冲压成型工艺学习课程

1、第 页1冲压的特点冲压的特点1. 可以冲出形状复杂的零件，废料较少。可以冲出形状复杂的零件，废料较少。2. 产品精度高，表面光洁，互换性好。产品精度高，表面光洁，互换性好。3. 零件质量轻、强度和刚度较高。零件质量轻、强度和刚度较高。4. 操作简单，便于机械化和自动化，生产率很高，操作简单，便于机械化和自动化，生产率很高，故零件成本低。故零件成本低。机械化、自动化示例机械化、自动化示例冲压件与铸件的比较冲压件与铸件的比较第1页/共50页第一页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页2本节内容本节内容一、冲压成形基本工序一、冲压成形基本工序二、冲压模具及其结构二、冲压模具及其结构三、冲压件结构设计

2、三、冲压件结构设计第2页/共50页第二页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页3 使坯料的一部分与另一部分沿一定的轮廓线相互分离使坯料的一部分与另一部分沿一定的轮廓线相互分离的工序的工序落料冲孔切断修整分离工序1.分离工序分离工序 (cutting process)一、冲压成形基本工序一、冲压成形基本工序第3页/共50页第三页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页4（1 1）落料与冲孔（统称冲裁）落料与冲孔（统称冲裁）使坯料按封闭的轮廓分离的工序使坯料按封闭的轮廓分离的工序落料落料 (blanking)工件工件工件工件废料废料冲孔冲孔(punching)条料条料动画动画第4页/共50页第四页，

3、编辑于星期日：十点 四十六分。第 页5冲裁过程冲裁过程: :断裂带断裂带光亮带光亮带圆角带圆角带断裂带断裂带圆角带圆角带光亮带光亮带l冲裁时经历弹性变形、塑性变冲裁时经历弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段。形、断裂分离三个阶段。l冲裁件断面上存在圆角带、光冲裁件断面上存在圆角带、光亮带和断裂带。亮带和断裂带。l冲裁件质量一般不高，其粗糙冲裁件质量一般不高，其粗糙度一般为度一般为Ra12.5Ra12.5，尺寸精度一，尺寸精度一般般IT10IT10。 综上所述综上所述: :冲裁是利用凸模与凹冲裁是利用凸模与凹模刃口的作用模刃口的作用, ,使板料产生分离的使板料产生分离的. .它它具有以下特点具有

4、以下特点: :动画动画第5页/共50页第五页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页6冲裁过程冲裁过程: :断裂带断裂带光亮带光亮带塌塌 角角l冲裁时经历弹性变形、塑性变冲裁时经历弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段。形、断裂分离三个阶段。l冲裁件断面上存在塌角、光亮带、冲裁件断面上存在塌角、光亮带、断裂带毛刺。断裂带毛刺。l冲裁件质量一般不高，其粗糙度一般冲裁件质量一般不高，其粗糙度一般为为Ra12.5Ra12.5，尺寸精度一般，尺寸精度一般IT10IT10。 综上所述综上所述: :冲裁是利用凸模与凹冲裁是利用凸模与凹模刃口的作用模刃口的作用, ,使板料产生分离的使板料产生分离的. .它它具有

5、以下特点具有以下特点: :动画动画断裂带断裂带塌塌 角角光亮带光亮带毛刺毛刺第6页/共50页第六页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页7(2)(2)修整修整 (shaving)(shaving) 利用修整模沿冲裁件的外缘或内孔刮去一层薄薄的利用修整模沿冲裁件的外缘或内孔刮去一层薄薄的切屑，以提高冲裁件的加工精度和断面光洁度的冲压方切屑，以提高冲裁件的加工精度和断面光洁度的冲压方法法使板料沿使板料沿不封闭不封闭轮廓分离的工序轮廓分离的工序（3 3）切断）切断 (shearing)(shearing)内孔修整动画内孔修整动画外缘修整动画外缘修整动画切断动画切断动画第7页/共50页第七页，编辑于星

