第34章板料冲压

1、4.1 冲压成形特点与分类冲压成形特点与分类 一、冲压成形一、冲压成形 冲压成形是指在压力冲压成形是指在压力机上通过模具对板料（金机上通过模具对板料（金属或非金属）加压，使其属或非金属）加压，使其产生分离或塑性变形，从产生分离或塑性变形，从而得到一定形状、尺寸和而得到一定形状、尺寸和性能要求的零件的加工方性能要求的零件的加工方法，它属于塑性加工方法法，它属于塑性加工方法之一。之一。 这种方法又称为冷冲这种方法又称为冷冲压或板料冲压。压或板料冲压。 冲压模具设计冲压模具设计是实现冲压工艺的核心是实现冲压工艺的核心4.2 冲压成形特点与分类冲压成形特点与分类 二、冲压成形的特点二、冲压成形的特点1

2、 1、可以获得其他加工方法不能加工或难以加工的形状、可以获得其他加工方法不能加工或难以加工的形状 复杂的零件，如汽车覆盖件等。复杂的零件，如汽车覆盖件等。2 2、冲压生产的零件的尺寸精度主要是靠冲压模具来保、冲压生产的零件的尺寸精度主要是靠冲压模具来保 证的，加工出的冲压零件质量稳定，一致性好，具证的，加工出的冲压零件质量稳定，一致性好，具 有有“一模一样一模一样”的特性。的特性。3 3、材料的利用率高，属于少、无切屑加工。、材料的利用率高，属于少、无切屑加工。4 4、可以利用金属材料的塑性变形来提高工件的强度。、可以利用金属材料的塑性变形来提高工件的强度。5 5、生产率高，易实现自动化生产。

3、、生产率高，易实现自动化生产。6 6、模具使用寿命长，生产成本低。、模具使用寿命长，生产成本低。4.2 冲压成形特点与分类冲压成形特点与分类 三、冲压工序的分类三、冲压工序的分类冲压工序冲压工序分离工序分离工序在外力作用下，在外力作用下，因剪切而发生分离因剪切而发生分离 成形工序成形工序在外力作用下，在外力作用下，而发生塑性变形而发生塑性变形 p p b b p pReL按照变形性按照变形性质质4.2 冲压成形特点与分类冲压成形特点与分类 类别类别工序名称工序名称分分 离离 工工 序序冲冲 孔孔落落 料料切切 断断切切 舌舌切切 边边剖剖 切切4.2 冲压成形特点与分类冲压成形特点与分类 类别

4、类别工序名称工序名称成成 形形 工工 序序弯弯 曲曲拉拉 深深卷卷 边边起起 伏伏翻翻 边边 胀胀 形形缩缩 口口4.3 影响冲压变形的因素影响冲压变形的因素 塑性是指固体材料在外力作用下发生永久变形，而不破塑性是指固体材料在外力作用下发生永久变形，而不破坏起完整性的能力。坏起完整性的能力。 在成形工序中，总希望被冲压的材料具有良好的塑性。在成形工序中，总希望被冲压的材料具有良好的塑性。 固体材料固体材料永久变形永久变形保持完整性保持完整性塑塑 性性J在同一变形条件下，不同在同一变形条件下，不同 材料具有不同的塑性。材料具有不同的塑性。J同一材料在不同的变形条同一材料在不同的变形条 件下又会有

5、不同的塑性。件下又会有不同的塑性。 一、塑性一、塑性1.3 影响冲压变形的因素影响冲压变形的因素u柔软性只是物质变形抗力的标志，它与金属的塑性没有直接的关系。柔软性只是物质变形抗力的标志，它与金属的塑性没有直接的关系。u柔软性好的材料不一定塑性好；同样，塑性好的材料不一定是柔软的。柔软性好的材料不一定塑性好；同样，塑性好的材料不一定是柔软的。2 2、影响塑性变形的因素、影响塑性变形的因素 主要有两个方面：内部和外部的因素主要有两个方面：内部和外部的因素 （1 1）内部：金属材料本身的特性，如：化学成分、金相组织等；）内部：金属材料本身的特性，如：化学成分、金相组织等； （2 2）外部：指外部条

