第一节 圆筒形零件拉深讲解

当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在 底部圆角与筒壁相切处——“危险断面”产生破裂。
防止拉裂： 通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度；
通过正确制定拉深工艺和设计模具，降低筒壁所受拉应力。
一、无凸缘圆筒形零件拉深
5、旋转体拉深件坯料尺寸的确定 1）坯料形状和尺寸确定的依据
（1）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工件表面
由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；
筒壁传力区拉裂： 由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。
一、无凸缘圆筒形零件拉深 4、圆筒形零件拉深成形的缺陷及防止措施
1）凸缘变形区的起皱 主要决定于：
切向压应力σ3的大小，越大越容易失稳起皱； 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， 抵抗失稳能力越差。
压料装置产生的压料力Ｆy大小应适当；
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。
9、圆筒形零件拉深的压料力和拉深力
2）拉深力与压力机的公称压力 ①拉深力F
按经验公式可计算出圆筒形件带压料装置和不带压料装置的 首次拉深和以后各次拉深的拉深力。 ②压力机的公称压力
第n次拉深系数： mn＝dn/dn-1
6、拉深系数的确定 1）拉深系数的概念
拉深系数m 表示拉深前后坯料(工序件)直径的变化率.
m 愈小，说明拉深变形程度愈大，相反变形程度愈小. 拉深件的总拉深系数等于各次拉深系数的乘积，即
若m 取得过小，会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。 极限拉深系数: 工件在危险断面不至拉破时，所能达到的最小拉深系数mmin。
系数的值。
一、无凸缘圆筒形零件拉深
7、拉深次数与工序尺寸
1）拉深次数的确定
若m总＞mmin，拉深件可一次拉深，否则须多次拉深。其拉深
次数确定： ①查表法：
根据零件的相对高度H/d 和毛坯的相对厚度(t/D×100)由表5-6 查得。 ②推算方法 ③计算方法
7、拉深次数与工序尺寸
2）各次拉深工序件尺寸的确定
最易起皱的位置： 凸缘边缘区域 防止起皱： 压边
一、无凸缘圆筒形零件拉深 4、圆筒形零件拉深成形的缺陷及防止措施
2）筒壁传力区的拉裂
筒壁受力的复杂性导致拉深后工件的侧壁壁厚和硬度分布 并不均匀。
一、无凸缘圆筒形零件拉深 4、圆筒形零件拉深成形的缺陷及防止措施 2）筒壁传力区的拉裂
主要取决于： 一方面是筒壁传力区中的拉应力； 另一方面是筒壁传力区的抗拉强度。
任何形状的母线绕轴旋转一周所得到的旋转体面积，等于该 母线的长度与其重心绕该轴线旋转所得周长的乘积。
一、无凸缘圆筒形零件拉深
6、拉深系数的确定
1）拉深系数的概念
拉深系数m ：指圆筒形件拉深后的直径dn与拉深前的坯料（或
半成品）的直径D之比。即 m ＝dn /D
第一次拉深系数： m1＝d1/D
第二次拉深系数： m2＝d2/d1
Hi

0.25
D2 di
di
0.43
ri di
(di
0.32ri )
一、无凸缘圆筒形源自文库件拉深
8、后续各次拉深的特点 后续各次拉深所用的毛坯不是平板而是筒形件，因此，它与
首次拉深相比，有许多不同之处.
9、圆筒形零件拉深的压料力和拉深力 1）压料装置与压料力
在模具结构上采用压料装置防止拉深过程中的起皱，可按 表5-7判断。
积近似相等。
（2）相似原理 毛坯的形状一般与工件截面形状相似，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。
一、无凸缘圆筒形零件拉深 5、旋转体拉深件坯料尺寸的确定
单动压力机，其公称压力应大于工艺总压力Fz 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，应使工艺力曲 线位于压力机滑块的许用压力曲线之下。 在实际生产中，可以按下式来确定压力机的公称压力：
浅拉深：Fg≥（1.6-1.8）Fz 深拉深：Fg≥（1.8-2.0）Fz
第一节 圆筒形零件拉深
二、有凸缘圆筒形件的拉深
变形特点：拉深过程，其变形区的应力状态和变形特点与无凸缘 圆筒形件是相同的。但坯料凸缘部分不是全部拉入凹模。
1、窄凸缘圆筒形件的拉深
相对凸缘直径df／d＝1.1～1.4之间的凸缘件。其拉深时工
艺计算按一般圆筒形件的计算方法。
二、有凸缘圆筒形件的拉深
2、宽凸缘圆筒形件的拉深
d f／d≥1.4的凸缘件，其拉深系数取决于有关尺寸的三个相
宽凸缘件多次拉深工艺方法：