6、期日：十点 四十六分。第 页82. 变形工序变形工序 (forming process) 使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序序拉深变薄拉深拉深弯曲卷曲扭曲弯曲翻孔翻边扩口缩口起伏卷边胀形整形较平压印成形变形工序第8页/共50页第八页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页9（1 1）弯曲）弯曲 (bending)(bending) 使坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的使坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工艺工艺弯曲视频弯曲视频弯曲动画弯曲动画1弯曲动画弯曲动画2弯曲动画弯曲动画3第9页/共50页第九页，编辑于星期日：

7、十点 四十六分。凹模凹模凸模凸模1 1）弯曲特点（以）弯曲特点（以V V形件为例）形件为例）第10页/共50页第十页，编辑于星期日：十点 四十六分。凹模凹模1 1）弯曲特点（以）弯曲特点（以V V形件为例）形件为例）第11页/共50页第十一页，编辑于星期日：十点 四十六分。凹模凹模1 1）弯曲特点（以）弯曲特点（以V V形件为例）形件为例）第12页/共50页第十二页，编辑于星期日：十点 四十六分。凹模凹模 变形仅仅发生在与凸模变形仅仅发生在与凸模接触的圆角范围内接触的圆角范围内 坯料内侧受压缩，外侧坯料内侧受压缩，外侧受拉伸受拉伸从网格线前后的变化可以看出从网格线前后的变化可以看出1 1）弯曲

8、特点（以）弯曲特点（以V V形件为例）形件为例）第13页/共50页第十三页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页14r2) 2) 弯曲的质量问题及防止弯曲的质量问题及防止 弯裂弯裂 板料外侧因拉应力过大板料外侧因拉应力过大而产生裂纹而产生裂纹防止办法：防止办法： 限制弯曲件的弯曲半径，限制弯曲件的弯曲半径， 使使 r rr rminminrmin-最小弯曲半径最小弯曲半径; ; 对应着材料的极限变形程度。对应着材料的极限变形程度。第14页/共50页第十四页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页15 弯曲线应尽可能与纤维方向垂直弯曲线应尽可能与纤维方向垂直纤维方向纤维方向弯曲线弯曲线好好差差21

9、两种落料方式两种落料方式 回弹回弹回弹动画回弹动画解决方法：模具角度略小于工件角度解决方法：模具角度略小于工件角度回弹视频回弹视频第15页/共50页第十五页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页16把平板毛坯变为开口的空心工件的工序把平板毛坯变为开口的空心工件的工序（2 2）拉深）拉深 (drawing)(drawing)工件工件毛坯毛坯第16页/共50页第十六页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页17零件毛坯1）拉深过程（以圆筒形零件为例）拉深过程（以圆筒形零件为例）拉深动画拉深动画拉深视频拉深视频拉深件实例拉深件实例第17页/共50页第十七页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页18 拉

10、裂拉裂原因：毛坯被强制拉入凹模时，拉应力原因：毛坯被强制拉入凹模时，拉应力 超过了材料本身的强度极限超过了材料本身的强度极限拉裂废品拉裂废品视频视频第18页/共50页第十八页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页19 起皱起皱原因：毛坯边缘受压应力过大原因：毛坯边缘受压应力过大褶皱的形成褶皱的形成起皱的工件起皱的工件正常的工件正常的工件视频视频第19页/共50页第十九页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页20 实践证明，能否拉深成形很大程度上取决于坯料与工件的相对实践证明，能否拉深成形很大程度上取决于坯料与工件的相对尺寸。相对尺寸越大，则变形程度越大，越容易出现质量问题。因此，尺寸。相对尺寸

11、越大，则变形程度越大，越容易出现质量问题。因此，生产中采用了一个重要的工艺参数以防止拉裂或起皱，此参数即拉深生产中采用了一个重要的工艺参数以防止拉裂或起皱，此参数即拉深系数。系数。D 5050 40703580(drawing coefficient)第20页/共50页第二十页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页21 m m =dD拉深件直径拉深件直径坯料直径坯料直径m m 越小越小, , 变形程度越大。变形程度越大。每一种材料，变形程度都是有极限的，每一种材料，变形程度都是有极限的，所以都有一个极限拉深系数所以都有一个极限拉深系数 m mminmin。 拉拉深时，深时，m m 都不应该小于

