坯工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ时，所需 的单位压力p分下面两种情况计算：
两端不固定，允许毛坯轴向自由 收缩时：p=(2t/dmax)σb
上图所示为液体胀形。液体 胀形时，凹模内的毛坯在高 压液体作用下直径胀大，最 终贴靠凹模成形。其特点： 可加工大型零件，且液体的 传力均匀，工件表面质量好。
第二节
翻边是将工件的孔边缘或外边 缘在模具作用下翻成树立的直 边，如图所示。
用翻边的方法可以加工形状复 杂的工件，翻边工件具有良好 的刚度和合理的空间形状。
根据工件边缘的形状和应力应 变状态不同，翻边可分为内孔 翻边和外缘翻边。外缘翻边又 分为外凸的外缘翻边（见图b 下图）和内凹的外缘翻边（见 图b上图）。此外根据竖边壁 厚的变化情况，可分为不变薄 翻边和变薄翻边。
影响胀形成形极限的因数主要是材料的伸长率和材料的硬化指数。一般认 为：材料的伸长率大，即塑性大，破裂前允许的变形程度大，其成形极限 大，对胀形有利。材料的硬化指数大，变形后材料硬化能力强，扩展变形 区，使应变分布趋于均匀，提高材料的局部应变能力，故成形极限大，对 胀形有利。
一般来讲，胀形破裂总是发生在材料厚度变薄最大的部位。变形区的应变 分布对胀形破裂有很大影响，工件的形状和尺寸不同，胀形时应变分布也 不同。当用球头凸模或平底凸模胀形时，前者的应变分布比较均匀，各点 应变量较大，能获得较大的胀形高度，其成形极限较大。
两端固定，毛坯轴向不能收缩时： p=2σb[(t/dmax)+(t/2R)]
习题答案：第5章拉深
第5章拉深一、填空1．拉深系数m是筒形直径和坯料直径的比值，m越小，则变形程度越大。
(5-1)2．拉深过程中，变形区是坯料的凸缘部分，其它部分是传力区。
(5-1)3．拉深中，产生起皱现象是因为该区域内受较大压应力的作用，导致材料失稳而引起的。
(5-1)4．影响拉深坯料起皱的主要因素有：材料相对厚度，拉深系数和拉深模工作部分的几何形状和尺寸。
(5-1)5．防止圆筒形件拉深起皱的方法通常是采用压料装置，并采用适当的压边力。
(5-1) 6．利用拉深模将一定形状的平面坯料或空心件制成开口件的冲压工序叫做拉深。
(5-1)7．拉深件的壁厚是不均匀的，下部壁厚略有变薄，上部分却有所增厚。
(5-1)8．板料的相对厚度t/D越小，则抗失稳能力越小，越容易起皱。
(5-1)9．一般情况下，拉深件的尺寸精度应在 IT13级以下，不宜高出 IT11 级。
(5-2)10．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原则确定坯料尺寸。
(5-3)11．拉深件的毛坯尺寸确定依据是等面积法。
(5-3)12．确定拉深件坯料形状和尺寸的原则是久里金法则。
(5-3)13．影响极限拉深系数的因素有：材料的组织与力学性能、板料的相对厚度、拉深工作条件等。
(5-4)14．有凸缘拉深件多次拉深必须遵循一个原则，即第一次拉深成有凸缘的工序件时，其凸缘的外径应等于成品零件的尺寸，在以后的拉深工序中仅仅使已拉深成形的工序件的直筒部分参与变形，逐步减少其直径并增加其高度，而第一次拉深时已成形的凸缘外径必须保持不变。
即在以后的拉深工序中不再收缩。
(5-4)15．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)16．窄凸缘圆筒形状零件的拉深，为了使凸缘容易成形，在拉深窄凸缘圆筒零件的最后两道工序可采用锥形凹模和锥形压料圈进行拉深。
(5-4)17．压料力的作用为：防止拉深过程中坯料起皱(5-5)18．目前采用的压料装置有弹性压料和刚性压料装置。
习题：第5章拉深
第五章拉深一、填空1．拉深系数m是和的比值，m越小，则变形程度越。
(5-1) 2．拉深过程中，变形区是坯料的，其它部分是。
(5-1)3．拉深中，产生起皱现象是因为该区域内受的作用，导致材料而引起的。
(5-1)4．影响拉深坯料起皱的主要因素有：、和。
(5-1) 5．防止圆筒形件拉深起皱的方法通常是，并采用适当的。
