弯曲、拉伸工艺及其制件的工艺性 教案

《模具工程技术基础》电子教案[4][课题编号]1-2②[课题名称]弯曲、拉伸工艺及其制件的工艺性[教材版本]任建伟主编、中等职业教育国家规划教材—模具工程技术基础，北京：高等教育出版社，2002。

[教学目标与要求]一、知识目标1、掌握弯曲工艺及其种类；2、了解压弯的变形过程；3、理解弯曲件的工艺要求；4、掌握拉深工艺及分类；5、了解拉深的变形过程；6、理解拉深件的工艺要求。

二、能力目标1、能进行弯曲件的质量分析；2、能根据弯曲件的工艺要求分析弯曲工艺路线的合理性；3、能进行拉深件的质量分析。

[教学重点]1、弯曲、拉伸工艺及其具体种类；2、弯曲件、拉深件的工艺要求。

[分析学生]由于缺乏实践经验，对弯曲件、拉深件的质量现象分析会有困难。

[教学思路设计]联系实际，运用讲解、动画演示、讨论等教学法，弥补学生实践经验的不足。

[教学资源]弯曲件、拉深件实物、图片等。

[教学安排]2课时（90分钟）教学策略：利用实物及ppt的图片进行演示，创设教学情景，启发学生思考与讨论，特别注重知识与生活实际经验相联系，讲、演、提问、讨论交叉进行，及时归纳总结。

[教学过程]※复习：冲压工艺与冲压件对应关系。

※导入新课：展示弯曲件、拉深件实物或图片，与冲裁件进行比较，导入新课－弯曲工艺。

新课内容：一、弯曲工艺与弯曲件的工艺性（一）弯曲工艺1、弯曲工艺及其种类（1）弯曲工艺：是将板料、杆料和管料弯成一定角度或形状的一种冲压工艺。

（2）种类：根据弯曲的不同材料、使用的不同设备和工具，弯曲可分为：※展示图片：①压弯：在普通压力机上进行的弯曲，见教材图1-9a；②滚弯：在滚弯机上进行的弯曲，见图1-9b；③折弯：在折弯机上进行的弯曲，见图1-9c；④拉弯：在拉弯机上进行的弯曲，见图1-9d。

在这些弯曲方法中，应用最多的是利用模具在压力机上对板料的压弯。

各种弯曲件如图1-10所示。

2、压弯的变形过程※按图1-11讲解：将板料3放在凹模2上，将使板料弯曲变形并逐渐地与凸模和凹模贴合，待板料与凸模完全贴合后，在压力机的作用下，凸模退回，便得到所需的弯曲件。

在弯曲过程中，材料经历了弹性变形和塑性变形两个阶段。

（1）如果凸模把材料压向凹模相互贴合时，凸模再对材料施压，则称此弯曲为校正弯曲。

（2）如果在弯曲过程中，工件没有得到校正，则称此弯曲为自由弯曲。

※启发：比较校正弯曲与自由弯曲所得到的弯曲件的精度。

结论：校正弯曲要比自由弯曲所得到的弯曲件精度高。

3、弯曲件的质量分析在实际生产中，影响弯曲件质量的主要因素是弯曲件的回弹、弯曲件的偏移和弯曲件的弯裂。

（1）弯曲件的回弹：在弯曲变形过程中，变形是由弹性变形过渡到塑性变形的，其塑性变形必然伴随有弹性变形。

当弯曲结束卸去外力时，储存在弯曲件内的弹性变形将会弹性恢复，表现为从模具中取出的弯曲件尺寸与在模具里的尺寸不完全一致，这种现象称为弯曲回弹。

如图1-12所示。

弯曲回弹的大小用半径回弹值和角度回弹值表示：Δφ=φ-φnΔr=r-r n式中：△r、△φ——弯曲半径和弯曲角的回弹值；r，φ——弯曲件的半径和弯曲角；r n 、φn——凸模的半径和角度。

※分析：不同的材料、不同的弯曲角度产生的弯曲回弹值不相同。

在工程中减小弯曲回弹值时多采用以校正弯曲代替自由弯曲，加大弯曲变形程度进行回弹补偿。

（2）弯曲件的偏移：在弯曲过程中，弯曲毛坯沿着凹模边缘滑动时受到摩擦力的作用，由于毛坯各边所受到的摩擦力不相等，毛坯会出现向左或向右的过量移动，这种现象称为偏移。

