第三章板料冲压

1、第四章第四章 板料冲压板料冲压板料冲压板料冲压是利用冲模使是利用冲模使板料板料产生产生分离或变形分离或变形的的加工方法，通常在常温下进行，所以又叫加工方法，通常在常温下进行，所以又叫冷冲压冷冲压或或板料冲压，简称板料冲压，简称冲压冲压。只有当板厚超过。只有当板厚超过810mm时，时，才采用热冲压。才采用热冲压。 板料冲压在板料冲压在航空、运输机械、电器、仪表、国防航空、运输机械、电器、仪表、国防及日常用品及日常用品等工业中占有极其重要的地位。等工业中占有极其重要的地位。板料冲压基本工序：板料冲压基本工序：冲压分离变形 剪切 冲裁弯曲弯曲拉深拉深翻边翻边落料落料冲孔冲孔l 板料冲压的特点板料冲压

2、的特点: (1)(1)可冲形状复杂的零件，且废料少。操作简单，可冲形状复杂的零件，且废料少。操作简单，生产率高。生产率高。 (2)(2)高精度，低粗糙度。高精度，低粗糙度。 (3)(3)重量轻，耗材少，强度刚度较好。重量轻，耗材少，强度刚度较好。 (4) (4) 冲模成本高冲模成本高,制造复杂制造复杂.只用于大批大量生产只用于大批大量生产 l 常用设备常用设备 ： 剪床和冲床。剪床和冲床。l 基本工序基本工序 ：1 1、分离工序、分离工序 : :使板料的一部分与另一部分相互分离使板料的一部分与另一部分相互分离的工序的工序. .2 2、变形工序、变形工序: :使板料的一部分与另一部分产生位移使板

3、料的一部分与另一部分产生位移而不破坏的工序而不破坏的工序. .l 对冷冲压用原料的要求对冷冲压用原料的要求: (1)冲压用的金属板必须具有一定的弹性和塑性冲压用的金属板必须具有一定的弹性和塑性. (2)厚度均匀厚度均匀 (3)材料表面必须光洁平整无划痕无锈斑及材料表面必须光洁平整无划痕无锈斑及 其它附着物，断面无分层现象。其它附着物，断面无分层现象。l 常用冷冲压的原材料常用冷冲压的原材料 黑色金属：黑色金属：有普通低碳钢优质碳素钢和不锈钢 有色金属：有色金属：紫铜、黄铜、磷铜带材；铝和铝合金板l冲压设备冲压设备一剪床一剪床 二冲床二冲床冲床传动图冲床传动图电机4皮带轮3轴齿轮2与离合器11轴

4、滑块5带动刀片做上下运动，进行剪切。电动机飞轮爪形离合器曲柄滑块上下移动第一节第一节 分离工序分离工序 剪切剪切-坯料以不封闭的轮廓线分离坯料以不封闭的轮廓线分离. 冲裁冲裁-坯料按封闭轮廓线分离的工序坯料按封闭轮廓线分离的工序.冲裁分落料和冲孔一、落料及冲孔一、落料及冲孔（统称冲裁）（统称冲裁） 落料落料落下部分为成品。落下部分为成品。 冲孔冲孔落下部分为废品。落下部分为废品。1 1、冲裁变形过程、冲裁变形过程 (1)(1)弹性变形阶段弹性变形阶段 凸模压缩板料，使之产生局部弹性接深和凸模压缩板料，使之产生局部弹性接深和弯曲变形。最终会在工件上呈现出弯曲变形。最终会在工件上呈现出圆角带圆角带

5、。圆角带圆角带 ：主要是当凸：主要是当凸模刃口刚压入板料时，模刃口刚压入板料时，刃口附近的材料产生刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，材弯曲和伸长变形，材料被带进模具间隙的料被带进模具间隙的结果。结果。(2)塑性变形阶段塑性变形阶段 板料中的应力值达到屈服极限，板料金属产生塑性变形，板料中的应力值达到屈服极限，板料金属产生塑性变形，材料被挤入凹模材料被挤入凹模,产生冷变形硬化，在工件剪断面上表现为产生冷变形硬化，在工件剪断面上表现为光光亮带。亮带。随着变形的进一步加剧随着变形的进一步加剧,凹凸模刃口处硬化加剧，出现凹凸模刃口处硬化加剧，出现微裂纹。此时冲裁力最大。微裂纹。此时冲裁力最大。光亮带光

