課件3沖壓工藝

第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝三拉深拉深：又稱拉延，是利用拉深模在壓力機(jī)的壓力作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。它是沖壓基本工序之一?？梢约庸ばD(zhuǎn)體零件，還可加工盒形零件及其它形狀復(fù)雜的薄壁零件。拉深不變薄拉深變薄拉深拉深模：拉深模特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡(jiǎn)單，與沖裁模比較，工作部分有較大的圓角，表面質(zhì)量要求高，凸、凹模間隙略大于板料厚度。拉深所使用的模具。動(dòng)畫第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝(一)圓筒形件拉深變形分析圓筒形件是最典型的拉深件。1.拉深變形過程1.1拉深變形過程及特點(diǎn)(1)變形現(xiàn)象平板圓形坯料的凸緣——彎曲繞過凹模圓角然后拉直——形成豎直筒壁。變形區(qū)——凸緣；已變形區(qū)——筒壁；不變形區(qū)——底部。底部和筒壁為傳力區(qū)。第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝(2)金屬的流動(dòng)過程拉深扇形單元體變形

演示材料轉(zhuǎn)移：高度、厚度發(fā)生變化。(3)拉深變形過程外力凸緣產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力：徑向拉應(yīng)力σ1；切向壓應(yīng)力σ3凸緣塑性變形：徑向伸長(zhǎng)，切向壓縮，形成筒壁直徑為ｄ高度為Ｈ的圓筒形件（H>（D-d）/2）第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝(1)凸緣部分2.拉深過程中坯料內(nèi)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)拉深過程中某一瞬間坯料所處的狀態(tài)(2)凹模圓角部分(3)筒壁部分(4)凸模圓角部分(5)筒底部分

坯料各區(qū)的應(yīng)力與應(yīng)變是很不均勻的。第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝3.拉深件的起皺與拉裂拉深過程中的質(zhì)量問題：主要是凸緣變形區(qū)的起皺和筒壁傳力區(qū)的拉裂。凸緣區(qū)起皺：傳力區(qū)拉裂：由于切向壓應(yīng)力引起板料失去穩(wěn)定而產(chǎn)生彎曲；由于拉應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度引起板料斷裂。第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝3.1凸緣變形區(qū)的起皺3.拉深件的起皺與拉裂主要決定于：一方面是切向壓應(yīng)力σ3的大小，越大越容易失穩(wěn)起皺；另一方面是凸緣區(qū)板料本身的抵抗失穩(wěn)的能力。

凸緣寬度越大，厚度越薄，材料彈性模量和硬化模量越小，抵抗失穩(wěn)能力越小。

最易起皺的位置：凸緣邊緣區(qū)域其它防止起皺：壓邊第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝3.拉深件的起皺與拉裂3.2筒壁的拉裂（其它）主要取決于：

一方面是筒壁傳力區(qū)中的拉應(yīng)力；另一方面是筒壁傳力區(qū)的抗拉強(qiáng)度。

當(dāng)筒壁拉應(yīng)力超過筒壁材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，拉深件就會(huì)在底部圓角與筒壁相切處——“危險(xiǎn)斷面”產(chǎn)生破裂。

防止拉裂：一方面要通過改善材料的力學(xué)性能，提高筒壁抗拉強(qiáng)度；

另一方面通過正確制定拉深工藝和設(shè)計(jì)模具，降低筒壁所受拉應(yīng)力。

第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝(二)圓筒形件拉深工藝計(jì)算拉深系數(shù)m是以拉深后的直徑d與拉深前的坯料D（工序件dn）直徑之比表示。1.拉深系數(shù)與極限拉深系數(shù)1.1拉深系數(shù)的定義第一次拉深系數(shù)：第二次拉深系數(shù)：第n次拉深系數(shù)：第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝?yán)钕禂?shù)m表示拉深前后坯料（工序件）直徑的變化率。m愈小，說明拉深變形程度愈大，相反，變形程度愈小。

1.1拉深系數(shù)的定義拉深件的總拉深系數(shù)等于各次拉深系數(shù)的乘積，即

如果m取得過小，會(huì)使拉深件起皺、斷裂或嚴(yán)重變薄超差。極限拉深系數(shù)［m］從工藝的角度來看，［m］越小越有利于減少工序數(shù)。

第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝2.1拉深次數(shù)的確定2.拉深次數(shù)與工序件尺寸

