一、拉深工艺
把冲裁好平板毛坯，通过拉深模具压制成各类开口空心件，或者把已制成开口空心件加工成其他形状空心件的这种加工方法称作拉深，拉深也被叫做拉延。像图8.37展示的那样，是平板毛坯拉深成开口空心件的拉深示意图。其变形过程如下，凸模下行时，留在凹模端面上的毛坯外径持续缩小，圆形毛坯渐渐被拉进凸模与凹模间的间隙形成直壁，处于凸模底面下的材料成为拉深件的底，板料全部拉入凸、凹模间的间隙时，拉深过程结束，平板毛坯变成有一定直径和高度的开口空心件。和冲裁工序相比，拉深凸模和凹模的工作部分不应有锋利刃口，要有一定的圆角，凸模与凹模之间的单边间隙稍大于料厚，这样。
能通过拉深工艺加以成形的，有圆筒形的旋转体零件，还有阶梯形的旋转体零件，以及球形的旋转体零件，更有锥形的旋转体零件，甚至抛物线形的旋转体零件，而且也能够成形盒形等非旋转体零件。要是把拉深跟其他成形工艺比如胀形、翻边呀等进行复合的话，那就可以加工制造出形状极复杂的零件，像汽车车门这类的，就像图8.38表示的那样。所以，拉深的应用是极为广泛的，它可是冷冲压的基本成形工序当中的一个。
拉深工艺能够划分成不变薄拉深、变薄拉深这两种，后者于拉深之后，零件的壁部厚度跟毛坯厚度去作比较，呈现出显著的变薄情形，零件具备底部厚、壁部薄的特性，像弹壳、高压锅这类。
1.板料拉深变形过程及其特点
假设不运用拉深工艺，而是选用折弯方式来达成一圆筒形变样，那便可把图 8.39 毛坯的三角形阴影部分材料去除掉，接下来沿着直径为 d 的圆周进行折弯，并且于缝隙处予以焊接，如此便能获取直径为 h，高度是 h =（D - d）/2，周边带有焊缝的开口圆筒形件。然而圆形平板毛坯在拉深成形进程里未曾去除图示中的三角形多余材料，所以只能认定三角形多余的材料是在模具的作用之下出现了流动。想要知晓材料是如何流动的，能够借助如图 8.40 所示的网格试验来阐释此问题。也就是在实施拉深之前，于毛坯之上描绘出由间距为 a 的等距离同心圆以及相同弧度 b 的辐射线所构成的网格（可见图 8.40），随后让带有网格的毛坯展开拉深操作。经由对比拉深前后网格的变化情形，进而了解材料的流动状况。可发觉，拉深之后筒底部的网格改变并不显著，然而侧壁之上的网格变更大，拉深以前之时等距离的同心圆，拉深以后变成了跟筒底平行的不等距离的水平圆周线，越是靠近口部圆周线的间距就越大，也就是a1大于a2大于a3大于…大于a；原本分度相等的辐射线，拉深之后变成了相互平行并且垂直于底部的平行线，其间距也全然相等，b等于b2等于b3等于…等于b。原本形状是扇形网格dA1，拉深之后在工件的侧壁变成了矩形网格dA2，距离底部越远矩形的高度越高。测量此时工件的高度，发现筒壁高度大于（D-d）/2。
这说明材料沿高度方向产生了塑性流动。
选一个从变形区里的扇形格子来分析，部分材料金属往高度方向流动的情况，或者说拉深前形若扇形的网格变成矩形的情形，如图8.41，从中能看出，扇形的宽度比矩形的宽度大，其高度却比矩形的高度小，要让扇形格子拉深后变为矩形格，宽度就得减小，长度得增加，显然只要扇形格子切向受压出现压缩变形，径向受拉出现伸长变形，就能有这种情况。
在实际的变形进程当中，因为存在三角形多余材料（可参考图8.39），拉深的时候材料之间相互挤压从而产生了切向压应力（可见图8.41），凸模给出的拉深力致使产生了径向拉应力。所以，（D-d）的圆环部分在径向拉应力以及切向压应力的作用下，径向出现伸长，切向出现缩短，扇形格子进而变成了矩形格子，三角形多余金属流向工件口部，使得高度得以增加。