6、亮带 ：在塑性变在塑性变形阶段，当刃口切形阶段，当刃口切入金属板料后，板入金属板料后，板料与模具侧面挤压料与模具侧面挤压而形成的光亮垂直而形成的光亮垂直的断面。的断面。断裂带：断裂带：在断裂阶段形成。是由在断裂阶段形成。是由刃口处产生的微裂纹在拉刃口处产生的微裂纹在拉应力的作用下，不断扩展应力的作用下，不断扩展而形成的撕裂面而形成的撕裂面毛刺：毛刺：由于在塑性变形阶段后由于在塑性变形阶段后期，期， 凸模和凹模的刃口切凸模和凹模的刃口切入被加工板料一定深度时，入被加工板料一定深度时，使微裂纹的起点在模具侧使微裂纹的起点在模具侧面距刃尖不远的地方发生，面距刃尖不远的地方发生，在拉应力的作用下，裂纹

7、在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而产生毛加长，材料断裂而产生毛刺。刺。 (3)断裂分离阶段断裂分离阶段 当冲头继续下压当冲头继续下压,微裂纹扩展微裂纹扩展,当上下裂纹重合，板料被剪当上下裂纹重合，板料被剪断分离。分离面粗糙断分离。分离面粗糙.称为剪裂带称为剪裂带.冲裁件断面质量及影响因素冲裁件断面质量及影响因素 冲裁件断面冲裁件断面1、圆角带、圆角带2、光亮带：表面光滑，、光亮带：表面光滑， 断面质量最好；断面质量最好；3、剪裂带：表面粗糙，、剪裂带：表面粗糙， 略带斜度；略带斜度；4、毛剌：微裂纹出现时、毛剌：微裂纹出现时 产生，冲头继产生，冲头继 续下行时被拉长续下行时被拉长。分离面的

8、质量主要和下列有关分离面的质量主要和下列有关：a.a.凹凸模凹凸模间隙间隙b.b.刃口锋利刃口锋利c.c.模具有关模具有关d.d.材料有关材料有关e.e.板厚有关板厚有关二、凸凹模间隙二、凸凹模间隙 间隙值影响间隙值影响：断面质量，模具寿命，卸料力，推件：断面质量，模具寿命，卸料力，推件力，冲裁力，工件尺寸精度力，冲裁力，工件尺寸精度 间隙过大：间隙过大：边缘粗糙边缘粗糙, ,有毛有毛刺刺 。 光亮带减小，剪切带粗糙，光亮带减小，剪切带粗糙， 冲裁件边缘翘曲严重，卸冲裁件边缘翘曲严重，卸 料力，推件力小，模具寿命高。料力，推件力小，模具寿命高。 间隙过小：间隙过小：光亮带增加，工光亮带增加，工

9、 件质量高，模具寿命小，件质量高，模具寿命小， 边缘粗糙。且模具磨边缘粗糙。且模具磨 损大损大, ,冲裁费力冲裁费力 。间隙适中：断面质量最好间隙适中：断面质量最好 间隙可按下式计算间隙可按下式计算: :Z=mt t板料厚度，板料厚度，m为系数为系数 m=0.060.09 低碳钢纯铁低碳钢纯铁 m=0.060.1 铜、铝合金铜、铝合金 m=0.060.12 高碳钢高碳钢三、凸凹模刃口尺寸确定三、凸凹模刃口尺寸确定落料模：凸模尺寸落料模：凸模尺寸=成品尺寸成品尺寸Z 凹模尺寸成品尺寸凹模尺寸成品尺寸(落料时落料时,落料尺寸由凹模刃口尺寸决定落料尺寸由凹模刃口尺寸决定.)冲孔模：凸模尺寸孔径冲孔模

10、：凸模尺寸孔径 凹模尺寸孔径凹模尺寸孔径Z(冲孔时冲孔时,冲孔尺寸由凸模刃口尺寸决定冲孔尺寸由凸模刃口尺寸决定.) 它是选用冲床吨位和检验模具强度的重它是选用冲床吨位和检验模具强度的重要依据要依据.冲裁力计算公式根据客观条件不同可冲裁力计算公式根据客观条件不同可在冲压手册相应表格中查到在冲压手册相应表格中查到.五、修正五、修正修正修正-用修整模沿冲裁件外缘或内孔切削一用修整模沿冲裁件外缘或内孔切削一薄层金属薄层金属. 提高冲裁件的尺寸精度和降低表提高冲裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度面粗糙度. 它的机理与冲裁完全不同它的机理与冲裁完全不同,与切削与切削加工相似加工相似.四、冲裁力的计算四、冲裁力

