拉深成形的案例
錐形五金拉深件經幾次拉深能成形
拉深成形是五金沖壓件生產廠家較為常用的一種沖壓工藝，經沖壓拉深成形的沖壓件稱為拉深件，拉深件的形狀有多種，錐形就是其中的一種。下面我們來了解下錐形拉深件經幾次拉深加工方能成形。
想知道錐形五金拉深件需要經過幾次拉深加工方能成形，我們就得先了解錐形拉深有什么特點。錐形拉深件的特點是：其坯料懸空面積大，容易起皺；凸模接觸坯料面積小、變形胚均勻程度比球形件大，尤其是錐頂圓角半徑較小，容易變薄甚至破裂；當口部與底部直徑相差大時，拉深后回彈較大。
由于錐形沖壓件各部分的尺寸比例關系不同，所以拉深成形的難易程度也不同，成形方法也不同。可將錐形件分為三種類型：
1.淺錐形體(t/d2≤0.25~0.3)：這種類形的五金沖壓零件的拉深加工，一般只要一次拉深就能成形。
2.中錐形沖壓拉深件（t/d2≤0.3~0.7）
這類制件大多為一次拉深成形，按毛坯相對厚度的不同可分為三種情況：
1）當拉深件的毛坯相對厚度t/D＞0.025時，可一次成形，不需要壓邊，只需要在行程末進行校正整形；
2）當拉深件的毛坯相對厚度t/D=0.015~0.020時，可一次拉深成形，但因材料較薄，為了預防起皺，采用壓邊裝置、拉深筋、增加工藝凸緣等措施，以增大徑向拉應力成分；
3）當錐形拉深件毛坯相對厚度t/D＜0.15時，因材料較薄，易于起皺，一般應采用壓邊裝置并經過兩次或三次拉深成形。第一次拉深成形帶有大圓圓筒形件或球形件，再采用正拉深 或反拉深成形。
3.深錐形件（t/d2＞0.7~0.8）這類錐形沖壓拉深件變形程度大，既易產生變薄破裂，又易產生起皺現象，因此須經過多次拉深成形。
展開 錐形拉深件的特點及成形方法
常用的拉深方法有：
1.錐形表成逐步成形法，這是目前應用較多的方法；
2.階梯拉深法，此種方法是將金屬拉深件的坯料逐次拉深成階梯形，要求階梯形的過渡毛坯應與錐形成品內側相切，最后在成形模具中精整成形；
3.在錐角較小時，可考慮用兩道工序拉深成形。首道工序拉成具有凸底的圓筒形過渡毛坯，二道工序采用正拉深成形或反拉深成形，這種方法的工序少，產品質量好。
如何利用Fastform正確模擬鈑金拉深件的成形
作者：新科益系統與咨詢（上 來源：《CAD/CAM與制造業信息化》
拉深方法因其生產效率高，材料消耗小，加工零件的強度、剛度及精度高等優點在各種產品制造中均得到了廣泛應用。本文利用Fastform軟件正確模擬了鈑金拉深件的成形，并介紹了Fastform軟件的優點及應用特點，希望塑性成形模擬仿真軟件的出現可以為工程師提供較大的幫助。
拉深是利用拉深模在壓力機的壓力作用下，將平板毛坯制成各種形狀的開口空心件的沖壓工序，拉深又稱拉延、拉伸或引伸等。
由于用拉深方法制造薄壁空心件的生產效率高，材料消耗小，零件的強度和剛度高，而且加工精度也較高，因此，拉深件在航空、汽車、儀表、輕工及民用產品中均得到了廣泛應用。用拉深工藝可以制成筒形、階梯形、球形、錐形及拋物線形等旋轉體零件，也可制成方盒形等非旋轉體零件，若將拉深與其他成形工藝（如脹形、翻邊等）復合，則可加工出形狀非常復雜的零件，如汽車車門等。由此可見，拉深的應用范圍非常廣，是冷沖壓的基本工序之一。
在拉深成形過程中，材料的塑性變形規律、模具與工件之間的摩擦現象、材料中溫度和微觀組織的變化及其對制件質量的影響等，都是十分復雜的問題。這使得塑性成形工藝和模具設計缺乏系統的、精確的理論分析手段，而主要依靠工程師長期積累的經驗，對于復雜的成形工藝和模具，設計質量難以保證。另外，一些關鍵參數要在模具設計制造后，通過反復地調試和修改才能確定，浪費了大量的人力、物力和時間。
