中职 冲压工艺与模具结构（第2版） 第冲压工艺与模具结构（第2版）-4章电子课件.ppt

《中职 冲压工艺与模具结构（第2版） 第冲压工艺与模具结构（第2版）-4章电子课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中职 冲压工艺与模具结构（第2版） 第冲压工艺与模具结构（第2版）-4章电子课件.ppt（39页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、中职 冲压工艺与模具结构（第2版）第冲压工艺与模具结构（第2版）-4章电子课件 高教版 第四章教学纲要 知识目标了解拉深的作用、拉深变形的过程，掌握拉深变形的特点及毛坯各部分的厚度变化。掌握单工序拉深模、连续拉深模和复合拉深模的典型结构和工作原理。掌握拉深件的工艺分析、拉深常见质量问题与防止措施，熟悉拉深成形的辅助工艺。掌握拉深件毛坯尺寸计算的原则，能够运用计算公式计算旋转体拉深件毛坯的尺寸，理解非旋转体拉深件零件毛坯的确定方法。掌握拉深系数的性质和确定方法，掌握无凸缘拉深件的拉深次数和中间各工序尺寸的确定方法，熟悉有凸缘拉深件的多次拉深工艺。熟悉阶梯形圆筒件、球面零件、抛物面零件、锥形零件和

2、盒形零件的拉深工艺。掌握拉深模工作零件凸模、凹模和压力装置零件的结构，理解拉深模间隙的取值方法和工作零件尺寸确定的方法。能力目标提高对拉深变形等的认识。能够根据拉深模的结构图说出模具零件的名称和模具的工作原理。提高对拉深件工艺分析的能力，提高工件质量，减少废品率。掌握拉深件毛坯尺寸的计算方法。能够根据实际的拉深件分析其工艺性。能够对简单形状零件的拉深工艺对照课本的工艺参数要求进行分析。进一步掌握拉深模结构。第第四四章章拉拉深深工工艺艺与与模模具具结结构构第第四四章章拉拉深深工工艺艺与与模模具具结结构构4.1 拉深变形特点及分析拉深变形特点及分析 拉深又叫拉延、压延。用拉深工艺可以制成筒形、矩形

3、、锥形、阶梯形、球面形和其他不规则形状的薄壁零件，如图4-1所示。分类：不变薄拉深和变薄拉深两种，如图4-2（a）,（b）所示。优点：生产效率高，零件的精度、强度和刚度也高，并且材料消耗少。4.1.1 拉深变形过程拉深变形过程拉深过程就是凸缘部分逐步缩小转变为筒壁的过程。（图4-3）如图4-4（a）是金属流动的演变过程作网格分析、图4-4（b）是金属单元体在拉深过程中的演变过程。4.1.2 拉深变形特点拉深变形特点如图4-5所示，是经过拉深后的工件上料厚的变化情况:制件的侧壁上半段变厚，下半段变薄，在凸模圆角处变薄严重.4.2 拉深模的典型结构分类：1.拉深模顺序首次拉深模后续工序拉深模；2.

4、根据工序组合情况不同单工序拉深模复合拉深模级进拉深模；3.根据有无压料装置有压料装置拉深模无压料装置拉深模。4.2.1 单工序拉深模单工序拉深模 1首次拉深模 （1）无压边圈首次拉深模（图4-6）（2）有压边圈首次拉深模（图4-7、图4-8）2后续工序拉深模 （1）无压边圈后续工序拉深模（如图4-9）（2）有压边圈后续工序拉深模（如图4-10）4.2.2 复合拉深模复合拉深模图4-11所示是一副落料拉深复合模。4.2.3 级进拉深模级进拉深模 优点：简化工序和少占用冲床，缩短制造周期，提高了生产率，降低了成本。图4-12所示为黄铜管帽连续拉深模。图4-13所示为半成品进行拉深的多级连续拉深模。

5、图4-14所示为某企业的连续拉深模料带实物图。第第四四章章拉拉深深工工艺艺与与模模具具结结构构4.3 拉深工艺（1）4.3.1 拉深件的工艺性分析拉深件的工艺性分析 1拉深件的公差等级 一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。2拉深件的结构工艺性 拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉深成形。在保证必要的表面质量前提下，允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹。允许拉深件侧壁有一定的斜度。拉深件的底部或凸缘上的孔边到侧壁的距离应满足：aR+0.5t（或rd+0.5t），如图4-15（a）所示。拉深件的底部与侧壁、凸缘与侧壁、矩形件四角的圆角半径应满足：rdt，R

