3 拉深工艺与拉深模设计.docx

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3拉深工艺与拉深模设计

江苏省无锡交通高等职业技术学校

教案

课题序号

授课班级

授课教师

授课课时

授课形式

授课时间

授课章节

名称

4.4 工艺尺寸计算

使用教具

知识目标

掌握拉深工艺尺寸计算的方法

能力目标

教学重点

拉深工艺尺寸计算的方法

教学难点

型面分割

更新、补充、

删节内容

课外作业

教学后记

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

2.4 排样（layout）

2.4.1 冲裁排样的方式

排样：

指冲裁件在板料或条料上的布置方式。

（1）按有无废料分

1）有废料排样：

指排样时，制件与制件之间、制件与条料边缘之间均有余料存在。

特点：

冲裁件质量易于得到保证，并具有保护模具的作用，但材料利用率低。

案例分析

2）少废料排样和无废料排样：

指制件与制件之间、制件与条料边缘之间存在较少、或没有余料。

特点：

材料利用率较高，但由于冲裁时凸模单边受力，易于遭到破坏。

案例分析

（2）按排列形式分

1）直排法：

适用于外形为方、矩形制件。

案例分析

2）斜排法：

适用于椭圆形、T形、Г形、S形制件。

（1）搭边的作用

①能够补偿定位误差，保证冲出合格的制件；

②能保持条料具有一定的刚性，便于送料；

③能起到保护模具的作用。

（2）搭边值的选取

查表

案例分析，确定搭边值

2.4.3 材料利用率的计算

（1）条料宽度尺寸的确定

1）有侧压装置：

B=（L-2a）-Δ

2）无侧压装置：

B=（L+2a+C）-Δ

3）采用侧刃

B=（L+1.5a+nF）-Δ

式中：

L——制件垂直于送料方向的基本尺寸；

n——侧刃数；

案例分析

3）直对排法：

适用于梯形、三角形、半圆形、T形、Ш形、Ц形制件。

案例分析

4）混全排法：

适用于材料与厚度相同的两种以上不同形状制件的套排。

案例分析

5）多行排法：

适用于大批量生产中尺寸不大的圆形、六角形、方形、矩形等制件。

案例分析

6）整裁余料（搭边）法：

适用于尺寸较小且形状较简单的制件。

案例分析

7）分次裁切余料（搭边）法：

适用于尺寸较小且形状较复杂的制件。

案例综合分析，得出排样方式

2.4.2 搭边（scrapallowance）

搭边：

指冲裁时制件与制件之间、制件与条料边缘之间的余料。

Δ——条料的宽度公差；

a——侧面搭边值；

C——送料保证间隙：

B≤100，C=0.5~1.0；B＞100，C=1.0~1.5。

（2）材料利用率的计算

式中：

A——在送料方向，排样图中相邻两个制件对应点的距离（mm）；

B——条料宽度（mm）；

S——一个步距内制件的实际面积（mm2）；

S0——一个步距所需毛坯的面积（mm2）；

案例材料利用率计算

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教案

课题序号

授课班级

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授课时间

授课章节

名称

4.5   冲压排样设计

4.6   拉深模工作部分的尺寸设计

4.7   拉深模结构设计

使用教具

知识目标

掌握连续拉深排样设计的方法

掌握拉深模结构设计要点

能力目标

教学重点

进行拉深模工作部分结构和总体结构设计

教学难点

连续拉深的排样设计

更新、补充、

删节内容

课外作业

教学后记

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

4.5   冲压排样设计

零件1

零件2 

工件展开图

排样图

4.6   拉深模工作部分的尺寸设计

1.凸、凹模的圆角半径

1）凹模圆角半径

       首次：

       以后各次：

rdi=（0.6~0.8）rdi-1      （i=2,3……n）

2）凸模圆角半径

       首次：

rp1=（0.7~1.0）rd1

       以后各次：

rpi-1=0.5（di-1-di-2t）  （i=2,3……n）

2.拉深模间隙

无压边圈：

