第四章 拉深作业
材料成型工艺教学大纲
材料成型工艺MaterialFormingTechnology课程编号：07310060学分：6学时：90(其中：讲课学时：78实验学时：12上机学时：0)先修课程：材料成型原理、金属学及热处理、机械设计基础适用专业：材料成型及控制工程教材：《金属材料液态成型工艺》贾志宏编化学工业出版社2008年2月第1版《金属材料焊接工艺》雷玉成主编化学工业出版社，2006年8月第1版《冲压工艺与模具设计》牟林、胡建华主编.北京大学出版社2010年3月第2版开课学院：材料科学与工程学院一、课程的性质与任务：本课程是材料成型与控制工程专业的一门主要专业基础课。
本课程的任务是掌握金属液态成型工艺的方法、金属板料成形技术、焊接电弧及焊接方法等三大部分知识。
通过本课程的学习，了解常见的液态成型、板料成形、焊接工艺方法。
为学习有关专业课程、从事生产技术工作和管理工作打好热加工工艺知识基础；了解热加工的新工艺、新技术、新方法和发展趋势。
二、课程的基本内容及要求第一篇液态成型工艺绪论1基本内容金属液态成型工艺发展历史，液态成型工艺流程。
2教学要求了解铸造产业的发展概况；了解铸造生产的基本流程和工艺种类。
3重难点液态成型工艺的基本类型、流程及发展趋势。
第一章零件结构的铸造工艺性分析1基本内容(1)常用铸造方法的选择；(2)砂型铸造零件结构的工艺性分析；(3)特种铸造零件结构的工艺性分析。
2教学要求(1)了解各种铸造方法的特点；熟悉铸造方法选用的依据(2)掌握砂型铸造零件结构的工艺性分析方法；(3)熟悉特种铸造零件结构的工艺性分析方法。
3重难点铸造工艺性分析的方法和思路。
第二章砂型铸造工艺方案的确定1基本内容(1)工艺设计内容及流程；(2)砂型铸造工艺方案确定的基本原理；2教学要求(1)熟悉铸造工艺设计的依据、内容及流程；(2)掌握砂型铸造工艺方案制定的原理及方法。
3重难点(1)生产纲领、生产条件对工艺方案制定的影响；(2)分型面及浇注位置的确定。
冲压过程技术标准
冲压工艺培训教材魏龙2004-5第一章绪论冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金属进行加工，以获得所需要的零件形状和尺寸。
冲压工艺应用范围十分广泛，在国民经济各个部门中，几乎都有冲压加工产品，如汽车、飞机、拖拉机、电机、电器、仪表、铁道、邮电、化工以及轻工日用产品中均占有相当大的比重。
冷冲压和切削加工比较，具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、产品尺寸精度稳定、操作简单、容易实现机械化和自动化等一系列优点，特别适合大批量生产。
一、冲压工序的分类冷冲压工艺按其变形性质可分为分离工序和成形工序两大类。
分离工序又可分为落料、冲孔和切边等，如表1-1所示。
成形工序可分为弯曲、拉深、翻孔、翻边、胀形、扩口、缩口和旋压等，如表1-2所示。
根据产品零件的形状、尺寸精度和其他技术要求，可分别采用各种工序对板料毛坯进行加工，以获得满意的零件。
表1-2 成形工序第二章冲裁冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序，包括落料、冲孔、切口、剖切、修边等。
用它可以制作零件或为弯曲、拉深、成形等工序准备毛坯。
一、落料从板料上冲下所需形状的零件（或毛坯）叫落料。
如图2-1所示。
图2-1 落料图2-2 冲孔二、冲孔在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）叫冲孔。
如图2-2所示。
三、冲裁的过程冲裁既是分离工序，工件受力时必然从弹、塑性变形开始，以断裂告终。
当凸模下降接触板料，板料即受到凸、凹模压力而产生弹性变形，板料产生弯曲，即从模具表面上翘起（图2-3-1）。
随着凸模下压，模具刃口压入材料，内应力状态满足塑性条件时，产生塑性变形（图2-3-2）。
塑性变形从刃口开始，随着刃口的深入，变形区向板料的深度方向发展、扩大，直到在板料的整个厚度方向上产生塑性变形，板料的一部分相对于另一部分移动。
当切刃附近材料各层中达到极限应变与应力值时，便产生微裂（图2-3-3），裂纹产生后，沿最大剪应变速度方向发展，直至上、下裂纹会合，板料就完全分离。
模具工作原理
外凸外缘翻边 特点：属于压缩类翻边，易起皱
