拉深模具设计
拉深工艺与拉深模具设计与辅助工序
4）拉深件底部孔距：
dd12r1t
拉深工艺与拉深模具设计和辅助工 序
4.2.3 拉深件的精度等级 主要指其横断面的尺寸精度；一般在IT13级
以下，不宜高于IT11级，高于IT13级的应增加整 形工序。
4.2.4 拉深件的材料 1）具有较大的硬化指数； 2）具有较低的径向比例应力σr/σb峰值； 3）具有较小的屈强比σs/σb； 4）具有较大的厚向异性指数r。
课后思考
1、阐述拉深模设计程序，与冲裁模设计程 序比较，在确定工艺方案时有什么区别？
拉深工艺与拉深模具设计和辅助工 序
4.2 审图与拉深工艺性分析
学习目标： 掌握拉深件的结构工艺性要求，了解拉深件在
公差、材料上的要求，掌握拉深件工序安排的一般 原则。
教学要求： 根据弯曲件的结构工艺性要求改善拉深件的结
拉深工艺与拉深模具设计和辅 助工序
拉深工艺与拉深模具设计和辅助工 序
概述 4.1 拉深模设计程序 4.2 审图与拉深工艺性分析 4.3 拉深件毛坯尺寸计算 4.4 圆筒形件拉深计算 4.5 拉深凸、凹模结构设计 4.6 拉深件成形模具总体结构设计 4.7 其它旋转体件的拉深 4.8 盒形件的拉深 4.9 其它拉深方法 4.10拉深次品分析拉深及工艺拉与拉深深模中具设的计和辅辅助助工 工序
拉深工艺与拉深模具设计和辅助工 序
拉深工艺与拉深模具设计和辅助工 序
案例分析： 带凸缘制件
壁厚成形零件的拉深工艺。
拉深工艺与拉深模具设计和辅助工 序
拉深件
拉深工艺与拉深模具设计和辅助工 序
拉深模
拉深工艺与拉深模具设计和辅助工 序
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4.1
拉深模设计程序
审图 拉深工艺性分析 拉深工艺方案制定
拉深模具的设计拉深模具的分类及典型结构拉深模按其工序顺序可分...
拉深模具的设计拉深模具的分类及典型结构拉深模按其工序顺序可分为首次拉深模和后续各工序拉深模，它们之间的本质区别是压边圈的结构和定位方式上的差异。
按拉伸模使用的冲压设备又可分为单动压力机用拉深模、双动压力机用拉深模及三动压力机用拉深模，它们的本质区别在于压边装置的不同（弹性压边和刚性压边）。
按工序的组合来分，又可分为单工序拉深模、复合模和级进式拉深模。
此外还可按有无压边装置分为无压边装置拉深模和有压边装置拉深模等。
下面将介绍几种常见的拉深模典型结构。
1一凸模；2一定位板；3一凹模；4一下模座图 1 无压边装置的首次拉深模1．首次拉深模（1）无压边装置的首次拉深模（图1）此模具结构简单，常用于板料塑性好，相对厚度时的拉深。
工件以定位板 2 定位，拉深结束后的卸件工作由凹模底部的台阶完成，拉深凸模要深入到凹模下面，所以该模具只适合于浅拉深。
（2）具有弹性压边装置的首次拉深模这是最广泛采用的首次拉深模结构形式（图2）压边力由弹性元件的压缩产生。
这种装置可装在上模部分（即为上压边），也可装在下模部分（即为下压边）。
上压边的特征是由于上模空间位置受到限制，不可能使用很大的弹簧或橡皮，因此上压边装置的压边力小，这种装置主要用在压边力不大的场合。
相反，下压边装置的压边力可以较大，所以拉深模具常采用下压边装置。
（3）落料首次拉深复合模图 3 为在通用压力机上使用的落斜首次拉深复合模。
它一般采用条料为坯料，故需设置导料板与卸料板。
拉深凸模 9 的顶面稍低于落料凹模 10 ，刃面约一个料厚，使落料完毕后才进行拉深。
拉深时由压力机气垫通过顶杆 7 和压边圈 8 进行压边。
拉深完毕后靠顶杆 7 顶件，卸料则由刚性卸料板 2 承担。
1一凸模；2一上模座；3一打料杆；4一推件块；5一凹模；6一定位板；7一压边圈；8一下模座；9一卸料螺钉图 2 有压边装置的首次拉深模（4）双动压力机上使用的首次拉滦模（图4）因双动压力机有两个滑块，其凸模 1 与拉深滑块（内滑块）相连接，而上模座2（上模座上装有压边圈3）与压边滑块（外滑块）相连。
拉深模具压料筋设计
拉深模具压料筋设计
拉深模具是一种常用的金属加工工具，在拉伸和冲压工艺中有广泛的应用。
在拉深的过程中，由于金属的塑性变形，材料会被逐渐压缩，导致摩擦力增大，从而使得拉深力矩逐渐增大，需要增加压料筋来提高拉深的稳定性。