6、件，如：变形温度、变形速度等。）外部：指外部条件，如：变形温度、变形速度等。一般来讲，金属的元素越少（如纯金属）、变形温度越高，其塑性越好。一般来讲，金属的元素越少（如纯金属）、变形温度越高，其塑性越好。 1 1、金属的塑性和柔软性概念不同、金属的塑性和柔软性概念不同一、塑性一、塑性4.3 影响冲压变形的因素影响冲压变形的因素二、加工硬化二、加工硬化 在金属变形过程中，随着塑性变形过程的增加，其在金属变形过程中，随着塑性变形过程的增加，其变形抗力增加，硬度提高，而塑性降低，这种现象称为变形抗力增加，硬度提高，而塑性降低，这种现象称为加工硬化。加工硬化。三、板料的力学性能三、板料的力学性能 一般

7、只研究板料的下屈服强度一般只研究板料的下屈服强度R ReLeL，屈强比，屈强比R ReLeL/R/Rm m，伸长，伸长率率A A，弹性模量，弹性模量等。等。 一般地，板料的屈服强度越小，屈强比越小，伸长率一般地，板料的屈服强度越小，屈强比越小，伸长率越大，弹性模量越大，其冲压成形性能就越好。越大，弹性模量越大，其冲压成形性能就越好。4.4 冲压常用材料冲压常用材料黑色金属黑色金属 金金 属属 材材 料料 非金属材料非金属材料 有色金属有色金属 普通碳素钢：普通碳素钢：Q235Q235优质碳素结构钢：优质碳素结构钢：0808、1010低合金结构钢：低合金结构钢：Q345 Q345 电工硅钢：电工

8、硅钢：DT1DT1、DT2DT2，俗称硅钢片，俗称硅钢片不锈钢：不锈钢：1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti铜及铜合金：铜及铜合金：T1T1、T2T2、H62H62、H68H68铝及铝合金：铝及铝合金：2A12 2A12 、1060 1060 胶木胶木橡胶橡胶塑料塑料石棉石棉毛毡毛毡 常用冲压材料常用冲压材料绝缘垫片绝缘垫片冲压生产常用的是条料、带料。冲压生产常用的是条料、带料。 板料板料条料条料剪板机剪板机4.4 冲压常用材料冲压常用材料4.5 冲压设备冲压设备一、压力机的分类一、压力机的分类驱动滑块驱动滑块力的种类力的种类1滑块个数滑块个数2机身结构机身结构3机械压力机机械压力机液压压

9、力机液压压力机气压压力机气压压力机单动压力机单动压力机双动压力机双动压力机三动压力机三动压力机开式压力机开式压力机闭式压力机闭式压力机4.5 冲压设备冲压设备1 1、按驱动滑块力的种类分类、按驱动滑块力的种类分类机械压力机机械压力机气压压力机气压压力机液压压力机液压压力机最常用最常用速度快，行程短速度快，行程短常常 用用速度慢，行程长速度慢，行程长不常用不常用4.5 冲压设备冲压设备摩擦压力机摩擦压力机曲柄压力机曲柄压力机机械压力机机械压力机电机通过带电机通过带和齿轮带动和齿轮带动曲轴旋转，曲轴旋转，曲轴通过连曲轴通过连杆杆 带动滑块带动滑块沿导轨作上沿导轨作上下往复运动，下往复运动，带动模具

10、实带动模具实施冲压。施冲压。从电机到从电机到飞轮，通飞轮，通过摩擦传过摩擦传动幅来传动幅来传递运动和递运动和动力。动力。冲床冲床4.5 冲压设备冲压设备2 2、按滑块个数分类、按滑块个数分类单动压力机单动压力机三动压力机三动压力机双动压力机双动压力机压力机只有一个滑块压力机只有一个滑块由内、外两个滑块，由内、外两个滑块，外滑块用于压边，内外滑块用于压边，内滑块用于拉深，又称滑块用于拉深，又称拉深压力机。拉深压力机。在双动拉深压力机的在双动拉深压力机的工作台上增加一个气工作台上增加一个气垫，气垫可进行局部垫，气垫可进行局部拉深。拉深。压压 力力 机机4.5 冲压设备冲压设备3 3、按机身结构分类