内凹外缘翻边 特点：属于伸长类翻边，易破裂
安全职责
员工安全职责
① 从事作业人员，对个人安全全面负责。 ② 认真学习安全生产法律法规。 ③ 严格遵守公司安全制度和安全规程。 ④ 按规定佩戴劳保用品。 ⑤ 严格遵守“四不伤害” ⑥ 积极参加公司组织的应急演练活动。 ⑦ 拒绝违章指挥。 ⑧ 整改、举报身边各类安全隐患和危险操作。
工作原理：
取/放入 坯料
压边圈 上行卸
压
压边圈压 住坯料外
缘
凸模上 行回程
凸模下 行做功 成型
第二章拉深模的工作原理
拉深变形过程：
1.拉深时板料受力(拉应力、压应力）
2.平板坯料的凸缘
弯曲绕过凹模圆
角 ，然后拉直
形成竖直筒壁（凸
缘逐渐减小，筒壁逐渐增高的过程）
拉深变形特点：
1. 筒底、筒壁是传力区 。 2. 凸缘区是变形区。 3. 变形不均匀(圆角相切部位变形 最大)
模具工作原理
大江东 冲压厂 模具主管工程师----刘中来
冲压模具 又被称之 为冷模。
它是利用 冲压机压 力作用在 模具上， 使放在模 具中的金 属产生形 状变化
模具的功 能分类
课程导入
落料模具
拉延模具
修冲模具 翻边整形模具
课程大纲
第一章 落料模具的工作原理 第二章 拉深模具的工作原理 第三章 修冲模具的工作原理 第四章 翻边模具的工作原理 第五章 结论
第四章翻边模的工作原理
翻边：
就是在模具的作用下，将坯料的孔边缘或外边缘 冲制成树立边的成型方法。
分类：
根 据
内孔翻边
边
缘
状
态 分
冲压工艺与模具设计课程教案
课程教案授课教案《冲压工艺与模具设计》20～20学年第一学期学院（部）材料工程学院系（室）材料工程系课程代码总学时64课程类别必修（）；核心（）；公选（）；选修（√）授课专业材料成型及控制工程授课班级任课教师赵中华职称副教授教案(章节备课)学时：2章节第一章绪论教学目的了解冲压工艺的基本概念，熟悉本专业的历史、现状和发展方向。
了解本课程学习的任务、主要内容以及主要的参考文献资料。
重点难点重点：冲压工艺的特点、冲压工艺的基本工序。
教学内容教学方法教学手段学时分配教学内容：1.介绍冲压工艺的定义、用途及加工范围。
2.介绍冲压工艺的特点。
3.讲解冲压工艺的两大基本工序。
4.讲解冲压工艺的材料种类及选用材料的基本依据。
教学方法：在绪论这一章，讲授时主要采用师生互动的教学方法，通过国民经济的发展现状、发展趋势及平时的日常生活中的典型事例，介绍本课程的一些基本概念。
教学手段：课堂讲授学时分配：2学时章思考题1.冲压工艺有什么的优缺点？2.冲压常用材料有哪几种?3.选用冲压材料的基本依据是什么？主要参考资料1.肖景容主编. 冲压工艺学[M]. 北京：机械工业出版社,19932. 王孝培主编.冲压手册[M]. 北京：机械工业出版社, 19913. S.A.Elenev.PRESSWORKING[M].MOSCOW: MIR PUBLISHERS,1983备注教案(章节备课)学时：18章节第二章冲裁工艺教学目的使学生了解冲裁变形过程；掌握冲裁断面存在四个区域及特点；掌握冲裁间隙是冲压重要工艺参数及刃口尺寸的计算原则；了解计算各种力的方法；掌握减小冲裁力的三种方法，了解掌排样和搭边的定义、排样的类型、搭边的作用，掌握模具压力中心计算的方法；了解提高冲裁件精度方法。
重点难点重点：冲裁断面存在四个区域及特点；冲裁间隙是冲压重要工艺参数；刃口尺寸的计算原则。
难点：冲裁间隙是冲压重要工艺参数；刃口尺寸的计算原则。
教学内容教学方法教学手段学时分配教学内容：1.冲裁变形过程及冲裁断面分析2.冲裁间隙对冲压工艺的影响，冲裁间隙值的确定，冲裁刃口尺寸计算原则及方法3.冲裁力、卸料力、推件力、顶件力的定义及计算方法4.减小冲裁力方法、排样和搭边、冲裁件的工艺性5.模具压力中心计算6.精密冲裁工艺教学方法：结合理论教学，在讲授完每一节内容后安排部分时间进行师生互动，主要是冲裁间隙是冲压重要工艺参数；刃口尺寸的计算原则。
冷冲压工艺与模具设计
第四章 模具设计CAD
正装式复合模
▪ 冲孔废料由上模向下推出，落在 下模表面，需要及时清除，操作 不如倒装式复合模方便，且不太 安全。在冲裁过程中，板料被凸 凹模与下模的弹性顶件器压紧， 故冲出的制件较平整，尺寸精度 也高，适合于薄料冲裁。
▪ 本模具结构紧凑，也较简单。凹 模2被螺钉紧固后，凸模5通过凸 模固定板3也被紧固，这样易保证 同轴度。靠弹性卸料板6卸料。冲 孔废料由推杆8推出，上模通过模 柄9固定在压力机滑块上。