这一受力情形跟那种扇形毛坯被牵着经由一个楔形槽（参照图8.41（b））的变动相仿佛，直径方向被拉长之际，切向却被压缩。于实际的拉深进程里，自然没楔形槽，毛坯上的扇形小单元体并非独自存在，而是身处彼此关联、紧密相连的毛坯整体之中。在凸模力的作用下，因变形材料间的相互拉伸作用进而产生了径向拉应力σ1，又因切线方向材料间的相互挤压产生了切向压应力σ3。所以，拉深变形过程可归结如下：
在拉深进程里，毛坯会受到凸模拉深力的作用，从而在凸缘毛坯的径向出现拉伸应力σ1，在切向产生压缩应力σ3。在这二者的共同作用之下，凸缘变形区的材料产生了塑性变形，并且持续不断地被拉入凹模内部，进而形成筒形拉深件。
2.拉深过程中变形毛坯各部分的应力与应变状态
图8.42展示的是这种情况，即拉深变形之后，它呈现出沿圆筒形制件侧壁处，材料厚度的变化示意，同时还有硬度变化的示意呢。通常而言，会出现这样的状况，底部的厚度有略微变薄这种情况，并且筒壁呈现出从下往上逐渐增厚的态势。除此之外，沿着高度的方向，零件各个部分的硬度也是不一样的，越是靠近零件口部的地方，硬度就越高，而这些种种情况都表明了这样一点，那就是在拉深变形的过程当中，坯料的变形是极为不均匀的。在拉深的不同时刻，毛坯内部各个部分因为所处的位置存在差异，所以毛坯的变化情形也是不一样的。就是为了能够更深入地去了解拉深变形的过程，所以很有必要去讨论一下在拉深过程中，变形材料内部各个部分的应力以及应变状态。
暂且拿带压边圈的直壁圆筒形件的首次拉深当作例子，予以说明在拉深进程里的某一个时刻，此一时刻呈现于图 8.43 之中，毛坯所产生的变形以及受力的状况呢。假定σ1，ε1 是毛坯的径向应力与应变；假定σ2，ε2 是毛坯的厚向应力与应变；假定σ3，ε3 是毛坯的切向应力与应变。
基于圆筒件各个部位所呈现的受力以及变形性质存在差异，能够把整个处于变形状态的毛坯，区分为5个区域。
（1）平面凸缘区一主要变形区
这是拉深变形里主要的变形区域，还是扇形网格转变为矩形网格的地方。在此处，材料被拉深凸模拽入凸模与凹模之间的间隙进而形成筒壁。这一区域内变形的材料主要承受切向的压应力σ3，以及径向的拉应力σ1，在厚度方向承受由压边力引发的压应力σ2的作用，该区域处于二压一拉的三向应力状态。
从网格实验能够知道，切向压缩这种变形，是从凸缘的内边朝着外边逐步增大的，径向伸长的变形，同样是从凸缘的内边朝着外边渐渐增大的，所以，σ1的值是变化的，σ3的值也是变化的。
知道网格试验，变形材料在凸模力作用下挤入凹模时，切向会产生压缩变形ε3 ，径向会 产生伸长变形ε1。厚向的变形ε2 ，取决于σ1与σ3之间的比值。当σ1的绝对值最大时 ，ε2为压应变 ，当σ3的绝对值最大的时候， ε2为拉应变。所以，该区域的应变也是三向的。
从图8.40能够知道，在凸缘的最外侧边缘部分，需要被压缩的材料数量是最多的，所以，在这个地方的σ3，是主应力里绝对值最大的那一个，凸缘最外侧边缘的ε2应当是处于伸长状态下的变形。要是在这个时候σ3的数值过大，那么在这个地方的材料就会因为受到过大的压力而失去稳定进而出现起皱的情况，最终致使拉深无法正常开展下去。
（2）凹模圆角区一过渡区
这是凸缘跟筒壁部分的过渡区域，材料的变形相对较为复杂，除了存在与凸缘部分一样的特点，没错，所谓特点就是径向受拉应力σ1，并且受到切向受压应力σ3的作用之外，在厚度方向上还会受到凹模圆角的压力以及因为弯曲作用而产生的压应力。此区域的变形状态同样是三向的，ε1是绝对值最为大的主应变而且还是拉应变，ε2和ε3则属于压应变，在这儿材料的部分厚度会逐渐减薄。
（3）筒璧部分一传力区