隨著計算機模擬技術的發展，塑性成形模擬仿真軟件的大量出現為工程師提供了很大的幫助，Fastform就是其中之一，它具有分析速度快、操作界面友好及分析結果準確等優點。本文以Fastform為例介紹了如何使用分析軟件對鈑金塑性成形進行仿真分析。
展開 如何利用Fastform正確模擬鈑金拉深件的成形
拉深方法因其生產效率高，材料消耗小，加工零件的強度、剛度及精度高等優點在各種產品制造中均得到了廣泛應用。本文利用Fastform軟件正確模擬了鈑金拉深件的成形，并介紹了Fastform軟件的優點及應用特點，希望塑性成形模擬仿真軟件的出現可以為工程師提供較大的幫助。
拉深是利用拉深模在壓力機的壓力作用下，將平板毛坯制成各種形狀的開口空心件的沖壓工序，拉深又稱拉延、拉伸或引伸等。
由于用拉深方法制造薄壁空心件的生產效率高，材料消耗小，零件的強度和剛度高，而且加工精度也較高，因此，拉深件在航空、汽車、儀表、輕工及民用產品中均得到了廣泛應用。用拉深工藝可以制成筒形、階梯形、球形、錐形及拋物線形等旋轉體零件，也可制成方盒形等非旋轉體零件，若將拉深與其他成形工藝（如脹形、翻邊等）復合，則可加工出形狀非常復雜的零件，如汽車車門等。由此可見，拉深的應用范圍非常廣，是冷沖壓的基本工序之一。
在拉深成形過程中，材料的塑性變形規律、模具與工件之間的摩擦現象、材料中溫度和微觀組織的變化及其對制件質量的影響等，都是十分復雜的問題。這使得塑性成形工藝和模具設計缺乏系統的、精確的理論分析手段，而主要依靠工程師長期積累的經驗，對于復雜的成形工藝和模具，設計質量難以保證。另外，一些關鍵參數要在模具設計制造后，通過反復地調試和修改才能確定，浪費了大量的人力、物力和時間。
隨著計算機模擬技術的發展，塑性成形模擬仿真軟件的大量出現為工程師提供了很大的幫助，Fastform就是其中之一，它具有分析速度快、操作界面友好及分析結果準確等優點。本文以Fastform為例介紹了如何使用分析軟件對鈑金塑性成形進行仿真分析。
展開 
五金沖壓件拉深成形時要考慮的因素
五金沖壓件加工廠，在加工五金拉深件時應該要注意以下事項：
1）拉深件應盡量簡單、對稱，并能一次拉深成形；
2）拉深件壁厚公差或變薄量要求一般不應超出拉深工藝壁厚變化規律；
3）當零件一次拉深的變形程度過大時，為避免拉裂要采用多次拉深；
4）要保證裝配要求的前提下，允許內外表面存在拉深過程中可能產生的痕跡；
5）拉深件的底部或凸緣上有孔時，孔邊到側壁的距離應滿足α≥R+0.5t(或r+0.5t),如圖2-24（a）所示；
6）拉深件的底與壁、凸緣與壁、矩形件的四角等處的圓角半徑應滿足：r≥t,R≥2t,rg≥3t,如圖2-24所示。否則，應增加整形工序。只需一次整形的，圓角半徑可取r≥(0.1~0.3)t,R≥(0.1~0.3)t;
7）拉深件的徑向尺寸應只標注外形尺寸或內形尺寸，而不能同時標注內、外形尺寸。帶臺階的拉深件，其高度方向的尺寸標注一般應以拉深件底部為基準，如圖2-25（a）所示。若以上部分為基準，高度尺寸不易保證，如圖2-25（b)所示。
展開 錐形五金拉深件的加工方法
錐形五金沖壓件拉深的主要困難是：坯料懸空面積大，容易起皺；凸模接觸坯料面積小、變形胚均勻程度比球形件大，尤其是錐頂圓角半徑較小，容易變薄甚至破裂；當口部與底部直徑相差大時，拉深后回彈較大。