＞［m］時(shí)，拉深件可一次拉成，否則需要多次拉深。其拉深次數(shù)的確定有以下幾種方法：(1)查表（表）法(2)推算方法(3)計(jì)算方法當(dāng)?shù)谌?jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝(三)其它形狀零件的拉深1.有凸緣圓筒形件的拉深變形特點(diǎn)：

本節(jié)在掌握?qǐng)A筒形件拉深成形的基礎(chǔ)之上，分析其它形狀零件的拉深，從中掌握方法。

該類零件的拉深過程，其變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)和變形特點(diǎn)與無凸緣圓筒形件是相同的。但坯料凸緣部分不是全部拉入凹模。第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝1.有凸緣圓筒形件的拉深1.1有凸緣圓筒形件的拉深變形程度及拉深次數(shù)

有凸緣圓筒形件的拉深系數(shù)取決于有關(guān)尺寸的三個(gè)相對(duì)比值：dt/ｄ（凸緣的相對(duì)直徑）、ｈ/ｄ（零件的相對(duì)高度）、Ｒ/ｄ（相對(duì)圓角半徑）。

根據(jù)拉深系數(shù)或零件相對(duì)高度，判斷拉深次數(shù)。第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝1.2有凸緣圓筒形件的拉深方法（１）窄凸緣圓筒形件的拉深1.有凸緣圓筒形件的拉深（續(xù)）窄凸緣筒形件：第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝（2）寬凸緣圓筒形件的拉深寬凸緣筒形件：中小零件：如圖a）大型零件：如圖b）第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝變形特點(diǎn)：

階梯形件的拉深與圓筒形件的拉深基本相同,也就是說每一階梯相當(dāng)于相應(yīng)圓筒形件的拉深。

2.階梯形件的拉深2.1判斷能否一次拉深成形

根據(jù)零件高度ｈ與最小直徑ｄｎ之比來判斷。第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝2.2階梯形件多次拉深的方法（1）當(dāng)任意兩相鄰階梯直徑之比（dn/dn-1）都不小于相應(yīng)的圓筒形件的極限拉深系數(shù)。（2）若相鄰兩階梯直徑之比（dn/dn-1）小于相應(yīng)圓筒形件的極限拉深系數(shù)。拉深方法如圖b）拉深方法如圖a）第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝3.1拉深變形特點(diǎn)復(fù)合類沖壓成形工序3.曲面形狀零件的拉深

球面、錐面、拋物面形狀沖件拉深成形共同特點(diǎn)是由拉深和脹形兩種變形方式的復(fù)合。

起皺成為此類零件拉深要解決的主要問題。做到既不起皺又不破裂。第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝3.2球面沖件的拉深

拉深系數(shù)K=d/D=0.71為常數(shù)，所以,在這種情況下拉深系數(shù)不能作為工藝設(shè)計(jì)的根據(jù)。由于球面形狀零件拉深時(shí)的主要成形障礙是坯料起皺，所以坯料的相對(duì)厚度（t/D×100）成為決定拉深難易和選定拉深方法的主要依據(jù)。

第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝四拉深模的典型結(jié)構(gòu)1.1無壓邊裝置的簡(jiǎn)單拉深模動(dòng)畫1.首次拉深模1.2有壓邊裝置的拉深模(1)正裝拉深模(2)倒裝拉深模壓邊裝置彈性壓邊裝置剛性壓邊裝置雙動(dòng)壓力機(jī)上首次拉深雙動(dòng)壓力機(jī)上剛性壓邊1雙動(dòng)壓力機(jī)上剛性壓邊2第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝2.1無壓邊裝置的以后各次拉深模動(dòng)畫2.2有壓邊裝置的以后各次拉深模動(dòng)畫2.以后各次拉深模2.3反拉深模無壓邊裝置反拉深模壓邊圈在上模的反拉深模壓邊圈在下模的反拉深模反拉深:與正拉深的差別在于凸模對(duì)毛坯的作用方向正好相反。反拉深時(shí)，凸模從毛坯的底部反向壓下，并使毛坯表面翻轉(zhuǎn)，內(nèi)表面成為外表面。第三節(jié)拉深及拉深模設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝四其它成形工藝

在沖壓生產(chǎn)中，通過板料的局部變形來改變毛坯的形狀和尺寸的沖壓成形工序，統(tǒng)稱為其它沖壓成形工序。應(yīng)用這些工序可以加工許多復(fù)雜零件。伸長(zhǎng)類成形：如脹形和圓內(nèi)孔翻孔，成形極限主要受變形區(qū)拉應(yīng)力過大而破裂的限制。壓縮類成形：如縮口和外緣翻凸邊，成形極限主要受變形區(qū)壓應(yīng)力過大而失穩(wěn)起皺的限制。

