热加工工艺基础板料冲压PPT课件

1、 板料冲压的特点：（板料冲压的特点：（P93P93）1）在常温下加工，金属板料必须具有足够的塑性和较低在常温下加工，金属板料必须具有足够的塑性和较低的变形抗力。的变形抗力。 2）金属板料经冷变形强化，并获得一定的几何形状后，金属板料经冷变形强化，并获得一定的几何形状后，结构轻巧，强度和刚度较高。结构轻巧，强度和刚度较高。 3）冲压件尺寸精度高，质量稳定，互换性好，一般不需冲压件尺寸精度高，质量稳定，互换性好，一般不需机械加工即可作零件使用。机械加工即可作零件使用。 4）冲压生产操作简单，生产率高，便于实现机械化和自冲压生产操作简单，生产率高，便于实现机械化和自动化。动化。 第1页/共31页板料

2、冲压的特点：（板料冲压的特点：（P94P94）5）可以冲压形状复杂的零件，废料少。）可以冲压形状复杂的零件，废料少。6）冲压模具结构复杂，精度要求高，制造费用高，只适冲压模具结构复杂，精度要求高，制造费用高，只适用于大批量生产。用于大批量生产。 冲压工艺广泛应用于汽车、飞机、农业机械、仪表电冲压工艺广泛应用于汽车、飞机、农业机械、仪表电器、轻工和日用品等工业部门。器、轻工和日用品等工业部门。 常用冲压件演示常用冲压件演示第2页/共31页二、冲裁（二、冲裁（P94P94） 冲裁是利用冲模使板料冲裁是利用冲模使板料沿封闭轮廓分离的工序：沿封闭轮廓分离的工序：包括冲孔和落料两个具体包括冲孔和落料两个

3、具体工序。工序。 冲孔和落料两个工序冲孔和落料两个工序的变形过程和模具结构是的变形过程和模具结构是一样的一样的 冲孔是在板料上冲出冲孔是在板料上冲出孔洞孔洞 而落料是得到与孔洞而落料是得到与孔洞同样形状的板料。同样形状的板料。 如图所示。如图所示。第3页/共31页1 1、冲裁过程：、冲裁过程：板料冲裁时有板料冲裁时有变形和分离变形和分离两个过程；两个过程； 如图所示，当凸模如图所示，当凸模向向下运动压住板料时下运动压住板料时，板料受到挤压，板料受到挤压，产生产生弹性变形弹性变形并进而产生并进而产生塑性变形塑性变形，当上下刃口附近材料内，当上下刃口附近材料内的应力超过一定限度后，即开始出现的应力

4、超过一定限度后，即开始出现裂纹裂纹，裂纹扩展，板料，裂纹扩展，板料切离。切离。 第4页/共31页冲裁区可分为塌角、光亮带、剪裂带和毛刺四部分。冲裁区可分为塌角、光亮带、剪裂带和毛刺四部分。光亮带光亮带具有最好的尺寸精度和光洁的表面。其它三个区域降低冲裁具有最好的尺寸精度和光洁的表面。其它三个区域降低冲裁件质量。这与件质量。这与凹凸模间隙、凹凸模间隙、刃口锋利程度刃口锋利程度、模具结构模具结构、材料材料的性质，板料厚度的性质，板料厚度等等有关。有关。 第5页/共31页2 2、模具间隙（、模具间隙（P95P95） 模具间隙对冲裁质量和模具寿命有重大影响，是模具间隙对冲裁质量和模具寿命有重大影响，是

5、冲裁的重要工艺参数。冲裁的重要工艺参数。 间隙合适，上下裂纹重合，断口表面平整，毛刺间隙合适，上下裂纹重合，断口表面平整，毛刺小，冲裁力小。小，冲裁力小。 间隙太大，材料的拉伸变形增大，塌角、毛刺、间隙太大，材料的拉伸变形增大，塌角、毛刺、剪裂带均增大，冲裁质量恶化；剪裂带均增大，冲裁质量恶化； 间隙太小，上下裂纹不重合，断口中部出现撕裂，间隙太小，上下裂纹不重合，断口中部出现撕裂，毛刺也会增大，还会加速模具模损，冲裁质量很快恶毛刺也会增大，还会加速模具模损，冲裁质量很快恶化；化；（1）简化模具制造，降低生产成本。）简化模具制造，降低生产成本。（2）考虑排料方便，节约原材料。）考虑排料方便，节

