拉深工艺与拉深模具设计一
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模具设计与制造第7章拉深工艺与模具设计
有无明显缺陷。
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。
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。
第六章 拉深工艺与拉深模具
2
上 海 应 用 技 术 学 院
拉深模： 拉深所使用的模具。
上 海 应 用 技 术 学 院
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
拉 深 模 结 构 图
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 3 于板料厚度。
13
3.筒壁部分： 这是拉深时形成的侧壁部分，是已经结束了塑性变形阶段
的已变形区。这个区受单向拉应力作用，变形是拉伸变形。 是传力区。
4.凸模圆角部分：这是与凸缘圆角接触的部分，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：这部分材料与凸模底面接触，在拉深开始时即被拉入凹
上 海 应 用 技 术 学 院
模，并在拉深的整个过程保持其平面形状。它受双向拉应力作用，变形是 双向拉伸变形。但这部分材料基本上不产生塑性变形或者只产生不大的塑 性变形。筒壁、底部圆角、筒底这三部分的作用是传递拉深力，把凸模的 作用力传递到变形区凸缘部分上，使之产生足以引起拉深变形的径向拉应 力，因而又叫传力区。
材料在拉深过程中产生塑性流动转
移了，使得拉深后工件高度增加了， 壁厚也略有增加。
8
（一）拉深成形时板料的受力分析 （二）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，
上 海 应 用 技 术 学 院
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。
上 海 应 用 技 术 学 院
拉深模： 拉深所使用的模具。
上 海 应 用 技 术 学 院
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
拉 深 模 结 构 图
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 3 于板料厚度。
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3.筒壁部分： 这是拉深时形成的侧壁部分，是已经结束了塑性变形阶段
的已变形区。这个区受单向拉应力作用，变形是拉伸变形。 是传力区。
4.凸模圆角部分：这是与凸缘圆角接触的部分，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：这部分材料与凸模底面接触，在拉深开始时即被拉入凹
上 海 应 用 技 术 学 院
模，并在拉深的整个过程保持其平面形状。它受双向拉应力作用，变形是 双向拉伸变形。但这部分材料基本上不产生塑性变形或者只产生不大的塑 性变形。筒壁、底部圆角、筒底这三部分的作用是传递拉深力，把凸模的 作用力传递到变形区凸缘部分上，使之产生足以引起拉深变形的径向拉应 力，因而又叫传力区。
材料在拉深过程中产生塑性流动转
移了，使得拉深后工件高度增加了， 壁厚也略有增加。
8
（一）拉深成形时板料的受力分析 （二）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，
上 海 应 用 技 术 学 院
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。
拉深工艺及拉深模具的设计
拉深工艺及拉深模具的设计拉深工艺是一种常见的金属加工方法，用于将平面金属材料加工成具有凹凸形状的器件或零件。
它通常涉及到将金属板材通过拉伸的方式使其变形，以达到所需的形状和尺寸。
而拉深模具则是用于支撑和引导金属板材在拉深过程中发生变形的工具。
拉深工艺的设计需要考虑多个因素，包括材料的性质、板材的厚度和尺寸、拉深的形状和深度等。
首先，根据所需拉深的形状设计模具的结构和形状，并确定所需的深度和尺寸。
其次，需要选择合适的材料和工艺参数，以确保金属材料在拉深过程中能够保持良好的塑性变形能力，并且不会发生过度拉伸、断裂或破裂。
此外，还需要考虑到加工效率和成本等因素，以优化拉深工艺的设计。
拉深模具的设计是实现拉深工艺的关键。
它通常由多个部分组成，包括上模板、下模板、导柱、导套、导向装置、弹簧等。