6、2t，r3t，（如图4-16）拉深件不能同时标注内、外形尺寸。（如图4-17）用于拉深的材料一般要求具有较好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。4.3.2 拉深常见质量问题与防止措施拉深常见质量问题与防止措施 生产实践中常出现的拉深零件缺陷如图4-18所示。使拉深过程失效及产生废品的原因，主要有以下几个方面。拉深件的形状、尺寸设计不符合拉深冲压工艺的要求；零件的材料选择不当或其质量不好；毛坯尺寸计算和工序计算错误；凸模、凹模工作部分几何参数设计不合理；模具制造有关粗糙度，凸、凹模间隙不符合工艺要求；拉深中的辅助工序未达到要求；生产使用中的操作问题等。第第四四章章拉拉深深工

7、工艺艺与与模模具具结结构构 4.3.3 拉深成形的辅助工艺拉深工艺中辅助工序的分类：拉深工序前的辅助工序（如毛坯的软化退火、清洗和润滑等）拉深工序间的辅助工序（如半成品的软化退火、清洗、修边和润滑等）拉深后的辅助工序（如切边、消除应力退火、清洗、去毛刺和表面处理等）。1润滑润滑作用：减小摩擦阻力 冷却。润滑的目的：降低拉深力 提高拉深毛坯的变形程度 提高产品的表面质量和模具寿命等。2热处理热处理毛坯材料的软化处理 目的：降低硬度，提高塑性及拉深变形程度，提高板料的冲压成形性能。拉深工序间半成品的热处理退火 目的：消除拉深变形的加工硬化，恢复材料的塑性拉深后零件的消除应力的热处理 目的：消除变形

8、后的残余应力，防止零件在存放（或工作）中发生变形和蚀裂3酸洗酸洗酸洗是对平板毛坯、半成品及成品进行清洗的工序。目的：清除拉深件的氧化皮、残留润滑剂及污物等。注意：酸洗前，应先用苏打水去油。酸洗后还需要进行仔细的表面洗涤（除酸）。第第四四章章拉拉深深工工艺艺与与模模具具结结构构4.3 拉深工艺（2）4.4 拉深件毛坯尺寸计算4.4.1 拉深件毛坯尺寸计算原则拉深件毛坯尺寸计算原则1面积相等原则 “拉深前毛坯表面积等于拉深后零件的表面积”的原则。2形状相似原则 拉深毛坯的形状一般与拉深的截面形状相似。注意：计算毛坯之前，应先在拉深件上增加切边余量210mm。4.4.2 无凸缘圆筒形拉深件毛坯尺寸计

9、算方法无凸缘圆筒形拉深件毛坯尺寸计算方法无凸缘圆筒件的拉深坯料的计算公式，各字母代号如图4-20所示。式中 D毛坯直径（mm）；h切边余量（mm）；d,H,r 拉深件直径、高度、圆角半径（mm）（例4-1）4.4.3 其他拉深件毛坯确定其他拉深件毛坯确定1常用旋转体拉深零件的毛坏确定常用旋转体拉深零件的毛坏确定常用旋转体拉深零件坯料计算公式可查阅有关参考资料2非旋转体拉深零件的毛坯确定非旋转体拉深零件的毛坯确定 对于形状复杂的拉深件，通常是先做好拉深模，再以用理论分析方法初步确定的坯料进行试模，反复修正。第第四四章章拉拉深深工工艺艺与与模模具具结结构构4.5 圆筒形件的拉深工艺（1）4.5.1

10、 拉深系数与拉深次数拉深系数与拉深次数1、定义：拉深系数是指每次拉深后，圆筒形件的直径与拉深前毛坯（或半成品）的直径之比，即首次拉深，以后各次拉深，则总的拉深系数 =(圆筒形件多次拉深工序图如图4-26所示)2、拉深系数是重要的工艺参数，它表示拉深中坯料的变形程度，m值越小，拉深时坯料的变形程度越大。3、极限拉深系数与下列因素有关：材料的内部组织和力学性能；毛坯的相对厚度t/D；拉深模的凸模圆角半径和凹模圆角半径；凹模表面粗糙度及润滑条件；拉深方式；拉深速度。4、当前生产中采用的极限拉深系数如表4-3和表4-4所示。当m总时，该零件可一次拉深成形，否则必须多次拉深。拉深次数的确定参看表4-5。

