第四章 拉深作业

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。

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。

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。

第一章概论1.1 级进模概述一个冲压零件，如用简易模具冲制，一般来说，每项冲压工序，如冲裁〔冲孔、冲切或落料〕、弯曲、拉深、成型等，就需要一副模具。

这对于一个比较复杂的冲压零件来说，则需要几副模具才能完成。

因此这种简易模具的生产效率，相对来说仍是较低的。

对于大批料生产的定型产品，用简易模具进行生产是极不适应的。

多工位级进模是冷冲模的一种。

级进模又称跳步模，它是在一副模具内，按所加工的零件分为假设干个等距离工位，在每个工位上设置一定的冲压工序，完成冲压零件的某部分加工。

被加工材料〔一般为条料或带料〕在控制送进距离机构的控制下，经逐个工位冲制后，便得到一个完整的冲压零件〔或半成品〕。

这样，一个比较复杂的冲压零件，用一副多工位级进模即可冲制完成。

在一副多工位级进模中，可以连续完成冲裁、弯曲、拉深、成型等工序。

一般地说，无论冲压零件的形状怎样复杂，冲压工序怎样多，均可用一副多工位级进模冲制完成。

多工位级进模的结构比较复杂，模具制造精度高，这对模具设计者来说需要考虑的内容很多，尤其是级进模条料排样图的设计，模具各部分结构的考虑等都是十分重要的。

级进模，尤其是多工位级进模，配合高速冲床，实现高速自动化作业，能使冲压生产料率大幅度提高。

它在提高生产效率、降低成本、提高质量和实现冲压自动化等方面有着非常现实的意义。

多工位级进模可以对于一些形状十分复杂的冲压件进行冲裁、弯曲、拉深、成形加工。

对大批量生产的冲压零件尤其应当采用多工位级进模进行冲制。

级进模特点及其现状级进模是在压力机一次行程中完成多个工序的模具，它具有操作安全的显著特点，模具强度较高，寿命较长。

使用级进模便于冲压生产自动化，可以采用高速压力机生产。

级进模较难保证内、外形相对位置的一致性。

多工位级进模冲压工艺具有生产效率高，材料利用率高，冲压设备比较简单，对操作工人技术等级要求不高等优点，所以在工业生产中，应用广泛，并已成为不可缺少的重要加工手段之一。

04分层作业27 牛顿运动定律的应用A 组必备知识基础练题组一 从受力确定运动情况1.在交通事故的分析中,刹车线的长度是很重要的依据,刹车线是汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。

在某次交通事故中,汽车的刹车线长度是14 m,假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7,g 取 10 m/s 2,则汽车刹车前的速度为( ) A.7 m/sB.14 m/sC.10 m/sD.20 m/s2.如图所示,一光滑竖直圆槽,AP 、BP 、CP 为通过最低点P 与水平面分别成30°、45°、60°角的三个光滑斜面,与圆相交于A 、B 、C 点。

若一物体由静止分别从A 、B 、C 滑至P 点所需的时间为t 1、t 2、t 3,则( )A.t 1<t 2<t 3B.t 1>t 2>t 3C.t 1=t 2=t 3D.t 1=t 2<t 3题组二 从运动情况确定受力3.从距地面h 高度处由静止释放一小球,与地面碰撞后竖直返回且碰撞前后速率不变,返回的高度为原高度的一半,已知重力加速度为g,小球的质量为m,运动过程中阻力大小不变,则小球所受阻力大小为( ) A.45mg B.12mg C.34mgD.13mg4.手机给人们带来便利的同时也带来了很多困扰,人们对手机的依赖性越来越强,有些人喜欢躺着看手机,经常出现手机砸到头部的情况。

若手机从离人约20 cm 的高度无初速度掉落,砸到头部后手机未反弹,头部受到手机的冲击时间约为0.2 s 。

假定手机作用在人头部的力为恒力,方向竖直向上,重力加速度g 取10 m/s 2,下列分析不正确的是( ) A.手机刚要接触头部之前的速度大小约为2 m/s B.手机与头部作用时减速的加速度大小约为10 m/s 2 C.头部对手机的作用力对手机产生的加速度大小约为10 m/s 2 D.手机对头部的作用力大小约等于手机重力的2倍5.电动平衡车是一种新的短途代步工具。

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落料废料零件用冲模沿封闭轮廓曲线冲切，冲下部分是零件。

用于制造各种形状的平板零件。

冲孔废料零件用冲模沿封闭轮廓曲线冲切，冲下部分是废料。

切边将成形零件的边缘修切整齐或切成一定形状。

表1-2 成形工序工序名称简图特点及应用范围弯曲将板料沿直线弯成各种形状，可以加工形状极为复杂的零件。

拉深将板料毛坯成形制成各种空心的零件。

翻孔在预先冲孔的板料半成品上或未经冲孔的板料冲制成竖立的边缘。

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。

废料零件图2-1 落料废料零件图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。

1.拉深变形的特点？拉深件的变形有以下特点：1 ）变形区为毛坯的凸缘部分，与凸模端面接触的部分基本上不变形；2 ）毛坯变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下，产生切向压缩和径向拉伸的“一拉一压”的变形。

3 ）极限变形参数主要受到毛坯传力区的承载能力的限制；4 ）拉深件的口部有增厚、底部圆角处有减薄的现象称为“危险断面”（底部的厚度基本保持不变）；5 ）拉深工件的硬度也有所不同，愈靠近口部，硬度愈高（这是因为口部的塑性变形量最大，加工硬化现象最严重）2.圆筒件直径为d，高为h，若忽略底部圆角半径r不计，设拉深中材料厚度不变，当极限拉深系数m=0.5时，裘容许的零件最大相对高度（h/d）为多少？3.拉深工序中的起皱、拉裂是如何产生的，如何防止它？4.影响拉深时坯料起皱的主要因素是什么?防止起皱的方法有哪些?影响起皱现象的因素很多，例如：坯料的相对厚度直接影响到材料的稳定性。

所以，坯料的相对厚度值 t/D 越大 (D 为坯料的直径) ，坯料的稳定性就越好，这时压应力σ 3 的作用只能使材料在切线方向产生压缩变形 ( 变厚 ) ，而不致起皱。

坯料相对厚度越小，则越容易产生起皱现象。

在拉深过程中，轻微的皱摺出现以后，坯料仍可能被拉入凹模，而在筒壁形成褶痕。

如出现严重皱褶，坯料不能被拉入凹模里，而在凹模圆角处或凸模圆角上方附近侧壁（危险断面）产生破裂。

防止起皱现象的可靠途径是提高坯料在拉深过程中的稳定性。

其有效措施是在拉深时采用压边圈将坯料压住。

压边圈的作用是，将坯料约束在压边圈与凹模平面之间，坯料虽受有切向压应力σ 3 的作用，但它在厚度方向上不能自由起伏，从而提高了坯料在流动时的稳定性。

另外，由于压边力的作用，使坯料与凹模上表面间、坯料与压边圈之间产生了摩擦力。

这两部分摩擦力，都与坯料流动方向相反，其中有一部分抵消了σ 3 的作用，使材料的切向压应力不会超过对纵向弯曲的抗力，从而避免了起皱现象的产生。

由此可见，在拉深工艺中，正确地选择压边圈的型式，确定所需压边力的大小是很重要的。

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。