上模板和下模板是用于支撑金属板材并施加压力的主要部分，它们的形状和结构决定了拉深的形状和深度。
导柱和导套用于引导上模板的移动，以确保拉深的精度和稳定性。
导向装置用于确保上模板和下模板的对位精度，避免偏移和倾斜。
而弹簧则用于提供足够的弹性力，以使上模板在拉深过程中能够平稳地移动。
在拉深模具的设计过程中，需要考虑到多个因素。
首先，需要进行模具的结构和形状设计，确保其能够满足所需拉深的形状和深度。
其次，需要选择合适的材料，以确保模具具有足够的强度和硬度。
同时，还需要进行模具的冷却设计，以提高模具的寿命和加工效率。
此外，需要进行模具的装配和调试，确保其能够正常使用并满足要求的加工精度和质量。
总之，拉深工艺及拉深模具的设计需要考虑到多个因素，包括材料的性质、工艺参数、加工效率和成本等。
通过合理的设计和优化可以实现高效、精确和稳定的拉深加工。
拉深工艺和拉深模设计
学习目旳： 掌握拉深件旳构造工艺性要求，了解拉深件在
公差、材料上旳要求，掌握拉深件工序安排旳一般 原则。
教学要求： 根据弯曲件旳构造工艺性要求改善拉深件旳结
构设计；能够根据拉深件旳工艺条件，拟定拉深件 圆角半径，拟定带孔拉深件旳孔旳位置。
4.2.1 对拉深件形状尺寸旳要求
1）拉深件形状应尽量简朴、对称，尽量一次拉 深成形。
1）孔位应与主要构造面（凸缘面）在同一平面， 或孔壁垂直该平面，便于冲孔与修边在同一 道工序中完毕。
2）拉深件侧壁上旳冲孔与底边或凸缘边旳距离 h 2d t
3）拉深件凸缘上旳孔距：
D1 (d1 3t 2r2 d )
4）拉深件底部孔距：
d d1 2r1 t
4.2.3 拉深件旳精度等级 主要指其横断面旳尺寸精度；一般在IT13级
2）叠加各段中间层面积，求出制件中间层面积；
3）根据“等面积原则”求出毛坯直径。
D
4S
4
f
式中
S——毛坯面积（涉及修边余量）； f——简朴旋转体拉深件各部分面积； D——毛坯直径。
案例分析： 带凸缘制件
无凸缘制件
将制件分割为： 1）1/4凹球环 2）圆柱
3）1/4凸球环 4）圆板
计算：
1）1/4凹球环
要求：
1）rpg≥t，一般取：rpg≥（35）t 2）rpg＜t，增长整形工序，每整形一次，rpg
可减小1/2。
pg
pg
py
3.矩形拉深件壁间圆角半径rpy 矩形拉深件壁间圆角半径rpy：
指矩形拉深件旳四个壁旳转角半径。
要求：rpy≥3t及rpy≥H/5
pg
pg
py
4.2.2 拉深件上旳孔位布置
公差、材料上旳要求，掌握拉深件工序安排旳一般 原则。
教学要求： 根据弯曲件旳构造工艺性要求改善拉深件旳结
构设计；能够根据拉深件旳工艺条件，拟定拉深件 圆角半径，拟定带孔拉深件旳孔旳位置。
4.2.1 对拉深件形状尺寸旳要求
1）拉深件形状应尽量简朴、对称，尽量一次拉 深成形。
1）孔位应与主要构造面（凸缘面）在同一平面， 或孔壁垂直该平面，便于冲孔与修边在同一 道工序中完毕。
2）拉深件侧壁上旳冲孔与底边或凸缘边旳距离 h 2d t
3）拉深件凸缘上旳孔距：
D1 (d1 3t 2r2 d )
4）拉深件底部孔距：
d d1 2r1 t
4.2.3 拉深件旳精度等级 主要指其横断面旳尺寸精度；一般在IT13级
2）叠加各段中间层面积，求出制件中间层面积；
3）根据“等面积原则”求出毛坯直径。
D
4S
4
f
式中
S——毛坯面积（涉及修边余量）； f——简朴旋转体拉深件各部分面积； D——毛坯直径。
案例分析： 带凸缘制件
无凸缘制件
将制件分割为： 1）1/4凹球环 2）圆柱
3）1/4凸球环 4）圆板
计算：
1）1/4凹球环
要求：
1）rpg≥t，一般取：rpg≥（35）t 2）rpg＜t，增长整形工序，每整形一次，rpg
可减小1/2。
pg
pg
py
3.矩形拉深件壁间圆角半径rpy 矩形拉深件壁间圆角半径rpy：
指矩形拉深件旳四个壁旳转角半径。
要求：rpy≥3t及rpy≥H/5
pg
pg
py
4.2.2 拉深件上旳孔位布置
圆筒形件拉深工艺计算
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深工艺计算
三、圆筒形件拉深的压料力与拉深力
２．拉深力与压力机公称压力 （2）压力机公称压力
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
注意： 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 Fg ： 浅拉深 Fg (1.6 ~ 1.8)Fz 深拉深 Fg (1.8 ~ 2.0)Fz
（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＝ ２）使ｍ1＜ｍ2＜…ｍｎ