11、第第四四章章拉拉深深工工艺艺与与模模具具结结构构4.5 圆筒形件的拉深工艺（2）4.5.2 无凸缘圆筒形件拉深工序尺寸计算1拉深次数的确定 通常根据制件的相对高度H/d和相对厚度t/D100，查表4-5确定。2各次拉深工序尺寸的确定（例4-2）（1）工序件直径的确定 其原则是：保证 ；使m1m2mn。最后按调整后的拉深系数计算各次工序件直径：d1=m1Dd2=m2d1 （2）工序件高度的计算 根据拉深后工序件表面积与坯料表面积相等的原则。第第四四章章拉拉深深工工艺艺与与模模具具结结构构4.5 圆筒形件的拉深工艺（3）4.5.3 有凸缘圆筒形件拉深工艺有凸缘圆筒形件拉深工艺1有凸缘圆筒形件的拉深

12、变形程度及拉深次数有凸缘圆筒形件的拉深变形程度及拉深次数 有凸缘圆筒形件的拉深系数取决于：(见图4-28）dt/d（凸缘的相对直径）h/d（零件的相对高度）R/d（相对圆角半径）2窄凸缘圆筒形件的拉深窄凸缘圆筒形件的拉深 定义：对于d/d1.4（d为凸缘直径，d为筒壁直径）的凸缘件称为窄凸缘件。当h/d1时，首次拉深成无凸缘的圆筒形件，而后续拉深成锥形凸缘件过渡，最后采取整形工序校平，如图4-29所示。当h/d1时，一般第一次拉深成口部带锥形的凸缘圆筒形，逐渐过渡，最后再整形校正。3宽凸缘圆筒形件的多次拉深宽凸缘圆筒形件的多次拉深定义：当拉深件的相对凸缘直径d/d1.4时，称之为宽凸缘件。注意

13、：首次拉深形成凸缘直径d之后，在以后的各次拉深中必须保证d值不再变化，因为凸缘尺寸的微小减小都会引起很大的变形抗力，而使拉深件危险断面破裂。工程上对宽凸缘件多次拉深通常有以下情况。工程上对宽凸缘件多次拉深通常有以下情况。对于d200mm且厚材料零件的拉深，采用改变内、外圆角半径，如图4-30（b）。第第四四章章拉拉深深工工艺艺与与模模具具结结构构4.6 其他形状零件的拉深(1)4.6.1 阶梯形零件的拉深工艺1拉深次数(如图4-31所示阶梯形零件)当材料相对厚度t/D1001，且阶梯之间的直径之差和零件的高度较小时，可一次拉深成形，即 上式成立则可以一次拉深成形，否则需采取多次拉深。2多次拉深

14、工序的顺序安排 当相邻阶梯的直径比均大于圆筒形件的极限拉深系数时，其工序由大阶梯到小阶梯顺序安排，每次拉深出一个阶梯，阶梯的数目就是拉深次数，如图4-32所示。当某相邻两个阶梯直径的比值小于相应圆筒形零件的极限拉深系数时，如图4-33所示，先拉成形后，再拉深成形。具有大、小直径差别较大的浅阶梯形拉深件，当其不能一次拉深成形时，可以采用先拉深成球面形状或大圆角筒形的过渡形状，然后再采用校形工序得到零件的形状和尺寸要求，如图4-34所示。第第四四章章拉拉深深工工艺艺与与模模具具结结构构4.6 其他形状零件的拉深(2)4.6.2 球面形零件的拉深球面形零件的拉深(如图4-35)球面形零件可分为半球形

15、与非半球形。球面拉深易产生内皱的现象.半球形件均只需一次拉深，即可成形。(拉深方法如图4-36 a)4.6.3 抛物面零件的拉深抛物面零件的拉深 抛物面零件与球面零件一样极易产生内皱，但对于较深的抛物面零件，要进行多次拉深才能成形，如图4-37、图4-38所示。4.6.4 锥形零件的拉深锥形零件的拉深 1、拉深变形的特点(如图4-39所示):凸模接触面小，压力集中，容易引起局部变薄 自由面积小，压边的有效作用面积小，容易产生内皱。2、拉深方法：对于h/=0.10.7采用压边圈、拉深筋等结构，可一次拉深成形。但对于t/D 1.5%，或有较宽凸缘的中等深度锥形件，一般采用两至三次拉深成形.对于h/

