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篇一:[拉深]拉深模具的设计
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。下面将先容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 4.6.1 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4.6.1)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，拉深凸模要深进到凹模下面，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4.6.2)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 4.6.3 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 4.6.2 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 4.6.4) 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。拉深时压边滑块首先带动压边圈压住毛坯，然后拉深滑块带动拉深凸模下行进行拉深。此模具因装有刚性压边装置，所以模具结构显得很简单，制造周期也短，本钱也低，但压力机设备投资较高。
2．后续各工序拉深模
后续拉深用的毛坯是已经过首次拉深的半成品筒形件，而不再是平板毛坯。因此其定位装置、压边装置与首次拉深模是完全不同的。后续各工序拉深模的定位方法常用的有三种：第一种采用特定的定位板(图4.6.5) ；第二种是凹模上加工出供半成品定位的凹窝；第三种为利用半成品内孔，用凸模外形或压边圈的外形来定位(图4.6.6) 。此时所用压边装置已不再是平板结构，而应是圆筒形结构。
1-导料板；2-卸料板；3-打料杆；4-凸凹模；5-上模座；
6-下模座；7-顶杆；8-压边圈；9-拉深凸模；10-落料凹模
图 4.6.3 落料拉深复合模
1-凸模；2-上模座；3-压边圈；4-凹模；5-上模座；6-顶件块
图 4.6.4 双动压力机上使用的首次拉深模
图 4.6.5 无压边装置的后续工序拉深模
图 4.6.6 有压边装置的后续各工序拉深模
（1) 无压边装置的后续各工序拉深模(图 4.6.5)此拉深模因无压边圈，故不能进行严格的多次拉深，用于直径缩小较少的拉深或整形等，要求侧壁料厚一致或要求尺寸精度高时采用该模具。
(2) 带压料装置的后续各工序拉深模(图 4.6.6)此结构是广泛采用的形式。压边圈兼作毛坯的定位圈。由于再次拉深工件一般较深，为了防止弹性压边力随行程的增加而不断增加，可以在压边圈上安装限位销来控制压边力的增长（参见图 4.5.8）。
4.6.2 拉深模工作部分的结构和尺寸
拉深模工作部分的尺寸指的是凹模圆角半径凸模圆角半径，凸、凹模的间隙 c ，凸模直径，凹模直径等，如图 4.6.7 所示。
1．凹模圆角半径
拉深时，材料在经过凹模圆角时不仅由于发生弯曲变形需要克服弯曲阻力，还要克服因相对活动引起的摩擦阻力，所以的大小对拉深工作的影响非常大。主要有以下影响：
(1) 拉深力的大小小时材料流过凹模时产生较大的弯曲变形，结果需承受较大的弯曲变形阻力，此时凹模圆角对板料施加的厚向压力加大，引起摩擦力增加。当弯曲后的材料被拉进凸、凹模间隙进行校直时，又会使反向弯曲的校直力增加，从而使筒壁内总的变形抗力增大，拉深力增加，变薄严重，甚至在危险断面处拉破。在这种情况下，材料变形受限制，必须采用较大的拉深系数。