这是经凸缘部分材料塑性变形之后转化形成的，它把凸模的作用力传递给凸缘变形区的材料，所以是传力区，拉深过程中直径因凸模的阻碍而不再出现变化，也就是切向应变ε3等于零。倘若间隙恰当，厚度方向上不会受力的作用，也就是σ2等于零。σ1是由凸模产生的拉应力，鉴于材料在切向受到凸模的限制无法自由收缩，σ3同样是拉应力。因而，变形与应力均处于平面状态。其中，ε1是伸长应变，ε2是压缩应变。
（4）凸模圆角区一过渡区
这是筒壁跟圆筒底部衔接的过渡区域，材料承受着筒壁较大的拉应力σ1，承受凸模圆角的压力，承受弯矩作用产生的压应力σ2，承受切向拉应力σ3。在这个区域的筒壁与筒底转角处稍微往上的位置，拉深刚开始的时候材料处在凸模与凹模之间，需要转移的材料比较少，受到变形的程度小，冷作硬化程度低，再加上该处材料变薄，使得传力的截面积变小，所以，此处常常成为整个拉深件强度最脆弱的地方，是拉深过程里的“危险断面”。
（5）圆筒底部一小变形区
以下是具体改写：这部分材料处在凸模之下，直接承受凸模施加之力，且由其把力传递给圆筒壁部，因而，此区域亦是传力区。该地方的材料在拉深起始时就被拽入凹模内，并且一直维持平面形状。它受到两向拉应力σ1以及σ3的作用，等同于周边受均匀拉力的圆板。此区域发生的变形是三向的，其中ε1和ε3是拉伸应变，ε2是压缩应变。鉴于凸模圆角处的摩擦限制了底部材料向外的流动，所以圆筒底部的变形程度较小，仅为1%至3%，一般情况下能够忽略不计。
二、筒形件拉深的主要质量问题
1.起皱
拉深之际，凸缘变形区域的材料于切向皆是受到σ3压应力的作用，当σ3过大之时，材料而且又比较薄，当σ3超出此时材料能够承受的临界压应力之际，材料便会失稳接着弯曲还要拱起，在凸缘变形区域沿着切向就会形成高低并不平坦的皱褶，这种现象被称之为起皱，如同图8.44所展现的样子，起皱在拉深薄料时更加容易发生，并且首先是在凸缘的外缘开始，因为在此处的σ3值是最大的。
一旦变形区出现起皱这种情况，对于拉深能正常开展无疑是极端不利的。这是由于毛坯起皱出现之后，拱起的那些皱褶想要通过凸、凹模间隙进而被拉入凹模是极为困难的，要是强行进行拉入操作，会立刻察觉到拉应力加快增大，极易致使毛坯遭受过载的拉力还进一步导致工件断裂造成报废。纵使此时模具间隙更大一些，又或者起皱状况不算严重，拱起的皱褶勉强能够被拉进凹模内部以此来形成筒壁，然而皱折依旧会残留在工件的侧壁部位，进而对零件所要达到的表面质量产生影响 的。
与此同时，起皱后的材料于通过模具间隙之际，和凸模、凹模之间的压力得以增加，致使与模具之间的摩擦进而加剧，磨损相当严重，造成模具的寿命大幅度降低。所以，起皱应当尽可能予以避免。
拉深会不会出现失稳状况呢，这和拉深件所承受的压力大小有关系，还和拉深件的凸缘变形区几何尺寸有关系，它主要取决于下述这些因素：
（1）凸缘部分材料的相对厚度
凸缘部分的相对料厚，也就是t除以（Df减d），或者是t除以（Rf减r）。这里面，t是料厚，Df是凸缘外径，d是工件直径，r是工件半径。凸缘相对料厚越大，这意味着t比较大，而（D减d）比较小。这表明，变形区较小且较厚。所以，抗失稳能力强，稳定性好，不容易起皱。
反之，材料抗纵向弯曲能力弱，容易起皱。
（2）切向压应力σ3的大小
拉深的时候，σ3 的数值取决于变形的程度，变形程度要是越大，那么需要转移的剩余材料就会越多，加工硬化的现象也就越发严重，如此一来，σ3 就会越大，进而也就越容易出现起皱的情况。
（3）材料的力学性能
板料的屈强比，也就是σs 与σb 的比值，若其小，那么屈服极限就小，变形区内的切向压应力相对也会减小，所以板料不容易起皱。当板厚向异性系数R大于1时，这表明板料在宽度方向上的变形相较于厚度方向更为容易，材料易于沿着平面流动，故而不容易起皱。