(5-1) 6．利用拉深模将一定形状的平面坯料或空心件制成开口件的冲压工序叫做。
(5-1) 7．拉深件的壁厚是不均匀的，下部壁厚略有，上部分却有所。
(5-1) 8．板料的相对厚度t/D越小，则抗失稳能力越，越起皱。
(5-1)9．一般情况下，拉深件的尺寸精度应在级以下，不宜高出级。
(5-2)10．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，可以按原则确定坯料尺寸。
(5-3)11．拉深件的毛坯尺寸确定依据是。
(5-3)12．确定拉深件坯料形状和尺寸的原则是。
(5-3)13．影响极限拉深系数的因素有：材料的、板料的、拉深等。
(5-4)14．有凸缘拉深件多次拉深必须遵循一个原则，即第一次拉深成有凸缘的工序件时，其凸缘的外径应，在以后的拉深工序中仅仅使已拉深成形的工序件的直筒部分参与变形，逐步减少其并增加其，而第一次拉深时已成形的凸缘外径。
即在以后的拉深工序中不再。
(5-4) 15．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。
(5-4) 16．窄凸缘圆筒形状零件的拉深，为了使凸缘容易成形，在拉深窄凸缘圆筒零件的最后两道工序可采用和进行拉深。
(5-4)17．压料力的作用为：(5-5)18．目前采用的压料装置有和装置。
(5-5)19．在拉深过程中，由于板料因塑性变形而产生较大的加工硬化，致使继续变形苦难甚至不可能。
为可后继拉深或其他工序的顺利进行，或消除工件的内应力，必要时进行或的热处理。
(5-7)20．拉深凸模和凹模与冲裁模不同之处在于，拉深凸、凹模都有一定的，而不是的刃口，其间隙一般板料的厚度。
冲压试题库及答案和复习
冲压试题库及答案和复习文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]冲压工艺与冲模设计试题复习第一章概述一、填空、解释、选择类型题:1、冷冲压工艺方法大致分为分离工序、成型工序.2、分离工序分落料，冲孔和切割等。
成型工序分弯曲、拉深、翻边、翻孔、胀形等。
3冷冲压生产过程的主要特征是依靠冲模和冲压设备完成。
便于实现自动化，效率高。
第二章冷冲压变形基础1.影响金属塑性和变形抗力的因素1，金属组织2.变形温度3. 变形速度4.尺寸因素2.塑性条件决定受力物体内质点由弹性状态向塑性状态过度的条件3.加工硬化随变形程度增加，所有强度指标均增加，硬度也增加，同时塑性指标下降的现象4.冲压件的质量指标主要是尺寸精度，厚度变化，表面质量及成形后的物理力学性能。
5.影响工件表面质量的主要因素是原材料的表面状态，晶粒大小，冲压时材料占模2的情况以及对工件的表面擦伤6.反载软化现象是反向加载时材料的屈服应力效拉伸时的屈服应力有所降低，出现所谓反载软化现象7.冷冲压常用材料有：黑色金属，有色金属，非金属材料8板料力学性能与冲压成形性能效为重要的有那几项p21第三章冲裁一、填空、解释、选择类型题1、冲裁是利用模具使板料产生分离的工序。
从板料沿封闭曲线相互分离，封闭曲线以内的部分作为冲裁件时，称落料，封闭曲线以外的部分作为冲裁件时，称冲孔。
2、冲裁变形过程三个阶段是从弹、塑性变形开始的，以断裂告终。
3、冲裁变形过程使工件断面明显地分成四个特征区：塌角，光面，毛面，和毛刺。
4. 影响冲裁件质量的诸多因素中，间隙是主要的因素。
5.分析冲裁件的工艺，主要从冲裁件的结构工艺性，冲裁件的精度和断面粗糙度三方面进行分析6、凸、凹模刃口的制造公差要按工件的尺寸要求来决定7、冲裁凸、凹模的常以磨钝、与崩刃的形式失效。
8、排样三种方法有废料排样、少废料排样、无废料排样。
9. 凸、凹模刃口分开加工法为了保证间隙值应满足的条件|δp|＋|δd|≤Zmax－Zmin10.搭边的作用是补偿定位误差和剪板误差，还可以使条料有一定的刚度，便于送进11.降低冲裁力的方法有材料加热冲裁、阶梯凸模、斜刃冲裁12. 冲裁时所产生的总压力包括冲裁力，卸料力，顶件或推件力13. 冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法基本分为两类1凸，凹模分别加工法2凸，凹模配作法14.模具压力中心应该通过压力机滑块的中心线。