(2) 拉深件的质量 当过小时，坯料在滑过凹模圆角时轻易被刮伤，结果使工件的表面质量受损。而当太大时，拉深初期毛坯没有与模具表面接触的宽度加大(图4.6.8) ，由于这部分材料不受压边力的作用，因而轻易起皱。在拉深后期毛坯外边沿也会因过早脱离压边圈的作用而起皱，使拉深件质量不好，在侧壁下部和口?形成皱褶。尤其当毛坯的相对厚度小时，这个现象更严重。在这种情况下，也不宜采用大的变形程度。
(3) 拉深模的寿命小时，材料对凹模的压力增加，摩擦力增大，磨损加剧,使模具的寿命降低。所以的值既不能太大也不能太小。在生产上一般应尽量避免采用过小的凹模圆角半径，在保证工件质量的条件下尽量取大值，以满足模具寿命的要求。通常可按经验公式计算：
(4.6.1) 式中 D 为毛坯直径或上道工序拉深件直径 (mm) ； d 为本道拉深后的直径 (mm) 。
首次拉深的可按表 4.6.1 选取。
后续各次拉深时应逐步减小，其值可按关系式但应大于或即是。若其值小于，一般很难拉出,只能靠拉深后整形得到所需零件。
2．凸模圆角半径
凸模圆角半径对拉深工序的影响没有凹模圆角半径大，但其值也必须合适.太小，拉深初期毛坯在处弯曲变形大，危险断面受拉力增大，工件易产生局部变薄或拉裂，且局部变薄和弯曲变形的痕迹在后续拉深时将会遗留在成品零件的侧壁上，影响零件的质量。而且多工序拉深时，由于后继工序的压边圈圆角半径应即是前道工序的凸模圆角半径,所以当过小时,在以后的拉深工序中毛坯沿压边圈滑动的阻力会增大,这对拉深过程是不利的。因而，凸模圆角半径不能太小。若凸模圆角半径过大，会使处材料在拉深初期不与凸模表面接触，易产生底部变薄和内皱，如图 4.6.8 所示。
一般首次拉深时凸模的圆角半径为：
以后各次 可取为各次拉深中直径减小量的一半，即：
式中：
为本道拉深的凸模圆角半径；
为本道拉深直径；
为下道拉深的工件直径。
最后一次拉深时应即是零件的内圆角半径值，即：
但不得小于料厚。如必须获得较小的圆角半径时，最后一次拉深时仍取拉深结束后再增加一道整形工序，以得到R零件。
3．凸模和凹模的间隙
拉深模间隙是指单面间隙。间隙的大小对拉深力、拉深件的质量、拉深模的寿命都有影响。若值太小，凸缘区变厚的材料通过间隙时，校直与变形的阻力增加，与模具表面间的摩擦、磨损严重，使拉深力增加，零件变薄严重，甚至拉破，模具寿命降低。间隙小时得到的零件侧壁平直而光滑，质量较好，精度较高。
间隙过大时，对毛坯的校直和挤压作用减小，拉深力降低，模具的寿命进步，但零件的质量变差，冲出的零件侧壁不直。
因此拉深模的间隙值也应合适，确定时要考虑压边状况、拉深次数和工件精度等。其原则是：既要考虑板料本身的公差，又要考虑板料的增厚现象，间隙一般都比毛坯厚度略大一些。采用压边拉深时其值可按下式计算：
2. 当拉深精密工件时，对最末一次拉深间隙取
为材料的名义厚度；材料的最大厚度，其值位其中为材料的正偏差。不用压边圈拉深时，考虑到起皱的可能性取间隙值为：
式中?小的数值用于末次拉深或精密拉深件，较大的值用于中间拉深或精度要求不高的拉深件。
在用压边圈拉深时，间隙数值也可以按表 4.6.3 取值。
对精度要求高的零件，为了使拉深后回弹小，表面光洁，常采用负间隙拉深，其间隙值为
C处于材料的名义厚度和最小厚度之间。采用较小间隙时拉深力比一般情况要增大20％，故这时拉深系数应加大。当拉深相对高度的工件时，为了克服回弹应采用负间隙。
4．凸模、凹模的尺寸及公差
工件的尺寸精度由末次拉深的凸、凹模的尺寸及公差决定，因此除最后一道拉深模的尺寸公差需要考虑外，首次及中间各道次的模具尺寸公差和拉深半成品的尺寸公差没有必要作严格限制，这时模具的尺寸只要取即是毛坯的过渡尺寸即可。若以凹模为基准时，凹模尺寸为：