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谢谢！
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▪ 该模具采用后侧导柱模架，条料 由右向左送入，操作方便，安装 调试也简便。
凸凹模 落料凹模
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冲孔凸模
第五章 课堂小结
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第五章 课堂小结
重点与难点 冷冲压特点、冲压基本工序和内容、模具的分类
作业 列举常用的模具设计软件，并简述其用途和功能。 冲裁模的基本组成部分。 从日常生活中找到一个冲压件，并简述其工艺过程（1-3个工艺）。 学习方法 学习时不但要注意系统学好本学科的基础理论知识，而且要密切联系生产实 际，认真参加实验、实训、课程设计等实践性教学环节，同时还要注意沟通与基 础学科和相关学科知识间的联系，培养综合运用知识分析解决实际问题的能力。
生产条件； 生产批量等
综合分析
分析比较 确定
各因素影响
冲压工艺方案
产品质量 生产效率 模具寿命
9
2.3 冲压工艺方案的确定
第4章 拉深
d d
拉深过程法兰区(凸缘区)的应力分布 （图4-6） 设为无压边拉深，忽略厚向应力，即 t 0 ，确定凸缘区
0
若不考虑加工硬化，则由屈服条件（TResca)知：
s
由前两式得：
d d
s 0 d
d s
当 D d 18t 时，压边力为零，拉深时可不用压边圈。 而 rd / t 对径向应力的影响较大：
当 rd (8 10)t 时，弯曲附加应力
弯
0.05 s
；
当 rd (1 2)t 时，弯曲附加应力 弯 (0.2 ~ 0.3) s
；
，
当 rd 接近零时，弯曲附加应力
拉 深 的 网 格 试 验
2、圆筒件拉深的力学分析（图4-5）
法兰区（凸缘区）： 法兰区（凸缘区）可看成一个圆环形薄板，内 孔沿径向受均匀的拉伸力作用。 凹模圆角区： 板料在区变形复杂接近拉弯，切向有压缩变形。
筒壁区： 是法兰区（凸缘）材料拉入凹模内形成的已变形区， 也是传力区。将凸模的拉深力传递到凸缘。还可视为受单向 拉应力状态。 凸模圆角区： 板料沿径向受强烈的拉伸作用。 筒底区： 沿径向受均匀的拉伸力作用。
皱褶出现部位不同分为：外皱——凸缘区起皱 内皱——凸、凹模之间悬空部分材料 起皱主要是凸缘区切向应力超过板料临界压应力所引起 的。 切向应力最大值产生在凸缘区的外缘处，起皱首先在此处 开始。 毛坯不产生起皱的条件： 1）对平端凹模
max | a
a
3）凸缘上切向ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ力恒为负值，
s
说明增大 ， 可减小 。
（图）
冲压课程标准(高级、预备技师)
冲压工艺与模具结构课程标准一.课程名称冲压工艺与模具结构二.课程管理系、部及教研室机械工程系金材、刀具、数控、机加、冲压、液压教研室三.教材版本《冲压工艺与模具结构》中国劳动社会保障出版社第1版四.大纲说明1.本课程适用于模具制造与维修等相关专业,使用范围为高技与预备技师,修业年限为1年.2.本课程总学时为72,课程性质为专业课,考试方式为闭卷考试,成绩评定为百分制.执笔: 审核: 审批:大纲内容一.说明1. 课程的性质和内容冲压技术涉及机械、电子、航空、汽车、轻工等许多工业领域和生活中许多必需品，同时在新材料成形，微电子技术和通讯技术等方面也有广泛地应用。
《冲压工艺及模具结构》是为材料成型及控制工程专业开设的一门专业主干课。
本课程主要讲述有关金属塑性成形的一些基本概念，阐述冲压工艺与冲压模具设计的分类和设计的方法，同时讲述冲压模具制造的一些基本方法和技术要求。
本课程的任务是使学生了解冲压工艺的主要应用、变形和受力特点；工艺路线的制定；掌握模具设计与的基本方法、技术要求和具体应用。
《冲压工艺与模具结构》是模具专业的重点学习领域之一，是模具专业人才具备的核心技能。
是从事模具设计及制造领域的“钥匙”，是从事模具经营领域的基础。
2. 课程的任务和要求以培养学生独立分析和解决问题的能力为核心，教育学生自主的寻找并解决在实现目标过程中遇到的各种问题,力求学习过程就是职业活动的“思维情景再现”。