由于錐形沖壓件各部分的尺寸比例關系不同，所以拉深成形的難易程度也不同，成形方法也不同。可將錐形件分為三種類型：
1.淺錐形體：(t/d2≤0.25~0.3)
這種類形的五金沖壓零件的拉深加工，一般只要一次拉深就能成形。
若零件的相對厚度較小（t/D＜0.02）或相對錐頂直徑較?。ㄥF角α＞45°）時，則拉深后回彈量大，故尺寸精度差。為了提高這類五金拉深件尺寸精度，通常采用增加工藝凸緣，用壓邊圈或帶有拉深筋的模具，或使用液壓和橡皮柔性凸（凹）模拉深。
2.中錐形沖壓拉深件（t/d2≤0.3~0.7）
這類制件大多為一次拉深成形，按毛坯相對厚度的不同可分為三種情況：
1）當沖壓拉深件的毛坯相對厚度t/D＞0.025時，可一次成形，不需要壓邊，只需要在行程末進行校正整形；
2）當拉深件的毛坯相對厚度t/D=0.015~0.020時，可一次拉深成形，但因材料較薄，為了預防起皺，采用壓邊裝置、拉深筋、增加工藝凸緣等措施，以增大徑向拉應力成分；
3）當錐形拉深件毛坯相對厚度t/D＜0.15時，因材料較薄，易于起皺，一般應采用壓邊裝置并經過兩次或三次拉深成形。第一次拉深成形帶有大圓圓筒形件或球形件，再采用正拉深或反拉深成形。
3.深錐形件（t/d2＞0.7~0.8）這類錐形沖壓拉深件變形程度大，既易產生變薄破裂，又易產生起皺現象，回此須經過多次拉深成形。
展開 五金沖壓件拉深成形時要考慮的因素
五金沖壓件加工廠，在加工五金拉深件時應該要注意以下事項：
1.拉深件應盡量簡單、對稱，并能一次拉深成形；
2.拉深件壁厚公差或變薄量要求一般不應超出拉深工藝壁厚變化規律；
3.當零件一次拉深的變形程度過大時，為避免拉裂要采用多次拉深；
4.要保證裝配要求的前提下，允許內外表面存在拉深過程中可能產生的痕跡；
5.拉深件的底部或凸緣上有孔時，孔邊到側壁的距離應滿足α≥R+0.5t(或r+0.5t),如圖2-24（a）所示；
6.拉深件的底與壁、凸緣與壁、矩形件的四角等處的圓角半徑應滿足：r≥t,R≥2t,rg≥3t,如圖2-24所示。否則，應增加整形工序。只需一次整形的，圓角半徑可取r≥(0.1~0.3)t,R≥(0.1~0.3)t;
7.拉深件的徑向尺寸應只標注外形尺寸或內形尺寸，而不能同時標注內、外形尺寸。帶臺階的拉深件，其高度方向的尺寸標注一般應以拉深件底部為基準，如圖2-25（a）所示。若以上部分為基準，高度尺寸不易保證，如圖2-25（b)所示。
展開 U形沖壓件拉深成形時回彈翹曲的解決辦法
沖壓件產品已經發展到各行各業，沖壓件產品有很多種，有拉深件，折彎件等，其中U形件屬于拉深件的一種，在傳統U形件拉深過程中也會出現側壁回彈等問題。今天就這個問題簡單說一下；
1、對于傳統U型沖壓件拉深過程中出現的側壁回彈的問題，后期設計了一種新型的可變壓邊力的拉深筋，第二次拉深筋設置在凸模上，這樣的操作在拉深初期作用不大，會在沖壓件零件接近成形的時候，壓緊板料，增大板料流通阻力，使得塑性變形充分，從而抑制了側壁回彈和翹曲。
2、傳統浮動拉深筋在壓邊圈上加工通槽、增加氮氣缸等附加壓力源，這樣會使得模具結構復雜、零件加工使用不方便，所以，后期我們可以根據具體的零件形狀和強度差異以及所需壓邊力的大小，來設置多條拉深筋，來避免回彈和翹曲的問題；
