无凸缘圆筒形件的拉深加工技术分析

1.拉深系数及影响因素

（1）拉深系数 拉深后圆筒形件直径d与拉深前毛坯直径D之比为拉深系数，用m表示：多次拉深中（图2-4-5），第n次拉深系数为（n=1，2，3，…）。拉深系数可用来衡量拉深中毛坯的变形程度，m越小，毛坯的变形程度越大。在制订拉深工艺时，常希望采用小的拉深系数来减少拉深次数。但m越小，毛坯材料破坏的可能性也越大，合理的拉深系数应能使材料在拉深中的应力既不超过强度极限，又能充分利用材料的塑性。每次的拉深系数应大于极限拉深系数。

图2-4-5 多次拉深变形情况

（2）拉深系数的影响因素 影响拉深系数的主要因素列于表2-4-11。

表2-4-11 影响拉深系数的主要因素

（3）压边圈 在拉深过程中，凸缘部分材料受压应力作用，当材料较薄，或压应力过大时，一旦失去稳定，就会起拱弯曲，其情况与压杆受压失去稳定而弯曲相似，使材料产生皱折，在凸缘的整个周围产生波浪形的连续弯曲，称为“起皱”。

为了防止拉深过程中制件边壁或凸缘起皱，常在拉深模中采用压边圈（见图2-4-6），拉深时是否采用压边圈，其条件见表2-4-12，或根据图2-4-7确定，在区域Ⅰ内采用压边圈，区域Ⅱ内可不采用压边圈。

图2-4-6 带压边圈的拉深模

1—压边圈 2—凸模 3—凹模

图2-4-7 根据毛坯相对厚度和拉深系数确定是否采用压边圈

表2-4-12 拉深时采用压边圈的条件

注：t——材料厚度（mm）；

D——毛坯直径（mm）；

d_n-1——第n-1次拉深后制件直径（mm）；

m₁、m_n——第一次、第n次拉深系数。

2.拉深系数与拉深次数的确定

（1）拉深系数的确定 拉深系数是拉深工作中的关键工艺参数，在实际生产中，并不是所有的情况下都采用极限拉深系数，因为过小的、接近极限值的拉深系数会引起毛坯在凸模圆角处的过分变薄，而且在以后的拉深工序中，这部分变薄严重的缺陷会转移到成品零件的侧壁上去，降低零件的质量。在确定拉深系数时，既要使拉深变形量不超过极限变形程度，又要充分利用材料的塑性。

从理论上计算确定拉深系数是很复杂的，一般都采用经验数据。

表2-4-13、表2-4-14分别列出了无凸缘圆筒形件采用压边圈和不用压边圈时的拉深系数，表2-4-15列出了其他金属材料的拉深系数。

表2-4-13 无凸缘圆筒形件采用压边圈时的拉深系数

注：1.凹模圆角半径大时[r_d=（8～12）t]，拉深系数取小值，凹模圆角半径小时[r_d=（4～8）t]，拉深系数取大值。

2.表中拉深系数适用于08、10S、15S钢与软黄铜H62、H68。当拉深塑性更大的金属时（05、08Z及10Z钢、铝等），应比表中数值减小1.5%～2%。而当拉深塑性更小的金属时（20、25、Q215、Q235、酸洗钢、硬铝、硬黄铜等），应比表中数值增大1.5%～2%（符号S为深拉深钢，Z为最深拉深钢）。

表2-4-14 无凸缘圆筒形件不用压边圈时的拉深系数

注：此表适用于08、10及15Mn等材料。

表2-4-15 其他金属材料的拉深系数

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注：1.凹模圆角半径r_d＜6t时拉深系数取大值，凹模圆角半径r_d≥（7～8）t时拉深系数取小值。

2.材料相对厚度t/D×100≥0.62时拉深系数取小值，材料相对厚度t/D×100<0.62时拉深系数取大值。

3.材料为退火状态。

（2）拉深次数的确定 拉深次数通常只能进行概略估计，最后需通过工艺计算来确定。初步确定圆筒件拉深次数的方法有以下几种：查表法、计算法、图解法和推算法等。

查表法是根据拉深件的相对高度和材料的相对厚度，由表2-4-16直接查找。

表2-4-16 无凸缘圆筒形件拉深的最大相对高度h/d

注：1.大的h/d比值适用于在第一道工序内大的凹模圆角半径（由～1.5时的r_d=8t到～0.08时的r_d=15t），小的比值适用于小的凹模圆角半径[r_d=（4～8）t]。

2.表中拉深次数适用于08及10钢的拉深件。

计算法所用公式如下：

式中 n——拉深次数；

d_n——第n次拉深的工件直径（mm）；

D——毛坯直径（mm）；

m₁——第一次拉深系数；

m_n——第n次拉深的平均拉深系数。

用此式算出的数据，若不是整数，应进位取整，而不能用四舍五入法。

推算法是根据t/D值查出m₁、m₂、m₃……，然后依次求半成品直径，d₁=m₁D，d₂=m₂d₁，…，d_n=m_nd_n-1，直至计算出结果不大于制件所要求的直径为止，这样既求出了拉深系数，也求出了中间工序的拉深直径。

图解法是根据毛坯直径和制件直径，从图2-4-8上找出交点，其查法如下：

先在图中横坐标上找到相当毛坯直径D的点，从此点作一垂线。再从纵坐标上找到相当于工件直径d的点，并由此点作水平线，与垂线相交。根据交点，便可决定拉深次数，如交点位于两斜线之间，应取较大的次数。此线图适用于酸洗软钢板的圆筒形拉深件，图中的实线用于材料厚度为0.5～2.0mm的情况，虚线用于材料厚度为2～3mm的情况。

图2-4-8 确定拉深次数及半成品尺寸的线图

拉深次数和各道工序半成品直径确定后，便应确定底部圆角半径（即拉深凸模的圆角半径），最后，可根据圆筒形件不同的底部形状，按表2-4-17所列公式计算出各道工序拉深后的半成品高度。

表2-4-17 圆筒形拉深件的拉深高度计算公式

（续）

注：D——毛坯直径（mm）；

d₁、d2——第1、2工序拉深的工件直径（mm）；

K₁、K2——第1、2工序拉深的拉深比

r₁、r2——第1、2工序拉深件底部圆角半径（mm）；

h₁、h2——第1、2工序拉深的拉深高度（mm）。