d D
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
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深工艺计算
二、拉深次数与工序件尺寸
极限拉深系数［m］
从工艺的角度来看，［m］越小越有利于减少工序数。
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深工艺计算
一、拉深系数与极限拉深系数
２．影响极限拉深系数的因素
（1）材料的组织与力学性能 （2）板料的相对厚度t / D
t/D
［m］
（3）拉深工作条件
1）模具的几何参数 2）摩擦润滑 3）压料圈的压料力
拉深工艺与拉深模设计
圆筒形件拉深工艺计算
二、拉深次数与工序件尺寸
１．拉深次数的确定 （２）推算方法
1）由表4.4.1或表4.4.2中查得各次的极限拉深系数； 2）依次计算出各次拉深直径，即
ｄ1＝ｍ1Ｄ；ｄ2＝ｍ2ｄ1；…；ｄｎ＝ｍｎｄｎ－１； 3）当ｄｎ≤ｄ时，计算的次数即为拉深次数。
拉伸工艺与拉深模具设计
“起皱”和筒壁传力区的“拉裂”是拉深工艺能否顺利进行的主要障碍。为此，必须了解起 皱和拉裂的原因，在拉深工艺和拉深模设计等方面采取适当的措施，保证拉深工艺的顺利进行，提高拉深件的 质量。
1.凸缘变形区的起皱 拉深过程中，凸缘区变形区的材料在切向压应力 σ 的作用下，可能会产生失稳起皱，如图 4.2.6 所示。 凸缘区会不会起皱，主要决定于两个方面：一方面是切向压应力 σ 的大小，越大越容易失稳起皱；另一方面 是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 能力越小。这类似于材料力学中的压杆稳定问题。压杆是否稳定不仅 取决于压力而且取决于压杆的粗细。在 拉深过程中 是随着拉深的进行而增加的，但凸缘变形区的相对厚度 也在增大。这说明拉深过程中失稳起皱的 因素在增加而抗失稳起皱的能力也在增加。
图 4.2.4
在厚度方向，由于压料圈的作用，产生压应力 ，通常 和 的绝对值比 大得多。厚度方向上材料的的变形 情况取决于径向拉应力 和切向压应力 之间比例关系，一般在材料产生切向压缩和径向伸长的同时，厚度有所 增厚，越接近于外缘，板料增厚越多。如果不压料（ =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，产生起皱现象。
此外，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、拉深件的形状等。 采用反拉深、软模拉深等可以降低极限拉深系数；首次拉深极限拉深系数比后次拉深极限拉深 系数小；拉深速度慢，有利于拉深工作的正常进行，盒形件角部拉深系数比相应的圆筒形件的
拉深系数小。 ３．极限拉深系数的确定 由于影响极限拉深系数的因素很多，目前仍难采用理论计算方法准确确定极限拉深系数。
1.凸缘变形区的起皱 拉深过程中，凸缘区变形区的材料在切向压应力 σ 的作用下，可能会产生失稳起皱，如图 4.2.6 所示。 凸缘区会不会起皱，主要决定于两个方面：一方面是切向压应力 σ 的大小，越大越容易失稳起皱；另一方面 是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 能力越小。这类似于材料力学中的压杆稳定问题。压杆是否稳定不仅 取决于压力而且取决于压杆的粗细。在 拉深过程中 是随着拉深的进行而增加的，但凸缘变形区的相对厚度 也在增大。这说明拉深过程中失稳起皱的 因素在增加而抗失稳起皱的能力也在增加。
图 4.2.4
在厚度方向，由于压料圈的作用，产生压应力 ，通常 和 的绝对值比 大得多。厚度方向上材料的的变形 情况取决于径向拉应力 和切向压应力 之间比例关系，一般在材料产生切向压缩和径向伸长的同时，厚度有所 增厚，越接近于外缘，板料增厚越多。如果不压料（ =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，产生起皱现象。
此外，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、拉深件的形状等。 采用反拉深、软模拉深等可以降低极限拉深系数；首次拉深极限拉深系数比后次拉深极限拉深 系数小；拉深速度慢，有利于拉深工作的正常进行，盒形件角部拉深系数比相应的圆筒形件的
拉深系数小。 ３．极限拉深系数的确定 由于影响极限拉深系数的因素很多，目前仍难采用理论计算方法准确确定极限拉深系数。
冲压工艺学 第四章 拉深工艺及模具设计.