3、沖壓件尤其是U形件在汽車零部件中應用廣泛，由于其結構形狀復雜，成形時，材料不能全部進入屈服流動，使得塑性變形不充分，容易出現回彈、翹曲等問題，對于U形件的回彈的問題上，研究人員一般通過在壓邊圈和凹模上設置拉深筋，調整拉深成形的壓邊力，一方面拉深筋增大進料阻力，使得料板在拉深過程中承受足夠的拉應力。提高沖壓件的剛度，減少沖壓件回彈引起的凹陷、翹曲、波浪等缺陷；另一方面，通過調整拉深筋各個部位的進料阻力，防止進料過多導致起皺和進料過少導致的開裂的現象；
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展開 大凸緣薄壁件沖壓成形失效分析及解決方案
這樣造成了外面凸緣的抗拉深力大大超出了中間部位的成形拉深力，外面的材料很難流入中間拉深部位，使中間拉深部位的變形材料不能得到外凸緣材料的及時補充而破裂。
解決方案
工藝優化
要解決此零件中間拉深部位的破裂問題，首先要使拉深部位的變形材料在變形過程中能夠及時得到外凸緣材料的補充，為此制定如下成形步驟。
⑴將拉深成形的凹模R加大。一般情況下，此R是零件壁厚的5倍左右，零件壁厚為0.8mm，按理論計算應為R4，零件實際設計要求為R6，雖對成形有利，但為降低風險，優化方案給定的數值是為R10，先拉深到8～10mm的深度，進行固溶處理，消除應力，以利于再次成形（圖4）。
圖4 初步拉深示意圖
⑵二次拉深成形時，將模具設計成外凸緣有一斜角的形狀，其角度為，凹模成形R仍采取加大的R10，此R10在外凸緣上沿圓周為φ125.3mm，中間部位的形狀基本不變（圖5）。
圖5 二次拉深示意圖
這樣處理使比較容易被拉深成形的外凸緣材料能及時補充給中間拉深成形處。此次拉深后，零件高度為25.3mm，而零件的最后成形高度為18.8mm。25.3-18.8=6.5mm，多出的6.5mm高度值就為下一步成形提供了所需材料的來源。
⑶再次成形時，將φ40.4mm的凸緣R10壓成R6，φ40.4mm的深度也增加到15.1mm，去掉R6，其直壁深度（包括底部R2.5mm）為9.1mm，至此中間部位φ40.4mm的拉深成形已經完成。通過模具型面可預成形到位，如圖6所示。
圖6 型面成形示意圖
在這道工序中，考慮到外凸緣的多型面，可以與中間部位的成形同時進行，只是不能進行最外面的反向拉深。
展開 沖壓件廠家拉深錐形拉深件通常采用什么方法
錐形拉深件屬于非直壁類旋轉體拉深件，它具有三個變形區：A.壓邊圈下面的圓環部分拉深變形區；B.凹?？趦戎磷冃芜^渡環處的拉深變形區；C.制件頂部到過渡環處的脹形變形區。
錐形變形區域及變形特點均與圓筒形件不同。因而不能只用拉深系數這一藝參數來衡量和判斷拉深工序的難易程度。其在模具和工藝過程設計時，一般采用制件的相對高度和相對厚度為依據進行設計。下面介紹下沖壓件廠家在加工錐形拉深件時常用的拉深方法有哪些。
深錐形拉深件（t/d2＞0.7~0.8），這類錐形制件變形程度大，既易產生變薄破裂，又易產生起皺現象，因此須經過多次拉深成形。常用的拉深方法有：
1.錐形表成逐步成形法，這是目前應用較多的方法；
2.階梯拉深法，此種方法是將金屬拉深件的坯料逐次拉深成階梯形，要求階梯形的過渡毛坯應與錐形成品內側相切，最后在成形模具中精整成形；
3.在錐角較小時，可考慮用兩道工序拉深成形。第一道工序拉成具有凸底的圓筒形過渡毛坯，第二道工序采用正拉深成形或反拉深成形，這種方法的工序少，產品質量好。
展開 國產板料成型CAE軟件 FASTAMP
◆ 汽車覆蓋件
FASTAMP軟件在汽車覆蓋件方面得到了最廣泛的應用，它能幫助模具企業面向產品設計、面向項目管理和市場競爭，提高競爭力；能對覆蓋件進行材料選擇、計算材料利用率；能輔助模具報價，進行工藝設計輔助分析、毛坯尺寸精確展開、產品拼焊線展開與成形性分析、拉深筋設置快速優化、翻邊成形分析與工藝流程、全工序沖壓成形過程模擬、修邊線展開與翻邊成形性分析。