12、都不应该小于m mmin min 。即。即 显然，显然， m m小于小于1。 一般一般 m mmin 在在0.50.8范围内。范围内。当不能一次成形时，可采用多次拉深。当不能一次成形时，可采用多次拉深。零件毛坯dD拉深系数用拉深系数用 m m 表示表示成形条件成形条件m m m mminmin第21页/共50页第二十一页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页22d1d2总拉深系数等于每次拉深系数的总拉深系数等于每次拉深系数的乘积乘积。第二次拉深系数第二次拉深系数 m m2 2 = d= d2 2 / d/ d1 1 ; ;第三次拉深系数第三次拉深系数 m m3 3 = d = d3 3 / d

13、 / d2 2 ; ;第第 n n 次次拉深系数拉深系数 m mn n= d= dn n/d/dn-1n-1 ; ;二次拉深动画二次拉深动画第22页/共50页第二十二页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页23l拉深件的质量问题是拉深件的质量问题是 拉裂拉裂 和和 起皱起皱 ；l拉深时是否会拉裂和起皱与变形程度有关，变形程度可以用拉深系数拉深时是否会拉裂和起皱与变形程度有关，变形程度可以用拉深系数m m来表示。来表示。 m m越小，变形程度越越小，变形程度越 大大 ；l每一种材料都有其极限变形程度，也就有其极限拉深系数每一种材料都有其极限变形程度，也就有其极限拉深系数m mminmin ，拉深

14、时，拉深时，应使应使 m m m mminmin ；l在多次拉深时，应使每一次的拉深系数在多次拉深时，应使每一次的拉深系数m mn n= d= dn n/d/dn-1n-1都都大大于极限拉深系数于极限拉深系数m mminmin ，并且应使后一次，并且应使后一次m m值比前一次值比前一次m m值略值略 大大 些。些。第23页/共50页第二十三页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页24l拉深凸凹模间隙与冲裁模比有什么不同？拉深凸凹模间隙与冲裁模比有什么不同？ 拉深的凸模和凹模间隙比落料时的凸凹模间隙大，一般大于板料的厚度。落料的凸凹模间隙小于板的厚度，且凸凹模间隙要求合适，这样上下裂纹重合一致，

15、冲裁力、卸料力和推件力适中，模具才具有足够的寿命，落料的尺寸几乎与模具一致，且塌角、毛刺和斜度均很小。过大或过小的间隙都会影响模具的使用寿命和零件质量。 l凸凹模形状与冲裁模相比有什么不同？凸凹模形状与冲裁模相比有什么不同？ 冲裁是分离工序，凹模与凸模边缘是锋利的刃口，而拉深是变形工序，凸凹模边缘是圆角。拉深动画拉深动画冲裁动画冲裁动画第24页/共50页第二十四页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页25问题：怎样使拉深件不产生拉裂或起皱？下列筒形拉深件哪个容易成形？a.直径 80mm 高 100mmc.直径 60mm 高 75mmb.直径 70mm 高 75mm多次拉深；合适的凸凹模圆角半径

16、；合适的凸凹模间隙，多次拉深；合适的凸凹模圆角半径；合适的凸凹模间隙，过小，模具与拉深件的摩擦力增大，易拉穿工件和擦伤工件表过小，模具与拉深件的摩擦力增大，易拉穿工件和擦伤工件表面，且降低模具寿命。间隙过大，又容易使拉深件起皱，影响面，且降低模具寿命。间隙过大，又容易使拉深件起皱，影响拉深件的尺寸精度。润滑，为减少摩擦，降低拉深件壁部的拉深件的尺寸精度。润滑，为减少摩擦，降低拉深件壁部的拉应力和减少模具的磨损；压边力，压边圈上的压力不要过拉应力和减少模具的磨损；压边力，压边圈上的压力不要过大，以不产生皱折为宜。大，以不产生皱折为宜。 第25页/共50页第二十五页，编辑于星期日：十点 四十六分。