（4）凹模工作部分的几何形状
相较于普通的那种平端面凹模而言，锥形凹模能够允许采用相对厚度比较小的毛坯，而且这种情况下毛坯不会出现起皱现象。在生产过程当中，可以使用下述公式来大概地估算拉深件是不是会起皱。
平端面凹模拉深时，毛坯首次拉深不起皱的条件是：
用锥形凹模首次拉深时，材料不起皱的条件是：
式中D，d—毛坯的直径和工件的直径，毫米；
t—板料的厚度。
若无法达成上式所提要求，那就会起皱。处于这种情形下，必定要采取办法来防止起皱出现。最为简便的方式（亦是实际生产里最为常用的方式）是运用压边圈。施加压边圈之后，材料会被强制在压边圈与凹模平面之间的间隙内流动，稳定性得以增强，起皱便不太容易产生。
除了这个之外，防皱的措施还需要从零件的形状，模具的设计，拉深工序的安排，冲压的条件以及材料的特性等众多方面去考虑，当然，零件的形状是由它的使用性能和要求所决定的，所以，在满足零件使用要求前提之下，要尽可能地降低拉深深度，以此来减小圆周方向的切向压应力。
在模具设计这块儿，要留意压边圈以及拉深筋的位置，还有形状；模具的表面形状别太复杂。思考拉深工序的安排之际，要尽可能让拉深深度均匀，让侧壁斜度小些；针对深度大的拉深零件，或者阶梯差大的零件，能够分两道工序或者多道工序来进行拉深成形，以此减小一次拉深的深度以及阶梯差。多道工序拉深时，也能够用反拉深来防止起皱，就如同图8.45显示的那样。把前道工序拉深得到直径为d|的半成品，套在筒状凹模上去进行反拉深，让毛坯内表面变为外表面。当处于反拉深这种情况时，毛坯跟凹模的包角呈现为180°，然而当下出现了下述状况情形时，即是在板材顺着凹模流动的这个过程期间，摩擦阻力和变形抗力出现值得一提显著增大的情况，进而致使径向拉应力出现提升变大的状况，随着这种状态而产生的是切向压应力的作用相应减下变小，最终达成能有效防止起皱这样的结果。
冲压条件方面的举措主要是讲均衡的压边力跟润滑，凸缘变形区材料的压边力通常都均衡，然而有些零件在拉深进程里，某个局部极易起皱，所以要针对凸缘的该局部增大压边力，高的压边力虽不容易起皱，可是容易出现高温黏结，故而在凸缘部分开展润滑依旧是必需的。
2.拉裂
拉深之后，所获得工件的厚度，沿着底部朝着口部的方向，是不一样的，就像8.42图呈现出来的那样，处于圆筒件侧壁上部，厚度增加得最多，大概是30%，然而在筒壁跟底部转角稍往上的地方，板料厚度是最小的，厚度减少了差不多10%，在这个地方拉深的时候，最容易被拉断，一般据此处断面称作“危险断面”，当这个断面的应力超过了此时材料的强度极限，零件就在此处出现破裂，即便拉深件没有被拉裂，由于材料变薄太过严重，也有可能致使产品报废。
防止在拉深时出现危险断面破裂，其根本措施是减小变形抗力。这其中，通常要依据板料的成形性能，来确定合适的拉深系数，采用恰当适宜与较大的模具圆角半径，改善凸缘部分的润滑条件，增大凸模表面原本的粗糙度，选用σs/σb比值较小，n值和r值较大且符合要求的材料等。
3.拉深凸耳
有一种现象，在筒形件拉深时会出现，那就是在制件口端呈现出有规律的高低不平情形。这种情形就是拉深凸耳，而凸耳的数目通常是4个。
必须明确指出的是，板料所具有的塑性应变比r值倘若越大，那么拉深成形极限便会越高，然而通常情况下，r值大的那种材料，其|r|同样越大，进而造成凸耳越为明显严重。
这透露着，r值针对于拉深件质量而言，有着起着相互矛盾状况出现的两方面涉及影响存在。要做到解除使凸耳得以获取到拥有口部平齐表现的拉深件这种情况，唯一可行办法便是开展修边操作 ，而修边操作时所需要预留的余量应该是大于hmax这个参数减去hmin这个参数得出的差值。