拉深工艺及模具设计
（a） 图4-9 拉深件的工艺性
（b）
拉深工艺及模具设计
（5）拉深件的精度要求不宜过高 拉深件的精度包括
拉深件内形或外形的直径尺寸公差、高度尺寸公差等，一般
合适的精度在GB6（IT11）级以下，其精度等级如表4-1所示。 （6）拉深件的尺寸标注应合适 拉深件直径尺寸应明
显注明必须保证外部尺寸或是必须保证内部尺寸，不能同时
2 D d12 6.28rd1 8r 2 d32 d2 )
拉深工艺及模具设计
表4-2 拉深件展开尺寸计算公式(四）
D d12 4d 2 h 6.28rd1 8r 2 或D d12 4d 2 H 1.72rd 2 0.56r 2
2 D d12 2 r2 d1 8r22 4d 2 h 2 r1d 2 4.56r12 d 4 d32
拉深工艺及模具设计
4.1.2 以后各次拉深 通常，当筒形件高度较大时，由于受板料成形极限的限 制，不可能一次拉成，而需要二次或二次以上拉深。以后各 次拉深，就是指由浅筒形件拉成更深筒形件的拉深。 以后各次拉深大致有两种方法：一种是正拉深，如图47(a)所示，另一种是反拉深，如图4-7(b)所示。反拉深就是 将经过拉深的半成品倒放在凹模上再进行拉深。这时，材料 的内、外表面将互相转换。
12
若r1 r2 r3时，则 D d12 4d 2 h 2 r (d1 d 2 ) 4 r 2
拉深工艺及模具设计
表4-2 拉深件展开尺寸计算公式(五）
13
D d12 4d2 h 2 r d1 8r 2 2L(d 2 d3 )
14
D d12 2 r (d1 d2 ) 4 r 2
5-6 拉深工艺设计
下列3种工艺方案：
方案1
(1)落料 (2)首次拉深 (3)二次拉深 (4)三次拉深
方案2
方案3
(1)落料、首次拉深复合 (1)落料 (2)二次拉深 (2)正、反拉深 (3)三次拉深
三种方案比较 ： 模具结构简单， 压力机吨位可 较小，生产率 低，适于批量 不大的生产。
正、反拉深模具 复合工序的模具 结构较复杂，这 较复杂，且压力 时需要采用双动 机吨位要求较大， 压力机、生产力 生 产 率 比 方 案 1 率高，适宜于批 高，适宜于批量 量大而且具备双 动压力机的情况。 1)多道工序的拉深成形工序设计时，每一道工序完成一 定的加工任务，使先行工序不妨碍后续工序的完成; (2)每道拉深工序的最大变形程度不能超过其极限值； (3)已成形部分和待成形部分之间，不应再发生材料的转 移。 (4)在大批量生产中，若凸凹模的模壁强度允许，应采用 落料、拉深复合工艺。
查表取修边余量为10mm， 则零件高度为570mm， 因而可求得毛坯直径D≈965mm。 357.5 零件的总拉深系数 m Σ = = 0.37 965 t/D=2.5/965=0.25%
查表需分3次拉深，拉深系数分别为： m1=0.58 m2=0.79 m3=0.81 故 d1=m1D=0.58×965mm≈560mm d2=m2d1=0.79×560mm≈442mm d3=m3d2=0.81×442mm≈357.5mm
第五章 拉深工艺与模具设计
§5-6 拉深工艺设计
一、拉深件的工艺性
1.拉深件结构形状的要求 拉深件结构形状的要求
拉深后材料各部位的厚度变化：底部厚度基本 不变，底部圆角部分变薄，凸缘部分变厚。 在设计拉深件时，尺寸应明确标注的是外形尺 寸还是内形尺寸，不能同时标注内、外形尺寸。
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• 拉深变形过程 • 拉深过程中毛坯的应力应变状态 • 拉深过程中的力学分析 • 拉深过程中出现的问题及其防止措施
4.1 拉深变形过程的分析
4.1.1 拉深变形过程
1．金属的流动过程(如图所示) 工艺网格实验
2．拉深变形过程 在拉深力的作用下，毛坯内部的各个小单元体之间产
生了内应力，在径向产生拉应力，在切向产生压应力，在 这两种压力的作用下，凸缘区的材料发生塑性变形并不断 的被拉入凹模内,成为圆筒形零件。
4
d 02
所以：
D
d
2 0
4d
(h
)
2rd0
8r
2
δ=8mm D=282.12mm
4.3.2 复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定