偏移大小的表示：如图1-13中，工件两直边高度h1、h2不一致，形成高度差h2-hl，成为次品。

※分析：在弯曲中弯曲坯料受到不同摩擦力的原因可能有坯料的形状不对称、凸模与凹模圆角半径不对称、弯曲模具的凸模与凹模间隙不一致、凹模圆角半径的圆弧表面粗糙度不一致等，如图1-14所示。

一般防止弯曲偏移的措施:①利用弯曲坯料的孔进行定位，如图1-15所示；②利用弯曲模中的顶板与凸模将坯料夹紧弯曲，如图1－16所示；③不对称零件先对称弯曲后再切开；④尽量使弯曲模的凹模两边圆角半径相等；⑤凸模和凹模间隙均匀及弯曲模安装正确等。

（3）弯曲件的弯裂：在弯曲板料时，当变形处材料超过一定变形程度（材料的极限变形程度）时，弯曲件的外表面会出现裂纹，造成废品，如图1-17所示。

※分析：弯曲变形程度与弯曲件的弯曲半径r有关。

在一定板料厚度时，弯曲半径r愈小，则弯曲变形程度愈大，就愈容易产生弯曲裂纹。

一般用最小的弯曲半径rmin 来表达最大的弯曲变形程度。

最小弯曲半径rmin除了与材料性能、状态有关外，还与材料的纤维方向等有关。

实际生产中应使弯曲件的弯曲半径r尽量大于rmin 。

部分材料的最小弯曲半径rmin，可参见表1－7。

（二）弯曲件的工艺性1、弯曲件的工艺要求（1）弯曲半径r：应使弯曲件的弯曲半径r≥t，对于硬度大的厚材料，要求r≥2t。

如果弯曲件r≤rmin，必须从工艺上采取措施才能保证工件的尺寸。

（2）弯曲件直边高度：应使弯曲件直边高度hl ≥2t。

如果h1过小，工件不易成形（见图1－l8a），此时需增加直边高度，弯曲后将加高的部分去除。

（3）孔与槽的位置：带有孔和槽的弯曲件，为了防止孔、槽在弯曲中的变形，必须保证孔、槽边沿距弯曲线有一定的距离（图1-l8c）。

（4）弯曲件的材料：弯曲件应选择塑性好、屈强比低、弹性模量大（回弹小）的材料。

2、弯曲件工艺路线安排的一般原则（1）弯曲件上应有合适的定位基准，使坯料在模具中能准确定位，使工人操作方便。

（2）每次弯曲成形的部位不宜过多，以防止制件变形不均匀。

（3）弯曲部位较多、形状较复杂的工件，应先弯曲外角后弯曲内角。

（4）与弯曲工序有关的孔且相互位置有要求时，应先弯曲后再冲孔。

（5）在弯曲过程中，后续的弯曲工序不能破坏前面工序已经成形的部位，前面已弯曲部位不能给后续工序的定位或装配带来不便。

※举例：弯曲工艺路线的安排实例（图1-19）。

二、拉深工艺与拉深件工艺性（一）拉深工艺1、拉深工艺及分类（1）拉深（亦称拉延、压延、拉伸）工艺：是指将一定形状的平板毛坯通过拉深模制成各种形状的开口空心零件，或以开口空心零件为毛坯，通过拉深模进一步使空心件毛坯改变形状和尺寸的冲压变形工艺。

※举例：如图1－20所示，平板材料3放在凹模5上，凸模7在压力机的作用下下行，凸模底端压住材料迫使材料滑向凹模型孔内拉深成制件4。

模具的工作部分没有锋利的刃口，而是有一定半径的圆角，凸模和凹模之间的间隙略大于材料厚度。

在图中还设置了压边圈2，在拉深时压边圈与凹模将材料压住，材料只能在压边圈与凹模之间移动，其作用是在拉深时防止材料起皱。

（2）分类※按图1—21讲解：根据拉深件的形状，拉深分为圆筒形拉深（有凸缘和无凸缘）、锥形拉深、矩形拉深、阶梯形拉深和变薄拉深（拉深后零件壁厚明显变薄）等。

2、拉深变形分析※以图1－22圆筒形拉深件为例分析：（1）凸缘部分的变形过程：该部分材料随着凸模下行外径逐渐减小，材料逐渐转移到筒壁部分形成拉深体，该区域是主要变形区。

