冲压工艺与模具设计 第4章 拉深工艺与模具设计
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《冲压模具基础》课程教学大纲课程编号:课程英文译名:课内总学时:72学时学分:4。
5学分课程类别:必修课开课对象:汽车制造与装配技术专业执笔人:编写日期:一、课程性质、目的和任务《冲压模具设计与制造》是汽车制造及汽车整形专业的一门主干专业技术课,它是一门将冲压成形加工原理、冲压设备、冲压工艺、冲模设计与冲模制造有机融合,综合性和实践性较强的课程。
其目的是使学生了解冲压变形规律,认识冲压成形工艺方法,冲压模具结构,冲压模具制造方法与手段,掌握冲压模具设计与计算方法,掌握冲压工艺与模具设计方法,冲压模具制造工艺方法,能进行中等冲压零件的冲压工艺编制,冲模设计与冲模制造工艺编制,并培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,培养学生逻辑思维能力,为毕业设计及毕业以后从事专业工作打下必要的基础。
二、教学基本要求本课程是冲压模具设计与计算,冲压模具结构,模具制造工艺方法为重点。
学外本课程应达到以下基本要求:1、能应用冲压变形理论,分析中等复杂冲压件变形特点,制定合理冲压工艺规程的能力。
2、协调冲压设备与模具的关系,选择冲压设备的能力。
3、熟悉掌握冲模设计计算方法,具备中等复杂冲模结构选择和设计的能力,所设计的冲模应工作可行、操作方便、便于加工和装配,技术经济性好。
4、具备正确选择冲压模具加工方法,制定中等复杂冲模制造工艺和装配工艺的能力.5、初步具备进行多工位级进模设计和制造的能力。
6、初步具备进行分析和处理试模过程中产生的有关技术问题的能力。
三、教学内容及要求:第1章冲压模具设计与制造基础1.1 冲压成形与模具技术概述掌握冲压与冲模概念;冲压工序的分类;冲模的分类;冲模设计与制造的要求;了解冲压现状与发展方向。
1.2 冲压设备及选用了解常见冲压设备;掌握冲压设备的选用;模具的安装。
1.3 冲压变形理论基础掌握塑性变形的概念;理解塑性力学基础;掌握金属塑性变形的一些基本规律;冲压材料及其冲压成形性能.1.4 模具材料选用掌握冲压对模具材料的要求;冲模材料的选用原则;冲模常见材料及热处理要求。
第四章拉深工艺及拉深模具设计复习题答案一、填空题1.拉深是是利用拉深模将平板毛坯压制成开口空心件或将开口空心件进一步变形的冲压工艺。
2.拉深凸模和凹模与冲裁模不同之处在于,拉深凸、凹模都有一定的圆角而不是锋利的刃口,其间隙一般稍大于板料的厚度。
3.拉深系数m是拉深后的工件直径和拉深前的毛坯直径的比值,m越小,则变形程度越大。
4.拉深过程中,变形区是坯料的凸缘部分。
坯料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伸长的变形。
5.对于直壁类轴对称的拉深件,其主要变形特点有:(1)变形区为凸缘部分;(2)坯料变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下,产生切向压缩与径向的伸长,即一向受压、一向收拉的变形;(3)极限变形程度主要受传力区承载能力的限制。
6.拉深时,凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂是拉深工艺能否顺利进行的主要障碍。
7.拉深中,产生起皱的现象是因为该区域内受较大的压应力的作用,导致材料失稳_而引起。
8.拉深件的毛坯尺寸确定依据是面积相等的原则。
9.拉深件的壁厚不均匀.下部壁厚略有减薄,上部却有所增厚。
10.在拉深过程中,坯料各区的应力与应变是不均匀的。
即使在凸缘变形区也是这样,愈靠近外缘,变形程度愈大,板料增厚也愈大。
11.板料的相对厚度t/D越小,则抵抗失稳能力越愈弱,越容易起皱.12.因材料性能和模具几何形状等因素的影响,会造成拉深件口部不齐,尤其是经过多次拉深的拉深件,起口部质量更差。
因此在多数情况下采用加大加大工序件高度或凸缘直径的方法,拉深后再经过切边工序以保证零件质量。
13.拉深工艺顺利进行的必要条件是筒壁传力区最大拉应力小于危险断面的抗拉强度。
14.正方形盒形件的坯料形状是圆形;矩形盒形件的坯料形状为长圆形或椭圆形。
15.用理论计算方法确定坯料尺寸不是绝对准确,因此对于形状复杂的拉深件,通常是先做好拉深模,以理论分析方法初步确定的坯料进行试模,经反复试模,直到得到符合要求的冲件时,在将符合要求的坯料形状和尺寸作为制造落料模的依据。
第4章 拉深工艺与拉深模 (Drawing Process and Drawing Die)教学目标了解拉深工艺及拉深件的结构工艺性、变形过程分析、拉深件的质量问题及防止措施,基本掌握拉深工艺设计、拉深模具典型结构组成及工作过程分析、拉深模具设计。
应该具备的能力:具备拉深件的工艺性分析、工艺计算和典型结构工作过程分析、拉深模设计的基本能力。
