合工大冲压技术题库

1、合工大冲压技术复习总结 冲压 ：利用模具在压力机上对金属（或非金属）板料施加压力使其分离或变形，从而得到一 定形状， 并满足一定使用要求的加工方法。 由于板料冲压大多在室温下进行， 所以又称为冷 冲压。 冲压三要素 ：模具，冲压设备和板料 冲压成形特点 （1）冲压产品一般不需要加热成形，不像切削加工那样切削金属，产品表面较好，不但节 约能源，而且节约材料，材料利用率一般可达70%85%，批量生产成本低，经济效益好； （2）冲压产品的精度和复杂程度由模具精度和形状保证，可冲压出壁薄、刚性好、质量轻 且形状复杂的产品。 （3）冲压产品成形过程是金属板料在模具的作用下，内部产生塑性变形，不仅成形了产

2、品 形状，而且改善金属内部组织，提高了力学性能。 （4）冲压产品利用模具来加工，产品的质量稳定、互换性好，在一般情况下可以直接满足 使用和装配要求，同时操作简单，对工人技术要求不高。 （5）生产效率高。 （6）冲压模具要求高、制造复杂、周期长、制造费用高，因而在小批量生产中受到限制。 （7）冲压加工如采用手工操作则劳动强度大，安全性差，易发生事故。 冲压生产的三要素 :合理的冲压工艺 ,先进的模具 ,高效的冲压设备 冷冲压工艺分类按冲压工序分类 : 分离工序 ：指冲压过程中使冲压件与板料沿一定的轮廓相互分离的工序。 基本工序 ：冲孔、落料、切断、切口、切边、剖切、整修等。 塑性成形工序 ：指材

3、料在不破裂的条件下产生塑性变形， 从而获得一定形状、 尺寸和精度要 求的零件。 基本工序 ：弯曲、拉深、成形、冷挤压等。 冲孔 ：用冲孔模沿封闭轮廓冲裁工件或毛坯，冲下部分为废料。 落料 ：用落料模沿封闭轮廓冲裁板料或条料，冲下部分为制件。 胀形 ：指从空心件内部施加径向压力， 强迫局部材料厚度减薄和表面积增大， 获得所需形状 和尺寸的冷冲压工艺方法。 拉深 ：是指在不产生显著起皱或裂痕的条件下， 利用拉深模将预先冲切好的平板毛坯压制成 各种空心件，或将已压制好的开口空心件加工成其他空心件的一种冲压加工方法。 在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具（俗称 冲

4、模）。 按工序的组合形式分类 :单工序模、多工序模（复合模、连续模、连续-级进模）； 按工艺性质分 ：冲裁模、拉深模、弯曲模、胀形模、翻边模等； 单工序模： 在冲压的一次行程过程中，只能完成一个冲压工序的模具。 级进模： 在冲压的一次行程过程中， 在不同的工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模 具。 复合模 ：在冲压的一次行程过程中， 在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。 复合冲压模有正装式和倒装式两种结构。 其中正装式是凸模置于上模部分， 倒装式则是凸模 置于下模部分。 冲压对板料的基本要求 （1）对力学性能的要求 力学性能的指标很多，主要有： 伸长率大， 屈强比小，弹性模量

5、大， 硬化指数高和厚向异性系数大，有利于各种冲压成形工 序。 （2）对化学成分的要求 板料的化学成分对冲压成形性能影响很大，如在钢中的碳、硅、锰、磷、硫等元素的含量增 加，会降低材料的力学性能。 （3）对金相组织的要求 钢板处于退火（或软态） ； 钢板处于淬火（或硬态） （4）对材料厚度公差的要求 厚度公差分 :A 高级； B较高级； C普通级。 （5）对表面质量的要求 板料表面应光滑，无氧化皮、裂纹、划痕等缺陷。 优质钢板表面分 3 级： 组高表面质量； 组（软）高表面质量； 组一般表面质量。 常用冲压压力机有 ：曲柄压力机，伺服压力机和液压机。 冲裁 ：利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生

6、分离的一种冲压工序。 基本工序 ：落料、冲孔、切口、切边、剖切、整修、精密冲裁。既可加工零件，也可作为弯 曲、拉深、成形等其他工序的毛坯。 冲裁件断面质量特征：圆角带、光亮带、断裂带、毛刺 排样 : 冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。 排样的意义 保证用最低的材料消耗和最高的劳动生产率得到合格的零件。 排样方法的选择原则 （1）冲裁小工件或某种工件需要窄带料时，应沿板料顺长方向进行排样，符合材料规格及工 艺要求； （2）冲裁弯曲件毛坯时，应考虑板料的轧制方向； （3）冲件在条（带）料上的排样，应考虑冲压生产率、模具寿命、冲模结构是否简单和操作 的方便安全； （4）条料宽度选择与在板料