(1)中小型零件(df＜200mm) 如图a)
(2)大型零件(df＞200 mm) 如图b)
第一节 圆筒形零件拉深
三、阶梯形圆筒零件的拉深
变形特点：
阶梯形件的拉深与圆筒形件的拉深基本相同,也就是说每一 阶梯相当于相应圆筒形件的拉深。 1、拉深次数确定
根据零件高度ｈ与最小筒部直径ｄｎ之比判断能否一次拉
2）简单旋转体拉深件毛坯尺寸的确定 ①将拉深件划分为若干个简单的几何体； ②分别求出各简单几何体的表面积； ③把各简单几何体面积相加即为零件总面积； ④根据表面积相等原则，求出坯料直径。
常用旋转体拉深件坯料直径计算公式见表5-3 3）复杂形状旋转体拉深件毛坯尺寸的确定 久里金法则(重心法)求其表面积：
对比值：相对凸缘直径d f /ｄ、相对拉深高度ｈ/ｄ、相对圆角半 径r/ｄ。首次拉深系数可查表5-10。
可根据拉深系数或零件相对高度， 判断拉深次数。
宽凸缘件的拉深原则：
若总拉深系数m大于第一次拉深系
数极限值，或相对拉深高度ｈ/ｄ小于
极限拉深相对高度，可一次拉成。反 之，则需要多次拉深。
二、有凸缘圆筒形件的拉深 2、宽凸缘圆筒形件的拉深
从工艺的角度来看，mmin越小越有利于减少工序数。
6、拉深系数的确定
2）影响极限拉深系数的因素
主要是材料方面（材料性能、材料的相对厚度）、模具的几 何参数、拉深工件条件（摩擦润滑、压料力、拉深次数）等的 影响。
3）极限拉深系数的确定 表5-4和表5-5是圆筒形件在不同条件下各次拉深的极限拉深
系数。 为了提高工艺稳定性和零件质量，适宜采用稍大于极限拉深
式中 d——冲件直径； D——坯料直径； m1——第一次拉深系数； m均——第一次拉深以后各次的平均拉深系数
拉 深 过 程 的 应 力 与 应 变 状 态
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
圆 筒 形 件 拉 深 时 凸 缘 变 形 区 的 应 力 分 布
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
外力
凸缘产生内应力： 径向拉应力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)
拉深单元变形动画
一、无凸缘圆筒形零件拉深
2、圆筒形零件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
成。第一次拉深允许的相对高度可表5-11.
三、阶梯形圆筒零件的拉深
2、拉深方法的确定 1）当任意两相邻阶梯直径之比（dn/dn-1）都不小于相应的圆
筒形件的极限拉深系数，拉深方法如图a）。
2）若相邻两阶梯直径之比（dn/dn-1）小于相应圆筒形件的 极限拉深系数，拉深方法如图b）。
一、无凸缘圆筒形零件拉深 7、拉深次数与工序尺寸 1）拉深次数的确定
（１）工序件直径的确定
确定拉深次数以后，由表查得各次拉深的极限拉深系数，适 当放大，并加以调整，其原则是：
①保证ｍ1ｍ2…ｍｎ＝d/D ②使ｍ1＜ｍ2＜…＜ｍｎ 最后按调整后的拉深系数计算各次工序件直径：
ｄ1＝ｍ1Ｄ；ｄ2＝ｍ2ｄ1；…；ｄｎ＝ｍｎｄｎ－１； （２）工序件高度的计算
根据拉深后工序件表面积与坯料表面积相等原则，可得工 序件高度计算公式。计算前先定出各工序件的底部圆角半径。
第一节 圆筒形零件拉深 一、无凸缘圆筒形零件拉深 1、圆筒形零件拉深变形过程 1）拉深成形时板料的受力分析
2）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。
1、圆筒形零件拉深变形过程 2）拉深变形过程及特点
1）凸缘部分——主要变形区 应力分布图
2）凹模圆角部分——过渡区 3）筒壁部分——传力区 4）凸模圆角部分——过渡区 5）筒底部分——小变形区（可忽略不计）
坯料各区的应力与应变是很不均匀的。
一、无凸缘圆筒形零件拉深
4、圆筒形零件拉深成形的缺陷及防止措施 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。 凸缘变形区起皱：
②推算方法
A.由表5-4或表5-5中查得各次的极限拉深系数； B.依次计算出各次拉深直径，即 ｄ1＝ｍ1Ｄ；ｄ2＝ｍ2ｄ1；…；ｄｎ＝ｍｎｄｎ－１ C.当ｄｎ≤ｄ时，计算的次数即为拉深次数。
一、无凸缘圆筒形零件拉深 7、拉深次数与工序尺寸 1）拉深次数的确定
③计算方法 拉深次数
n 1 lg d 1gm1D lg m均
第五章 拉深工艺与拉深模设计
拉深： 又称拉延,是利用拉深模在压力机的压力作用下,将平板坯料
或空心工序件制成开口空心零件的加工方法 它是冲压基本工序之一,可以加工旋转体零件，还可加工盒
形零件及其它形状复杂的薄壁零件。
不变薄拉深
拉深 变薄拉深
拉深模 ： 拉深所使用的模具。
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。