压料筋是指在拉深模具中安装的用于支撑材料的钢杆或其他形
状的金属构件。
设计良好的压料筋可以有效地避免材料的侧向移动，从而提高拉深的质量和效率。
以下是拉深模具压料筋设计的关键要素： 1. 压料筋的位置
压料筋的位置应该在模具的侧壁上，与模具钢板相邻接，以便支撑材料的侧向移动。
同时，为了避免压料筋与模具钢板之间的空隙，应该将其放置在模具钢板的凸起部位上。
2. 压料筋的材料
压料筋的材料应该具有足够的强度和刚度，以承受拉深过程中的压力和摩擦力。
常用的材料包括高速钢、合金钢等。
3. 压料筋的形状
压料筋的形状应该与材料的形状相适应，以避免材料的侧向移动和变形。
常用的压料筋形状包括U形、V形、弓形等。
4. 压料筋的数量和间距
压料筋的数量和间距应该根据拉深的深度和材料的硬度来确定。
一般来说，压料筋的数量越多，拉深的稳定性越高，但也会增加制造成本。
间距越小，对材料的支撑越密集，但也会增加摩擦力，从而使
得拉深的能耗增加。
5. 压料筋表面的涂覆
为了减少摩擦力和磨损，可以在压料筋表面涂覆一层涂料或润滑剂。
常用的涂料包括Teflon、硅油等。
总之，压料筋的设计是影响拉深模具性能的重要因素之一，需要根据具体的工艺要求和材料特性来进行合理的设计和制造。
模具设计与制造第7章拉深工艺与模具设计
尺寸测量
使用测量工具对拉深制品的尺 寸进行测量，以检查其是否符 合设计要求。
壁厚测量
使用壁厚测量仪对拉深制品的 壁厚进行测量，以检查其是否 均匀。
强度测试
对拉深制品进行拉伸或压缩试 验，以检测其力学性能是否满
足要求。
提高拉深制品质量的措施
选用优质材料
选用质量稳定、性能良好的材料，以提高拉深制品的基 本质量。
的强度和刚度等因素。
压力过大会导致工件破裂或模 具损坏，而压力过小则会导致
工件起皱或形状不规整。
压力控制需要与速度控制和温 度控制等参数进行协调，以确 保整个拉深过程的稳定性和可
靠性。
拉深工艺的速度控制
速度控制是拉深工艺中的另一 个重要参数，它直接影响到工
件的表面质量和尺寸精度。
速度控制需要考虑到工件的材 质、厚度、润滑条件以及模具
拉深工艺的应用领域
汽车行业
汽车覆盖件、油箱、仪 表盘等部件的制造。
家用电器行业
电子行业
航空航天行业
空调、冰箱、洗衣机等 产品的外壳和内部零件
的制造。
手机、电脑等产品的外 壳和内部结构件的制造。
飞机蒙皮、机身部件等 高精度、高质量要求的
零件的制造。
拉深工艺的发展趋势
高精度、高质量
柔性化、个性化
随着科技的发展，对拉深工艺的精度和 产品质量要求越来越高，高精度、高质 量的模具和加工设备成为发展的趋势。
破裂。
凸模设计
凸模的作用是将材料拉入凹模， 因此需要具有足够的刚性和强度。 凸模的直径应与凹模相匹配，以
保持适当的间隙。
压边圈设计
压边圈的作用是控制材料流动， 防止材料起皱。压边圈的宽度和 重量应适中，以确保压力均匀。
落料拉深复合模具设计
落料拉深复合模具设计落料拉深复合模具是一种常用的成形工艺，广泛应用于金属冲压、塑料注塑等行业。
由于带有拉深工艺，其设计需要结合该工艺的特点，才能满足产品的要求并提高生产效率。
落料拉深复合模具采用一次成形工艺，将拉杆首先拉伸成形，然后在工件上产生凹陷，从而使工件的深度增加。
具有一次成形、成本低等优点，因此在制造业中得到了广泛应用。
其所采用的复合模具结构，使得一台机器能够同时生产多种不同的零部件，大大提高了生产效率和经济效益。
复合模具的成功设计，与模具结构设计和材料的选择密切相关。
一般而言，落料拉深模具的结构设计分为四个部分：拉杆、固定板、移动板和凸模。
通过不同部位的设计，我们可以使得整个成形过程更加合理、顺畅，从而提高成品的质量。
首先是拉杆的设计。
拉杆是实现拉深工艺的关键部件，它的材料、强度以及表面质量直接影响到成品的质量。
在设计拉杆时，应该考虑到拉杆的表面质量，选择耐磨、高强度、不易变形的导杆作为拉杆，以保证拉深的精度和质量。
其次是固定板和移动板的设计。
固定板和移动板的结构设计，在复合模具中占据着非常重要的地位。
两者之间应避免轴向移动，应保证垂直度和平面度，并要考虑补正加工工艺的问题。
此外，固定板和移动板的加工精度也应当高，以便使得成形过程更加稳定。
最后是凸模的设计。
在落料拉深的过程中，凸模在工件上产生凹陷，从而完成了拉深的过程。