第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝(一)脹形

當(dāng)坯料外徑與成形直徑的比值Ｄ/ｄ＞３時(shí)，其成形完全依賴于直徑為ｄ的圓周以內(nèi)金屬厚度的變薄實(shí)現(xiàn)表面積的增大而成形。脹形的變形區(qū)1.脹形的變形特點(diǎn)

利用壓力使坯料拉伸變薄局部表面積增大，以獲得零件的沖壓加工方法。第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝空心坯料的脹形:2.1脹形方法2.空心坯料的脹形剛性模具脹形軟模脹形軸向壓縮和高壓液體聯(lián)合作用的脹形

俗稱凸肚，它是使材料沿徑向拉伸，將空心工序件或管狀坯料向外擴(kuò)張，脹出所需的凸起曲面，如壺嘴、皮帶輪、波紋管和自行車的三通接頭等。

第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝2.2脹形的變形程度常用脹形系數(shù)Ｋ表示Ｋ和坯料伸長(zhǎng)率的關(guān)系為

由于坯料的變形程度受到材料的伸長(zhǎng)率限制，所以只要知道材料的伸長(zhǎng)率便可以按上式求出相應(yīng)的極限脹形系數(shù)。第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝(二)翻邊翻邊：在模具的作用下，將坯料的孔邊緣或外邊緣沖制成豎立邊的成形方法。1.1圓孔翻邊（１）圓孔翻邊的變形特點(diǎn)與變形程度

1.內(nèi)孔翻邊變形程度第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝1.2非圓孔翻邊變形區(qū)分類

非圓孔翻邊系數(shù)（一般指小圓弧部分的翻邊系數(shù)）可小于圓孔翻邊系數(shù)Ｋ第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝伸長(zhǎng)類翻邊2.1伸長(zhǎng)類翻邊2.外緣翻邊

應(yīng)在坯料的兩端對(duì)坯料的輪廓線做必要的修正

按變形的性質(zhì)分壓縮類翻邊ａ）伸長(zhǎng)類平面翻邊ｂ）伸長(zhǎng)類曲面翻邊

坯料變形區(qū)主要受切向拉應(yīng)力的作用而產(chǎn)生切向伸長(zhǎng)變形，邊緣容易拉裂。第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝2.2.壓縮類翻邊ａ）壓縮類平面翻邊ｂ）壓縮類曲面翻邊

坯料變形區(qū)主要受切向壓應(yīng)力的作用而產(chǎn)生切向壓縮變形，在變形中材料容易起皺。第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝

變薄翻邊對(duì)生產(chǎn)豎邊較高的零件，既可提高生產(chǎn)率,又能節(jié)約材料。

3.變薄翻邊

變薄翻邊是使已成形的豎邊在小間隙的凸、凹模間擠壓使之強(qiáng)制變薄的方法。變薄翻邊屬體積成形，如果用一般翻邊方法達(dá)不到要求的翻邊高度時(shí)，可采用變薄翻邊方法增加豎邊高度。由于凸模采用階梯形，經(jīng)過不同階梯使工件豎壁部分逐漸變薄，而高度增加，凸模各階梯之間的距離大于零件高度，以便前一個(gè)階梯的變形結(jié)束后進(jìn)行后一個(gè)階梯的變形。

第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝內(nèi)孔翻邊模內(nèi)、外緣同時(shí)翻邊的模具4.翻邊模結(jié)構(gòu)5.圓孔翻邊凸模形狀第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝（三）縮口縮口：坯料變形區(qū)受兩向壓應(yīng)力的作用1.縮口變形特點(diǎn)及變形程度縮口的變形程度用縮口系數(shù)ｍ表示

將管坯或預(yù)先拉深好的圓筒形件通過縮口模將其口部直徑縮小的一種成形方法。第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝不同支承方法的縮口模2.縮口模結(jié)構(gòu)縮口與擴(kuò)口復(fù)合模第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝（四）校形校形：通常指平板工序件的校平和空間形狀工序件的整形。目的：1.校形的特點(diǎn)及應(yīng)用（1）只在工序件局部位置使其產(chǎn)生不大的塑性變形；（2）模具的精度比較高；（3）所用設(shè)備最好為精壓機(jī)。若用機(jī)械壓力機(jī)時(shí)，機(jī)床應(yīng)有較好的剛度，并需要裝有過載保護(hù)裝置。

