冲压拉深工艺设计

(4) 凸模圆角半径的影响
(5) 摩擦的影响
(6) 压边力的影响
7.4 圆筒形件的拉深
1. 拉深系数 首次拉深时，拉深系数
d1 m1 D
后次拉深系数
d n 1 d d1 d 2 d m m 1 m 2 mn 1mn D D d1 d n 2 d n 1
0.01mm以内，表面粗糙度R 可达0.2m以下；并且，由于
a
(3) 与冷挤压相比，变薄拉深的变形区域小，拉深力较小
获得很大的变形。图7.38所示模具可在压力机一个行程中完
成一次不变薄拉深和两次变薄拉深。
7.8 压边力和拉深力的确定
压边力是为了防止起皱保证拉深过程顺利进行而施加的 力，它的大小直接关系到拉深能否顺利进行。 拉深力从广义上包括拉深力与拉深功两部分，拉深力与 拉深功常用经验公式计算。
不用压边圈的拉深系数大于用压边圈的拉深系数。
7.4.2 拉深次数的确定
m<m1m2…mn-1，m> m1m2…mn 取n次
7.4.3拉深件工序尺寸的计算
1计算步骤： (1)选取修边余量δ (2)计算毛坯直径D。 (3)计算板料相对厚度，并按表7-1判断是否采用压边圈拉伸。
(4)计算总的拉深系数，并判断能否一次拉深成形。
t /D 1/ 83 100 1.2,
m d / D 21/ 83 0.253,
(4) 确定拉深次数n按表7-8取拉深系数： 。
m1 0.515, m2 0.755, m3 0.785, m4 0.805
各次拉深直径：
d1 0.515 83mm 42.75mm
t 。 d2
对于(
h d2
＝0.3～0.70，α＝1°～45°)中锥形拉深件，
t d2
拉深次数主要取决于毛坯的相对厚度
，一般需一次或多
次拉深，根据相对厚度不同可以分为以下三种情况： 件的精度，最好在拉深终了时增加一道整形工序。 当 皱。 当 圈经多次拉深成形。
t d2 t d2
t 当 ＞2.5%时，可不采用压边圈一次拉成。为保证工 d2
1 b 2 fQ 1max A B b 1 1.6F R πd t m 2 d 1 t 危险截面的抗拉强度为
max
1 抗 1.155 b R 2 d 1 t
(7.48)
7.9.3 凸、凹模工作部分的尺寸与公差
图7.52 工件尺寸与模具尺寸
7.9.4 凸、凹模圆角半径
首次拉深凹模圆角半径可按下式计算
rd1 0.80
D d t
(7.55)
以后各次拉深的凹模圆角半径，可按下式确定
rdi 0.6～0.8 rdi1
rp 0.7～ rd1 1.0
压边力的大小可采用以下公式计算
Fq A q
式中：
(7.38)
q——单位压边力，MPa，见表7-17。
A——在压边圈上毛坯的投影面积，mm2；
压边装置设计
弹性压边装置
橡皮压边装置
弹簧压边装置
气垫式压边装置
压边力与行程的变化曲线
压 边 力 橡皮垫 弹簧垫
气垫
行程
有限位装置3;
=1.5%～2.0%时，也可一次拉成，但需采用压边
圈、拉深筋、增加工艺凸缘等措施提高径向拉应力防止起 ＜1.0%时，因坯料较薄而容易起皱，需采用压边
h 对于( d 2
＞0.7～0.80，α ≤10°～30°)的高锥形拉深
件，其变形程度更大，这时常需采用多工序的冲压方法使零 件逐渐成形，以防止因局部变薄严重而拉裂。
(b) 缩小筒径
7.6 特殊形状的制件拉深
阶梯形件、球形制件、锥形件等 7.6.1 阶梯形件的拉深 阶梯形件能否一次拉成，主要根据零件的总高度与其 最小阶梯筒部的直径之比。
2. 拉深方法的确定
相应的圆筒形件的极限拉深系数。
di (1) 若任意两个相邻阶梯的直径之比 都大于或等于 d i 1
di (2) 若某相邻两阶梯直径之比 d 小于相应的圆筒极限拉 i 1 深系数，则按带凸缘圆筒形件的拉深进行，先拉小直径 d ，
i
再拉大直径 d
i 1
，即由小阶梯拉深到大阶梯。
7.6.2 球形制件的拉深
半球形件拉深系数为m=0.707
t 当 D ＞3%时，可以采用不带压边装置的简单有底凹模一次拉成。 0 t 当 =0.5%～3%时，采用带压边圈的拉深模拉深。 D0
t 当 ＜0.5%时，采用带拉深筋的凹模或反拉深凹模成形。 D0
凸模 压边圈 凹模 顶料板
(a)反拉深；
(b)带拉深筋拉深；
(c)双弯曲拉深
7.6.3 锥形件的拉深
锥形件的拉深次数及拉深方法取决于锥形件的几何参数， 即相对高度 、锥角α和相对厚度 1、对于 ( 可一次拉成。