17、第 页26将制件的孔边缘或外边缘翻转成竖立或一定角度的直边的工艺将制件的孔边缘或外边缘翻转成竖立或一定角度的直边的工艺dD内孔翻边外缘翻边（3 3）翻边）翻边 (flanging)(flanging)翻边视频翻边视频内孔翻边最容易出现的质量问题：内孔翻边最容易出现的质量问题：孔边缘受拉伸破裂孔边缘受拉伸破裂内孔翻边动画内孔翻边动画第26页/共50页第二十六页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页27使局部材料厚度变薄而成形使局部材料厚度变薄而成形的方法的方法（4 4） 起伏起伏应用举例：夏利车前盖应用举例：夏利车前盖起伏视频起伏视频通过模具使空心件或管状坯料向外扩张，通过模具使空心件或管状坯料

18、向外扩张，胀出所需的凸起曲面胀出所需的凸起曲面（5 5） 胀形胀形胀形视频胀形视频（6 6） 旋压旋压旋压视频旋压视频胀形动画胀形动画第27页/共50页第二十七页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页28200a)729514036b)744057c)4457d)4413248e)4513258f)10120g)162h)汽车消音器零件的冲压工序汽车消音器零件的冲压工序16104558120成形过程视频成形过程视频第28页/共50页第二十八页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页29简单模连续模复合模冲模二、冲压模具及其结构二、冲压模具及其结构第29页/共50页第二十九页，编辑于星期日：十点

19、四十六分。第 页301.简单模简单模在冲床的在冲床的一次冲程中，一次冲程中，只完成一个工序只完成一个工序的冲模的冲模(simple die)在冲床的在冲床的一次冲程中，在模具不同部位上完成一次冲程中，在模具不同部位上完成数道工序数道工序的冲模的冲模2.连续模连续模(progressive die)3.复合模复合模在冲床的在冲床的一次冲程中，在模具同一部位上同时一次冲程中，在模具同一部位上同时完成数道工序完成数道工序的冲模的冲模(compound die)动画动画动画动画1落料拉深复合模落料拉深复合模1切断弯曲复合模切断弯曲复合模落料拉深复合模落料拉深复合模2第30页/共50页第三十页，编辑于星

20、期日：十点 四十六分。第 页31三、冲压件结构设计三、冲压件结构设计1.1.冲裁件的结构工艺性冲裁件的结构工艺性（1 1） 形状应尽量简单，最好由直线形状应尽量简单，最好由直线与圆弧组成。应避免过长的悬臂和窄与圆弧组成。应避免过长的悬臂和窄槽，它们的宽度槽，它们的宽度b b应大于料厚应大于料厚s s 的两的两倍。倍。B2sB2sB2sB2s（2 2） 内、外转角处应用圆弧连接，内、外转角处应用圆弧连接，圆角半径应大于料厚的一半。圆角半径应大于料厚的一半。( (参见表参见表2-62-6）第31页/共50页第三十一页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页32（4 4） 孔间距离或孔与边缘距离不能太

21、小，一般孔间距离或孔与边缘距离不能太小，一般a a 2s , 2s , 但要保证但要保证a 3 a 3 4 mm 4 mm 。aaaa（3 3） 冲孔尺寸不能太小，最小孔径或最小边长要冲孔尺寸不能太小，最小孔径或最小边长要大于（大于（0.5 0.5 1.5 1.5）s s 。第32页/共50页第三十二页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页332.2.弯曲件的结构工艺性弯曲件的结构工艺性（1 1） 弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径。弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径。（2 2） 弯曲边过短不易成形，故应使弯曲边的平直部分弯曲边过短不易成形，故应使弯曲边的平直部分H H 2S 2S 。

22、HSRL（3 3） 孔的位置不能离弯曲线太近，一般孔的位置不能离弯曲线太近，一般S 2mm S 2mm 时，时， L S; S 2mmL S; S 2mm时时 , L 2S , L 2S 。第33页/共50页第三十三页，编辑于星期日：十点 四十六分。第 页343.3.拉深件的结构工艺性拉深件的结构工艺性（1 1） 形状应简单、对称，尽量避免深度大的拉深形状应简单、对称，尽量避免深度大的拉深件，以减少拉深次数。件，以减少拉深次数。（2 2） 为避免角部产生裂纹，侧壁与底面间圆角半径为避免角部产生裂纹，侧壁与底面间圆角半径r r1 1、侧壁与凸缘间圆角半径侧壁与凸缘间圆角半径r r2 2以及矩形件四壁间圆角半