金属工艺学第五章
高速锤成形是利用14MPa的高压气体的短时间突然膨胀,推动锤头 和框架系统作高速相对运动而产生悬空打击,使金属坯料在高速 冲击下成形。
2.精密模锻
精密模锻是在普通的模锻设备上锻制形状复杂的高精度锻件的一 种模锻工艺。 3.液态成形
液态成形是一种介于压力铸造和模锻之间的加工方法。
4.超塑性成形
锻造比是指锻造工件变形前后的横截面或长度的比值,通常用符 号Y表示,即
第三节 板料冲压与其他锻压方法
一、板料冲压
板料冲压是利用冲模使金属板料发生分离或变形的加工成 形方法。
1.冲压基本工序
(1) 分离工序 使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序称为 分离工序,包括剪切和冲裁。
图5-14 落料
图5-15 冲孔
(1) 变形温度的影响 随着变形温度的提高,金属的塑性提高,变形 抗力减少,提高了金属的锻造性。
图5-13 锻造流线的合理分布 a) 螺钉头 b) 曲轴
二、锻造流线与锻造比
1.锻造流线
工件在锻造变形过程中,其内部一些杂质也随之变形,当锻件沿轴 向伸长时,这些杂质也随之伸长呈纤维状,形成所谓锻造流线,使得 锻件具有明显的各向异性力学性能。 2.锻造比
图5-16 弯曲
图5-17 拉深
2.冲模 冲模是使板料分离或变形的工具。
图5-18 冲模 1—定位销 2—导板 3—卸料板 4—冲头 5—冲头压板 6—模垫 7—模柄 8—上模 板 9—导套 10—导柱 11—凹模 12—
凹模压板 13—下模板
1) 模架。模架由上、下模板组成。上模板用以固定冲头,下模板 用以固定凹模和送料,卸料构件。上、下模板上分别固定有导套 和导柱,用以将上、下模对准。
超塑性是指金属或合金在特定条件下进行的拉伸实验,其伸长率 超过100%的特性,例如,纯钛可超过300%,锌铝合金可超过1000% 。
5-5 压边力的计算
2．以后各次拉深模 ．
压边圈的形状为筒形（图48b、c）。毛坯均为筒形， 其稳定性比较好，在拉深过程中不易起皱，因此一般 所需的压边力较小。大多数以后各次拉深模，都应使 用限位装置。
3．在单动压力机上进行拉深 ．
压边力靠弹性元件产生，称作弹性压边装置。 常用的弹性压边装置有橡皮垫、弹簧垫和气垫 三种（图4-49）。弹簧垫和橡皮垫的压力随行 程增大而增大，这对拉深不利。
按下式计算： 浅拉深时： ΣF ≤ (0.7 − 0.8)F0 深拉深时： ΣF ≤ (0.5 − 0.6)F0
式中 ΣF ——拉深力、压边力以及其他变形力的 总和； F0 ——压力机的标准压力。
本节结束
二、拉深力的计算
对圆筒形件，拉深力计算： F=Kπdtσb
k—修正系数
压力机的总压力根据拉深力和压边力的总 和选择： ΣF = F + FQ
当拉深行程较大，特别是采用落料拉深复合模 时，不能简单地将落料力与拉深力迭加来选择 压力机，因为压力机的标称压力是指在接近下 压力机的标称压力是指在接近下 死点时的压力机压力。因此，应该注意压力机 死点时的压力机压力 的压力曲线。
第五章 拉深工艺与模具设计
§5-5压边力、拉深力的计算 压边力、
一、压边形式与压边力
（一）采用压施加轴向 （材料厚度方向）压力，防止起皱。
用锥形凹模拉深时，材料不起皱的条件是： t 首次拉深 D ≥ 0.03(1 − m) t 1 ≥ 0.03( − 1) 以后各次拉深
FQ=AP
式中FQ—压边力（N） A—在压边圈下毛坯的投影面积 P—单位压边力（MPA），可查表5-9。
（三）压边形式
1．首次拉深模 ．
一般采用平面压边装置（压边圈）。 宽凸缘拉深件，为了减少毛坯与压边圈的接触面积， 增大单位压边力，可采用如图47所示的压边圈；为了 保持压力均衡和防止压边圈将毛坯压得过紧，可以采 用带限位装置的压边圈（图48a）。
模具设计5拉深工艺与模具
•（二）有压边圈装置的简单拉深模
•
正装拉深模
•凸模较长，行程不大。
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•
倒装拉深模
