曲面旋转体的拉深处理

1.阶梯圆筒形零件的拉深

阶梯圆筒形件（见图4-36）相当于若干个直壁圆筒形件的组合，所以与直壁圆筒形件的拉深基本相似，每一个阶梯的拉深即相当于相应的圆筒形件的拉深。但阶梯圆筒形件拉深工艺的设计与直壁圆筒形件有较大的差别。

图4-36 阶梯圆筒形零件

（1）拉深次数的确定 判断阶梯形件能否一次拉成，可用下式来判断：

式中 h₁、h₂、…、h_n——各个阶梯的高度（mm）；

d_N——最小阶梯直径（mm）；

h／d_N——直径为d_N的圆筒形件第一次拉深时的最大相对高度（mm）。

如果上述条件不能满足，则需多次拉深。

（2）多次拉深时拉深方法的确定 如果两个相邻阶梯的直径之比d_n／d_n－1大于相应的圆筒形件的极限拉深系数，则先从大阶梯拉起，每次拉深一个阶梯，逐一拉深到最小的阶梯，阶梯数也就是拉深次数，如图4-37所示。如果阶梯形件较浅，而且每个阶梯的高度又不大，但相邻阶梯直径相差较大，而又不能一次拉出时，可先拉成圆形或带有大圆角的筒形，最后通过整形得到所需零件，如图4-38所示。如果最小阶梯直径过小，拉深高度又较大时，最小阶梯可用起凸的方法得到，即先将制件顶部压制出小鼓包，然后再将凸起部分整理成圆柱形，如图4-39所示。也可以在拉深n－1道的凸模顶部留出小凸台，然后再将凸台拉深成管状。

图4-37 阶梯筒形件拉深次序

a）由大直径到小直径 b）由小直径到大直径

图4-38 浅阶梯形件的拉深方法

a）球面形状 b）大圆角形状

2.球面形状的拉深

球形零件与下面将要介绍的锥形件拉深存在共同点：凸模顶端无平面或平面面积很小，悬空面积大，拉深过程中容易发生腹部起皱现象。

球形零件有半球形件、浅球形件、带直壁球形件和带凸缘球形件几类，如图4-40所示。工件相对厚度较小（t／D＜0.02）或球心角较大（α＞45°）时，拉深后回弹严重。

图4-39 大直径差工件拉深

a）起凸 b）拉深

半球形件的拉深系数m为

图4-40 图球面零件类型

a）半球形件 b）浅球形件 c）带直壁球形件 d）带凸缘球形件

它是一个与零件直径无关的常数。所以，拉深系数不能反映半球形件拉深难易程度。决定半球形件拉深难易程度及选择拉深方法的主要依据是毛坯的相对厚度t／D。在实际生产中，可参考以下原则选择合理的拉深方法：

1）当t／D＞0.03时，可不用压边装置一次拉深成功。用这种方法拉深，坯料贴模不良，仍可能起小皱，所以必须用球形底的凹模，在拉深工作行程终了时进行校正，如图4-41a所示。(www.xing528.com)

图4-41 半球形工件拉深

a）带整形 b）反拉深 c）带拉深肋

2）当t／D为0.03～0.005时，需采用带压料装置的拉深模进行拉深，以防止起皱。球形零件拉深凹模圆角较筒形件小，一般取R_凹＝4t。

3）当t／D＜0.005时，应采用有拉深肋的拉深模或反拉深法进行拉深，如图4-41b、图4-41c所示。

4）当球形拉深件带有一定高度的直壁或带有一定宽度的凸缘时，虽然拉深系数有所减小，但对球面的成形却有好处。同理，对于不带凸缘和不带直边的球形拉深件，当表面质量和尺寸精度要求较高时，可加大坯料尺寸，形成凸缘，在拉深之后再用切边的方法去除。

3.锥形零件的拉深

如图4-42所示的各种锥形件，由于零件各部分尺寸比例不同，其拉深的难易程度和拉深方法有较大的区别。

图4-42 不同侧素线锥角的锥形件

a）低锥形件 b）中等深度锥形件 c）高锥形件

一般来说，锥形件的变薄主要集中在零件底部的圆角处，尤其当圆角较小时。从凸模底部的圆角和半球形凸模相比，锥形件的成形条件比球面形件差。

锥形件拉深方法的选择取决于锥体高度、直径与斜角α等，可分为以下三种情况：

1）相对高度H／D≤0.25和α为50°～80°的低锥形件，如图4-42a所示。由于拉深时，毛坯的变形程度不大，拉深后回弹较大，为减小回弹常使用带拉深肋的拉深模，如图4-43所示。通常这类工件只需一次拉深。对于不带凸缘的锥形件，可以适当增加毛坯尺寸，待工件成形后切去，或使用液体和橡胶代替凸、凹模拉深。

2）中锥形件（h／d₂＝0.3～0.7）按毛坯相对厚度不同，可分为以下三种情况：①当t／D＞0.025时，可一次拉深成形，且不需要压边，只需要在行程末用凹模进行校正整形，如图4-44所示；②当t／D为0.015～0.025时，可采用压边装置一次拉深成形，但对无凸缘零件应按有凸缘零件拉深，最后修边，切去凸缘；③当t／D＜0.015时，因材料较薄，易于起皱，一般应采用压边装置并经过两次或三次拉深成形，第一次拉深成带有大圆角圆筒形件或球形件，然后再采用或反拉深成形，如图4-45所示。

图4-43 带拉深槛的锥形件拉深

图4-44 无压边圈锥形件拉深

图4-45 反拉深锥形件

锥形凸模在拉深过程中有减小材料弯曲力的作用，这是工件腹部起皱的主要原因，因此设计时拉深凹模圆角取小值，一般取R_凹＝（2～4）t，试模时再根据需要逐步加大。

3）深锥形件（h／d₂＞0.7），因变形程度大，容易产生变薄、破裂、起皱等现象，所以必须经过多次拉深成形。常用的拉深方法如下：

①阶梯拉深法。这种方法是将坯料逐次拉深成阶梯形，要求阶梯形的过渡毛坯应与锥形成品内侧相切，最后在成形模具中精整成形，如图4-46a所示。

②锥形表面逐步成形法。这是目前应用较多的方法。这种方法先将毛坯拉成圆筒形，使其表面积等于或大于成品圆锥表面积，而直径等于圆锥大端直径，以后各道工序逐步拉出圆锥面，使其高度逐渐增加，最后形成所需的圆锥形，如图4-46b所示。这种成形法的缺点是由于杠杆挠曲力的作用导致工件外观面上留有弯折痕迹，且不易消除。如果条件允许，这种件的成形还是改为扇形落料→滚圆→焊接的工艺更为简单。

图4-46 深锥形件的拉深

a）阶梯拉深法 b）锥面逐步成形法