16、0.8(易发生材料变薄破裂，又易起皱)采用多次拉深变形。常用的拉深方法有：（1）阶梯拉深法（如图4-41）零件表面质量差 （2）锥面逐步成形法（如图4-42所示）零件表面质量较高4.6.5 盒形零件的拉深盒形零件的拉深（拉深网格的变形如图4-43）盒形件的相对圆角半径r/B越小，直边部分对圆角部分的影响越大，则极限变形程度提高也越显著，反之，则影响越小。第第四四章章拉拉深深工工艺艺与与模模具具结结构构4.7 拉深模工作部件的结构（拉深模工作部件的结构（1）4.7.1 拉深凸模与凹模的间隙拉深凸模与凹模的间隙 间隙过大：拉深件口部有小的皱纹零件回弹变形大，有锥度，精度差。间隙过小：摩擦阻力增大易

17、出现拉裂，同时模具磨损加大，寿命低。确定间隙的原则是既要考虑板料本身的公差，又要考虑板料在变形中的增厚现象。1无压边圈拉深模具的单边间隙 c=(11.1)（末次拉深取小值）2有压边圈拉深模具的单边间隙值 c=(1.11.2)t3盒形件拉深凸、凹模间隙值 当精度要求高时，直边部分间隙为：c=(0.91.05)t 当精度要求不高时，直边部分间隙为：c=(1.11.3)t 圆角部分的间隙应比直边部分增大0.1t。4拉深凸、凹模间隙取向拉深凸、凹模间隙取向按下述原则决定。除最后一次拉深外，其余各工序的拉深间隙不作规定。最后一道拉深，当零件要求外形尺寸时，间隙取在凸模上；当零件要求内形尺寸 时，间隙取在

18、凹模上。第第四四章章拉拉深深工工艺艺与与模模具具结结构构4.7 拉深模工作部件的结构（拉深模工作部件的结构（2）4.7.2 拉深凸模与凹模工作部位尺寸计算尺寸的原则是：中间过渡拉深工序，模具的尺寸只要取半成品过渡尺寸即可，基准选用凹模或凸模没有硬性规定。最后一道工序的凸模、凹模尺寸和公差应按零件的要求来确定。如图4-45（a）所示，当零件要求外形尺寸时，如图4-45（b）所示，当零件要求内形尺寸时，当零件公差为IT13级以上时，采用IT6IT8级；当零件公差为IT14级以下时，采用IT10级。4.7.3 拉深凸模与凹模的圆角半径1凹模圆角半径 当 较小时，危险断面材料严重变薄甚至破裂，还会使拉

19、深件表面刮伤。太大时（如图4-47）容易 起皱。拉深凹模圆角半径可按以下经验公式计算：(0.60.8)2t2凸模圆角半径rt首次拉深凸模圆角半径为：=(0.71.0)ra以后各次拉深凸模圆角半径为：最后一次拉深时，凸模圆角半径应等于零件圆角半径，t，否则应加整形工序。第第四四章章拉拉深深工工艺艺与与模模具具结结构构4.7 拉深模工作部件的结构（拉深模工作部件的结构（3）4.7.4 拉深凸模与凹模的结构1无压边圈的拉深模 图4-48（a）所示为圆弧洞口凹模；图4-48（b）所示为锥面形洞口凹模；图4-48（c）所示为渐开线形洞口凹模。2有压边圈的拉深模 圆角结构形式如图4-49（a），拉深直径d

20、100mm的零件。有锥角的凸、凹模结构如图4-49（b），拉深直径d100mm的零件。3拉深凸模必须设计通气孔（防止形成真空状态）4.7.5 拉深模压边装置的结构1采用压边装置的条件（可见表4-9）压边装置的作用就是在凸缘变形区施加轴向（材料厚度方向）压力，提高毛坯变形的稳定性，而防止起皱。2常用压边圈的结构形式 首次拉深模用的压边圈常采用如图4-50所示的形式。后续拉深工序用压边圈如图4-51所示。图中限位柱（固定式和可调节式）高度的设计应保证模具在拉深过程中，保持压边圈和凹模圆角间的距离为s值。其值分别为：v拉深有凸缘的零件：s=t+(0.050.1)v拉深钢零件：s=1.5tv拉深铝合金