11、、按机身结构分类开式压力机开式压力机闭式压力机闭式压力机床身为床身为C C型，工作台三面敞型，工作台三面敞开，便于前后、左右送料。开，便于前后、左右送料。刚性差，用于刚性差，用于1000KN1000KN以下的以下的小型压力机。小型压力机。床身左右封闭，只有前后床身左右封闭，只有前后两面敞开，刚度好，精度两面敞开，刚度好，精度高，高，1000KN1000KN以上的大、中以上的大、中型压力机多采用。型压力机多采用。压压 力力 机机4.5 冲压设备冲压设备三、曲柄压力机技术参数三、曲柄压力机技术参数1 1、公称压力、公称压力2 2、滑块行程、滑块行程3 3、装模高度、装模高度4 4、工作台尺寸、工作

12、台尺寸5 5、漏料孔尺寸、漏料孔尺寸6 6、模柄孔尺寸、模柄孔尺寸7 7、滑块底面尺寸、滑块底面尺寸 4.6 冲裁工艺冲裁工艺冲制垫圈冲制垫圈J冲制外形属于落料工序冲制外形属于落料工序J冲制内形属于冲孔工序冲制内形属于冲孔工序冲孔工序冲孔工序落料工序落料工序一、冲裁工艺一、冲裁工艺1 1、冲裁工序分类（例）冲裁工序分类（例）4.6.1 冲裁概念冲裁概念2 2、冲裁模结构示意图冲裁模结构示意图 一、冲裁工艺一、冲裁工艺11下模座；下模座；2 2，1515销；销；33凹模；凹模；44销套；销套；55导柱；导柱；66导套；导套；77上模座；上模座；88卸料板；卸料板；99橡胶；橡胶；1010凸模固定

13、板；凸模固定板；1111垫板；垫板；1212卸料螺钉；卸料螺钉；1313凸模；凸模；1414模柄；模柄；1515，1616，1717螺钉螺钉4.6.2 普通冲裁机理普通冲裁机理一、冲裁变形过程一、冲裁变形过程1 1、弹性变形阶段弹性变形阶段 2 2、塑性变形阶段塑性变形阶段 3 3、断裂阶段断裂阶段 一、冲裁变形过程一、冲裁变形过程1 1、弹性变形阶段弹性变形阶段 现象：凸模下面的板料略有现象：凸模下面的板料略有 弯曲，凹模上面的板弯曲，凹模上面的板 料开始上翘，若卸去料开始上翘，若卸去 凸模压力，板料能够凸模压力，板料能够 恢复原状，不产生永恢复原状，不产生永 久变形。久变形。 只到弹性变形

14、的只到弹性变形的极限，没有塑性极限，没有塑性变形。变形。P Ps s一、冲裁变形过程一、冲裁变形过程2 2、塑性变形阶段塑性变形阶段 现象：凸模和凹模都现象：凸模和凹模都 切入板料，形切入板料，形 成光亮的剪切成光亮的剪切 断面。断面。 发生塑性剪切变形，发生塑性剪切变形，形成光亮带，但没有形成光亮带，但没有产生分离，没有裂纹，产生分离，没有裂纹，还是一个整体。还是一个整体。pps s一、冲裁变形过程一、冲裁变形过程3 3、断裂阶段断裂阶段 板料的内应力达到强度板料的内应力达到强度极限，在凸模、凹模的极限，在凸模、凹模的刃口接触处，产生微小刃口接触处，产生微小裂纹。裂纹。pp在应力作用下，在应