采用这种有斜角的凸模和凹模，除具有改善金属的活动，减少变形抗力，材料不易变薄等一般锥形凹模的特点外，还可减轻毛坯反复弯曲变形的程度，进步零件侧壁的质量，使毛坯在下次工序中轻易定位。不论采用哪种结构，均需留意前后两道工序的冲模在外形和尺寸上的协调，使前道工序得到的半成品外形有利于后道工序的成形。比如压边圈的外形和尺寸应与前道工序凸模的相应部分相同，拉深凹模的锥面角度也要与前道工序凸模的斜角一致,前道工序凸模的锥顶径应比后续工序凸模的直径小，以避免毛坯在 A 部可能产生不必要的反复弯曲，使工件筒壁的质量变差等(图4.6.11) 。
图 4.6.12 最后拉深中毛坯底步尺寸的变化
为了使最后一道拉深后零件的底部平整，假如是圆角结构的冲模，其最后一次拉深凸模圆角半径的圆心应与倒数第二道拉深凸模圆角半径的圆心位于同一条中心线上。假如是斜角的冲模结构，则倒数第二道工序(道)凸模底部的斜线应与最后一道的凸模圆角半径 相切，如图 4.6.12 所示。
凸模与凹模的锥角对拉深有一定的影响。大对拉深变形有利，但过大时相对厚度小的材料可能要引起皱纹，因而的大小可根据材料的厚度确定。一般当料厚为 0.5--1.0mm ；当料厚为 1.0～2.0mm 时。
（来源：中文模具网）
篇二:[拉深]拉深工艺及拉深模
铝制多工位深拉深
拉深工艺过程详解视频
金属保温杯盖的拉深视频
拉深模的基本原理
拉深是利用模具将平板毛坯或半成品毛坯拉深成开口空心件的一种冷冲压工艺。拉深工艺可制成的制品外形有：圆筒形、门路形、球形、锥形、矩形及其它各种不规则的开口空心零件。拉深工艺与其它冲压工艺结合，可制造外形复杂的零件，如落料工艺与拉深工艺组合在一起的落料拉深复合模。
日常生活中常见的拉深制品有：旋转体零件：如搪瓷脸盆，铝锅。方形零件：如饭盒，汽车油箱。复杂零件：如汽车覆盖件。
拉深的变形过程
用座标网格试验法分析。拉深时压边圈先把中板毛坯压紧，凸模下行，强迫位于压边圈下的材料（凸缘部分）产生塑性变形而流进凸凹模间隙形成圆筒侧壁。观察拉深后的网格发现：底部网格基本保持不变，筒壁部分发生较大变化。
1.原间格相等的同心圆成了长度相等，间距增大的圆周线，越接近筒口，间距增大。
2.原分度相等的辐射线变成垂直的平行线，而且间距相等。
3.凸缘材料发生径向伸长变形和切向压缩变形
总结：拉深材料的变形主要发生在凸缘部分，拉深变形的过程实质上是凸缘处的材料在径向拉应力和切向压应力的作用下产生塑性变形，凸缘不断收缩而转化为筒壁的过程，这种变形程度在凸缘的最外缘为最大。
各种拉深现象
由于拉深时各部分的应力（受力情况）和变形情况不一样，使拉深工艺出现了一些特有的现象：
起皱：A.拉深时凸缘部分的切向压应力大到超出材料的抗失稳能力，凸缘部分材料会失稳而发生隆起现象，这种现象称起皱.起皱首先在切向压应力最大的外边沿发生,起皱严重时会引起拉度.B.起皱是拉深工艺产生废品的主要原因之一,正常的拉深工艺中是不答应的.常采用压力圈的压力压住凸缘部分材料来防止起皱.C.起皱的影响因素:
a）. 相对厚度:t/D 其中t----毛坯厚度,D----毛坯直径 判定是否起皱的条件:D-d=2zt,>
b). 拉深变形程度的大小 但是在拉深变形过程中,切向压应力及凸缘的抗失稳能力都是随着拉深进行,切向压应力是不断增大,变形区变小,厚度相对增加,变形失稳抗力增加,两种作用的相互抵消,使凸缘最易起皱的时刻发生于拉深变形的中间阶段,即凸缘宽度大约缩至一半左右时较易发生起皱现象.
变形的不均匀：拉深时材料各部分厚度都发生变化,而且变化是不均匀的. 凸缘外边沿材料厚度变化最大,拉深件成形后,拉深件的坯口材料最厚,往里逐渐减薄,而材料底部由于磨擦作用(拉深凸模与底部材料间)阻止材料的伸长变形而使底部材料变薄较小,而底部圆角部分材料拉深中始终受凸模圆角的顶力及弯曲作用,在整个拉深中一直受到拉应力作用,造成此处变薄最大。
所以拉深中厚度变薄主要集中于底部圆角部分及圆筒侧壁部分,我们把这一变薄最严重的部位称作危险断面.
拉深过程中,圆筒侧壁起到传递凸模拉力给凸缘的作用,当传力区的径向拉应力超出材料极限,便出现拉破现象.