6、约原材料。如图为四种不同排样方法消耗材料的对比。如图为四种不同排样方法消耗材料的对比。 排样可分为无搭边排样（图排样可分为无搭边排样（图d d）和有搭边排样（如）和有搭边排样（如图图a a、b b、c)c)。 第6页/共31页 冲裁后，冲下件的尺寸和余料的相应尺寸是不同的，冲裁后，冲下件的尺寸和余料的相应尺寸是不同的，二者相差数值为模具间隙的两倍。二者相差数值为模具间隙的两倍。 d1=d0+Z d1=d0+Z 故在设计冲孔模具时，故在设计冲孔模具时，应使凸模刃口尺寸等于孔的尺应使凸模刃口尺寸等于孔的尺寸，凹模刃口尺寸为孔的尺寸加两倍间隙值寸，凹模刃口尺寸为孔的尺寸加两倍间隙值； 落料模具时，落

7、料模具时，凹模刃口尺寸为成品尺寸，凸模刃口尺凹模刃口尺寸为成品尺寸，凸模刃口尺寸为成品尺寸减去相应间隙值。寸为成品尺寸减去相应间隙值。模具间隙一般为板料厚度模具间隙一般为板料厚度的的5 510%10%， 第7页/共31页3 3、设计冲裁件的要求、设计冲裁件的要求（1）简化模具制造，降低生产成本。）简化模具制造，降低生产成本。（2）考虑排料方便，节约原材料。）考虑排料方便，节约原材料。如图为四种不同排样方法消耗材料的对比。如图为四种不同排样方法消耗材料的对比。 排样可分为无搭边排样（图排样可分为无搭边排样（图d d）和有搭边排样（如）和有搭边排样（如图图a a、b b、c)c)。 第8页/共31

8、页* *冲裁件的修整：冲裁件的修整： 利用修整模沿冲裁件的外缘或内孔，切去一薄层金属，以利用修整模沿冲裁件的外缘或内孔，切去一薄层金属，以除去塌角、剪裂带和毛刺，提高尺寸精度和降低表面粗糙度。除去塌角、剪裂带和毛刺，提高尺寸精度和降低表面粗糙度。 修整冲裁件的外形为外缘修整，修整内孔为内缘修整。修整冲裁件的外形为外缘修整，修整内孔为内缘修整。 如图所示。如图所示。 第9页/共31页（4 4）R R和和L L继续减小，板继续减小，板料内侧开始于凸模的工作料内侧开始于凸模的工作表面接触。表面接触。（5 5）L2L2段以外语凸模接段以外语凸模接触向反方向弯曲。触向反方向弯曲。（6 6）RLRL继续减

9、小继续减小. .（7 7）板料与凸凹模完全）板料与凸凹模完全贴合。贴合。 三、弯曲：（三、弯曲：（P96P96） 弯曲是将平直板料弯成一定角度和圆弧的工序。弯曲是将平直板料弯成一定角度和圆弧的工序。1.1.弯曲过程弯曲过程（1 1）冲头下降与板料接触后，板料开始弯曲。）冲头下降与板料接触后，板料开始弯曲。（2 2）RORO较大，较大，LOLO较大。较大。（3 3）RORO减小为减小为R1.L0R1.L0减小为减小为L1.L1.第10页/共31页三、弯曲：三、弯曲： 如图所示变形区如图所示变形区外层金属外层金属受切向拉应力作用，发生伸受切向拉应力作用，发生伸长变形；长变形； 内层金属内层金属受切