凸模与零件可通过套装设计实现。
在凸模的设计中，应注意一次成形、加工难易度、产品尺寸和表面光滑度的问题。
总之，落料拉深复合模具设计是一个涉及多个领域的复杂问题，需要工程师和技术人员多方面的投入和努力。
在成功设计出一款优秀的落料拉深复合模具之后，生产出来的制品不仅可以减轻企业的人力和成本压力，而且为社会提供了更优质的产品质量和服务。
落料拉深复合模具设计
落料拉深复合模具设计1. 引言复合模具是一种常用于塑料加工、金属成型等工业领域的生产工具，其由多个组成部分组合而成，用于制造具有特定形状和尺寸的零件。
落料拉深复合模具是一种用于金属加工的模具类型，广泛应用于汽车、航空航天和家电等领域。
本文将介绍落料拉深复合模具的设计原理、材料选择、结构优化以及加工工艺等方面的内容。
2. 设计原理落料拉深复合模具的设计原理基于金属板材经过拉伸和拉深过程，使其产生特定形状和尺寸的成品零件。
在设计过程中，需要考虑以下几个方面：2.1 材料选择选择合适的材料对模具的性能和寿命至关重要。
常用的材料包括工具钢、合金钢和硬质合金等。
根据零件要求的材料强度和耐磨性，选择合适的材料可以提高模具的使用寿命和稳定性。
2.2 结构设计模具的结构设计是模具性能的关键因素之一。
在设计过程中，需要考虑到板材的拉伸和拉深过程中的受力情况，合理布置结构和增加加固部位，可以提高模具的刚性和稳定性。
2.3 加工工艺落料拉深复合模具的加工工艺包括材料预处理、数控加工、热处理和表面处理等过程。
合理选择和控制加工工艺可以确保模具的精度和质量。
3. 模具设计步骤模具的设计步骤可以分为以下几个阶段：3.1 需求分析根据零件的要求，确定模具的设计目标和参数。
包括零件的形状、尺寸和材料等要求。
3.2 结构设计根据需求分析的结果，进行模具的结构设计。
考虑到荷载情况、刚性要求和加工工艺等因素，合理布置结构和增加加固措施。
3.3 零件设计根据结构设计的结果，进行各部件的设计和绘制。
包括模具底板、上模、下模和滑块等部件。
3.4 材料选择根据模具的使用要求和工作环境，选择合适的材料。
考虑到材料强度、耐磨性和加工性能等因素。
3.5 工艺设计根据加工工艺要求，进行模具的工艺设计。
包括数控加工程序、热处理工艺和表面处理工艺等。
4. 模具结构优化为了提高模具的使用寿命和稳定性，可以通过结构优化的方法进行设计改进。
常用的优化方法包括有限元分析、参数化设计和材料优化等。
4.5拉深模具设计
深度拉深件或落料拉深复合模：
应使工艺力曲线位于压力机滑块 的许用压力曲线之下，还需对压力机 的电机功率进行校核
三. 压力机的选择
深度拉深件或落料拉深复合模：
1 F1 max h1
1000
① 计算拉深功A
首次拉深：
以后各次拉深：
凸、凹模工作部分形状
带压边圈的拉深
：
a：用于直径d≤100mm的拉深件
b：用于直径d＞100mm的拉深件
五. 拉深工艺的辅助工序
润滑
热处理
目的：消除加工硬化及残余应力
对于普通硬化金属（如08钢、10钢、15钢等）， 若工艺过程正确，模具设计合理，一般可不要进行中 间热处理。 对高度硬化金属（如不锈钢、耐热钢等），一般 一、二道工序后就要进行中间热处理。
凸模圆角的影响
：
凸模圆角rp↓↓→rp处弯曲变形程度 ↑→“危险断面”受拉力大→工件易产生局部变薄； 凸模圆角rp↑↑→凸模与毛坯的接触面↓→ 易产生底部变薄和内皱
四. 凸、凹模工作部分的尺寸设计
凹模圆角半径rd的计算
：
首次拉深： d r
1
0.8 ( D d )t
以后各次拉深： d n
r (0.6 ~ 0.8)rdn1
式中：rd1、rdn-1、rdn——首次、第（n－1）次和第n 次拉深模的凹模圆角半径 D——毛坯直径；d——中径；t——工件厚度。
有平面凸缘拉深件，最后一次拉深时：
凹模圆角半径应和拉深件的一致，即rdn＝r。
四. 凸、凹模工作部分的尺寸设计
凸模圆角半径rd的计算
四. 凸、凹模工作部分的尺寸设计
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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8.1.1 无压边圈的拉深模