材料硬化不均匀：拉深后材料发生塑性变形,引起材料的冷作硬化.由于各部分变形程度不一样，冷作硬化的程度亦不一样，其中口部最大，往下硬化程度降低，拉近底部时，由于切向压缩变形较小，冷作硬化最小，材料的屈服极限和强度都较低，此处最易产生拉裂现象。
切边余量
是由于模具间隙不均匀，板厚变化，磨擦阻力不等，定位不准及材料 机械性能的方向性等，造成拉深件口部高低不齐，对于要求高的拉深件，需增加一道切边工序。而多次拉深就更明显。
毛坯尺寸计算
主要根据塑变体积不变原理，并略往拉深中的壁厚的变化。拉深前后毛坯与工件表面积相等的原则进行，此种方法称作等面积法。但这种计算方法只是近似的。若旋转体毛坯料厚>0.5mm，计算时以料厚中线为准。
圆筒形件拉深系数
1. 拉深系数的概念 拉深系数是指拉深后工件直径d与拉深前毛坯直径D之比。
M=d/D
A.（M
B.拉深系数M是拉深工艺中的一个重要参数，是拉深工艺计算和模具设计的重要依据。
C.实际生产中，为减少拉深次数，M一般取最小值。
D.当M小到一定值时，凸缘外边沿便会出现起皱现象，但可用增加压力圈的压边力防止起皱的出现。
E.当M 小到一定值时，出现拉破现象，拉破一般出现在拉深力快出现峰值时，即拉深的初始阶段。
F.极限拉深系数，在危险断面不被拉破的条件下所能采用的最小拉深系数
2.影响拉深系数的因素：
A. 材料的机械性能。材料的塑性好，屈服比σs/σb小的材料，m可小些，因σs小，说明材料易变形，σb大，说明危险断面承载能力高，不易拉断。
B.毛坯的相对厚度t/D
C. 拉深方式：有压力圈时，拉深系数M可小些。
D. 模具结构：拉深模的凸，凹模圆角的大小，及凸，凹模之间的间隙大小，对拉深系数影响很大。
E.磨擦与润滑条件：要求凹模、压力圈与毛坯接触面应光滑，要求润滑，但凸模与毛坯接触面要粗糙些好，不要润滑，以增加磨擦力，减少拉裂的可能性。
3.拉深系数的确定：
由于影响材料拉深系数的因素很多，理论计算与实际相差太大，各种材料的拉深系数都是由实验方法获得的。
拉深模的分类
1.再次拉深模：它是半成品毛坯套在压力圈上定位，上模下降，下模上的凸模把半成品毛坯拉进凹模中，使半成品直径减少，主要区别：是压边圈与首次拉深的压边圈不同。
2. 复合拉深模：其中其拉深凹模又起到落料凸模的作用。
圆筒形拉深工艺计算
1. 无凸缘筒形件拉深的工艺计算
（1） 拉深次数的确定
A.求出工件的拉深系数：mz=d/D
B.假如mz> m1,则可一次拉深成形；如mz
C.求m 1, m 2, m 3……m n直到体积小于m z为止，为时的n即是拉深的次数。
D.另一种方法是由工件的相对高度H/d和相对厚度t/D确定。
E. 多次拉深的目的是防止拉裂。
（２）再次拉深的特点。
变形仍然是依靠径向拉应力和切向压应力的联合作用。使半成品的直径发生收缩，增加高度。
它与首次拉深的不同主要表现在以下几个方面
首次拉深 再次拉深
毛坯 平板（厚度均，机械性能均匀） 半成品（厚度不均，各处性能不一）
变形区 整个凸缘部分始终参与变形 只有台肩部分参与变形
拉深力 初始阶段较大，以后逐渐减小
逐渐增大
危险断面 拉裂出现在初始阶段，在凸模圆角处 拉裂出现在拉深未尾，在凸模圆角处。
起皱 凸缘易起皱 起皱不易发生，只是在拉深未尾发生
拉深系数 最小 逐次增大
（３）工艺计算程序
Ａ.确定切边余量δ。
Ｂ.计算毛坯的直径Ｄ。
Ｃ.确定是否用压边圈。
Ｄ.确定拉深系数与拉深次数。
Ｅ.确定各次拉深的直径
Ｆ.确定各次拉深的凸凹模圆角半径：
ra=0.8 (D-d)t
ran=(0.6～0.9)ran-1
rt=(0.6-1)ra
G.确定各次拉深半成品的高度：
此主题相关图片如下：
2.带凸缘筒形件拉深的工艺计算
（１） 带凸缘（法兰边）筒形件分类：
Ａ.凸缘相对直径很小 dt/d=1.1～1.4,相对高度较大 H/d>1，可以按无凸缘筒形件进行工艺计算和拉深，即：首次拉深不留凸缘，再次拉深时留出锥形凸缘，最后工序把凸缘压平。
Ｂ. 凸缘相对直径很大 dt/d>4，并且高度Ｈ很低，这类零件的变形特点已起出拉深范围，属于胀形。