       Z/2=（1~1.1）tmax

有压边圈：

       Z=（0.9~0.95）t

3.矩形盒件拉深时转角半径：

要求内径尺寸时：

要求外径尺寸时：

4.凸、凹模工作部分尺寸及公差

工件尺寸标注在外形时：

工件尺寸标注在内形时：

多次拉深中工序尺寸无要求时：

4.7   拉深模结构设计

零件1：

单工序拉深模 

复合模

连续模 

零件2：

连续模

侧压装置

监测装置

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授课形式

授课时间

授课章节

名称

4.8   其它旋转体的拉深

4.9   其它拉深方法

使用教具

知识目标

了解其他旋转体的拉深方法

了解其它拉深方法

能力目标

教学重点

教学难点

更新、补充、

删节内容

课外作业

教学后记

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

4.8   其它旋转体的拉深

4.8.1   阶梯圆筒件的拉深

   阶梯圆筒件的拉深，相当于圆筒件多次拉深的过渡状态。

毛坯变形区的应力状态和圆筒形件相同。

 1.拉深次数

   阶梯筒形件一次拉深的条件：

制件的总高度与最小直径之比不超过带凸缘圆筒形件第一次拉深的允许相对高度。

不符合上述条件的阶梯筒形拉深件，则需采用多次拉深。

2.多次拉深工序的安排

1）在拉深件任意两相邻的直径比dn/dn-1都大于或等于相应圆筒形件的极限拉深系数时，拉深次数与制件阶梯数相等。

其拉深方法是：

由大直径到小直径逐次拉深，每次拉出一个台阶。

2）在阶梯件某相邻阶梯的直径比dn/dn-1小于相应圆筒形件的极限拉深系数时，这两个阶梯的成形，应按有凸缘件的拉深方法进行，即先拉小直径，再拉大直径。

3）具有大直径差的浅阶梯形拉深件 在其不能一次拉深成形时，应考虑先拉深成球面形状或大圆筒形的过渡形状，然后再拉成所需的形状。

而最后工序则具有整形的性质。

当球形拉深件带有一定高度的直壁或带有一定宽度的凸缘时，虽然拉深系数有所减小，但对球面的成形却有好处。

同理，对于不带凸缘和不带直边的球形拉深件的表面质量和尺寸精度要求较高时，可加大坯料尺寸，形成凸缘，在拉深之后再用切边的方法去除。

对于浅球形零件，在成形时，除了容易起皱外，坯料容易偏移，卸载后还有一定的回弹。

所以，当坯料直径≤9时，可以不压料，用球形底的凹模一次成形。

但当球面半径较大，毛坯厚度和深度较小时，必须按回弹量修正模具。

当坯料直径＞9时，应加大坯料直径，并用强力压料装置或带压料筋的模具进行拉深，以克服回弹并防止坯料在成形时产生偏移。

多余的材料，可在成形后切边。

2.抛物线形零件的拉深方法

1）深度较小（h/d<0.5~0.6）的抛物线形件   其变形特点及拉深方法与半球形零件相似。

2）深度较大（h/d>0.6）的抛物线形件   应提高径向应力，增大胀形成分而防皱受到了坯料顶部承载能力的限制。

采用正拉深或反拉深多工序逐步成形。

   为了防止起皱，对半求形拉深件、抛物4.8.2   非直壁类旋转体件的拉深

这类制件具有三个变形区：

    压边圈下面的圆环部分拉深变形区；

    凹模口内至变形过渡环处的拉深变形区；

   制件顶部至过渡环处的胀形变形区。

   在模具设计和工艺过程设计时，是采用制件的相对高度h/d和材料的相对厚度t/D为依据进行设计。

1.球形件拉深

   对半球形件来说，其拉深系数是一与零件无关的常数，其值为m=0.707。

因此，在决定半球形件拉深难易程度及选择拉深方法时，不能采用拉深系数，而应采用毛坯的相对厚度t/D。

三种拉深方法：

   当t/D×100＞3时 可用不带压料装置的简单拉深模一次拉深成功。

   当t/D×100=0.5~3时 需采用带压料装置的拉深模进行拉深，以防止起皱。

当t/D×100＜0.5时 应采用有压料筋的拉深模或反拉深法进行拉深。

线形拉深件，在生产中广泛采用液压或橡皮成形。

3.锥形零件的拉深

主要困难：

   坯料悬空面积大，容易起皱；凸模接触坯料面积小，变形不均匀程度比球形件大，尤其是锥顶圆角半径较小时，容易变薄甚至破裂；如果口部与底部直径相差大时，拉深后回弹较大。

拉深方法：

 1）浅锥形件（t/d2≤0.25~0.30）   浅锥形件一般只要一次拉深成形。