1、作图法
任何形状的母线ＡＢ绕轴线ＹＹ旋转，所得 到的旋转体面积等于母线长度Ｌ与其重心旋转所 得周长２Ｘ的乘积（Ｘ是该段母线重心至轴线 的距离）。
旋转体面积： A 2 LX
3）在设计拉深件时，应注明必须保证外形或内形 尺寸，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底部为 基准。
4）拉深件口部尺寸公差应适当。
5）一般拉深件允许壁厚变化范围0.6t1.2t,若 不允许存在壁厚不均现象，应注明；
6）需多次拉深成形的工件，应允许其内、外壁 及凸缘表面上存在压痕；
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。
4.2.5 拉深件工序安排的一般原则
l）在大批量生产中，在凹、凸模壁厚强度允许 的条件下，应采用落科、拉深复合工艺；
2）除底部孔有可能与落料、拉深复合冲压外， 凸缘部分及侧壁部分的孔、槽均需在拉深工 序完成后再冲出；
2）拉深件侧壁上的冲孔与底边或凸缘边的距离
h 2d t
3）拉深件凸缘上的孔距：
D1 (d1 3t 2r2 d )
4）拉深件底部孔距：
d d1 2r1 t
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。
4.2.2 拉深件圆角半径的要求
1.凸缘圆角半径rdΦ 凸缘圆角半径rdΦ ：指壁与凸缘的转角半径。
要求：
1）rdΦ ＞2t 一般取：rdΦ =（48）t
2）当rdΦ ＜0.5mm时，应增加整形工序。
pg
pg
py
2.底部圆角半径rpg 底部圆角半径rpg：指壁与底面的转角半径。
要求：
1）rpg≥t，一般取：rpg≥（35）t 2）rpg＜t，增加整形工序，每整形一次，rpg
拉深工艺与拉深模具设计
概述
4.1 拉深变形过程分析 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拉深次品分析及拉深中的辅助工序
b:用于单动冲床的弹性压边圈，常用动源为橡胶、 弹簧、气垫。
2 、拉裂
拉深时筒壁总拉应力超过筒壁最薄弱处的材料强度 时，拉深件产生破裂。
原因：
1）由于法兰起皱，坯料不能通过凸凹模间隙，使筒 壁拉应力增大
2）压边力过大，使径向拉应力增大 3）变形程度太大
防止拉裂的措施:
1）采用适当的拉深比和压边力 2）增加凸模的表面粗糙度，改善凸缘部分变形材 料的润滑条件 3）合理设计模具工作部分的形状 4）选用拉深性能好的材料.
件的拉深次数及工序件尺寸；查表确定带凸缘圆 筒形件的拉深次数；分别掌握宽凸缘及窄凸缘圆 筒形件的多次拉深的工序计算步骤。
4.4.1 拉深系数
1、拉深系数：拉深系数是指拉深后圆筒形件的直径与拉深前
毛坯（或半成品）的直径之比 。 m=d/D
工件的直径与毛坯直径D之比称为总拉深系数，即工 件所需要的拉深系数，mz
所以，筒壁的拉应力总和为
p max M e 2 W
4.1.3 拉深成形过程中出现的问题及防止措施
1 、起皱 起皱主要是由于凸缘处的切向压应力超过了板料的临
界压应力所引起的。起皱首先产生在法兰外缘处。
1）起皱的影响 起皱不利于拉深变形 a、由于起皱，毛坯不能被拉过凸凹模间隙面而拉断 b、轻微起皱的毛坯即使拉过凸凹模间隙，也会在筒
3）当拉深件的尺寸精度要求高或带有小的圆角 半径时．应增加整形工序；
4）修边工序一般安排在整形工序之后；
5）修边冲孔常可复合完成。
电线插座外壳的冲压程序
课后思考
1、什么情况下会产生拉裂？拉深工艺顺利进 行的必要条件是什么？
2、影响拉深时坯料起皱的主要因素是什么？ 防止起皱的方法有哪些？机理是什么？
为极限拉深系数（可查表）。拉深时，要保证拉深顺利
进行，每次拉深系数应大于极限拉深系数。
影响极限拉深系数的因素：
1）材料的内部组织和力学性能：
塑性好，组织均匀，晶粒大小适当；屈强比小，塑性应变比大，板 料的拉深性能好，极限拉深系数就小。
2）毛坯相对厚度t/D： t/D越小，极限拉深系数越大 3）拉深模具：凸模圆角半径、凹模圆角半径、凹模表面质量 4）拉深条件：压边圈、次数、润滑
4.3 拉深件毛坯尺寸计算
学习目标： 能够计算圆筒形拉深件的毛坯尺寸，了解复
杂旋转体拉深件的毛坯计算方法。
教学要求： 能够利用等面积法，计算圆筒形拉深件的毛
坯尺寸；能够查表确定常见的旋转体拉深件的毛 坯尺寸。
4.3.1 简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定 计算原则：
a、形状相似原则：拉深毛坯的形状一般与拉深件横 截面形状相似。旋转体零件的拉深毛坯可采用圆形毛 坯。
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4.1 拉深变形分析
1 、拉深的基本概念 拉深－也称拉延，是利用模具使平板毛坯成为开口
空心零件的冲压加工方法。
2 、拉深件分类 (如图所示)
直壁旋转体－圆筒形零件 （无凸缘圆筒形件、有凸缘圆筒形件）、阶梯形
件 直壁非旋转体－盒形件 曲面旋转体－球面、锥面零件 曲面非旋转体－复杂形状零件
4.1 拉深变形分析
厚度变化：底部略有变薄，壁部上段增厚，下部变薄，
侧壁靠近底部圆角处最严重，甚至断裂，为危险断面
１ 、凸缘变形区的应力分析
1
1.1 s
ln
Rw
3
1.1 s 1 ln
Rw
其中Rw—瞬时法兰外半径
r Rw
max
1.1 s
ln
4.1.2 拉深过程中毛坯的应力与应变状态
根据应力应变状态不同，可将拉深过程的毛坯分成 五个部分：
1 、平面凸缘区—主要变形区 2 、凸缘圆角部分—过渡区 3 、筒壁部分—传力区 4 、底部圆角部分 —过渡区 5 、圆筒底部分—小变形区
拉深过程中某一瞬时毛坯变形和应力情况(如图4.1.4)
法兰部分－变形区：径向拉应力，切向压应力；材料主要 向径向流动，同时也向厚向流动而加厚 凹模圆角部位－过渡区：除与法兰部分相同特点外，还承 受凹模圆角的压力和弯曲作用而产生的压应力 侧壁部分－已变形区、传力区：继续拉深时，将凸模拉深 力传递到法兰区，受单向拉应力作用；发生少量的纵向伸 长和变薄 凸模圆角部位－过渡区：底部圆角稍上处，变薄最严重， 为零件的危险断面，直接影响极限变形程度 底部－不变形区、传力区：基本不变形，由于底部圆角部 分的拉深力，材料受两向拉应力作用，厚度略有变薄
拉深系数表示了拉深前后毛坯直径的变化量，拉深系 数是一个小于1的数值，其值愈大表示拉深前后毛坯的直径 变化愈小，即变形程度小。其值愈小则毛坯的直径变化愈 大，即变形程度大。可用它作为衡量拉深变形程度的指标。
拉深系数的倒数称为拉深程度或拉深比，其值为：
kn
1 mn
d n 1 dn
2、极限拉深系数 在保证侧壁不破坏的情况下所能得到的最小拉深系数称
b、面积相等原则：拉深前后材料的体积不变，对于 不变薄拉深，可按拉深前毛坯表面积等于拉深后工件 表面积进行计算。 c、在计算毛坯尺寸时，必须计入修边余量δ 。
（1）计算工件表面积
圆筒直壁部分表面积为:
A d(h )
1
球台部分的表面积为 : 底部表面积为：
A2
2 d0
dn=[ mn]dn-1 式中 d1、d2…dn-1、dn—第1、2、…（n-1）、n道工序的直径；
[m1]、[m2]…[mn]—第1、2、…n道工序的极限拉深系数； D—毛坯直径。
2）根据工件的相对高度h/d和毛坯的相对厚度 t/D，查表确定拉深次数n。
上表只适合08及10号钢的拉深件
无凸缘圆筒形件拉深工序计算流程
教学要求： 根据弯曲件的结构工艺性要求改善拉深件的结
构设计；能够根据拉深件的工艺条件，确定拉深件 圆角半径，确定带孔拉深件的孔的位置。
4.2.1 对拉深件形状尺寸的要求
1）拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉 深成形。
2）尽量避免半敞开及非对称的空心件，应考虑设 计成对称（组合）的拉深，然后剖开；
2
2r 4
2rd0 8r 2
A3
4
d
2 0
工件的总面积为 A1，A2和A3 部分之和，即 :
A dh 4
2rd0 8r 2
4
d
2 0
（ 2 ）求毛坯尺寸： D2 dh
4
4
2rd0 8r 2
Rw r
4.1 拉深变形过程的分析
4.1.1 拉深变形过程
1．金属的流动过程(如图所示) 工艺网格实验
2．拉深变形过程 在拉深力的作用下，毛坯内部的各个小单元体之间产