教学要求能力目标知识要点权重自测分数了解拉深工艺及拉深件的结构工艺性拉深概念及拉深件的结构工艺性12.5%理解拉深变形过程分析拉深变形过程及变形分析、拉深件的质量问题及防止措施12.5%基本掌握拉深工艺设计毛坯尺寸计算、拉深系数、拉深次数、各次拉深半成品件尺寸的计算25%熟悉拉深模具典型结构拉深模分类、典型结构、拉深模主要特点25%熟悉拉深模具设计拉深力计算,压边装置及压边力、压力机的选择,凸、凹模工作尺寸计算25% 引例壳形件在生产生活中经常见到,如下图所示的机壳、电动机叶片、摩托车轮护瓦,还有诸如不锈钢饭盒、易拉罐等产品。
这些零件从板料成为深腔件,就是通过拉深工艺实现的,其发生的塑性变形比较大,那么所用模具如何设计?这就是本章所要解决的问题。
思考电动机叶片模具的制造过程中包括哪些冲压工序。
模具设计与制造·108· ·108·4.1 拉深工艺与拉深件工艺性(Drawing Process andProcessability of Drawing Part)4.1.1 拉深件与拉深工艺分类(Drawing Part and Classification of Drawing Process)拉深是指利用模具将平板毛坯冲压成各种开口的空心零件,或将已制成的开口空心件压制成其他形状和尺寸空心件的一种冲压加工方法。
1.拉深件分类冲压生产中,拉深的种类很多,各种拉深件按变形力学特点可以分为表4-1所示的基本类型。
表4-1 拉深件的分类拉深件名称 拉深件简图变形特点 轴对称零件 圆筒形件 带凸缘圆筒形件 阶梯形件1.拉深过程中变形区是坯料的凸缘部分,其余部分是传力区;2.坯料变形区在切向压应力和径向拉应力作用下,产生切向压缩与径向伸长的一向受压一向受拉的变形;3.极限变形程度主要受坯料传力区承载能力的限制 盒形件 带凸缘盒形件 其他形状零件 1.变形性质同前,区别在于一向受拉一向受压的变形在坯料周边上分布不均匀,圆角部分变形大,直边部分变形小; 2.在坯料的周边上,变形程度大与变形程度小的部分之间存在着相互影响与作用 直壁类拉深件 非轴对称零件 曲面凸缘的零件 除具有前项相同的变形性质外,还有如下特点:1.因零件各部分高度不同,在拉深开始时有严重的不均匀变形;2.拉深过程中,坯料变形区内还要发生剪切变形轴对称零件球面类零件 锥形件 其他曲面零件 拉深时坯料变形区由两部分组成: 1.坯料外部是一向受拉一向受压的拉深变形;2.坯料的中间部分是受两向拉应力的胀形变形区 曲面类拉深件非轴对称零件 平面凸缘零件 曲面凸缘零件 1.拉深时坯料的变形区也是由外部的拉深变形区和内部的胀形变形区所组成,但这两种变形在坯料中的分布是不均匀的; 2.曲面凸缘零件拉深时,在坯料外周变形区内还有剪切变形第4章 拉深工艺与拉深模 ·109··109·虽然这些零件的冲压过程都叫做拉深,但是由于其几何形状不同,在拉深过程中,它们的变形区位置、变形性质、毛坯各部位的应力状态和分布规律等都有相当大的差别,所以在确定拉深的工艺参数、工序数目与工艺顺序等方面都不一样。
第2章冲压变形基础一、填空1.在室温下,利用安装在压力机上的对被冲材料施加一定的压力,使之产生,从而获得所需要形状和尺寸的零件(也称制件)的一种加工方法。
2.用于实现冷冲压工艺的一种工艺装备称为3.冲压工艺分为两大类,一类叫,一类是。
4.物体在外力作用下会产生变形,若外力去除以后,物体并不能完全恢复自己的原有,称为.5.变形温度对金属的塑性有重大影响。
就大多数金属而言,其总的趋势是:随着温度的,塑性,变形抗力。
6.以主应力表示点的应力状态称为,表示主应力个数及其符号的简图称为可能出现的主应力图共有。
7.塑性变形时的体积不变定律用公式来表示为:8.加工硬化是指一般常用的金属材料,随着塑性变形程度的,其强度、硬度和变形抗力逐渐,而塑性和韧性逐渐9.在实际冲压时,分离或成形后的冲压件的形状和尺寸与模具工作部分形状和尺寸不尽相同,就是因卸载规律引起的造成的。
10. 材料对各种冲压成形方法的适应能力称为材料的冲压成形性能是一个综合性的概念,它涉及两个方面:一是,二是二、判断(正确的在括号内打√,错误的打×)1.()主应变状态一共有9种可能的形式。
2.()材料的成形质量好,其成形性能一定好。
3.()热处理退火可以消除加工硬化(冷作硬化)。
4.()屈强比越小,则金属的成形性能越好。
5.()拉深属于分离工序。
三、选择1.主应力状态中,,则金属的塑性越好。
A.压应力的成份越多,数值越大 B. 拉应力的成份越多,数值越大。
2.当坯料三向受拉,且σ1>σ2>σ3>0时,在最大拉应力σ1方向上的变形一定是伸长变形,在最小拉应力σ3方向上的变形一定是压缩变形A.伸长变形 B.压缩变形四、思考1.冷冲压的特点是什么?2.冷冲压有哪两大类基本工序?试比较分离工序和成形工序的不同之处。
3.何谓材料的板平面方向性系数?其大小对材料的冲压成形有哪些方面的影响?4.何谓材料的冲压成形性能?冲压成形性能主要包括哪两方面的内容?材料冲压成形性能良好的标志是什么?5.冲压对材料有哪些基本要求?如何合理选用冲压材料?五、问答在冲压工艺资料和图样上,对材料的表示方法有特殊的规定。