无压边圈有顶出装置的拉深模
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8.1.1 无压边圈的拉深模
无压边圈落件拉深模
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8.1.2 带压边圈的拉深模
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8.6 拉深模设计实例
8.6.3 落料与首次拉深复合工序力的计算
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8.6 拉深模设计实例
3. 初选压力机标称压力 当落料拉深复合时， 由于滑块的受力行程大于压力机的标称压力行程， 必须使落料拉深力曲线全部位于压力机滑块的许用负荷曲线之下， 而不能只考虑标称压力是否大于拉深力去确定压力机规栺。 可以按下式初步确定拉深工序所需的压力机标称压力：
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8.6 拉深模设计实例
2. 判断可否一次拉深成形
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8.6 拉深模设计实例
3. 确定首次拉深工序件尺寸
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8.6 拉深模设计实例
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8.6 拉深模设计实例
4. 计算以后各次拉深的工序件尺寸
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8.6 拉深模设计实例
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8.6 拉深模设计实例
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8.2 单动压力机后次拉深模
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8.2 单动压力机后次拉深模
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8.3 单动压力机落料拉深模
拉深工序可以与一种或多种其他冲压工序(落料、冲孔、成 形、翻边、切边)复合，构成拉深复合模。 • 在单动压力机的一个工作行程内，落料拉深模可完成落料、 拉深两道(或更多道)工序。 • 工作效率高，但结构较复杂，要注意模具中所复合的各冲压 工序的工作次序。 •
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8.3.3 矩形制件落料拉深模
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8.3.3 矩形制件落料拉深模
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8.3.4 落料拉深压形模
图8.17 落料拉深压形复合模
落料拉深压形复合模上模下行时，落料拉深凸凹模与落料凹模完成落料。上模继续下行，落料拉深凸凹模与拉深 凸模完成拉深。 上模行程的终了，压形凸模和拉深压形凸凹模镦压制件，进行压形。
有弹性压边装置的倒装式拉深模
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8.1.2 带压边圈的拉深模
• 带凸缘工件的 拉深模结构， 毛坯用定位板 定位。
• 在下模座上安 装了定距垫块， 用来控制拉深 深度。 • 以保证制件的 拉深高度和凸 缘直径。
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凸缘件拉深模(定距垫块)
8.1.2 带压边圈的拉深模
• 毛坯用固定挡料销定位，打料块同时起定距垫块的作用，控制拉 深高度和凸缘直径。