7、上的排样应考虑选用条料宽度较大而步距较小的方案，可经济地 将板料切为条料，并能减少冲制时间； （5）修正产品设计，减少和消除设计废料的形成，并有可能采取少、无废料排样方式； 冲裁力： 是冲裁过程中凸模对材料的压力。 它是随凸模行程而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值。 卸料力 ：从凸模上卸下箍着的料所需要的力。 推件力 ：将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力。 顶件力 ：逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力。 冲压力合力的作用点称为冲模压力中心。 冲模压力中心应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合， 以使冲模平稳地工作， 减少 凸、凹模的间隙不均，减少导向件的磨损，提高模具及压

8、力机寿命。 精密冲裁 （简称精冲 ）属于少无切屑加工技术，是在普通冲裁技术基础上发展起来的一种精密 冲裁方法。 它能在一次冲压行程中获得比普通冲裁零件尺寸精度高、 冲裁面光洁、 翘曲小且 互换性好的优质精冲零件，并以较低的成本达到产品质量的改善。 精密冲裁的实质 是使材料以纯剪切的形式进行冲裁， 它是在普通冲裁的基础上， 通过改进模 具设计和结构， 或采用比普通冲裁更小的模具刃口间隙， 迫使变形区材料在冲裁力、 反顶力、 齿形强力压板三者共同作用下形成的三向压应力状态下， 发生纯剪切变形， 延长冲裁过程中 塑性变形阶段达到分离材料，推迟裂纹的产生，以便增加光亮带高度， 改善切断面质量，获 得断

9、面光洁、质量优良的精冲件。 精密冲裁与普通冲裁和传统机加工工艺相比，具有如下优点 （1）尺寸精度高和表面粗糙度值低。 （2）生产效率高。 （3）低耗。 （4）应用范围广。 精冲的种类 :1、光洁冲裁 （小间隙圆角凹模冲裁， 半精冲） 2、负间隙冲裁 3、往复冲裁 （上、 下冲裁） 4、对向凹模冲裁 5、齿圈压板冲裁（俗称精冲） 6、整修 精密冲裁的特点 （1）凸凹模间隙小，刃口带有圆角； （2）多了齿圈压板与顶出器； （3）剪切区内的金属处于三向压应力状态，消除了该区内的拉应力，提高了材料的塑性，从 根本上防止了普通冲裁中出现的弯曲、拉伸和撕裂现象； （4）材料受纯剪切力作用，其剪切面光洁、平

10、整。 弯曲：将板料、型材、管材或棒料等按设计要求弯成一定角度和一定曲率的零件的冲压工序。 分类： a）模具弯曲， b）折弯， c） 滚弯， d）拉弯和 e）滚压 弯曲模： 弯曲工艺使用的冲模。 弯曲变形特点 自由弯曲：板料都向一个方向 （凸模方向 ）弯曲，没有凸模的镦压作用。 校正弯曲： 板料直角边方向向凹模方向变形， 板料都到凸模的镦压作用， 板料的直角边和圆 角都与模具的相应部分完全贴合。 变形特点 （1）工件分成了直边和圆角两部分，弯曲的变形主要发生在弯曲件的圆角部分； （2）变形区变形不均匀 ； （3）当板料弯曲半径与板厚之比r/t 较小时，厚度变薄大 ； （弯曲件圆角部分的正方形网格

11、变成了扇形。远离圆角部分网格无变化,圆角附近有少量变 化。弯曲变形区在圆角部分 ;靠近圆角的直边仅有少量变形 ;远离圆角的直边不产生变形） 。 （4）变形区内横断面的变化则视板料的宽窄而有所不同 b/t 3 时，横断面几乎不变，仍保持原来 的矩形，属于宽板弯曲；宽板弯曲时,宽度 方向的变形受限制 ,材料不易流动 ,故横截面几乎不变 ,仍未矩形 ,仅在两端出现翘曲； b/t 3 时，断面产生了畸变，由矩形变成了扇形。属于窄板弯曲。窄板弯曲时,宽度方 向的变形不受限制 ,矩形断面横截面变成扇形。 窄板与宽板弯曲见课本 82 页 结论 : 宽板弯曲时是平面应变状态、立体应力状态。 窄板弯曲时是立体应

12、变状态、平面应力状态。 防止外层纤维拉裂的极限弯曲半径，称为最小弯曲半径，以 rmin/t 来表示。 影响最小相对弯曲半径 rmin/t 的因素 材料的力学性能 材料的塑性越好，弯曲半径越小。 板料的纤维方向 板材具有方向性，顺着纤维方向（轧制方向）的塑性指标大于垂直于纤维方向的指标。 因此当弯曲件的折弯线与板料纤维方向相垂直时，最小相对弯曲半径 rmin/t 的数值最小； 板料的表面质量和侧边质量 板料表面有缺陷时（如划伤、裂纹或板料侧边有毛刺、裂口 及冷作硬化等） ，会增大 rmin/t 值。 零件的弯曲角 见 84 页 板料的厚度薄料比厚料可有更小的 r/t 因为弯曲变形区切向应变在板料

13、厚度方向上按线性规律变化， 外表面最大， 在中心为零。 当 板料的厚度较小时， 切向应变变化的梯度大， 与最大应变的外表面相邻近的纤维层， 能补充 外表面的变形，从而起到阻止表面材料局部不均匀延伸的作用。 回弹 :在外力作用下，板料产生的弯曲总变形由塑性变形和弹性变形两部分组成。卸载后弹 性变形消失。引起弯曲件脱模后，弯曲角和弯曲半径与模具不一致的现象，称为弯曲回弹。 研究回弹的目的 ：预先掌握弯曲件的回弹趋向，初定回弹量 K 、 的大小，以减少模具 在试模调整阶段的工作量，保证弯曲件的质量。 影响弯曲件回弹量的因素 材料的力学性能 回弹角的大小，与材料的屈服极限成正比，与弹性模量 E 成反比

14、。硬化指数越大，断面内 的应力也越大，因而引起大的弹性变形，回弹角 也就越大。 相对弯曲半径 r/t r/t 越大，变形程度越小，板料中性层两侧的纯弹性变形区以及塑性变形区总变形中的弹性 变形比重增大，回弹 就大。 弯曲方式 自由弯曲回弹量最大。 在校正弯曲时，校正力越大， 回弹值越小。当校正力相 当大时，还可能出现负回弹。 弯曲角 越大， 表示弯曲变形区的长度越大， 在相同的变形情况下， 总变形中弹性变形所 占的比重就相应增加，故回弹值 也越大。 形状复杂的弯曲件若一次弯成，回弹小。 其它影响因素 板料与模具表面的摩擦 （如较小的模具间隙 Z/t ）。摩擦在大多数弯曲情况 下，可以增大变形区

15、的拉应力，使板料内外区应力趋于一致（同号应力） ，所以回弹值小。 但摩擦形成的拉应力有可能使板料外侧表面拉裂或使工件表面擦伤。板料厚度偏差的波动， 使 Zt 变化，从而使工件的回弹值发生变化。 减小回弹的措施 改进弯曲件局部结构及选用合适材料 如在弯曲区压制加强筋，以增加弯曲件的刚度和塑性变形程度。 如采用弹性模数大而屈服极限较低的材料进行弯曲，以减小回弹。 在工艺上采取措施如用校正弯曲代替自由弯曲，这是常用的、行之有效的弯曲方法。 对于冷作硬化的材料，可先退火使屈服极限降低，以减小回弹，弯曲后再行淬硬。 从模具结构上采取措施 1）采用补偿法 在模具结构上根据弯曲件的回弹趋势， 修正弯曲凸模或

16、凹模工作部分的形状及尺寸， 从而使 工件的回弹量得到补偿。 2）校正法 -塑性比较好， 弯曲回角半径不大时， 可以改变凸模结构或凹模的局部 （如圆角处） 做成凸起形状，增加变形区应力、应变状态，从而使内、外侧回弹相互抵消。 3）软模法 -用橡胶或聚氨脂软凹模代替金属凹模 （用调节凸模压入软凹模深度的方法控制弯 曲回弹，使卸载回弹后，获得符合精度要求的零件。 4）纵向加压法 在弯曲过程完成后， 利用模具的突肩在弯曲件的端部纵向加压， 使弯曲变 形区横断面上都受到压应力， 卸载时工件内外侧的回弹趋势相反， 使回弹大为降低。 利用这 种方法可获得较精确的弯边尺寸，但对毛坯精度要求较高。 拉弯法 在拉

