课件3冲压工艺

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1、第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺三 拉深拉深： 又称拉延，是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。 它是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件，还可加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件。拉深不变薄拉深变薄拉深拉深模：拉深模特点：结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。 拉深所使用的模具。 动画第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺( (一) ) 圆筒形件拉深变形分析圆筒形件是最典型的拉深件。1. 拉深变形过程1.1 拉深变形过程及特点(1) 变形现象平板圆形坯料的凸缘弯曲绕过凹模圆角然后拉直

2、形成竖直筒壁。 变形区凸缘；已变形区筒壁；不变形区底部。 底部和筒壁为传力区。 第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺(2) 金属的流动过程 拉深扇形单元体变形 演示材料转移：高度、厚度发生变化。(3) 拉深变形过程外力凸缘产生内应力：径向拉应力1 1；切向压应力3 3凸缘塑性变形：径向伸长，切向压缩，形成筒壁直径为高度为的圆筒形件（H（D-d）/2）第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺(1) (1) 凸缘部分2. 拉深过程中坯料内的应力与应变状态拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态(2) (2) 凹模圆角部分 (3) (3) 筒壁部分 (4) (4) 凸模圆角部分(5) (5) 筒底部分 坯料

3、各区的应力与应变是很不均匀的。第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺3. 拉深件的起皱与拉裂 拉深过程中的质量问题：主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。凸缘区起皱：传力区拉裂：由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺3.1 3.1 凸缘变形区的起皱3. 拉深件的起皱与拉裂主要决定于：一方面是切向压应力3 3的大小，越大越容易失稳起皱；另一方面是凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力。 凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量越小，抵抗失稳能力越小。 最易起皱的位置：凸缘边缘区域其它防止起皱：压边第三节 拉深及拉深模

4、设计课件3冲压工艺3. 拉深件的起皱与拉裂3.2 3.2 筒壁的拉裂（其它）主要取决于： 一方面是筒壁传力区中的拉应力；另一方面是筒壁传力区的抗拉强度。 当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在底部圆角与筒壁相切处“危险断面”产生破裂。 防止拉裂：一方面要通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度； 另一方面通过正确制定拉深工艺和设计模具，降低筒壁所受拉应力。 第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺( (二) ) 圆筒形件拉深工艺计算拉深系数m m是以拉深后的直径d d与拉深前的坯料D D（工序件d dn n）直径之比表示。1. 拉深系数与极限拉深系数1.11.1拉深系数的定义第一次拉

5、深系数：第二次拉深系数：第n n次拉深系数：第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺拉深系数m表示拉深前后坯料（工序件）直径的变化率。m愈小，说明拉深变形程度愈大，相反，变形程度愈小。 1.1 1.1 拉深系数的定义拉深件的总拉深系数等于各次拉深系数的乘积，即 如果m取得过小，会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。极限拉深系数m从工艺的角度来看，m越小越有利于减少工序数。 第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺2.1 2.1 拉深次数的确定2. 拉深次数与工序件尺寸 m时，拉深件可一次拉成，否则需要多次拉深。其拉深次数的确定有以下几种方法：(1)查表（表）法(2)推算方法(3)计算方法当第三节 拉

6、深及拉深模设计课件3冲压工艺( (三) ) 其它形状零件的拉深1. 1. 有凸缘圆筒形件的拉深变形特点： 本节在掌握圆筒形件拉深成形的基础之上，分析其它形状零件的拉深，从中掌握方法。 该类零件的拉深过程，其变形区的应力状态和变形特点与无凸缘圆筒形件是相同的。但坯料凸缘部分不是全部拉入凹模。 第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺1. 有凸缘圆筒形件的拉深1.1 1.1 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有关尺寸的三个相对比值：d dt t/ /（凸缘的相对直径）、/ /（零件的相对高度）、/ /（相对圆角半径）。 根据拉深系数或零件相对高度，判断拉深次数。第

7、三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺1.2 1.2 有凸缘圆筒形件的拉深方法（）窄凸缘圆筒形件的拉深1. 有凸缘圆筒形件的拉深（续）窄凸缘筒形件：第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺（2 2）宽凸缘圆筒形件的拉深宽凸缘筒形件：中小零件：如图a）大型零件：如图b）第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺变形特点： 阶梯形件的拉深与圆筒形件的拉深基本相同, ,也就是说每一阶梯相当于相应圆筒形件的拉深。 2. 阶梯形件的拉深2.1 2.1 判断能否一次拉深成形 根据零件高度与最小直径 之比来判断。第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺2.2 2.2 阶梯形件多次拉深的方法（1 1）当任意两相邻阶梯直

8、径之比（d dn n/d/dn-1n-1）都不小于相应的圆筒形件的极限拉深系数 。（2 2）若相邻两阶梯直径之比（d dn n/d/dn-1n-1）小于相应圆筒形件的极限拉深系数 。拉深方法如图b）拉深方法如图a）第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺3.1 3.1 拉深变形特点复合类冲压成形工序3. 曲面形状零件的拉深 球面、锥面、抛物面形状冲件拉深成形共同特点是由拉深和胀形两种变形方式的复合。 起皱成为此类零件拉深要解决的主要问题。做到既不起皱又不破裂。第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺3.2 3.2 球面冲件的拉深 拉深系数 K=d/D=0.71 K=d/D=0.71 为常数，所以,