校平和整形工序的共同特點(diǎn)：使沖壓件獲得高精度的平面度、圓角半徑和形狀尺寸。

第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝校平方式：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、在專門校平設(shè)備上校平。光面校平模、齒形校平模第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝空間形狀零件的整形：目的：3.空間形狀零件的整形整形模的特點(diǎn)：指在彎曲、拉深或其它成形工序之后對(duì)工序件的整形。

使工序件某些形狀和尺寸達(dá)到產(chǎn)品的要求，提高精度。

與前工序的成形模相似，但對(duì)模具工作部分的精度、粗糙度要求更高，圓角半徑和間隙較小。

第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝彎曲件的整形方法：無凸緣拉深件的整形：3.空間形狀零件的整形帶凸緣拉深件的整形部位常常有：通常取整形模間隙等于（0.9～0.95）ｔ，即采用變薄拉深的方法進(jìn)行整形。

凸緣平面、側(cè)壁、底平面和凸模、凹模圓角半徑。第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝

冷擠壓是在室溫將毛坯放入模具型腔，在強(qiáng)大壓力和一定速度作用下，迫使金屬?gòu)男颓恢袛D出而獲得一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的制件。

主要的優(yōu)點(diǎn)：1）因在冷態(tài)下擠壓成形，擠壓件質(zhì)量好、精度高、其強(qiáng)度性能也好；2）冷擠壓屬于少、無切削加工，節(jié)省原材料；3）冷擠壓是利用模具來成形的，其生產(chǎn)效率很高；4）可以加工其它工藝難于加工的零件（五）冷擠壓第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝

5.1冷擠壓工藝的分類及應(yīng)用

正擠壓:

金屬的流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相同

反擠壓：

金屬的流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相反

第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝

復(fù)合擠壓：一部分金屬的流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相同，另一部分金屬的流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相反，是正擠和反擠的復(fù)合徑向擠壓：擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)方向與凸模軸線方向相垂直

第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝

5.2冷擠壓的變形程度

1.表示方法：

1）斷面收縮率：式中：2）擠壓比：3）對(duì)數(shù)變形程度：第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝不同支承方法的縮口模ａ）無支承ｂ）外支承ｃ）內(nèi)外支承第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝縮口與擴(kuò)口復(fù)合模第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝光面校平模ａ）上模浮動(dòng)式ｂ）下模浮動(dòng)式第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝齒形校平模ａ）尖齒齒形ｂ）平齒齒形第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝彎曲件的整形ａ）壓校ｂ）、ｃ）鐓校第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝?yán)罴恼蔚谒墓?jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝其它成形件第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝脹形變形區(qū)第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝

深度較大的局部脹形法ａ）預(yù)成形ｂ）最后成形第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝用軟凸模的脹形1－凸模2－分塊凹模3－橡膠4－側(cè)楔5－液體第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝加軸向壓縮的液體脹形1－上模2－軸頭3－下模4－管坯第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝圓孔翻邊凸模的形狀第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝非圓孔翻孔第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝曲面翻邊時(shí)的沖壓方向第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝用階梯形凸模變薄翻邊ａ）零件ｂ）凸模第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)內(nèi)孔翻邊模課件3沖壓工藝第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)內(nèi)、外緣翻邊模課件3沖壓工藝1-定位板2-下模板3-拉深凸模4-拉深凹模

無壓邊裝置的首次拉深模第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝正裝拉深模

１－模柄２－上模座３－凸模固定板４－彈簧５－壓邊圈６－定位板７－凹模８－下模座９－卸料螺釘10－凸模

第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝帶錐形壓邊圈的倒裝拉深模1－上模座2－推桿3－推件板4－錐形凹模5－限位柱6－錐形壓邊圈7－拉深凸模8－固定板9－下模座

第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝彈簧壓邊裝置a)橡皮b)彈簧c)氣墊

第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝雙動(dòng)壓力機(jī)用拉深模剛性壓邊裝置動(dòng)作原理

1-曲軸2-凸輪3-外滑塊4-內(nèi)滑塊5-凸模6-壓邊圈7-凹模第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝1-固定板2-拉深凸模

3-剛性壓邊圈

4-拉深凹模

5-下模板6-螺釘

帶剛性壓邊裝置拉深模第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)課件3沖壓工藝無壓邊裝置的以后各次拉深模

第四節(jié)其它成形工藝及模具設(shè)計(jì)