•锥形压边圈将毛坯压成锥形有 利于拉深变形。
模具设计5拉深工艺与模具
•（三）压边圈装置分析 •1、弹性压边装置（用于普通单动压力机）
•a)橡皮压边装置
b)弹簧压边装置
c)气垫压边装置
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模具设计5拉深工艺与模具
模具设计5拉深工艺与模 具
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2020/11/20
模具设计5拉深工艺与模具
概述
• 拉深是将平面板料变成各种开口空心件的冲压工序。
•拉深件的分类：
• 圆筒形零件 • 曲面形零件 • 盒形零件 • 复杂形零件
•拉深件特点：
•效率高，精度高，材料消 耗少，强度刚度高。
•拉深压力机：
•单动、双动、三动压力机 和液压压力机。
模具设计5拉深工艺与模具
二、阶梯形件的拉深特点
• 1、判断能否一（t/D×100>1），而阶梯
之间直径之差和零件的高度较
小时，可一次拉出。
•判断条件：
• 上式中h/d是表6-9中拉深次数为1时的值
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模具设计5拉深工艺与模具
• 2、多次拉深时的拉深方法
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•负间隙拉深
模具设计5拉深工艺与模具
三、拉深凸凹模工作部分的尺寸及其制造公差
•1、最后一道工序： •拉深模工作部分尺寸及公差应按工件要求确定。
•工件要求外形尺寸时：
•工件要求内形尺寸时：
•2、中间各道工序：•凸凹模尺寸取毛坯过渡尺寸
•若以凹模为基准：
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式中 F1max、Fnmax 分别为首次和后续拉延的最大拉延力(N)； λ1、λ2为平均变形力与最大变形力的比值； h1、hn分别为第一次和以后各次的拉延高度(mm)。
拉延所需压力机的电机功率： N
A n 60 75 12 1.36 10
式中，N为压力机的电机功率（kW）；A为拉延功（N· m）；ξ为不均衡 系数，一般取ξ =1.2～1.4；η1、η2分别为压力机效率和电机效率，一般 可取η1＝0.6～0.8；η2=0.9～0.95；n为压力机每分钟行程次数。 若所选压力机的电机功率小于计算值，则应另选功率较大的压力机。
1—落料凸模 2—弹压卸料板 3,13—定位销冲孔凸模 4—落料凹模 5—拉延凹模 6—切口凸模 7—压料板 8—切口凹模 9—拉延凸模 10—碟形弹簧 11—压边圈 12—钩子弹簧
a)
b)
带料连续拉延
a) 无切口带料拉延 b) 有切口带料拉延
14
作业：
图1所示零件，材料为08钢， 板厚2mm(1.5mm). 计算坯料直径、拉深次 数、各次拉深后半成品 尺寸及所需的拉深力 判断是否采用压边圈， 并选择拉深设备。
图1 拉深件尺寸
15
拉延力与压力机压力曲线 1—压力机压力曲线 2—拉延力 3—落料力
其中，F为拉延力和压边力的和。 单动压力机：F=F+FQ；双动压力机：F0内>F，F0外>FQ） 复合冲压时，还包括其它力； F0内、F0外分别为双动压力机内、外滑块的公称压力； F0为压力机的公称压力。
7
4.拉深力与拉深功
（2） 拉延功的计算 首次拉延： A1=λ1F1maxh1/1000 以后各次拉延： An=λ2Fnmaxhn/1000
8
5.后续各次拉深的特点
毛坯厚度与力学性能均不均匀; 变形区保持不变，拉深终了时才逐渐缩小; 拉深最大力出现在后期; 破裂发生的拉深后期; 起皱不严重，出现在最后; 拉深系数逐次增大(硬化).
首次与二次拉延力 1—首次拉延 2—二次拉延 9
6.拉深凸、凹模设计
6.1 凸模 rp , dp ,(p153) 凹模rd ,Dd , 压边圈 (p160) 6.2 间隙 Z（p152） 6.3 凸模出气孔(p156) 6.4 凸模与凹模的结构(p159)
不产生起皱与拉裂时的最小拉深系数.