21、：s=1.1t 在单动压力机上进行拉深，常采用通用性强的压边装置，其弹性元件一般使用橡皮、弹簧和气垫三种，如图4-52所示。其压边力与行程曲线如图4-53所示。第第四四章章拉拉深深工工艺艺与与模模具具结结构构示例图4-1 拉深件示意图（a）不变薄拉深（b）变薄拉深图4-2 拉深件实物图图4-3.4图4-3所示为平板圆形件的拉深变形过程示意图。图4-4 金属流动的演变过程图4-5图4-5 拉深时零件厚度的变化图4-6.7图4-6 无压边圈首次拉深模图4-7 有压边圈的正装式首次拉深模图4-8图4-8 有压边圈的倒装式首次拉深模图4-9.10图4-9 无压边圈后续工序拉深模图4-10 有压边圈后续

22、工序拉深模图4-11图4-11 落料拉深复合模图4-12图4-12 黄铜管帽连续拉深模图4-13.14图4-13 半成品的多级连续拉深模图4-14 某企业的连续拉深模料带实物图图4-16.17.18图4-16 拉深件的圆角半径图4-17 带台阶拉深件的尺寸标注图4-18 拉深常见缺陷图4-20图4-20 无凸缘圆筒件的毛坯尺寸计算 图4-21 某模具的最终加工制件图例4-1 图4-21所示为某模具的最终加工制件图，其材料为10钢，料厚为1mm，试计算其毛坯尺寸。解：设切边余量。坯料直径为：其中，d=30mm；H=76mm；H=6mm；r=3mm。经计算：图4-26图4-26 圆筒形件多次拉深工

23、序图例4-2 例4-2 根据例4-1中的制件尺寸，试计算该制件拉深各工序件的尺寸。解：因t=1mm，故按制件外径尺寸计算。（1）计算坯料直径 见例4-1，D=102.9mm（2）确定拉深次数坯料相对厚度 100%0.97%为了保险起见，采用压边圈模具结构。查表4-3得各次极限拉深系数：m1=0.55，m2=0.78，m3=0.8，m4=0.82故 d1=m1D=0.55102.956.6mm d2=m2d1=0.7856.644.1mm d3=m3d2=0.844.135.3mm d4=m4d3=0.8235.328.9mm此时d428.9mm30mm，所以应该用4次拉深成形。（3）各次拉深工

24、序尺寸的确定适当调大各次拉深的极限拉深系数。假设调整后各次拉深系数为：，则 调整符合要求。调整后，最终确定各工序件尺寸为：各工序件底部圆角取以下值：各次工序高度为：工序件草图如图4-27所示。图4-27图4-27 工序件草图图4-28.29.30图4-28 有凸缘圆筒形件图4-29 窄凸缘圆筒形件拉深过程图4-30 宽凸缘件拉深图4-31.32.33.34图4-31 阶梯形零件图4-32 由大阶梯到小阶梯的拉深图4-33 先小直径再大直径的拉深图4-34 直径差较大的浅阶梯形件的拉深方法图4-35.36.37图4-35 球面形零件拉深图4-36 半球形零件的拉深方法图4-37 汽车灯外罩拉深图

25、4-38.39.41.42图4-38 汽车灯的拉深工序图4-39 锥形件拉深图4-41 阶梯拉深法图4-42 锥面逐步成形法图4-43图4-43 盒形零件拉深网格的变形图4-38.39.41.42图4-38 汽车灯的拉深工序图4-39 锥形件拉深图4-41 阶梯拉深法图4-42 锥面逐步成形法图4-45.46.47图4-45 零件尺寸和模具工作尺寸图4-46 拉深模工作部分 图4-47 拉深初期毛坯与凸、凹模的位置关系图4-48.49图4-48 不用压边圈的拉深凹模结构图4-49 有压边圈的拉深模工作部分形状和尺寸图4-50.51图4-50 首次拉深模用压边圈类型图4-51 有限位柱的压边圈图4-52.53图4-52 通用弹性压边装置图4-53 弹性压料装置的压边力与行程曲线