Ｃ. 凸缘相对半径较大 dt/d>1.4，相对高度已较大，这类称宽凸缘筒形件，即带凸缘筒形件，它有两种成形方法：第一种是每次拉深高度不变，改变达到要求；第二种是改变每次拉深的直径来增加高度。
（２） 带凸缘筒形件的拉深特点：（原理与不带凸缘筒形件相似）
Ａ.拉深系数
dt/d-- 凸缘相对直径
H/d--工件相对高度r/d--底部及凸缘部分相对圆角半径
m由以上三个尺寸因素确定，其中dt/d影响最大，而r/d影响最小，当毛坯直径Ｄ及拉深系数一定时，dt/d和H/d不同，则材料的变形程度不同，dt/d越小，H/d越大，则变形程度越大。
Ｂ.带凸缘筒形件拉深，凸缘不全转变为筒壁，其可以看作是无凸缘拉深过程中的一个中间状态，因此，其首次拉深系数可小于或即是无凸缘形件的拉深。
由于极限拉深系数m的大小主要取决于最大拉深力出现时是否拉破。当拉到凸缘直径为dt时，出现最大拉深力，则带凸缘的拉深和不带凸缘的拉深的极限拉深系数相同。如当拉到凸缘直径为dt时，未达到最大拉深力（即拉深力未超出材料的屈服极限），则带凸缘的拉深系数还可再小些，其拉深系数可小于不带凸缘拉深时的拉深系数，
Ｃ.首次拉深时，m1=d1/D一定时，dt/d1与H1/d1的关系一定，即dt减小，Ｈ１增大，由于d1不变，按体积不变原则，dt与Ｈ１的变化关系不变，即变形程度由Ｈ１/d1来表示，即可由材料的极限H1/d1(即m1为极限拉深值时)当工件的Ｈ／d
Ｄ.带凸缘筒形件的拉深中，dt是首次拉深中形成，在以后的各次拉深中不变，仅仅是靠减小直筒部分的直径来增加筒形件的高度。凸缘部分由于首次拉深时的冷作硬化作用，在以后的拉深中已难以拉动变形，强行拉动会导致拉破。
使第一次拉深进凹模的材料比最后拉深部分实际所需材料多才多３～５％，使多余材料在以后的再次拉深中逐步分配，最后被留在凸缘上，防止由于材料不够，在再次拉深中强行拉深。凸缘进凹模而出现工件拉破现象。
（３） 带凸缘筒形件拉深高度：
Hn-第n次拉深高度
D-平板毛坯直径
dt-凸缘直径
dn-第n次拉深直径
Rn-第n次拉深上部圆角半径
Rn-第n次拉深底部圆角半径
拉深的模具结构
１. 首次拉深模：
（１） 模具结构简单，使用方便，制造轻易。
（２） 压边圈即起压边作用，又起卸料作用和板料的定位作用。
（３） 凸模上开有气孔，以防止拉深件紧吸附于凸模上而造成困难。
（４） 模具采用倒装式，以便在下部空间较大的位置安装和调节压边装置。
２.再次拉深模：再次拉深模，半成品毛坯套在压边圈上定位，上模下降，下模上的凸模把半成品毛坯拉进凹模中，使半成品直径减小，主要区别：是压边圈与首次拉深的压边圈不同。
３. 复合拉深模：拉深的凹模又起到落料凸模的作用。
拉深模工作部分尺寸确定
其工作部分主要是指?深凸模、凹模和压边圈。这些工作部件的结构尺寸对拉深件的变形和拉深件的质量有很大的影响。
１.拉深间隙
拉深间隙对拉深件筒形直壁部分有校正作用：间隙大，则校正作用减小，效果不明显，形成口大底小的锥形；间隙减小，则拉深力增大，易造成拉破的现象，而且模具的磨损快。
考虑到拉深中外缘的变厚，除最后一次拉深间隙取即是或略小于板料厚度以外（以保证工件精度），其余拉深都应把间隙取为稍大于材料厚度。对于不用压边圈的拉深，Z=(1～1.1)Zmax，未次拉深用小值，中间拉深用大值。
２.凸凹模圆角半径
凹模圆角半径对拉深件影响更大，凹模圆角不能小，但太大，易造成压边面积小而起皱，而且拉深过程中，凸缘较早离开压边圈，亦会引起起起皱现象。
凸模圆角小，圆角材料变薄严重，易拉裂：
ran=(0.6～0.9)tan-1
rt=(0.6～1)ra
最后工序rt=r工件>(1 ～２)t
３.凸凹模工作部分尺寸计算
拉深件尺寸精度主要取决于最后一道工序，拉深凸凹模尺寸，与中间工序尺寸无关，所以中间工序可直接取工序尺寸作为模具工作部分尺寸，而最后一道工序则要根据工件内（外）形尺寸要求和磨损方向来确定凸凹模工作尺寸及公差。
按尺寸标注方式：
标外形：Ｄa=(D-0.75t)+ δn dt=(D-0.75-2Z)- δt