9、在这种情况下拉深系数不能作为工艺设计的根据。由于球面形状零件拉深时的主要成形障碍是坯料起皱，所以坯料的相对厚度（t/D100）成为决定拉深难易和选定拉深方法的主要依据。第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺四 拉深模的典型结构1.1 无压边装置的简单拉深模 动画1. 首次拉深模1.2 有压边装置的拉深模(1)正装拉深模(2)倒装拉深模压边装置弹性压边装置刚性压边装置双动压力机上首次拉深双动压力机上刚性压边1 1双动压力机上刚性压边2 2第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺2.1 2.1 无压边装置的以后各次拉深模 动画2.2 2.2 有压边装置的以后各次拉深模 动画2. 以后各次拉深模2.3

10、 2.3 反拉深模无压边装置反拉深模压边圈在上模的反拉深模压边圈在下模的反拉深模反拉深: : 与正拉深的差别在于凸模对毛坯的作用方向正好相反。反拉深时，凸模从毛坯的底部反向压下，并使毛坯表面翻转，内表面成为外表面。第三节 拉深及拉深模设计课件3冲压工艺四 其它成形工艺 在冲压生产中，通过板料的局部变形来改变毛坯的形状和尺寸的冲压成形工序，统称为其它冲压成形工序。 应用这些工序可以加工许多复杂零件。伸长类成形： 如胀形和圆内孔翻孔，成形极限主要受变形区拉应力过大而破裂的限制。压缩类成形： 如缩口和外缘翻凸边，成形极限主要受变形区压应力过大而失稳起皱的限制。 第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲

11、压工艺( (一) ) 胀形 当坯料外径与成形直径的比值/ /时，其成形完全依赖于直径为的圆周以内金属厚度的变薄实现表面积的增大而成形。胀形的变形区1. 胀形的变形特点 利用压力使坯料拉伸变薄局部表面积增大，以获得零件的冲压加工方法。第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺空心坯料的胀形: :2.1 2.1 胀形方法2. 空心坯料的胀形刚性模具胀形软模胀形 轴向压缩和高压液体联合作用的胀形 俗称凸肚，它是使材料沿径向拉伸，将空心工序件或管状坯料向外扩张，胀出所需的凸起曲面，如壶嘴、皮带轮、波纹管和自行车的三通接头等。 第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺2.2 2.2 胀形的变形程度

12、常用胀形系数表示和坯料伸长率的关系为 由于坯料的变形程度受到材料的伸长率限制，所以只要知道材料的伸长率便可以按上式求出相应的极限胀形系数。第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺( (二) ) 翻边翻边： 在模具的作用下，将坯料的孔边缘或外边缘冲制成竖立边的成形方法。1.1 1.1 圆孔翻边（）圆孔翻边的变形特点与变形程度 1. 内孔翻边变形程度第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺1.2 1.2 非圆孔翻边变形区分类 非圆孔翻边系数（一般指小圆弧部分的翻边系数）可小于圆孔翻边系数第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺伸长类翻边2.1 2.1 伸长类翻边2. 外缘翻边 应在坯料

13、的两端对坯料的轮廓线做必要的修正 按变形的性质分压缩类翻边）伸长类平面翻边）伸长类曲面翻边 坯料变形区主要受切向拉应力的作用而产生切向伸长变形，边缘容易拉裂。第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺2.2.2.2.压缩类翻边）压缩类平面翻边）压缩类曲面翻边 坯料变形区主要受切向压应力的作用而产生切向压缩变形，在变形中材料容易起皱。第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺 变薄翻边对生产竖边较高的零件，既可提高生产率, ,又能节约材料。 3. 变薄翻边 变薄翻边是使已成形的竖边在小间隙的凸、凹模间挤压使之强制变薄的方法。变薄翻边属体积成形，如果用一般翻边方法达不到要求的翻边高度时，可采用

14、变薄翻边方法增加竖边高度。 由于凸模采用阶梯形，经过不同阶梯使工件竖壁部分逐渐变薄，而高度增加，凸模各阶梯之间的距离大于零件高度，以便前一个阶梯的变形结束后进行后一个阶梯的变形。 第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺内孔翻边模内、外缘同时翻边的模具4. 翻边模结构5. 圆孔翻边凸模形状第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺（三） 缩口缩口：坯料变形区受两向压应力的作用1. 缩口变形特点及变形程度缩口的变形程度用缩口系数表示 将管坯或预先拉深好的圆筒形件通过缩口模将其口部直径缩小的一种成形方法。第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺不同支承方法的缩口模2. 缩口模结构缩口与扩