15、力作用下，裂纹不断扩展。裂纹不断扩展。当上、下裂纹汇合时，当上、下裂纹汇合时，板料发生分离板料发生分离 断裂分离断裂分离裂纹延伸裂纹延伸产生裂纹产生裂纹二、冲裁件的断面特征二、冲裁件的断面特征冲孔件断面特征冲孔件断面特征1 1、塌塌角区角区2 2、光亮带、光亮带3 3、断裂带、断裂带4 4、毛、毛 刺刺又称又称圆圆角区，弹性变形时产生，塑性变形时定形。角区，弹性变形时产生，塑性变形时定形。塑性剪切变形时产生。塑性剪切变形时产生。冲裁时产生裂纹及裂纹扩展后形成的。冲裁时产生裂纹及裂纹扩展后形成的。又称环状毛刺，是由于断面的撕裂而产生的。又称环状毛刺，是由于断面的撕裂而产生的。二、冲裁件的断面特征

16、二、冲裁件的断面特征1 1、塌角区、塌角区2 2、光亮带、光亮带3 3、断裂带、断裂带4 4、毛、毛 刺刺落料件断面特征落料件断面特征倒装式复合冲裁模倒装式复合冲裁模一、拉深工艺一、拉深工艺4.7 拉深工艺拉深工艺拉深是指利用模具将平板毛坯冲压成开口空心拉深是指利用模具将平板毛坯冲压成开口空心 零件或进一步改变开口空心零件形状和尺寸的零件或进一步改变开口空心零件形状和尺寸的 工艺工艺，是冷冲压工艺中重要的工艺方法之一。是冷冲压工艺中重要的工艺方法之一。 1 1、拉深拉深拉深拉深拉深拉深一、拉深工艺一、拉深工艺4.7.1 拉深工艺拉深工艺1 1、拉深拉深4使用的材料为金属材料。使用的材料为金属材

17、料。 4压边圈。压边圈。 一、拉深工艺一、拉深工艺拉深件的形状很多，拉深件的形状很多，常见的有：常见的有：（1）旋转体类）旋转体类（2）盒形类）盒形类（3）不对称形状类）不对称形状类 2 2、拉深件的形状拉深件的形状4.1 拉深工艺拉深工艺一、拉深工艺一、拉深工艺3 3、拉深工艺分类拉深工艺分类（1 1）按壁厚的变化情况分）按壁厚的变化情况分一般拉深一般拉深变薄拉深变薄拉深（工件壁厚不变）（工件壁厚不变）（工件壁厚变薄）（工件壁厚变薄）（2 2）按使用毛坯的形状分）按使用毛坯的形状分首次拉深首次拉深以后各次拉深以后各次拉深（使用平板毛坯）（使用平板毛坯）（以开口空心件为毛坯）（以开口空心件为毛

18、坯）中间各次拉深中间各次拉深最后一次拉深最后一次拉深4.1 拉深工艺拉深工艺二、拉深变形分析二、拉深变形分析以最常见的圆筒形件的拉深为例进行分析。以最常见的圆筒形件的拉深为例进行分析。 1 1、在拉深过程中存在金属的塑性流动、在拉深过程中存在金属的塑性流动 二、拉深变形分析二、拉深变形分析2 2、拉深网格试验、拉深网格试验 现象及原因分析现象及原因分析1 1、筒底的网格基、筒底的网格基 本上保持不变。本上保持不变。 这说明筒底的这说明筒底的 金属没有明显金属没有明显 的流动，基本的流动，基本 上不变形。上不变形。 二、拉深变形分析二、拉深变形分析2 2、拉深网格试验、拉深网格试验 现象及原因分

19、析现象及原因分析2、拉深前等距离的同心圆，、拉深前等距离的同心圆， 拉深后变成与筒底平行拉深后变成与筒底平行 的、距离不等的水平圆的、距离不等的水平圆 周线，且越往上部，间周线，且越往上部，间 距增加得越大。即：距增加得越大。即： a1a2a3a4a5 这说明越靠近外部，多这说明越靠近外部，多 余的金属量越大金属的余的金属量越大金属的 径向流动量越大。径向流动量越大。 二、拉深变形分析二、拉深变形分析2 2、拉深网格试验、拉深网格试验 现象及原因分析现象及原因分析3 3、拉深前等角度的辐射、拉深前等角度的辐射 线，拉深后变成了等线，拉深后变成了等 距离、相互平行、垂距离、相互平行、垂 直于筒底