生了内应力，在径向产生拉应力，在切向产生压应力，在 这两种压力的作用下，凸缘区的材料发生塑性变形并不断 的被拉入凹模内,成为圆筒形零件。
4
d 02
所以：
D
d
2 0
4d
(h
)
2rd0
8r
2
δ=8mm D=282.12mm
4.3.2 复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定
1、作图法
任何形状的母线ＡＢ绕轴线ＹＹ旋转，所得 到的旋转体面积等于母线长度Ｌ与其重心旋转所 得周长２Ｘ的乘积（Ｘ是该段母线重心至轴线 的距离）。
旋转体面积： A 2 LX
3）在设计拉深件时，应注明必须保证外形或内形 尺寸，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底部为 基准。
4）拉深件口部尺寸公差应适当。
5）一般拉深件允许壁厚变化范围0.6t1.2t,若 不允许存在壁厚不均现象，应注明；
6）需多次拉深成形的工件，应允许其内、外壁 及凸缘表面上存在压痕；
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。
4.2.5 拉深件工序安排的一般原则
l）在大批量生产中，在凹、凸模壁厚强度允许 的条件下，应采用落科、拉深复合工艺；
2）除底部孔有可能与落料、拉深复合冲压外， 凸缘部分及侧壁部分的孔、槽均需在拉深工 序完成后再冲出；
2）拉深件侧壁上的冲孔与底边或凸缘边的距离
h 2d t
3）拉深件凸缘上的孔距：
D1 (d1 3t 2r2 d )
4）拉深件底部孔距：
d d1 2r1 t
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。
4.2.2 拉深件圆角半径的要求
1.凸缘圆角半径rdΦ 凸缘圆角半径rdΦ ：指壁与凸缘的转角半径。
要求：
1）rdΦ ＞2t 一般取：rdΦ =（48）t
2）当rdΦ ＜0.5mm时，应增加整形工序。
pg
pg
py
2.底部圆角半径rpg 底部圆角半径rpg：指壁与底面的转角半径。
要求：
1）rpg≥t，一般取：rpg≥（35）t 2）rpg＜t，增加整形工序，每整形一次，rpg
拉深工艺与拉深模具设计
概述
4.1 拉深变形过程分析 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拉深次品分析及拉深中的辅助工序
b:用于单动冲床的弹性压边圈，常用动源为橡胶、 弹簧、气垫。
2 、拉裂
拉深时筒壁总拉应力超过筒壁最薄弱处的材料强度 时，拉深件产生破裂。
原因：
1）由于法兰起皱，坯料不能通过凸凹模间隙，使筒 壁拉应力增大
2）压边力过大，使径向拉应力增大 3）变形程度太大
防止拉裂的措施:
1）采用适当的拉深比和压边力 2）增加凸模的表面粗糙度，改善凸缘部分变形材 料的润滑条件 3）合理设计模具工作部分的形状 4）选用拉深性能好的材料.
件的拉深次数及工序件尺寸；查表确定带凸缘圆 筒形件的拉深次数；分别掌握宽凸缘及窄凸缘圆 筒形件的多次拉深的工序计算步骤。
4.4.1 拉深系数
1、拉深系数：拉深系数是指拉深后圆筒形件的直径与拉深前
毛坯（或半成品）的直径之比 。 m=d/D
工件的直径与毛坯直径D之比称为总拉深系数，即工 件所需要的拉深系数，mz
所以，筒壁的拉应力总和为
p max M e 2 W
4.1.3 拉深成形过程中出现的问题及防止措施
1 、起皱 起皱主要是由于凸缘处的切向压应力超过了板料的临
界压应力所引起的。起皱首先产生在法兰外缘处。
1）起皱的影响 起皱不利于拉深变形 a、由于起皱，毛坯不能被拉过凸凹模间隙面而拉断 b、轻微起皱的毛坯即使拉过凸凹模间隙，也会在筒
3）当拉深件的尺寸精度要求高或带有小的圆角 半径时．应增加整形工序；
4）修边工序一般安排在整形工序之后；
5）修边冲孔常可复合完成。
电线插座外壳的冲压程序
课后思考
1、什么情况下会产生拉裂？拉深工艺顺利进 行的必要条件是什么？
2、影响拉深时坯料起皱的主要因素是什么？ 防止起皱的方法有哪些？机理是什么？
为极限拉深系数（可查表）。拉深时，要保证拉深顺利
进行，每次拉深系数应大于极限拉深系数。
影响极限拉深系数的因素：
1）材料的内部组织和力学性能：