按内形标注：Da=(d+0.4t+2Z)+ δa dt=(d+0.4t) δt
其中δa和δt按ＩＴ８～９级精度。
拉深凸模出气孔按d=(5～１０)mm
４. 采用压边圈条件及压边圈类型
（１） 不产生起皱的条件是：Ｄ-d
（２） 压边装置的类型：刚性和弹性两类。
刚性压边圈：是双动压力机上利用外滑块压边，压边不随拉深的行程变化而变化。
弹性压边装置：用于单动压力机上，压边力随冲床的行程变化而变化
（３） 压边圈的类型：
平面压边圈：一般用于首次拉深
带弧形的压边圈：用于t/D
带限位装置的压边圈：保持压边力均衡，防止压边圈把毛坯压得太死
拉深的质量分析
1． 拉裂，起皱：由于压边力小，造成起皱，使拉进凹模型腔困难。
2． 拉裂：径向拉应力太大。
3． 起皱：切向压应力太小，失稳
4． 工件边沿呈锯齿状：毛坯边沿有毛刺。
5． 工件边沿高低不一：毛坯中心与模具中心不一致，或是由于材料壁厚不均，凹模圆角半径，模具间隙不均。
6． 危险断面明显变薄：圆角半径（模具）太小，压力力太大。
7． 工件底部拉脱：凹模圆角太小。材料处于切割状态
8． 工作凸缘折皱：凹模圆角半径太大，拉深未了时压力圈压不到，起皱后被继续拉进凹模。
转载来源：锻压世界
篇三:[拉深]拉深模具的设计，深度学习一下吧！
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 4.6.1 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4.6.1)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4.6.2)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 4.6.3 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 4.6.2 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 4.6.4) 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。拉深时压边滑块首先带动压边圈压住毛坯，然后拉深滑块带动拉深凸模下行进行拉深。此模具因装有刚性压边装置，所以模具结构显得很简单，制造周期也短，成本也低，但压力机设备投资较高。
2．后续各工序拉深模
后续拉深用的毛坯是已经过首次拉深的半成品筒形件，而不再是平板毛坯。因此其定位装置、压边装置与首次拉深模是完全不同的。后续各工序拉深模的定位方法常用的有三种：第一种采用特定的定位板(图4.6.5) ；第二种是凹模上加工出供半成品定位的凹窝；第三种为利用半成品内孔，用凸模外形或压边圈的外形来定位(图4.6.6) 。此时所用压边装置已不再是平板结构，而应是圆筒形结构。
1-导料板；2-卸料板；3-打料杆；4-凸凹模；5-上模座；
6-下模座；7-顶杆；8-压边圈；9-拉深凸模；10-落料凹模
图 4.6.3 落料拉深复合模
1-凸模；2-上模座；3-压边圈；4-凹模；5-上模座；6-顶件块
图 4.6.4 双动压力机上使用的首次拉深模
图 4.6.5 无压边装置的后续工序拉深模
图 4.6.6 有压边装置的后续各工序拉深模
（1) 无压边装置的后续各工序拉深模(图 4.6.5)此拉深模因无压边圈，故不能进行严格的多次拉深，用于直径缩小较少的拉深或整形等，要求侧壁料厚一致或要求尺寸精度高时采用该模具。
(2) 带压料装置的后续各工序拉深模(图 4.6.6)此结构是广泛采用的形式。压边圈兼作毛坯的定位圈。由于再次拉深工件一般较深，为了防止弹性压边力随行程的增加而不断增加，可以在压边圈上安装限位销来控制压边力的增长（参见图 4.5.8）。
2 拉深模工作部分的结构和尺寸
拉深模工作部分的尺寸指的是凹模圆角半径凸模圆角半径，凸、凹模的间隙 c ，凸模直径，凹模直径等，如图 4.6.7 所示。
1．凹模圆角半径