11、的计算 第二节第二节 变形工序变形工序变形工序有：弯曲、拉伸、翻边、成型变形工序有：弯曲、拉伸、翻边、成型 一一.弯曲变形弯曲变形 弯曲弯曲-将毛坯将毛坯 弯成一定角度各种形状的冲压弯成一定角度各种形状的冲压变形工序变形工序. 在弯曲结束后在弯曲结束后,由于弹性变形的恢复由于弹性变形的恢复,使被弯曲的使被弯曲的角度增大角度增大,称为称为弯曲回弹现象弯曲回弹现象.一般一般回弹角回弹角为为010.因此在设计弯曲模时因此在设计弯曲模时,必须必须使模具的角度比成品件角度小一个回弹角使模具的角度比成品件角度小一个回弹角. 影响回弹值大小因素影响回弹值大小因素很多。主要有材料的弹性、板料厚很多。主要有材料

12、的弹性、板料厚度、弯曲形状、相对弯曲半径、及弯曲力大小等。度、弯曲形状、相对弯曲半径、及弯曲力大小等。 设计补偿角设计补偿角 对工作进行退火对工作进行退火 增加校正工序增加校正工序 设计加强筋设计加强筋弯曲时板料内侧受压弯曲时板料内侧受压,外侧受拉外侧受拉,当拉应力超过极限当拉应力超过极限时会发生时会发生弯裂弯裂.防止弯裂防止弯裂: (1)弯曲的最小半径弯曲的最小半径为为 r min =(0.251)t (2)弯曲时尽可能使弯曲线弯曲时尽可能使弯曲线与坯与坯 料的纤维方向垂直料的纤维方向垂直.若弯曲线与纤维方向一致若弯曲线与纤维方向一致则容易产生破裂则容易产生破裂.此时可用此时可用增大最小弯曲

13、半径来避免。增大最小弯曲半径来避免。二二.拉深拉深 拉深拉深-利用冲模使毛坯变形制成开口空心零利用冲模使毛坯变形制成开口空心零件的冲压工序件的冲压工序.可制成筒形阶梯形锥形和半球可制成筒形阶梯形锥形和半球形旋转体空心件等。形旋转体空心件等。拉深变形过程拉深变形过程零件的高度大于零件的高度大于1.拉深过程拉深过程(1)凸缘部分凸缘部分 变形区变形区(2)筒壁部分筒壁部分(受拉力受拉力,厚度减小厚度减小) 已变形区已变形区(3)筒底部分筒底部分 (不变形不变形,只起传递拉力作用只起传递拉力作用) 非变形区非变形区(4)筒底圆角部分筒底圆角部分 危险区危险区2.拉深工序的影响因素拉深工序的影响因素

14、(1)拉深系数拉深系数 m=d/Dm越小越小,表明拉伸件直径越小表明拉伸件直径越小,变形程度越大变形程度越大,坯料拉入凹坯料拉入凹模越困难。模越困难。一般一般m不小于不小于0.50.8,材料塑性差取上限，材料塑性差取上限，塑性好取下限塑性好取下限工件拉伸件直工件拉伸件直径径d与毛坯板料与毛坯板料直径直径D之比之比3. 拉穿产生原因：拉穿产生原因：(1)凸凹模圆角半径太小凸凹模圆角半径太小(2)凸凹模间隙值太小凸凹模间隙值太小(3)凸凹模润滑作用不佳凸凹模润滑作用不佳()压板力太大和拉深系数太小压板力太大和拉深系数太小起皱产生原因：起皱产生原因：(1)相对厚度相对厚度t/D1001.5（为板厚为坯料直径）（为板厚为坯料直径）(2)拉深系数太小拉深系数太小措施措施（1）材料的极限拉深系数）材料的极限拉深系数若拉深系数过小，可采取多次拉深的工艺若拉深系数过小，可采取多次拉深的工艺m: