冲压拉伸工艺全解析：16种类型深度探索

拉伸成型加工是利用模具将平板毛坯成形为开口空心零件的冲压加工方法。拉伸作为主要的冲压工序之一，应用广泛。用拉伸工艺可以制成圆筒形、矩形、阶梯形、球形、锥形、抛物线形及其他不规则形状的薄壁零件，如果与其他冲压成形工艺配合，还可制造形状更为复杂的零件。

使用冲压设备进行产品的拉伸成型加工，包括：拉伸加工、再拉伸加工、逆向拉伸以及变薄拉伸加工等。

拉伸加工：使用压板装置，利用凸模的冲压力，将平板材的一部分或者全部拉入凹模型腔内，使之成形为带底的容器。容器的侧壁与拉伸方向平行的加工，是单纯的拉伸加工，而对圆锥（或角锥）形容器、半球形容器及抛物线面容器等的拉伸加工，其中还包含扩形加工。

再拉伸加工：即对一次拉伸加工无法完成的深拉伸产品，需要将拉伸加工的成形产品进行再次拉伸，以增加成形容器的深度。

逆向拉伸加工：将前工序的拉伸工件进行反向拉伸，工件内侧变成外侧，并使其外径变小的加工。

变薄拉伸加工：用凸模将已成形容器挤入比容器外径稍小的凹模型腔内，使带底的容器外径变小，同时壁厚变薄，既消除壁厚偏差，又使容器表面光滑。

使用冲压设备进行五金冲压拉伸加工时，包括以下16种类型：

1、圆筒拉伸加工（Round drawing）：

带凸缘（法兰）圆筒产品的拉伸。法兰与底部均为平面形状，圆筒侧壁为轴对称，在同一圆周上变形均匀分布，法兰上毛坯产生拉深变形。

2、椭圆拉伸加工（Ellipse drawing）：

法兰上毛坯的变形为拉伸变形，但变形量与变形比沿轮廓形状相应变化。曲率越大的部分，毛坯的塑性变形量就越大；反之，曲率越小的部分，毛坯的塑性变形越小。

3、矩形拉伸加工（Rectangular drawing）：

一次拉伸成形的低矩形件。拉伸时，凸缘变形区圆角处的拉伸阻力大于直边处的拉伸阻力，圆角处的变形程度大于直边处的变形程度。

4、山形拉伸加工（Hill drawing）：

冲压件的侧壁为斜面时，侧壁在冲压过程中是悬空的，不贴模，直到成形结束时才贴模。成形时侧壁的不同部位变形特点不完全相同。

5、丘形拉伸加工（Hill drawing）：

丘形盖板件在成形过程中的坯件变形不是简单的拉伸变形，而是拉伸和胀形变形同时存在的复合成形。压料面上坯件的变形为拉伸变形（径向为拉应力，切向为压应力），而轮廓内部（特别是中心区域）坯件的变形为胀形变形（径向和切向均为拉应力）。

6、带凸缘半球形拉伸加工（With flange hemisphere drawing）：

球形件拉伸时，毛坯与凸模的球形顶部局部接触，其余大部分处于悬空的不受约束的自由状态。因此，此类球面零件拉伸的主要工艺问题在于局部接触部分的严重变薄，或曲面部分的失稳起皱。

7、法兰盘拉伸加工（Flange drawing）：

将拉伸产品的法兰盘部分进行浅拉伸的加工。其应力应变情况类似于压缩翻边。由于切向受压应力，容易起皱，故成形极限主要受压缩起皱的限制。

8、边缘拉伸加工（Flange drawing）

对前工序拉伸产品的凸缘部进行角形再拉伸加工，此种加工要求材料具有良好的塑性。

9、深度拉伸加工（Deep drawing）：

超过拉伸加工极限的拉伸加工产品，需要经过两次以上的多次拉伸方能完成。经过前工位深度方向拉伸加工的产品，在深度方向进行再拉伸加工。宽凸缘拉伸件，第一次拉伸时就拉伸成所要求的凸缘直径，在其后再拉伸时，凸缘直径保持不变。

10、锥形拉伸加工（Taper drawing）：

h/d>0.8、α =10°～30°的深锥形件，由于深度较大，坯料的变形程度较大，仅靠坯料与凸模接触的局部面积传递成形力，极易引起坯料局部过度变薄乃至破裂，需要经过多次过渡逐渐成形。阶梯拉伸法是首先将坯料拉伸成阶梯形过渡件，其阶梯外形与锥形部的内形相切，最后胀形成锥形。阶梯过渡件的拉伸次数、工艺等与阶梯圆筒件的拉伸相同。

11、矩形再拉伸加工（Rectangular redrawing）：

多次拉伸成形的高矩形件，其变形不仅与深圆筒形件的拉伸不同，与低盒形件的变形也有很大差别。图1-46为多工位自动搬送压力机进行高矩形盒件加工时，多次拉伸过程中制件外形、尺寸伴随拉伸高度的变化。

12、曲面成形加工（Surface forming）：

曲面拉伸成形，使金属平板坯料外法兰部分缩小，内法兰部分伸长，成为非直壁非平底的曲面形状的空心产品的冲压成形方法。

13、台阶拉伸加工（Step drawing）：

将左侧初拉伸产品进行再拉伸加工，成形为右侧的台阶形底部。深度较深的部分在拉伸成形的初期就产生变形，深度较浅的部分在拉伸的后期产生变形。在台阶变化部分的侧壁易诱发切应力产生变形。

14、反向拉伸加工（Reverse drawing）：

将前工序拉伸加工的工件，进行反向拉伸，是再拉伸的一种。反向拉伸法可增加径向拉应力，对于防止起皱可收到较好效果。也有可能提高再拉伸的拉伸系数。

15、变薄拉伸加工（Ironing）：

与普通拉伸不同，变薄拉伸主要是在拉伸过程中改变拉伸件筒壁的厚度。凸凹模之间的间隙小于毛坯厚度，毛坯直壁部分在通过间隙时，处于较大的均匀压应力之下，拉伸过程中壁厚变薄的同时，消除容器壁厚偏差，增加容器表面的光滑度，提高精度和强度。

16、面板拉伸加工（Panel drawing）：

面板产品是板材冲压件，表面形状复杂。在拉伸工序中，毛坯变形复杂，其成形性质已非简单的拉伸成形，而是拉深与胀形同时存在的复合成形。

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