10、向压应力作用，产生压缩变形；受切向压应力作用，产生压缩变形； 在这两个应力在这两个应力- -应变区之间存在一个不产生应力和应变应变区之间存在一个不产生应力和应变的中性层，位置在板料的中心部位。的中性层，位置在板料的中心部位。 板料的外层金属产生的拉伸量最大，所受的拉应力最板料的外层金属产生的拉伸量最大，所受的拉应力最大，甚至可能被拉裂。大，甚至可能被拉裂。 第11页/共31页 弯曲变形区的外表层存在最大的切向拉应力和最大的伸长弯曲变形区的外表层存在最大的切向拉应力和最大的伸长变形，是最危险的部位，如果最大拉应力超过材料的强度极限，变形，是最危险的部位，如果最大拉应力超过材料的强度极限，则会造成

11、板料破裂。则会造成板料破裂。 最大拉应力与弯曲半径，板料厚度，材料性能有关。最大拉应力与弯曲半径，板料厚度，材料性能有关。 为了防止拉裂，（为了防止拉裂，（1 1）应尽量选用强度高而塑性好的材料。）应尽量选用强度高而塑性好的材料。（2 2）限制弯曲半径，使实际弯曲半径大于材料允许的最小半）限制弯曲半径，使实际弯曲半径大于材料允许的最小半径。（径。（3 3）并在下料时，使拉应力方向和锻造流线方向一致。）并在下料时，使拉应力方向和锻造流线方向一致。如图所示。如图所示。 （4 4）防止板料表面划伤。）防止板料表面划伤。 第12页/共31页 2 2、弯曲件弹复（回弹）：、弯曲件弹复（回弹）： 塑性弯曲

12、使板料产生弹性变形和塑性变形，当外载荷塑性弯曲使板料产生弹性变形和塑性变形，当外载荷去除后，弹性变形部分恢复，从而使板料产生与弯曲方向去除后，弹性变形部分恢复，从而使板料产生与弯曲方向相反的变形相反的变形 。 如图所示。如图所示。第13页/共31页 2 2、弯曲件弹复（回弹）：、弯曲件弹复（回弹）： 弹复现象会影响弯曲件的尺寸精度，材料的屈服强度越高，弹复角越大； 弯曲半径越大，弹性变形所占比例越大，弹复角越大； 弯曲半径不变时，弯曲角越大，弹复角越大。弯曲生产过程弯曲生产过程第14页/共31页 2. 2.弯曲件弹复（回弹）：弯曲件弹复（回弹）：克服弹复现象的措施有：克服弹复现象的措施有：1

13、1）利用弹复规律，改变弯曲角度）利用弹复规律，改变弯曲角度( (增加弯曲度，使弯曲后增加弯曲度，使弯曲后的角度小于规定角度的角度小于规定角度) )第15页/共31页2.2.弯曲件弹复（回弹）：弯曲件弹复（回弹）：克服弹复现象的措施有：克服弹复现象的措施有：2 2）采用整形弯曲，如下图所示，即减少凸模与板料的接）采用整形弯曲，如下图所示，即减少凸模与板料的接触面积，使冲压力集中在弯曲变形区，改变变形区金属内触面积，使冲压力集中在弯曲变形区，改变变形区金属内侧受压、外侧受拉的应力状态。侧受压、外侧受拉的应力状态。 第16页/共31页2.2.弯曲件弹复（回弹）：弯曲件弹复（回弹）：克服弹复现象的措施

14、有：克服弹复现象的措施有：2 2）采用拉弯工艺。拉弯时先加一个纵向拉力，使板料的）采用拉弯工艺。拉弯时先加一个纵向拉力，使板料的应力大于板料的屈服强度，然后再拉力作用下进行弯曲，应力大于板料的屈服强度，然后再拉力作用下进行弯曲，由于板料的整个横截面都处于拉应力状态，应力分布于均由于板料的整个横截面都处于拉应力状态，应力分布于均匀拉伸相似，卸载后不发生角度弹复。匀拉伸相似，卸载后不发生角度弹复。 第17页/共31页 四、拉深：四、拉深： 是使平面板料变为开口的中空形状零件的冲压工序，是使平面板料变为开口的中空形状零件的冲压工序，又称拉延。又称拉延。 拉深件种类很多，大体可分为旋转件、矩形件和复拉