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8.6 拉深模设计实例
5. 工艺方案
• 本工件需要： • • • • 落料(制成的坯料)、四次拉深、切边(达到制件要求的凸缘直径)。 为了提高生产效率，将坯料的落料与首次拉深复合。 该制件的冲压工艺方案为： 落料与首次拉深复合→第二次拉深→第三次拉深→第四次拉深 →切边。
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8.6 拉深模设计实例
8.6.6 压力机选择
• 根据标称压力，滑块行程，及模具闭合高度，确定选择型号为JC23—35型开 式双柱可倾压力机。 • 校核过程如下：确定所选型号压力机的滑块许用负荷图，设备参数和模 具工艺力确定模具工作过程中对应的落料拉深力曲线，
•
•
若落料拉深力曲线处于许用负荷曲线之下，则所选设备符合工作要求；
若落料拉深力曲线超出许可范围(见图8.25)，则需选择标称压力更大型
号的压力机，继续以上校核过程。
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8.5 双动压力机拉深模
把平板坯 料送入模具 内。 外滑块首 先下行，将 坯料压住完 成压边，接 着内滑块下 行进行拉深。 拉深完毕 后内滑块带 动凸模首先 回程，然后 压边圈回程。
图8.21 双动压力机大型工件拉深模(凸模导向)
以上内、外滑块的动作次序由双动压力机本身提供。模具中的顶料支撑装置将
第8章 拉深模具设计
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教学提示与要求
教学提示：
• • • • • • 拉深在单动压力机、双动、以及三动压力机上进行。 常见的有单动压力机拉深模和双动压力机拉深模。 在单动压力机上工作的拉深模，为首次拉深模及后次拉深模。 可分为单工序拉深模、落料拉深模、落料拉深冲孔模、落料正 反拉深冲孔翻边模等。 拉深模又有带压边装置与不带压边装置之分。
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8.3.5 落料拉深冲孔模
板料通过定位 槽送进定位。 落料拉深凸凹 模与落料凹模 完成落料。 落料拉深凸凹 模与拉深冲孔 凸凹模完成拉 深。 冲孔凸模与拉 深冲孔凸凹模 完成冲孔。
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冲孔废料由空心螺杆孔落下。 上模回程时，固定卸料板卸下条形废料。 压边卸料圈顶出拉深冲孔凸凹模上的制件。 若制件卡住，可由打料盘推出。
教学要求：
• 掌握各种单动压力机首次拉深模、单动压力机后次拉深模、单动压力机 拉深复合模的工作原理、结构和适用范围。 • 了解双动压力机拉深模的工作原理和典型结构。
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8.1 单动压力机首次拉深模
• 拉深模结构相对较简单。
• 单动压力机首次拉深模所用的毛 坯为平面形状
拉深模
单动压力机用拉深模
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8.3.1 凸缘制件的落料拉深模
条形板料通过定 位槽定位，上模下行 ，落料拉深凸凹模与 落料凹模完成落料工 序。 拉深凸模将落料 毛坯拉入落料拉深凸 凹模孔内，完成拉深 工序。
图8.13 带凸缘制件落料拉深复合模
上模回程，固定卸料板卸下废料，压边圈将制件顶出；若制件卡在落料拉深凸凹模孔内，可通过打料 杆推出。 这类模具要设计成先落料后拉深，因此拉深凸模低于落料凹模。
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制件从凹模中顶出。
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8.6 拉深模设计实例
如图8.23所示工件，材料为08钢，厚度t=1mm。大批量生产。试确 定拉深工艺，设计拉深模。
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8.6 拉深模设计实例
