（2）对阶梯件形件结构工艺性分析，设计拉深工艺方案，计算拉深工艺参 数。

（3）依据弹塑性有限元理论， 建立弹塑性模型， 利用数值模拟软件

DYNAFORM 对阶梯件拉深过程进行数值模拟研究。

（4）分析毛坯大小、凸、凹模圆角半径、摩擦系数、压边力以及是否设有 拉延筋对首次拉深成形的影响，获得第一次拉深成形的最优结果。

（5）分析凸、凹模圆角半径对第二次拉深成形的影响，获得第二次拉深成 形的最优结果。

（6）分析摩擦系数对第三次拉深成形的影响，获得第三次拉深成形的最优 结果。

第 2 章 阶梯件拉深成形理论分析

拉深成形通过模具的特定形状和相对运动对板料施加相对复杂的外力，引发 板内出现应力应变，促使材料产生塑性的流动，从而将平面毛坯压制成开口空心 零件，或者将已经拉深过的开口空心毛坯进一步拉深。用拉深工艺可以制成锥形、 圆筒形、阶梯件、方形及其他不规则形状的薄壁零件。阶梯件是在圆筒形件的基 础上加了特殊的阶梯特征，所以阶梯件可以看成是多个圆筒形件组合在一起形成 的零件。本章是以圆筒形件为基础来分析阶梯件的拉深成形，阐明阶梯件的三次 拉深成形的一般过程和成形规律，并分析拉深过程中常见缺陷及其影响因素和相 应的预防措施。文献综述

2。1 拉深的成形机理及变形特点

在拉深过程中，拉深是由模具和压力机设备的共同作用形成的，平面毛坯位 于拉深凹模之上，拉深凸模之下（也可以倒装），拉深凹模是固定在模具上，拉 深凸模是根据压力机的可动部分进行上下运动，凸模接触到毛坯之后继续向下运 动，这时候毛坯开始发生变形，凸模逐渐进入到凹模型腔，而毛坯也不断转化为 零件的侧壁，如图 2-1 所示。材料的变形程度由底部向口部逐渐增大，因此拉深 过程中毛坯各部分的硬化程度不一，应力与应变状态各不相同。而随着拉深的不 断进行，留在凹模表面的材料不断被拉进凸、凹模的间隙变为筒壁，因而即使是 变形区同一位置的材料，其应力和应变状态也在时刻发生变化。

图 2-1 拉深过程示意图

（1。凸模 2。压边圈 3。凹模）

本文所研究的阶梯件需要三次拉深成形。第一次拉深为锥形件，第二次由锥 形件拉深为圆筒形件，第三次拉深由圆筒形件拉深为阶梯件。在对各种形状零件 进行拉深时，由于其成形形状不同，所以拉深过程中的各种零件的变形特点也有 很大的不同。接下来依次分析阶梯件由平面毛坯到阶梯件的变形过程和成形规 律。

2。1。1 锥形件的拉深

锥形件属于轴对称的曲面零件，而且带有凸缘部分，其成形过程与其他轴对 称的曲面零件拉深的变形特点有明显的不同，尤其与直圆筒件的变形。而相对于 非轴对称的曲面零件，锥形件的变形是按圆周规律均匀变形的。与圆筒形件的拉 深变形特点主要不同的地方就是锥形件的侧壁变形，锥形件在拉深过程中，当凸 模进入到凹模后，侧壁既不与凸模底部接触，也不与凹模侧壁接触，所以侧壁部 分属于自由变形的区域，没有模具的约束，即处于悬空状态，所以锥形件的侧壁 部分的变形比较复杂，而其他区域则与圆筒形件大致相同。

锥形件拉深成形过程中可以分为三个区域，即凸缘法兰区、底部区、侧壁悬 空区域。

凸缘法兰区是拉深变形的主要变形区，此区域，毛坯主要承受径向的拉应力 和切向的压应力，而在厚度方向承受压边圈的压应力，是二压一拉的三向受力状 态，因此材料分别承受压应力的压缩变形以及拉应力的伸长变形，而板厚由凹模 圆角部分到凸缘外沿部分逐渐变厚，所以在凸缘外沿部分毛坯的板料厚度最大。