拉深时，材料在经过凹模圆角时不仅因为发生弯曲变形需要克服弯曲阻力，还要克服因相对流动引起的摩擦阻力，所以的大小对拉深工作的影响非常大。主要有以下影响：
(1) 拉深力的大小小时材料流过凹模时产生较大的弯曲变形，结果需承受较大的弯曲变形阻力，此时凹模圆角对板料施加的厚向压力加大，引起摩擦力增加。当弯曲后的材料被拉入凸、凹模间隙进行校直时，又会使反向弯曲的校直力增加，从而使筒壁内总的变形抗力增大，拉深力增加，变薄严重，甚至在危险断面处拉破。在这种情况下，材料变形受限制，必须采用较大的拉深系数。
(2) 拉深件的质量 当过小时，坯料在滑过凹模圆角时容易被刮伤，结果使工件的表面质量受损。而当太大时，拉深初期毛坯没有与模具表面接触的宽度加大(图4.6.8) ，由于这部分材料不受压边力的作用，因而容易起皱。在拉深后期毛坯外边缘也会因过早脱离压边圈的作用而起皱，使拉深件质量不好，在侧壁下部和口部形成皱褶。尤其当毛坯的相对厚度小时，这个现象更严重。在这种情况下，也不宜采用大的变形程度。
(3) 拉深模的寿命小时，材料对凹模的压力增加，摩擦力增大，磨损加剧,使模具的寿命降低。所以的值既不能太大也不能太小。在生产上一般应尽量避免采用过小的凹模圆角半径，在保证工件质量的前提下尽量取大值，以满足模具寿命的要求。通常可按经验公式计算：
(4.6.1)
式中 d 为毛坯直径或上道工序拉深件直径 (mm) ； d 为本道拉深后的直径 (mm) 。
首次拉深的可按表 4.6.1 选取。
后续各次拉深时应逐步减小，其值可按关系式确定，但应大于或等于。若其值小于，一般很难拉出,只能靠拉深后整形得到所需零件。
表 4.6.1 首次拉深的凹模圆角半径
注：表中数据当材料性能好，且润滑好时可适当减小。
2．凸模圆角半径
凸模圆角半径对拉深工序的影响没有凹模圆角半径大，但其值也必须合适.太小，拉深初期毛坯在处弯曲变形大，危险断面受拉力增大，工件易产生局部变薄或拉裂，且局部变薄和弯曲变形的痕迹在后续拉深时将会遗留在成品零件的侧壁上，影响零件的质量。而且多工序拉深时，由于后继工序的压边圈圆角半径应等于前道工序的凸模圆角半径,所以当过小时,在以后的拉深工序中毛坯沿压边圈滑动的阻力会增大,这对拉深过程是不利的。因而，凸模圆角半径不能太小。若凸模圆角半径过大，会使处材料在拉深初期不与凸模表面接触，易产生底部变薄和内皱，如图 4.6.8 所示。
一般首次拉深时凸模的圆角半径为：
以后各次 可取为各次拉深中直径减小量的一半，即：
（4.6.2）
式中：
为本道拉深的凸模圆角半径；
为本道拉深直径；
为下道拉深的工件直径。
图 4.6.8 拉深初期毛坯与凸模、凹模的位置关系
最后一次拉深时应等于零件的内圆角半径值，即：
但不得小于料厚。如必须获得较小的圆角半径时，最后一次拉深时仍取，拉深结束后再增加一道整形工序，以得到。
3．凸模和凹模的间隙
拉深模间隙是指单面间隙。间隙的大小对拉深力、拉深件的质量、拉深模的寿命都有影响。若值太小，凸缘区变厚的材料通过间隙时，校直与变形的阻力增加，与模具表面间的摩擦、磨损严重，使拉深力增加，零件变薄严重，甚至拉破，模具寿命降低。间隙小时得到的零件侧壁平直而光滑，质量较好，精度较高。
间隙过大时，对毛坯的校直和挤压作用减小，拉深力降低，模具的寿命提高，但零件的质量变差，冲出的零件侧壁不直。
因此拉深模的间隙值也应合适，确定时要考虑压边状况、拉深次数和工件精度等。其原则是：既要考虑板料本身的公差，又要考虑板料的增厚现象，间隙一般都比毛坯厚度略大一些。采用压边拉深时其值可按下式计算：
(4.6.3)
式中μ为考虑材料变厚，为减少摩擦而增大间隙的系数，可查表 4.6.2 ；
表 4.6.2 增大间隙的系数μ
注：表中数值适用于一般精度（自由公差）零件的拉深。具有分数的地方，分母的数值适用于精密零件（ it10--12 级）的拉深。
表 4.6.3 有压边时的单向间隙
注： 1. ——材料厚度，取材料允许偏差的中间值。
2. 当拉深精密工件时，对最末一次拉深间隙取