8.6.1 工件的工艺性分析
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8.6 拉深模设计实例
8.6.2 工艺方案确定 板料厚度t=1mm，按中线尺寸计算。 1.计算坯料直径
• 在固定压边圈上制出缺口，安全、方便地将毛坯定位，凸模将毛 坯拉入凹模成形。
• 拉深制件进入凹模下部的大通孔，制件口部发生弹性张开，凸模 上行时将凹模下底面刮落。
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8.1.2 带压边圈的拉深模
• 凸模和弹性元件装在上模，凸模比较长，适宜于拉深深度不大的制件。 弹性元件一般为弹簧或者橡皮，压边圈兼有卸件作用。 • 拉深制件进入凹模下部的大通孔，制件口部发生弹性张开，凸模上行时 将凹模下底面刮落。
有弹性压边装置1.2 带压边圈的拉深模
１－模柄 ２－上模座 ３－凸模固定板 ４－弹簧 ５－压边圈 ６－定位板 ７－凹模 ８－下模座 ９－卸料螺钉 10－凸模
正装拉深模
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8.1.2 带压边圈的拉深模
• 凹模固定在上模座上，有刚性打料装置。 • 坯料由固定挡料销定位，凸模固定在下模座上，有弹性压边装置。 • 压边力可以由弹簧或橡皮产生，也可以由气垫产生。
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补充：落料拉深复合模
1-顶杆 2-压边圈 3-凸凹模 4-推杆 5-推件板 6-卸料板 7-落料凹模 8-拉深凸模
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8.3.2 球形制件落料拉深模
图8.14 球形制件落料拉深复合模
球形工件落料拉深复合模。落料拉深凸凹模的外缘是落料凸模刃口，内孔是拉深凹模。 模具采用固定卸料板卸料。为减小拉深时起皱趋势，在落料拉深凸凹模的凸模刃口处设计了一个锥面。
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8.6 拉深模设计实例
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8.6 拉深模设计实例
8.6.4 模具工作部分尺寸的计算
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8.6 拉深模设计实例
8.6.5 模具的总体设计 采用正装式结构，落料 拉深凸凹模安装在上模； 刚性卸料板卸去废料， 也起导尺作用， 用导尺和固定挡料销 定位； 打料块将卡在凸凹模 内的工件推出。
8.4 单动压力机落料、正反拉深、冲孔和翻边复合模
条料沿定位槽送进 定位。 落料拉深凸凹模与 落料凹模完成落料工 序。 压边顶件圈气垫压 边。 落料拉深凸凹模与 拉深凸凹模进行正拉 深。 拉深冲孔凸凹模与 拉深凸凹模进行反拉 深。 冲孔凸模与拉深冲 孔凸凹模完成冲孔。
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拉深冲孔凸凹模对制件底部进行翻边，制件完成成形。 冲孔废料由拉深冲孔凸凹模的孔中落下。
凸缘件拉深模(打料块定距)
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8.2 单动压力机后次拉深模
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无压边装置的以后各次拉深模
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8.2 单动压力机后次拉深模
1-推件板
2-拉深凹模 3-拉深凸模
4-压边圈
5-顶杆 6-弹簧
有压边装置的以后各次拉深模
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8.2 单动压力机后次拉深模
无 压 边 装 置 的 反 向 拉 深 模