能说出冲压件生产的一般过程，冲压工艺、工序和实现工序所需模具的种类，会具体冲压件的工艺分析与设计实现工序所需模具的结构，模具材料及热处理的选用，利用模具标准和设计手册。
并能应用CAD/CAM软件构建三维模型、进行成形分析和绘制设计图纸。
能够正确进行设备选型和完成模具的安装、调试，并逐步把握压力加工设备操作调试技能,能会做由典型到一般的实际工作。
培养健康的学习心理，根据学生的能力，帮助学生确立相应的目标，使每个学生在快乐中学习。
冲压过程技术标准
冲压工艺培训教材魏龙2004-5第一章绪论冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金属进行加工，以获得所需要的零件形状和尺寸。
冲压工艺应用范围十分广泛，在国民经济各个部门中，几乎都有冲压加工产品，如汽车、飞机、拖拉机、电机、电器、仪表、铁道、邮电、化工以及轻工日用产品中均占有相当大的比重。
冷冲压和切削加工比较，具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、产品尺寸精度稳定、操作简单、容易实现机械化和自动化等一系列优点，特别适合大批量生产。
一、冲压工序的分类冷冲压工艺按其变形性质可分为分离工序和成形工序两大类。
分离工序又可分为落料、冲孔和切边等，如表1-1所示。
成形工序可分为弯曲、拉深、翻孔、翻边、胀形、扩口、缩口和旋压等，如表1-2所示。
根据产品零件的形状、尺寸精度和其他技术要求，可分别采用各种工序对板料毛坯进行加工，以获得满意的零件。
表1-1分离工序工序名称简图特点及应用范围第二章冲裁冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序，包括落料、冲孔、切口、剖切、修边等。
用它可以制作零件或为弯曲、拉深、成形等工序准备毛坯。
一、落料从板料上冲下所需形状的零件（或毛坯）叫落料。
如图2-1所示。
图2-1落料图2-2冲孔二、冲孔在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）叫冲孔。
如图2-2所示。
三、冲裁的过程冲裁既是分离工序，工件受力时必然从弹、塑性变形开始，以断裂告终。
当凸模下降接触板料，板料即受到凸、凹模压力而产生弹性变形，板料产生弯曲，即从模具表面上翘起（图2-3-1）。
随着凸模下压，模具刃口压入材料，内应力状态满足塑性条件时，产生塑性变形（图2-3-2）。
塑性变形从刃口开始，随着刃口的深入，变形区向板料的深度方向发展、扩大，直到在板料的整个厚度方向上产生塑性变形，板料的一部分相对于另一部分移动。
当切刃附近材料各层中达到极限应变与应力值时，便产生微裂（图2-3-3），裂纹产生后，沿最大剪应变速度方向发展，直至上、下裂纹会合，板料就完全分离。
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第四章拉深
一.填空题
1.拉深变形程度用表示。
2.拉深模中压边圈的作用是防止工件在变形过程中发生。
3.拉深加工时，润滑剂在与接触的表面上。
4.拉深件毛坯尺寸的计算依据是和，其具体计算方法有、和，一般不变薄拉升简单旋转体采用法。
5.拉深过程中的辅助工序有、、等。
6.矩形件拉深时，直边部分变形程度相对，圆角部分的变形程度相对。
二、判断题
1.后次拉深的拉深系数可取得比首次拉深的拉深系数小。
（）
2.拉深系数越小，说明拉深变形程度越大。
（）
3.在拉深过程中，压边力过大或过小均可能造成拉裂。
（）
4.一般情况下，从拉深变形的特点考虑，拉深模的凹模的圆角表面粗糙度应比凸模的圆角表面粗糙度小些。
（）
三、选择题
1.拉深变形时，润滑剂涂在。
A、毛坯与凹模接触的一面
B、工件毛坯与凸模接触的一面
C、工件毛坯的两面
2.影响拉深系数的因素较多，其中拉深系数就可随之减小。
A、材料的相对厚度（t/D）*100大；
B、屈强比σs/σb大；
C、凹模圆角半径小；
D、板厚方向性系数γ小。
3.在拉深过程中，决定材料是否起皱的因素是。
A、材料的相对厚度（t/D）*100大；
B、材料的拉深变形程度；
C、材料所受的径向拉应力；
D、材料所受的切向拉应力。
四、练习题
下图a所示为电工器材山的罩，材料08F，料厚1mm；下图b所示为手推车轴碗，材料10钢，料厚3mm，试计算拉深模工作部分尺寸。