4.时效开裂
针对时效开裂，它是这样一种情况，制件拉深成形完之后，因为遭受了撞击或者振动，甚至存放一段时间以后发生的口部开裂现象，一般是口端先出现开裂，然后再扩展开来。预防时效开裂有这些措施，拉深之后要及时修边，在拉深过程里面要及时进行中间退火，多次拉深的时候尽量在其口部留一条宽度比较小的凸缘边等。
三、拉深的辅助工序
拉深工艺中的辅助工序较多，可分为：
做拉深工序之前的辅助工序，像毛坯要软化成退火状态，还得进行清洗这种操作，之后还要喷漆，并且要加上润滑等一系列操作。
②存在拉深工序间的辅助工序，其中包括半成品的软化退火，还有清洗，以及修边，以及要搞好润滑等。
③拉深之后存在辅助工序，这些工序包含切边，还有消除应力退火，另外有清洗，以及去毛刺，再有表面处理，最后是进行检验等。
现将主要的辅助工序简介如下：
1.润滑
在拉深工艺里，润滑主要起的作用是，改善变形毛坯与模具相对运动之际的摩擦阻力，与此同时，它还具备一定的冷却功效。润滑的目的在于，降低拉深力，提高拉深毛坯的变形程度，提升产品的表面质量以及延长模具寿命等。在拉深过程中，一定要依据不同的要求，去选择润滑剂的配方，并且要选择正确的润滑方法。比如说润滑剂（油），通常只能涂抹在凹模的工作面上以及压边圈的表面。也能够涂抹在拉深毛坯与凹模相接触的平面上，然而在凸模表面或者与凸模接触的毛坯表面，千万不能涂润滑剂（油）等。关于常用的润滑剂，可查阅有关冲压设计资料。另外，需要留意，在拉深应力较大，进而接近材料的强度极限σb的情况下之时呢，应当去采用那种含量不少于20%的粉状填料的润滑剂，以此来防止润滑液在拉深过程当中由于高压被挤掉，最终失去润滑效果。除此之外呢，也能够采用磷酸盐表面处理结束之后再去涂润滑剂的方式。
2.退火
落料毛坯之软化处理、拉深工序间半成品的退火以及拉深后零件消除应力的热处理，它们都属于拉深工艺当中的热处理范畴。使毛坯材料做软化处理呢，目的在于降低其硬度，提升塑性，促使拉深变形程度得到提高，进而让拉深系数m变小，以此提高板料的冲压成形能力。至于拉深工序间半成品所施行的热处理退火操作，其作用无疑是消除拉深变形引发的加工硬化状况，让加工之后材料的塑性得以恢复，从而确保后续拉深工序能够顺利达成。对于不锈钢、高温合金以及黄铜等一些金属材料拉深成形产生的零件，拉深之后需接受在规定时限进行的热处理。这样做的目的在于，消除因变形而产生的残余应力，避免零件在存放或者工作期间出现变形以及蚀裂等状况。中间工序所应用的热处理方式主要存在低温退火与高温退火这两种类型。不过，具体操作可参照有关材料的热处理规范，并参看有关手册得到更详细信息。
针对拉深工序间所开展的热处理，通常是应用于具备高硬化特性的金属，像是不锈钢、高温合金这类，是处于拉深一至二次工序之后，就必然要施行中间退火这一工序，不然后续的拉深操作便无法开展。对于那些不进行中间退火工序就能连续达成拉深次数的材料，可去查看表8.3。
3.酸洗
酸洗是一道工序，用于拉深前，对热处理完后的平板毛坯进行清洗，也用于对经历中间退火工序后的半成品进行清洗，以及对拉深后的零件进行清洗，其目的在于，清除拉深零件表面的氧化皮，清除残留润滑剂以及污物等。通常在对零件进行酸洗之前，应当先用苏打水去油，在酸洗之后，还需要开展仔细的表面洗涤，从而将残留于零件表面上的酸给洗掉。其所采用的办法是，先于流动的冷水中清洗，接着放在60至80°C的弱碱液里中和，最后用热水洗涤再干燥。有关酸洗溶液的配方可见冲压设计资料。