该区材料的变形是径向受拉深长、切向受压缩短，厚度增加。

此处材料受到较大的切向压力，如果切向压力超过了材料抗失稳的能力，材料就会失稳而弯曲隆起，这种现象称为起皱，如图1－23所示。

※讨论：如何防止起皱？常常在模具中设置压边圈（见图1－20）。

压边圈在拉深时可将材料压住，但不能压紧。

若压边圈将材料压得过紧，将使材料与凹模和压边圈之间的摩擦力加大，导致拉深力增大，会引起拉深件的其他部位破裂（图1－24）。

（2）凹模圆角部分的变形过程：该部分是过渡区，材料经过凹模圆角被拉入凹模型孔内，在该区材料径向受拉伸长、切向受压缩短，变形量较小，厚度由于受到凹模转角的顶压和弯曲作用，使材料厚度减薄。

（3）筒壁部分的变形过程：这部分已经过塑性变形，是将凸模的拉深力传递到凸缘的传力区，主要受到拉深力作用。

（4）凸模圆角部分的变形过程：该部分也是过渡区，承受径向和切向的拉力，厚度方向由于受凸模的顶压和弯曲作用，因此变形是径向伸长、厚度减薄。

此处材料减薄量较大，对传递拉深力不利，常称此处为“危险部位”。

当拉深力很大时，拉深件可能在此处严重变薄或破裂（导致废品），如图1－24所示。

（5）筒底部分的变形过程：该部分材料起着把接受到的凸模压力传给筒壁的作用，材料基本上没有发生变化。

此区为不变形区。

3、拉深系数拉深系数是拉深后工件的直径d中与拉深前毛坯直径D之比，即m＝d/D。

拉深系数越小，拉深时材料的变形程度就越大。

材料拉深系数的最小数值称为极限拉深系数。

表1－8是无凸缘筒形件用压边圈的极限拉深系数，表1－9是无凸缘筒形件不用压边圈的极限拉深系数。

（二）拉深件的工艺性（1）拉深件应选用塑性好、屈强比小的材料。

（2）拉深件的各部分应对称于轴线，以防止材料变形不均匀。

（3）拉深件的圆角半径要适当，图1—25中的圆角半径应满足r1≥t，r2≥2t，r3≥3t，否则须增加整形工序。

从有利于变形的角度来看，最好取rl≥（3－5）t，r2≥（4－8）t，r3≥0.2h。

（4）拉深件的直径精度一般在IT13－IT12以下。

小结：1、弯曲工艺包括压弯、滚弯、折弯、拉弯等方法，其中应用最多的是利用模具在压力机上对板料的压弯。

2、影响弯曲件质量的主要因素是弯曲件的回弹、弯曲件的偏移和弯曲件的弯裂。

3、弯曲件的形状在满足使用要求下，应具有良好的结构工艺性，其主要包括弯曲半径、弯曲件的几何形状、材料性能和尺寸精度等内容。

4、拉深工艺根据拉深件的形状，拉深分为圆筒形拉深（有凸缘和无凸缘）、锥形拉深、矩形拉深、阶梯形拉深和变薄拉深等。

5、拉深工艺中起皱和破裂是拉深工艺的两个主要问题。

6、拉深件在保证使用要求的前提下，应满足拉深的工艺要求，使拉深变形容易进行，并减少拉深次数及模具数量，提高劳动生产效率，保证产品质量。

课后作业：1、弯曲有哪些类型？减小弯曲回弹的方法有哪些？2、防止弯曲偏移应注意什么问题？防止弯曲开裂应注意什么问题？3、弯曲件工艺路线安排的原则是什么？4、拉深件拉深时工艺问题是什么？5、拉深系数、极限拉深系数的含义是什么？教学后记：。