凸模圆角半径与材料厚度变形程度的关系及底部尺寸确定方法

1.材料

几乎所有的铁基材料都适合用作拉深模的凸模材料，包括合金工具钢、模具钢、碳素工具钢和球墨铸铁、灰铸铁。凸模一般不会磨损，选择凸模材料的主要考量因素是拉深材料的硬度和产品批量。材料的硬度和产品批量都较大时，应该考虑选用较为高档的合金工具钢和模具钢，并进行热处理，以提高模具的表面硬度。其好处之一是可以抵抗材料变形时对模具的硌伤；其二是可以防止可能遭遇到的撞击等失误造成模具变形，保证模具的寿命和产品前后批次的一致性。反之，则可采用价格相对便宜的碳素工具钢或铸铁，以期达到节约资金的目的。

在不锈钢制品业中，产品批量一般较大，凸模通常采用冷作模具钢Cr12制作。

2.圆角半径

凸模圆角半径r_凸与拉深成败关系重大。工件出现破裂，且裂口位于工件底部圆角附近，极有可能是凸模圆角半径r_凸过小的缘故导致的。凸模圆角半径r_凸与材料厚度和变形程度存在着十分密切的关系。材料厚度和坯件变形程度越大，要求凸模圆角半径r_凸也越大，反之可以趋小。

凸模圆角半径r_凸大，则拉深件该处材料变薄较小，强度较高，就可以减小的拉深系数。拉深力是经过圆角半径r处传递到拉深件底部的。位于凸模圆角处的工件材料是最容易破裂的危险断面；凸模圆角半径r_凸越小，危险断面变薄越严重。凸模圆角半径r_凸越大，则能传递的力越大，允许极限拉深力也就越大。

多道拉深的凸模圆角半径，第一道可取与凹模圆角半径相同的数值，以后各道可按前道拉深圆角半径的75％递减。末道拉深凸模的圆角半径值，决定于工件尺寸要求。如果工件要求的圆角半径小于2t，则必须增加整形工序，整小圆角。

在模具设计中，如无特殊要求，凸模圆角半径r_凸一般比凹模圆角半径r_凹略小。但即使在最后一道工序，r_凸也不得小于料厚。

在不锈钢制品中，单道拉深成形工件的凸模圆角半径r_凸以产品外观需要为依据，一般都数倍于材料厚度，不会对生产过程产生不利影响。

3.凸模长度

首道拉深模凸模高度计算公式为

H＝h₁＋h₂＋h₃式中 H——凸模总高度（mm）；

h₁——工件高度（mm）；

h₂——压料圈高度（mm）；

h₃——裕量（mm）。

后道拉深凸模高度计算公式为

H＝h₁＋h₂＋h₃＋h₄式中 H——凸模总高度（mm）；

h₁——本道次拉深高度（mm）；(www.xing528.com)

h₂——模套高度（mm）；

h₃——模套垫板高度（mm）；

h₄——裕量（mm）。

裕量通常取6～30mm，视模具大小和拉深高度而定，同时也要关注到压力机的控制精度。

4.通气孔

工件拉深后，凸模与工件间接近于真空状态，由于外界空气压力的作用，同时加上润滑油的黏性等因素，使工件很容易吸附在凸模上。为了方便工件取出，设计凸模时，应开设通气孔。通气孔的另一个作用是方便排气，不会产生鼓包等不良现象。当凸模顶部面积太大时，可以环形排列多个。通气孔的下端应暴露在压料圈或模套垫板行程之外，如图4-17所示。

半球形凸模和直径小于40mm的平顶凸模可以不开通气孔。拉深凸模通气孔尺寸见表4-3。

图4-17 拉深凸模通气孔

a）正装结构 b）倒装结构

表4-3 拉深凸模通气孔尺寸

为了使最后一道拉深后工件的底部平整，圆角结构模具，其最后一道（第N道）拉深凸模圆角的起始点应与倒数第二道（第N－1道）圆角的起始点在同一圆环线上。

如果是锥面凹模结构，则（第N－1道）工序凸模底部的斜线应与（第N道）工序的凸模圆角半径相切，如图4-18所示。

图4-18 最后一次拉深凸模底部尺寸的确定

a）圆角结构 b）斜角结构