塑性好，组织均匀，晶粒大小适当；屈强比小，塑性应变比大，板 料的拉深性能好，极限拉深系数就小。
2）毛坯相对厚度t/D： t/D越小，极限拉深系数越大 3）拉深模具：凸模圆角半径、凹模圆角半径、凹模表面质量 4）拉深条件：压边圈、次数、润滑
4.3 拉深件毛坯尺寸计算
学习目标： 能够计算圆筒形拉深件的毛坯尺寸，了解复
杂旋转体拉深件的毛坯计算方法。
教学要求： 能够利用等面积法，计算圆筒形拉深件的毛
坯尺寸；能够查表确定常见的旋转体拉深件的毛 坯尺寸。
4.3.1 简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定 计算原则：
a、形状相似原则：拉深毛坯的形状一般与拉深件横 截面形状相似。旋转体零件的拉深毛坯可采用圆形毛 坯。
返回目录
4.1 拉深变形分析
1 、拉深的基本概念 拉深－也称拉延，是利用模具使平板毛坯成为开口
空心零件的冲压加工方法。
2 、拉深件分类 (如图所示)
直壁旋转体－圆筒形零件 （无凸缘圆筒形件、有凸缘圆筒形件）、阶梯形
件 直壁非旋转体－盒形件 曲面旋转体－球面、锥面零件 曲面非旋转体－复杂形状零件
4.1 拉深变形分析
厚度变化：底部略有变薄，壁部上段增厚，下部变薄，
侧壁靠近底部圆角处最严重，甚至断裂，为危险断面
１ 、凸缘变形区的应力分析
1
1.1 s
ln
Rw
3
1.1 s 1 ln
Rw
其中Rw—瞬时法兰外半径
r Rw
max
1.1 s
ln
4.1.2 拉深过程中毛坯的应力与应变状态
根据应力应变状态不同，可将拉深过程的毛坯分成 五个部分：
1 、平面凸缘区—主要变形区 2 、凸缘圆角部分—过渡区 3 、筒壁部分—传力区 4 、底部圆角部分 —过渡区 5 、圆筒底部分—小变形区
拉深过程中某一瞬时毛坯变形和应力情况(如图4.1.4)
法兰部分－变形区：径向拉应力，切向压应力；材料主要 向径向流动，同时也向厚向流动而加厚 凹模圆角部位－过渡区：除与法兰部分相同特点外，还承 受凹模圆角的压力和弯曲作用而产生的压应力 侧壁部分－已变形区、传力区：继续拉深时，将凸模拉深 力传递到法兰区，受单向拉应力作用；发生少量的纵向伸 长和变薄 凸模圆角部位－过渡区：底部圆角稍上处，变薄最严重， 为零件的危险断面，直接影响极限变形程度 底部－不变形区、传力区：基本不变形，由于底部圆角部 分的拉深力，材料受两向拉应力作用，厚度略有变薄
拉深系数表示了拉深前后毛坯直径的变化量，拉深系 数是一个小于1的数值，其值愈大表示拉深前后毛坯的直径 变化愈小，即变形程度小。其值愈小则毛坯的直径变化愈 大，即变形程度大。可用它作为衡量拉深变形程度的指标。
拉深系数的倒数称为拉深程度或拉深比，其值为：
kn
1 mn
d n 1 dn
2、极限拉深系数 在保证侧壁不破坏的情况下所能得到的最小拉深系数称
b、面积相等原则：拉深前后材料的体积不变，对于 不变薄拉深，可按拉深前毛坯表面积等于拉深后工件 表面积进行计算。 c、在计算毛坯尺寸时，必须计入修边余量δ 。
（1）计算工件表面积
圆筒直壁部分表面积为:
A d(h )
1
球台部分的表面积为 : 底部表面积为：
A2
2 d0
dn=[ mn]dn-1 式中 d1、d2…dn-1、dn—第1、2、…（n-1）、n道工序的直径；
[m1]、[m2]…[mn]—第1、2、…n道工序的极限拉深系数； D—毛坯直径。
2）根据工件的相对高度h/d和毛坯的相对厚度 t/D，查表确定拉深次数n。
上表只适合08及10号钢的拉深件
无凸缘圆筒形件拉深工序计算流程
教学要求： 根据弯曲件的结构工艺性要求改善拉深件的结
构设计；能够根据拉深件的工艺条件，确定拉深件 圆角半径，确定带孔拉深件的孔的位置。
4.2.1 对拉深件形状尺寸的要求
1）拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉 深成形。
2）尽量避免半敞开及非对称的空心件，应考虑设 计成对称（组合）的拉深，然后剖开；
2
2r 4
2rd0 8r 2
A3
4
d
2 0
工件的总面积为 A1，A2和A3 部分之和，即 :
A dh 4
2rd0 8r 2
4
d
2 0
（ 2 ）求毛坯尺寸： D2 dh
4
4
2rd0 8r 2
Rw r