20、的平行线。直于筒底的平行线。 这说明金属有切向缩这说明金属有切向缩 小的应变，且越往外小的应变，且越往外 部，应变量越大。部，应变量越大。 二、拉深变形分析二、拉深变形分析4.2 拉深变形过程拉深变形过程2 2、拉深网格试验、拉深网格试验 现象及原因分析现象及原因分析4 4、拉深前筒壁上的扇拉深前筒壁上的扇 形网格，拉深后变形网格，拉深后变 成矩形网格。成矩形网格。 一、起皱一、起皱4.7.2 拉深件的起皱与破裂拉深件的起皱与破裂拉深件的起皱与破裂是拉深过程中最主要的质量问题。拉深件的起皱与破裂是拉深过程中最主要的质量问题。 在拉深时，凸缘材在拉深时，凸缘材料存在着切向压应料存在着切向压应力，

21、当压应力大到力，当压应力大到一定程度时，板料一定程度时，板料切向将因失稳而拱切向将因失稳而拱起，这种现象称为起，这种现象称为起皱。起皱。 一、起皱一、起皱1 1、产生起皱的原因、产生起皱的原因 切向压应力切向压应力3过大过大 。 3过大过大 一、起皱一、起皱2 2、首先起皱的部位、首先起皱的部位 &起皱首先发生在平面起皱首先发生在平面 凸缘部分的凸缘部分的最外缘最外缘。&因为这里的变形量最因为这里的变形量最 大，受到的切向压应大，受到的切向压应 力力3也最大。也最大。 33一、起皱一、起皱3 3、防止起皱的措施、防止起皱的措施 主要是减小切向压应力主要是减小切向压应力3的影响。

22、的影响。 &在拉深模结构上加压边圈，对在拉深模结构上加压边圈，对 平面凸缘施压厚度方向上的压平面凸缘施压厚度方向上的压 应力应力2，以防止拱起。，以防止拱起。&减小变形程度，减小减小变形程度，减小3的大小。的大小。 （如：降低拉深件的高度）（如：降低拉深件的高度）&加大板料厚度，降低加大板料厚度，降低3的影响。的影响。2二、破裂二、破裂 起皱并不表示板料变起皱并不表示板料变形达到了极限，因为通过形达到了极限，因为通过加压边圈等措施后变形程加压边圈等措施后变形程度仍然可以提高。度仍然可以提高。 随着变形程度的提高，随着变形程度的提高，变形力也相应提高，当变变形力也相应提高

23、，当变形力大于传力区（筒壁）形力大于传力区（筒壁）的承载能力时，拉深件则的承载能力时，拉深件则被拉破。被拉破。二、破裂二、破裂1 1、破裂的原因、破裂的原因 径向拉应力径向拉应力1过大过大 1s断面变薄断面变薄1b制件被拉破制件被拉破 1径向拉应力径向拉应力s 屈服强度屈服强度b 抗拉强度抗拉强度二、破裂二、破裂2 2、破裂的位置、破裂的位置 在危险断面处在危险断面处M在凸模圆角部位的金属承载能在凸模圆角部位的金属承载能 力很低，但因为凸模的摩擦作力很低，但因为凸模的摩擦作 用，一般不会发生破裂。用，一般不会发生破裂。 M筒壁与筒底圆角相切处稍靠上筒壁与筒底圆角相切处稍靠上 的位置，板料的厚度

24、最薄，我的位置，板料的厚度最薄，我 们通常称此断面为们通常称此断面为危险断面危险断面。 二、破裂二、破裂3 3、防止破裂的措施、防止破裂的措施 主要是减小径向压应力主要是减小径向压应力1的影响。的影响。 &增大凹模圆角半径和进行合理地润滑，以降低所增大凹模圆角半径和进行合理地润滑，以降低所 需的径向拉应力需的径向拉应力1。&增大凸模的粗糙度，以增大毛坯与凸模表面的摩增大凸模的粗糙度，以增大毛坯与凸模表面的摩 擦力，阻碍毛坯变薄，防止破裂。擦力，阻碍毛坯变薄，防止破裂。&减小压边力，以降低所需的拉深力。减小压边力，以降低所需的拉深力。（1 1）各次的拉深系数）各次的拉深系