为材料的名义厚度；材料的最大厚度，其值位其中为材料的正偏差。不用压边圈拉深时，考虑到起皱的可能性取间隙值为：
式中较小的数值用于末次拉深或精密拉深件，较大的值用于中间拉深或精度要求不高的拉深件。
在用压边圈拉深时，间隙数值也可以按表 4.6.3 取值。
对精度要求高的零件，为了使拉深后回弹小，表面光洁，常采用负间隙拉深，其间隙值为，
处于材料的名义厚度和最小厚度之间。采用较小间隙时拉深力比一般情况要增大20％，故这时拉深系数应加大。当拉深相对高度的工件时，为了克服回弹应采用负间隙。
4．凸模、凹模的尺寸及公差
工件的尺寸精度由末次拉深的凸、凹模的尺寸及公差决定，因此除最后一道拉深模的尺寸公差需要考虑外，首次及中间各道次的模具尺寸公差和拉深半成品的尺寸公差没有必要作严格限制，这时模具的尺寸只要取等于毛坯的过渡尺寸即可。若以凹模为基准时，凹模尺寸为：
凸模尺寸为：
对于最后一道拉深工序，拉深凹模及凸模的尺寸和公差应按零件的要求来确定。
当工件的外形尺寸及公差有要求时(如图 4.6.9a 所示) ，以凹模为基准。先确定凹模尺寸因凹模尺寸在拉深中随磨损的增加而逐渐变大，故凹模尺寸开始时应取小些。其值为：
（4.6.4）
凸模尺寸为： (4.6.5)
当工件的内形尺寸及公差有要求时( 如图 4.6.9b 所示 ) ，以凸模为基准，先定凸模尺寸。考虑到凸模基本不磨损，以及工件的回弹情况，凸模的开始尺寸不要取得过大。其值为：
（4.6.6）
凹模尺寸为： (4.6.7)
凸、凹模的制造公差和可根据工件的公差来选定。工件公差为 itl3 级以上时,和可按it6～8 级取，工件公差在 itl4 级以下时,和按 itl0 级取。
图 4.6.9 拉深零件尺寸与模具尺寸
a) 外形有要求时 ;b) 内形有要求时
5．凸、凹模的结构形式
拉深凸模与凹模的结构形式取决于工件的形状、尺寸以及拉深方法、拉深次数等工艺要求，不同的结构形式对拉深的变形情况、变形程度的大小及产品的质量均有不同的影响。
当毛坯的相对厚度较大，不易起皱，不需用压边圈压边时，应采用锥形凹模(参见图 4.2.4) 。这种模具在拉深的初期就使毛坯呈曲面形状，因而较平端面拉深凹模具有更大的抗失稳能力，故可以采用更小的拉深系数进行拉深。
当毛坯的相对厚度较小，必须采用压边圈进行多次拉深时，应该采用图 4.6.10 所示的模具结构。图 4.6.10a 中凸、凹模具有圆角结构，用于拉深直径的拉深件。图4.6.10b中凸、凹模具有斜角结构，用于拉深直径 d ≥ 100mm 的拉深件。
图 4.6.10 拉深模工作部分的结构
采用这种有斜角的凸模和凹模，除具有改善金属的流动，减少变形抗力，材料不易变薄等一般锥形凹模的特点外，还可减轻毛坯反复弯曲变形的程度，提高零件侧壁的质量，使毛坯在下次工序中容易定位。不论采用哪种结构，均需注意前后两道工序的冲模在形状和尺寸上的协调，使前道工序得到的半成品形状有利于后道工序的成形。比如压边圈的形状和尺寸应与前道工序凸模的相应部分相同，拉深凹模的锥面角度也要与前道工序凸模的斜角一致,前道工序凸模的锥顶径
应比后续工序凸模的直径小，以避免毛坯在 a 部可能产生不必要的反复弯曲，使工件筒壁的质量变差等(图4.6.11) 。
图 4.6.11 斜角尺寸的确定
图 4.6.12 最后拉深中毛坯底步尺寸的变化
为了使最后一道拉深后零件的底部平整，如果是圆角结构的冲模，其最后一次拉深凸模圆角半径的圆心应与倒数第二道拉深凸模圆角半径的圆心位于同一条中心线上。如果是斜角的冲模结构，则倒数第二道工序(道)凸模底部的斜线应与最后一道的凸模圆角半径 相切，如图 4.6.12 所示。
凸模与凹模的锥角对拉深有一定的影响。大对拉深变形有利，但过大时相对厚度小的材料可能要引起皱纹，因而的大小可根据材料的厚度确定。一般当料厚为 0.5--1.0mm ；当料厚为 1.0～2.0mm 时
为了便于取出工件，拉深凸模应钻通气孔，如图 4.6.10 所示。其尺寸可查表 4.6.4 。
表 4.6.4 通气孔尺寸
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