15、口复合模第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺（四） 校形校形： 通常指平板工序件的校平和空间形状工序件的整形。目的：1. 校形的特点及应用（1 1）只在工序件局部位置使其产生不大的塑性变形；（2 2）模具的精度比较高；（3 3）所用设备最好为精压机。若用机械压力机时，机床应有较好的刚度，并需要装有过载保护装置。 校平和整形工序的共同特点：使冲压件获得高精度的平面度、圆角半径和形状尺寸。 第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺校平方式：平板零件的校平模形式：2. 平板零件的校平模具校平、手工校平、在专门校平设备上校平。 光面校平模、齿形校平模第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压

16、工艺空间形状零件的整形：目的：3. 空间形状零件的整形整形模的特点：指在弯曲、拉深或其它成形工序之后对工序件的整形。 使工序件某些形状和尺寸达到产品的要求，提高精度。 与前工序的成形模相似，但对模具工作部分的精度、粗糙度要求更高，圆角半径和间隙较小。 第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺弯曲件的整形方法：无凸缘拉深件的整形：3. 空间形状零件的整形带凸缘拉深件的整形部位常常有：通常取整形模间隙等于（0.90.90.950.95），即采用变薄拉深的方法进行整形。 凸缘平面、侧壁、底平面和凸模、凹模圆角半径。第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺 冷挤压是在室温将毛坯放入模具型腔，在

17、强大压力和一定速度作用下，迫使金属从型腔中挤出而获得一定形状、尺寸和力学性能的制件。主要的优点：1）因在冷态下挤压成形，挤压件质量好、精度高、其强度性能也好；2）冷挤压属于少、无切削加工，节省原材料；3）冷挤压是利用模具来成形的，其生产效率很高；4）可以加工其它工艺难于加工的零件 （五） 冷挤压第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺 5.1 冷挤压工艺的分类及应用正挤压: 金属的流动方向与凸模的运动方向相同 反挤压： 金属的流动方向与凸模的运动方向相反 第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺 复合挤压： 一部分金属的流动方向与凸模的运动方向相同，另一部分金属的流动方向与凸模的运动方

18、向相反，是正挤和反挤的复合径向挤压： 挤压时金属的流动方向与凸模轴线方向相垂直第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺 5.2 冷挤压的变形程度 1.表示方法： 1）断面收缩率：式中：2）挤压比：3）对数变形程度：第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺不同支承方法的缩口模）无支承）外支承）内外支承第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺缩口与扩口复合模第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺光面校平模）上模浮动式）下模浮动式第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺齿形校平模）尖齿齿形）平齿齿形第四节 其它成形工艺及模具设计课件3

19、冲压工艺弯曲件的整形 ）压校）、）镦校第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺拉深件的整形第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺其它成形件第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺胀形变形区第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺 深度较大的局部胀形法）预成形）最后成形第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺用软凸模的胀形1 1凸模2 2分块凹模3 3橡胶4 4侧楔5 5液体第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺加轴向压缩的液体胀形1 1上模2 2轴头3 3下模4 4管坯第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺圆孔翻边凸

20、模的形状第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺非圆孔翻孔第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺曲面翻边时的冲压方向第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺用阶梯形凸模变薄翻边）零件）凸模第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺第四节 其它成形工艺及模具设计内孔翻边模课件3冲压工艺第四节 其它成形工艺及模具设计内、外缘翻边模课件3冲压工艺1-定位板 2-下模板 3-拉深凸模 4-拉深凹模 无压边装置的首次拉深模第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺正装拉深模 模柄 上模座 凸模固定板 弹簧 压边圈 定位板 凹模 下模座 卸料螺

21、钉 1010凸模 第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺带锥形压边圈的倒装拉深模1 1上模座2 2推杆 3 3推件板4 4锥形凹模5 5限位柱6锥形压边圈7拉深凸模8固定板9下模座 第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺弹簧压边装置a) 橡皮b) 弹簧c) 气垫 第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺双动压力机用拉深模刚性压边装置动作原理 1-曲轴2-凸轮3-外滑块4-内滑块5-凸模6-压边圈7-凹模第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺1-固定板 2-拉深凸模 3-刚性压边圈 4-拉深凹模 5-下模板 6-螺钉 带刚性压边装置拉深模第四节 其它成形工艺及模具设计课件3

22、冲压工艺无压边装置的以后各次拉深模第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺有压边装置的以后各次拉深模 1-推件板 2-拉深凹模 3-拉深凸模 4-压边圈 5-顶杆 6-弹簧 第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺拉深件类型a a）轴对称旋转体拉深件 b) b) 盒形件c) c) 不对称拉深件第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺拉深模结构图- -模柄 - -上模座 - -凸模固定板 - -弹簧 - -压边圈 - -定位板 - -凹模 - -下模座 - -卸料螺钉 10-10-凸模 第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺拉深变形过程第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工

23、艺第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺拉深过程的应力与应变状态下标1 1、2 2、3 3分别代表坯料径向、厚度方向、切向的应力和应变 第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺凸缘变形区的起皱 第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺筒壁的拉裂第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺不变薄拉深变薄拉深第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺壁折皱薄壁容器筒体拉深皱纹第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺凸缘折皱与破裂第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺第四节 其它成形工艺及模具设计课件3冲压工艺