   通常采用增加工艺凸缘用压边圈或带有拉深筋的模具；或使用液压和橡皮柔性凸（凹）模拉深。

2）中锥形件（t/d2≤0.3~0.7）   这类制件大多为一次拉深成形。

  当t/D>0.025时，可一次成形，不需要压边，只需要在行程末进行校正整形。

  当t/D=0.015~0.020时，可一次拉深成形，但因材料较薄，为了预防起皱，需采用压边装置、拉深筋、增加工艺凸缘等措施，以增大径向拉应力成分。

次拉深成带有大圆角圆筒形件或球形件，然后再采用正拉深或反拉深成形。

 3）深锥形件（t/d2>0.7~0.8） 这类制件变形程度大，既易产生变薄破裂，又易产生起皱现象，因此须经过多次拉深成形。

   阶梯拉深法：

此法是将坯料逐次拉深成阶梯形。

   锥形表面逐步成形法：

锥形表面逐步成形法，是目前应用较多的方法。

在锥角较小时，可考虑用两道工序拉深成形。

第一道工序拉成具有凸底的圆筒形过渡毛坯。

第二道工序采用正拉深或反拉深成形。

这种方法，工序少，产品质量好。

当t/D<0.015时，因材料较薄，易于起皱，一般应采用压边装置并经过两次或三次拉深成形。

4.9   其它拉深方法

4.9.1   弹性介质拉深

弹性介质：

指橡皮、塑料和聚氨酯橡胶等弹性材料。

特点：

大大简化拉深模的结构，缩短模具制造周期，降低成本，零件没有擦伤、压痕等疵病等，但生产率一般较低。

选用范围：

小批及单件试制生产，拉深表面带涂层的材料。

 4.9.2   液压拉深

液压拉深：

指直接利用液体（水、油类等）的压力而使毛坯成形的拉深方法。

   通常将液体置于一橡胶皮囊中，利用橡胶皮（或其它弹性材料）作为成形介质进行工作，橡胶皮囊既可当凸模，又可当凹模。

特点：

拉深深度深、工作表面质量好、变薄小，而且仅需要一个钢质凸模或凹，模具成本节省90%以上。

其压边力要随着拉深的变化而变化，而且不同零件、不同材料是不一样的，必须对每个零件单独进行调试。

为了实现压边力的变化，一般需要专用压边机。

4.9.3   凸缘加热拉深

凸缘加热拉深：

指先将毛坯的凸缘部分置于凹模及压边圈的加热面之间以提高材料的塑性，降低凸缘变形抗力，达到增加拉深深度的目的的拉深方法。

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授课课时

授课形式

授课时间

授课章节

名称

4.10拉深中的辅助工序

使用教具

知识目标

了解拉深中辅助工序的目的及意义

了解辅助工序的基本程序

能力目标

教学重点

教学难点

更新、补充、

删节内容

课外作业

教学后记

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

拉深中的辅助工序

   1.润滑

在拉深过程中凡是与毛坯接触的模具表面上均有摩擦存在 

主要是凸缘部分和凹模入口处的有害摩擦，不仅降低了拉深变形程度（增加了拉深件在“危险断面”处的载荷），而且将导致零件表面的擦伤，降低模具的寿命，这在拉深不锈钢、高温合金等粘性大的材料时更为严重

采用润滑的目的：

①减少模具和拉深件之间的有害摩擦系数，提高拉深变形程度和减少拉深次数；

②提高凸、凹模寿命；

③减少在“危险断面”处的变薄；

④提高制件的表面质量。

在拉深过程中选用润滑剂的基本依据是：

①    当拉深材料中的应力接近强度极限时，必须采用含有大量粉状填料（如白垩、石墨、滑石等，含量不少于20%）的润滑剂。

②当拉深材料中的应力不大时，允许采用不带填料的油剂润滑剂。

③当拉深圆锥形类零件时，为了用增加摩擦抗力来减少起皱，同时又要求不断通入润滑液进行冷却时，则一般采用乳化液。

④在变薄拉深时，润滑剂不仅是为了减少摩擦，同时又起到冷却模具的作用，因此不应采用干摩擦。

在拉深钢质零件时，往往在毛坯表面上镀铜或磷化处理，使毛坯表面形成一层与模具的隔离层，它能贮存液体和在拉深过程中具有“自润滑”性能。

在拉深不锈钢，高温合金等粘模严重、强化剧烈的材料时，一般也需要对毛坯表面进行“隔离层”处理。

2.热处理

       用于被拉深的材料

目的：

提高拉深变形程度；消除内应力

分类：

（1）低温退火：

主要用于消除硬化和恢复塑性

（2）高温退火：

主要用于一些低温退火的结果不能令人满意的材料或制件

   （3）消除残余应力退火：

避免在拉深过程中所形成的内应力作用下产生变形或龟裂。

特别是对不锈钢、高温合金及黄铜等硬化严重的材料所制的制件。