◆ 復雜級進模（五金家電、電子、汽車）
FASTAMP軟件在復雜級進模方面也有較廣泛的應用，能進行毛坯尺寸展開與可成形性模擬，毛坯形狀分步展開、可成形性模擬及工步優化，拉深成形過程模擬，翻邊成形和彎曲成形過程模擬，變薄拉深成形過程模擬和多工步變薄拉深或擠壓成形過程模擬。
◆ 液壓成形與管成形模擬
FASTAMP軟件能進行液壓成形過程模擬、液壓拉深成形過程模擬、管液壓成形過程模擬。
◆ 基于UG NX系統的鈑金產品可成形性分析與沖壓成形過程仿真
FASTAMP軟件基于UG NX平臺實現了CAD/CAE的無縫集成，主要面向汽車覆蓋件和五金家電的產品設計與成形模擬。能夠實現毛坯尺寸展開與可成形性模擬，毛坯形狀分步展開、可成形性模擬與工步優化，拉深筋設置快速優化，拼焊線展開與拼焊板成形過程模擬， 拉深成形過程模擬，修邊與翻邊成形過程模擬及回彈模擬
◆ 基于CATIA系統的成形模擬軟件定制開發
FASTAMP在CATIA平臺上實現了成形模擬軟件的定制開發，包括鈑金產品設計可成形性仿真定制開發、汽車覆蓋件輔助工藝分析與沖壓成形過程模擬定制開發、飛機蒙皮毛坯優化與拉彎成形過程模擬定制開發和飛機型材拉彎成形過程模擬定制開發。
展開 
深錐形拉深件常用的拉深方法
錐形拉深件屬于非直壁類旋轉體拉深件，是不變薄拉深，屬于冷沖壓工藝。今天沖壓件廠家帶你一起了解下深錐體拉深件的幾種拉深方法。
深錐形制件（t/d2＞0.7~0.8）變形程度大，既易產生變薄破裂，又易產生起皺現象，因此須經過多次拉深成形。常用的拉深方法有：
⑴階梯拉深法，此種方法是將沖壓件的坯料逐次拉深成階梯形，要求階梯形的過渡毛坯應與錐形成品內側相切，最后在五金件成形模具中精整成形；
⑵錐形表面逐步成形法，這是目前應用較多的方法；
⑶在錐角較小時，可考慮用兩道工序拉深成形。第一道工序拉成具有凸底的圓筒形過渡毛坯，第二道工序采用正拉深成形，這種方法的工序少，產品質量好。
總得說來，不管是淺錐形拉深件還是中錐形拉深件亦或是深錐形拉深件，其拉深的主要困難是：坯料懸空面積大，容易起皺；凸模接觸坯料面積小、變形胚均勻程度比球形件大，尤其是錐頂圓角半徑較小，容易變薄甚至破裂；當口部與底部直徑相差大時，拉深后回彈較大。沖壓件廠在實際生產時，務必要設計制定切實可行的拉深工藝，才可能避免這些現象的發生。
展開 怎樣解決沖壓件拉深裂紋、破裂缺陷問題
1、拉深裂紋、破裂缺陷產生原因
(1)材料的沖壓性能不符合工藝要求。不同材質的板料有不同的延伸率和抗拉強度，當選用的板料性能達不到拉深要求，沖壓過程板料即被拉裂。
(2)板料厚度超差。板料厚度超差，板料在拉深過程中間隙變小，板料受壓應力增大，拉深成形困難，板料不易流動而被拉裂。
(3)板料表面質量差，有劃痕、銹蝕、雜質。板料表面有劃痕，在拉深成形過程中易引起應力集中，而表面銹蝕、雜質將增加板料成形過程的阻力。
(4)不按工藝規定要求涂潤滑劑。
(5)壓料面的進料阻力過大。毛壞外形大、壓料筋間隙小、凹模圓角半徑小、拉深筋過高、壓料面、拉深筋表面光潔度差，都會導致板料流動阻力增大，造成破裂。
(6)板料定位位置不對。生產操作過程中，板料位置放偏，導致一邊壓料過多，一邊壓料過少，過多的一邊受壓應力大，進料困難，造成開裂。
(7)模具安裝不當或壓力機精度差，導致壓邊力不均，局部壓邊力過大，導致板料破裂。