h d2 h d2
＜0.1～0.25，α =50°～80°)浅锥形件，
1000
(7.41)
Ai
2 Fi max hi
1000
(7.42)
7.8.3 压力机的选取
冲压力与压力机许用压力曲线
P
许用压力曲线 40
α
～
30 上止点 程 行 块 滑 下止点 20
109.4061
冲裁工艺力 曲线 拉深工
z
落料拉深 工艺力曲线
艺力曲线 弯曲工 艺力曲线
α
0 15 30 45 曲轴转角 60 75 90
部分在通过间隙时受压，厚度显著变薄(见图7.37)，同时侧 壁高度增加，因此，叫变薄拉深。 (2) 变薄拉深的工件质量高，壁厚比较均匀，壁厚偏差在 板料两向受压，晶粒细密，提高了拉深件强度。 ，所需冲压设备吨位小。 (4) 变薄拉深不易起皱，不需要压边装置，可在单动压力 机上进行深拉深，并且模具结构简单、造价低。 (5) 在一次冲压行程中，能用多层凹模进行变薄拉深，可以
1
(7.56)
首次拉深凸模圆角半径按下式确定 以后各次拉深凸模圆角半径为：
(7.57)
rp
i 1
di 1 di 2t 2
(7.58)
d 式中： i 、d i1 各工序件的外径，mm；
对于中间各次拉深工序，一般情况下可取
rp= rd 。
最后一次拉深凸模圆角半径应等于零件的圆角半径，但 不得小于(2～3)t。如果零件的圆角半径要求小于(2～3)t 时，
(5) 确定拉伸次数n。 (6) 初步确定各次拉深系数。
(7) 调整拉深系数，计算各次拉深直径。
(8) 确定各次拉伸凸模、凹模圆角半径。 (9) 计算各次拉伸半成品高度。 (10) 绘制工序图。
2. 计算实例
【例7.1】 计算图7.19(a)所示筒形制件的板料直径D拉深次数n 及各半成品尺寸，包括直径di、高度hi 和圆角半径ri ，材料为 08F。
d2 0.755 43.06 1.00735mm 32.75mm
d3 0.785 32.75 1.00735mm 25.90mm
d4 0.805 25.90 1.00735mm 21mm
(7) 绘制工序图，如图7.20所示。
7.5 带凸缘圆筒形件的拉深
Rt 1 1.1 均 ln R
Rt 3 1.1 均 (1 ln ) – R
图7.7 应力沿半径按对数曲线分布
R0
1max
Rt 1.1 均ln r
Rt r
3max 1.1 均
σ 1max σ 3min
0.61R t
σ1 σ3 σ 1 >σ 3 σ 1 <σ 3
R
多次拉深变形情况
2. 影响极限拉深系数mmin的主 要因素
(1)板料的力学性能
(2) 板料的相对厚度t/D (3) 拉深条件 ① 压边力 ② 模具几何参数
(4)拉深次数
(5) 润滑条件 (6) 拉深速度
3. 极限拉深系数的确定
用压边圈首次拉伸时的m1为0.5～0.6；后次拉深mn为
0.75～0.85，且 m2＜m3＜m4，…，＜m。
带凸缘圆筒形件按其凸缘尺寸的大小分为窄凸缘( d凸 / d ＜1.1～1.4 ) 和宽凸 缘( d凸 / d ＞ 1.4 )两种类型，如图7.21所示。
7.5.1 窄凸缘圆筒形件的拉深
窄凸缘圆筒形件拉深，有两种拉深方法。第一种方法是，在前 几道工序中按无凸缘圆筒形件拉深及尺寸计算，而在最后两道工序 中，将制件拉深成为口部带锥形的拉深件。最终将锥形凸缘校平， 如图7.22所示。第二种方法是，一开始就拉深成带凸缘形状，凸缘 直径为 d凸 t 2Rd ，以后各次拉深一直保持这样的形状，只是改变 各部分尺寸，直至拉到所要求的最终尺寸和形状，如图7.23所示。
R
7.2 拉深件的质量分析
7.2.1 起皱
1 拉深过程中影响起皱的主要因素 (1)板料的相对厚度t/D (2) 拉深系数m (3) 模具工作部分几何形状
防止起皱的措施
(1)采用便于调节压边力的压边装置 (2) 采用锥形凹模 (3) 采用拉深筋 (4)采用反拉深
7.2.2 拉裂
1. 拉裂原因 在拉深过程某一时刻，凸缘上拉应力在凹模入口处达到最大值。由实 验显示，在整个拉深过程中，当Rt减小到时，出现最大值。此时筒壁承 受最大的拉应力为
7.5.2 宽凸缘圆筒形件的拉深
d 1 m 2 D d凸 h r d 4 d 3.44 d
表12
影响变形程度的变量有两个
m1 和 h1 / d1
相同的m1而不同的hi
表13
2. 宽凸缘圆筒形件的拉深方法
1) 宽凸缘圆筒形件拉深应遵循的规律
(a) 圆角半径不变