2.3 影响因素
材料: s / b r n t / (D d ) ,[m] 模具 : Z↑Rd↑Rp↑,[m] ↓ 拉深条件: 有压边圈 [m] ↓ 硬化[m1]<[m2]<…<[mn]; 润滑
3
3. 拉深次数
m>[m1] ,一次拉深 m<[m1] 需进行多次拉深 m>[m1]· [m2] , 两次拉深 m<[m1]· [m2] 需进行两次以上拉深
1
带压边的反向再次拉延模
1-上模座2-顶出弹簧3-凹模4-压边圈 5-凸模6-凸模固定板7-下模座
2
1 2
3
3 4 5 4
6
5
双动压力机用后续拉延模
1-凸模 2-压边圈固定板3-压边圈4-定位板5-凹模6-下模座
双动压力机用反向再次拉延模
1-凸模2-压边圈固定板3-压边圈4-凹模5下模座
13
带料连续拉延模
11
1
1
2 2
3
4 3
5
6 7 6 4
5 8
落料首次拉延复合模
1—上模座导2—卸料板 3—落料凹模 4—凸凹模 5— 压边圈6—拉延凸模7—下模座8—顶杆
1
双动压力机上使用的首次拉延模
1-凸模 2-上模座 3-压边圈 4-凹模固定圈 5-下模座 6-凹模
2
1
3
4
5 6 7
rd≥5t l=9~13mm
§5.4 直壁圆筒形件的拉深
1. 毛坯尺寸
2. 拉深能力: m, K 3. 拉深次数 4. 拉深力 5. 各次拉深的特点 6. 凸、凹模设计
1
1.毛坯尺寸
原则: 表面积不变
第I部分
Awp=∑Ai= A1 + A2 + A3
D 1.13 Awp
第Ⅱ部分 第Ⅲ部分 毛坯
D d 4dH 1.72rd 0.56r
总拉深系数 m=m1· m2· m3· …· mn
4
4. 拉深力与拉深功
4.1 压边力 Q=Ap
Q q[ D (d1 2rd1 ) ] / 4
Q
2 q[d n1
2
2
压边力对拉延的影响
(d n 2rdn ) ] / 4
2
FQmax
压边装置：弹性和刚性
弹性压边：弹簧、橡皮和气垫， 多用于普通压床 刚性压边：多用于双动压床
2
பைடு நூலகம்
2
式中，d 为圆筒形件的中径（mm）； H为包括修边余量的圆筒件的高度（mm）； r 为工件中线在圆角处的圆角半径（mm）。
假设：厚度不变
2
2. 拉深能力: m, K=1/m
2.1 含义
m=d / D0 (or dn / dn-1) 拉深系数，K=1/m拉深比 表征拉深变形程度
2.2 极限拉深系数: [m]
rd l
2
3
8
无压边的以后各次拉延模
1-垫板 2-上模座 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
无压边的反向再次拉延模
1-凸模 2-通气孔 3-凹模
12
1 1 2
2
3 4 5 3
6
11 7
45°~60°
4 5
8 10 25mm 9
6
7
带压边的以后各次拉延模
1-上模座 2-顶出杆 3-顶出块 4-凹模固定板 5-套环 6-凹模环 7-凸模 8-压边圈 9-下模座 10-托杆 11-限位器
首次拉延时压边力的变化
5
4. 拉深力与拉深功
气垫
弹性压边装置 a) 橡皮压边装置 b)弹簧压边装置 c)气垫压边装置 d)压边力曲线
6
4.拉深力与拉深功
4.2 拉深力 理论公式 F=Aσρ 经验公式 F=kπdtσb 4.3 选择压力机
选择压力机时一般作概略计算，同时还要校核拉延功。
（1）压力机吨位的选择 浅拉延时：F ≤ (0.7～0.8)F0 深拉延时：F ≤ (0.5～0.6)F0
10
7.拉深模典型结构
1 2 3 30° <3t 4
3
4
t=0.8~1.0mm l=3~13mm
5 2 6 7
20mm 安全孔
1
8 9 10
5
25mm
l 6 11
有压边装置的首次拉延模
无压边装置首次拉延模
1—上模座2—凸模3—通气孔4—定 位圈5—凹模6—下模座
1-缓冲杆 2-通气孔 3-顶出杆4-上模座 5-顶出块6-凹模7-凸模8-定位销9-压边圈 10-限位块11-下模座