15、深件种类很多，大体可分为旋转件、矩形件和复杂件，如图所示。杂件，如图所示。 第18页/共31页 四、拉深：四、拉深：对较深零件还可采用多次拉深法，如图所示。对较深零件还可采用多次拉深法，如图所示。第19页/共31页1 1）拉深变形过程：）拉深变形过程： 拉深过程如图所示，拉深过程如图所示， 拉深生产过程拉深生产过程在凸模压力作用下，处于凸模底部在凸模压力作用下，处于凸模底部的的板料被压入凹模，板料被压入凹模，形成筒底，在拉深过程中基本不变形；形成筒底，在拉深过程中基本不变形；冲头周围环形区域的金属，则变形为拉深件的筒壁。冲头周围环形区域的金属，则变形为拉深件的筒壁。 第20页/共31页1 1）

16、拉深变形过程：）拉深变形过程： 板料在拉深过程中板料在拉深过程中的变形过程和应力分布的变形过程和应力分布如图示，如图示， 拉深零件的侧壁由拉深零件的侧壁由底部以外的环形部分变底部以外的环形部分变形后形成，受轴向拉应形后形成，受轴向拉应力；力； 尚未进入凹模的环尚未进入凹模的环形区存在径向拉应力和形区存在径向拉应力和切向压应力。切向压应力。 第21页/共31页2.2.拉深缺陷及其防止拉深缺陷及其防止 底部和侧壁的拉应力应限制在不使材料发生塑性变底部和侧壁的拉应力应限制在不使材料发生塑性变形内，而环形区内的径向拉应力应达到或超过材料的屈形内，而环形区内的径向拉应力应达到或超过材料的屈服极限，任何部

17、位的应力总和应小于强度极限。否则会服极限，任何部位的应力总和应小于强度极限。否则会造成拉穿缺陷。造成拉穿缺陷。 环状变形区的切向压力不宜过多，以防止板料出现环状变形区的切向压力不宜过多，以防止板料出现皱折，并采取皱折，并采取措施预防。措施预防。 拉深缺陷拉深缺陷 第22页/共31页*拉深系数与拉深次数。拉深系数与拉深次数。 拉深系数，板料拉深时的变形程度，拉深系数，板料拉深时的变形程度， ，即拉深，即拉深后的工件直径与板料直径或半成品直径之比。后的工件直径与板料直径或半成品直径之比。 拉深系数越小，生产率越高，拉深应力越大，能保证拉深系数越小，生产率越高，拉深应力越大，能保证拉深过程正常进行的

18、最小拉深系数，称为极限拉深系数。拉深过程正常进行的最小拉深系数，称为极限拉深系数。 它与材料的内部组织，机械性能，板料相对厚度，冲它与材料的内部组织，机械性能，板料相对厚度，冲模的圆角半径，间隙值及润滑条件有关。模的圆角半径，间隙值及润滑条件有关。 对不能一次拉制成形的可多次拉深，拉深系数可取大对不能一次拉制成形的可多次拉深，拉深系数可取大些。些。Ddm/第23页/共31页* *拉深缺陷预防具体措施：拉深缺陷预防具体措施：1 1）拉深模具的工作部分，应加工成合理的圆角，）拉深模具的工作部分，应加工成合理的圆角，2 2）控制凸模和凹模之间的间隙）控制凸模和凹模之间的间隙 ；3 3）合理的拉深系数；）合理的拉深系数；4 4）为减少由于摩擦引起的拉深件内应力的增加及减少模）为减少由于摩擦引起的拉深件内应力的增加及减少模具磨损，应涂润滑剂。具磨损，应涂润滑剂。5 5）为防止皱折，通常用压边圈将工件压住，但压力应适）为防止皱折，通常用压边圈将工件压住，但压力应适中。中。 第24页/共31页五、其他成形工序五、其他成形工序其他成形工序有：其他成形工序有：（1）起伏）起伏（2）胀形）胀形（3）翻边）翻边（4）缩口）缩口（5 5）扩口）扩口等等。第25页/共31页（1）起伏）起伏 起伏是在板料或半成品上使局部金属变薄以形