17、力作用下弯曲，能改变板料的应力状态，即工件在弯曲变形的过程中受到 了切向拉伸力的作用，使中性层内侧压应力转为拉应力。板料整个断面都处于拉应力作用， 卸载后内外层纤维的回弹趋势一致，可减少回弹。 弯曲裂纹 弯曲裂纹产生的原因 弯曲时外层表面的切向拉应力最大，当外层的等效应力 超过板料的抗拉强度 b 时，板料 就会沿弯曲线方向 （垂直于板料切向的方向） 被拉裂， 形成弯曲件裂纹， 造成弯曲件的报废。 产生弯曲裂纹的原因多种多样， 常见的原因有材料塑性差， 相对弯曲半径过小， 弯曲线与板 料轧纹平行，板料外表面的弯曲区有微裂纹等。 减少弯曲裂纹的措施 1）选择适合弯曲工艺的材料，如塑性好的材料或在变

18、形区大的部位进行退火处理； 2）合理选择相对弯曲半径 r/t ，保证变形区外层的纤维的拉应力小于抗拉强度。 3）弯曲时，尽可能使弯曲方向与板料纤维方法垂直。 4）保证板料的表面质量，将有微裂纹、冲裁断面有毛刺等缺陷的表面置于弯曲的内侧。 拉深：是指在不产生显著起皱或裂痕的条件下， 利用拉深模将预先冲切好的平板毛坯压制成 各种空心件，或将已压制好的开口空心件加工成其它空心件的一种冲压加工方法。 拉深工艺有两种： 纯拉深 ：在拉深过程中工件材料的厚度基本不变。 变薄拉深 ：拉深过程中工件材料的厚度减小。 拉深的基本工具有：凸模、凹模和压边圈。 拉深过程中毛坯各部分所处的位置不同,其应力状况也不同

19、1平面凸缘部分主要变形区 2凹模圆角部分过渡区 3筒壁部分传力区 4凸模圆角部分过渡区 5圆筒底部小变形区 拉深变形过程见课本 105 页，拉深过程中毛坯各处的应力应变状态见课本106 页 拉深缺陷及预防措施（课本 110 页） 起皱 起皱的分析 由于切向压应力引起板料失稳而产生弯曲，在毛坯边缘形成沿切向高低不平的皱纹。 皱纹很小时 ,在通过凸凹模间隙时会被烙平，但会加剧模具磨损；皱纹严重时,不仅不能烙平 还会因皱纹在通过凸凹模间隙时的阻力过大而使拉深件断裂,形成废品； 最易起皱的位置：凸缘边缘区域 起皱最强烈的时刻：在 Rt=（0.70.9）R0 时 起皱危害 毛坯起皱后，拱起的皱折很难通过

20、凸、凹模间隙被拉人凹模， 如果强行拉入，则拉应力迅速 增大，容易使毛坯受过大的拉力而导致断裂报废。 如模具间隙较大， 皱折被拉进凹模内形成筒壁， 皱折也会留在工件的侧壁上， 而影响零件的 表面质量； 起皱后的材料在通过模具间隙时与模具间的压力增加，导致与模具间摩擦加剧，磨损严重， 使得模具的寿命大为降低。 防止措施 防止起皱： 采用压边圈进行拉深 （控制变形程度 ）。加压边圈后 ,材料被强迫在压边圈和凹模平 面间的间隙中流动 ,稳定性增加 ,不易起皱。 压边力太大 ,会增加危险断面处的拉应力 ,导致破裂 或严重变薄 ;太小则防皱效果不好。理想的压边力最好随失稳起皱的变化规律而变化,但很难 实现

21、。生产中 ,多按经验值确定。 拉裂 1） 拉裂的分析 当筒壁拉应力超过材料的抗拉强度时， 拉深件就会在底部圆角与筒壁相切处产生破裂拉 裂,此处即为拉深的“危险断面” 。一方面是筒壁传力区中的拉应力大小；另一方面是筒壁传 力区的抗拉强度。 拉裂最易出现的位置 凹模入口处 , 主要是凹模相对圆角半径过小 ; 在筒壁与底部圆角相切的危险断面处。 拉深后的零件其厚度沿底部向口部方向是变化的 , 在 筒壁的上部厚度增加最多 , 约为 30%; 而在危险断面处厚度最小 , 减少约 10%, 故此处最易 被拉断。 筒形件底部圆角附近为危险区。 该区加工硬化程度最小，且壁厚减薄最严重。 3 处在拉深时最容易被