(8)局部拉深量太大，拉深變形超過板料變形。
2、沖壓件裂紋、破裂缺陷的預防措施
(1)設計開發階段選定合適的板料，以達到拉深成形性能要求。
(2)生產過程中檢查板料的表面質量，板料表面銹蝕、雜質。
(3)定期點檢維護沖壓模具，拋光模具表面，使模具表面有的粗糙度。
(4)規程生產過程標準化作業，嚴格執行涂油要求。
(5)定期點檢維護沖壓設備精度。
展開 汽車縱梁沖壓成形工藝分析
（a）材料減薄
（b）成形極限
（c）模擬成形質量分布
圖4 縱梁本體拉深模擬
從結果分析可以看出，零件拉延比較充分，減薄很厲害，部分地方有起皺現象。在零件的圓角部有一明顯的破裂，這說明所設定的沖壓條件（模具或工藝參數）不合理，需要修模或調整成形工藝來消除成形缺陷，以下針對其工藝進行一定的調整。
模擬結果分析及改進
模擬可顯示各加載時刻板料的變形、應力、應變分布及板料厚度變化和成形極限圖等，其中厚度變化和成形極限是工程界最為關心的兩個物理量。圖4a為計算機模擬沖壓成形后的板厚分布，其中最薄處減薄率達77%，已處于破裂的范圍，起皺也非常明顯。圖4b是拉深成形后的成形極限圖（FLC），圖中成形曲線（FLC）由材料參數和屈服理論確定，可以看出，制件已經明顯出現破裂。從圖4c的結果分析可知，造成破裂的主要原因是材料的流入較困難。因而可以通過調整壓邊力、摩擦力的大小及拉延筋的高度，使材料更易于流入。
壓邊力是影響板料成形質量的重要工藝因素，在拉深過程中，壓邊力的主要作用是用來增加坯料的拉應力，控制材料的流動，使材料充分塑性變形以提高零件剛度，避免起皺。壓邊力太小，板料拉深時會起皺；壓邊力太大，板料拉深就會有被拉裂的危險。因此，在實際拉深過程中，應合理控制成形過程中的壓邊力，以消起皺和破裂等缺陷，提高成形性能。
在拉深的過程中，摩擦與潤滑是一個不容忽視的因素，對拉深性能的影響是很大的。大量實踐證明，見圖5，板料與模具間合適的摩擦狀況，不僅可以彌補材料本身成形性的不足，也可在一定程度上補償模具設計制造上的欠缺，減少修模次數，降低廢品率。但是過大的摩擦會使變形金屬的表面產生劃傷，使模具的精度下降和壽命變短，因此，要研究摩擦潤滑條件對拉深性能的影響。
展開 殼體拉深件采用液壓成形技術的優勢
要了解液壓成形殼體拉深件的優點，我們先來了下殼體液壓成形的過程。殼體液壓成形的過程是：采用一定形狀的封閉多面殼體作為預成形坯，在封閉多面殼體充滿液體后，通過液體介質在封閉多面殼體內加壓，在內壓作用下殼體產生塑性變形而逐漸趨向于最終的殼體形狀。最終殼體形狀可以是球形、橢球形、環殼和其他形狀殼體。
殼體液壓成形主要優點有以下幾個方面：
1.不需要模具和壓力機。從力學角度看，該技術的原理是利用整體封閉殼體內壓作用時自身平衡力系，即整體封閉殼體本身既是變形體又是實現力系平衡的載體，從而實現了不用壓力機和模具成形大型殼體。
2.容易變更殼體壁厚和直徑。由于不需要模具和壓力機，對于所需要的直徑和厚度的殼體，只要設計了合理的預成形坯封閉多面殼體，就可以直接加壓成形。而傳統的模壓成形技術，一種直徑球殼需要一套模具，一種規格的橢球殼體需要幾套模具。
3.產品精度高。由于把殼體制造工藝由傳統的“先成形后焊接”變為“先焊接后成形”，成形過程是對前期焊接變形的校形，最終產品的尺寸精度高。
4.降低成本，縮短制造周期。由于不使用模具和壓力機，節省了壓型時間和模具費用。
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