25、数 第第1次拉深次拉深 m1d1 / D 第第2次拉深次拉深 m2d2 / d1第第3次拉深次拉深 m3d3 / d2 第第n次拉深次拉深 mndn / dn-1（2 2）总的拉深系数）总的拉深系数 Dndm 三、拉深系数三、拉深系数一、一、首次拉深首次拉深模模4.7.3 拉深模典型结构拉深模典型结构带压边装置的首次拉深模带压边装置的首次拉深模 落料拉深复合模落料拉深复合模 二、二、以后各次拉深以后各次拉深模模一、弯曲工艺一、弯曲工艺4.8 弯曲工艺弯曲工艺是指把是指把金属坯料金属坯料弯曲成一定角度或形状的过弯曲成一定角度或形状的过 程，是冲压生产中应用较广泛的一种工艺。程，是冲压生产中应用较

26、广泛的一种工艺。 弯曲工艺可用弯曲工艺可用于制造大型结于制造大型结构零件，也可构零件，也可以用于生产中以用于生产中小型机器及电小型机器及电子仪器仪表用子仪器仪表用零件。零件。 1 1、弯曲弯曲生活中的弯曲零件生活中的弯曲零件用模具成形的弯曲零件用模具成形的弯曲零件2 2、弯曲方法弯曲方法弯曲的弯曲的方法很方法很多，有多，有压弯压弯、折弯折弯、滚弯滚弯、拉弯拉弯等。等。重点：在压力机上进行的压弯工艺重点：在压力机上进行的压弯工艺 一、弯曲变形过程一、弯曲变形过程4.8.2 弯曲变形过程弯曲变形过程1 1、弯曲变形过程、弯曲变形过程凸模下移，接触毛坯凸模下移，接触毛坯条料弯曲，进入凹模条料弯曲，进

27、入凹模凸模、毛坯、凹模凸模、毛坯、凹模三者形状吻合三者形状吻合一、弯曲变形过程一、弯曲变形过程2 2、弯曲工序分类、弯曲工序分类弯曲工序弯曲工序自由弯曲自由弯曲当凸模、毛坯、凹当凸模、毛坯、凹模三者吻合后，模三者吻合后，凸凸模不再下压。模不再下压。校正弯曲校正弯曲当凸模、毛坯、凹当凸模、毛坯、凹模三者吻合后，模三者吻合后，凸凸模继续下压，对弯模继续下压，对弯曲部分进行校正。曲部分进行校正。二、弯曲变形分析二、弯曲变形分析采用采用网格法网格法研究弯曲变形情况。研究弯曲变形情况。二、弯曲变形分析二、弯曲变形分析1 1、弯曲变形区的位置、弯曲变形区的位置M弯曲圆角部分的网格发生弯曲圆角部分的网格发生

28、了显著的变化，原来的正方形网格变成了扇形。了显著的变化，原来的正方形网格变成了扇形。M靠近圆角部分的直边有少量变形。靠近圆角部分的直边有少量变形。M其余直边部分的网格仍保持原状，基本上没有变形。其余直边部分的网格仍保持原状，基本上没有变形。 &弯曲变形主要发生在弯曲圆角区，即弯曲带中心角范围内。弯曲变形主要发生在弯曲圆角区，即弯曲带中心角范围内。 4.8.3 弯曲模典型结构弯曲模典型结构 一、一、V 形件弯曲模形件弯曲模 二、二、U 形件弯曲模形件弯曲模 三、帽形件弯曲模三、帽形件弯曲模 四、四、Z 形件弯曲模形件弯曲模 五、圆形件弯曲模五、圆形件弯曲模 六、其它典型结构六、其它典型结构 包括：包括：一、一、V 形件弯曲模形件弯曲模M结构简单，在压力机上安装结构简单，在压力机上安装 调整方便。调整方便。M对材料的厚度公差要求不严。对材料的厚度公差要求不严。M可实现校正弯曲，弯曲件的可实现校正弯曲，弯曲件的 回弹小，平面度好。回弹小，