22、拉断，通常称此断面为“危险断面” 。当此处的应力超过材料此时的 强度极限时，零件就在此处破裂，有时，即使零件未被拉裂，由于变薄过于严重，也可能使 产品报废。 防止拉裂的措施 （1）根据板材成形性能，采用适当的拉深系数； （2）合理设计模具工作部分形状； （3）采用有压边圈结构进行拉深 （4）增加凸模表面粗糙度； （5）改善凸缘部分的润滑条件；用润滑剂，以降低拉深件壁部的拉应力，提高模具寿命。 （6）选用拉深性能好的材料等。 硬化 拉深时变形不均匀， 因而拉深后拉深件硬度分布也是不均匀的， 由工件底部向口部是逐渐增 加的。从工艺角度看工件底部硬化要大，而口部硬化要小才有利。 加工硬化有两方面的影

23、响： 一：加工硬化的好处是使工件的强度和刚度高于毛坯材料， 二：但多次拉深时塑性降低又使材料进一步拉深时变形困难。 拉深凸耳 筒形件拉深时，在拉深件口部出现有规律的高低不平现象，这种现象称为拉深凸耳，因此， 欲获得口部平齐的筒形件，其修边余量至少为 hmax-hmin 。 时效开裂 所谓时效开裂， 是指拉深件在冲压加工完成以后， 由于经受到撞击或振动， 或存放了一段时 间后，甚至作为商品在用户手中使用时出现的一种破裂现象。 拉深系数（ m）：是指拉深后圆筒形件的直径与拉深前毛坯（或半成品）的直径之比。 m 愈小，说明拉深变形程度愈大。如果 m 取得过小，会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超 差。

24、极限拉深系数 m： 是拉深时既不产生起皱也不产生破裂时的最小拉深系数。 从工艺的角度来看， m越小越有利于减少工序数。 :一般极限拉深系数取 0.5 0.8。坯料 塑性差选上限值，塑性好可选下限值 拉深次数的确定见课本 119， 128 页 胀形： 是利用模具使毛坯厚度减薄和表面积增大，以获取零件几何形状的冲压加工方法。 胀形的特点 1、胀形塑性变形区局限于与凸模接触部分。 2、变形区材料受双向拉应力作用，沿切向和径向产生伸长变形。 3、变形区的材料既不从变形区流向外部，也不从外部流入变形区，成形面积的扩大主要是 靠毛坯厚度变薄而获得。 4、胀形的主要工艺问题是破裂问题。 翻边： 在模具的作用

25、下，将坯料上的孔缘或外缘沿直线或曲线冲制成竖直边的成形方法。 按变形性质分：伸长类翻边，压缩类翻边 变形工艺特点：内孔翻边 ,外缘翻边 ,变薄翻边 级进模又称连续模或跳步模。 它是在模具的工作部位将其分成若干个等距工位， 在每个工位 上安置了一定的冲压工序，在模具内或模具外设置了控制条料（卷料）按固定距离 （步距 ）送进 的机构， 使条料沿模具逐工位依序冲压后， 到最后工位从条料中便可冲出一个合格的制品零 件来。 多工位级进模：工位多于 5 步的级进模。 覆盖件： 主要指汽车和拖拉机上的大型薄板外观零件，如发动机罩，翼子板，车门的内、外 板，驾驶室及车身等，因一般覆盖件的结构尺寸较大，故也称为

26、大型覆盖件。 拉深筋 （槛） ： 在汽车覆盖件冲压成形中，为了增大材料的流动阻力，以促使毛坯承受足够 的拉胀成形，提高零件的刚度，调节毛坯上各处材料的流动状况,使其变形均匀一致，防止 “多则皱， 少则裂” 的现象，降低对坯料与压料面接触状态的要求，提高覆盖件成形的表面 质量，增加成形稳定性，往往要设置拉深筋或拉深槛。 拉深筋的作用是增大全部或局部材料的变形阻力， 以控制材料的流动， 提高制件的刚性。 同 时利用拉深筋控制变形区毛坯的变形的大小和变形的分布， 控制破裂、 起皱、 曲面畸变等质 量问题。 拉深筋剖面呈半圆形， 拉深槛剖面呈梯形， 安装在凹模孔口。 拉深槛的阻力作用比拉深筋大， 主要用于拉深深度浅、外形平坦的拉深件。 压料面： 是指凹模圆角以外的处于凹模面与压边圈之间的那部分板料， 也是工艺补充面的一 部分。 压料面的形状不但要保证压料面上的材料不皱， 而且应尽量造成凸模下的材料能下凹以降低 拉深深度，更重要的是要保证拉入凹模里的材料不皱不裂。尊敬的领导： 您好！ 首先衷心感谢您在百忙之中阅读我的自荐材料！ 我是长春工业大学材料科学与工程学院，材料加工工程专业，