薄板零件的冲压成型

1、 3 3. .4 4 薄板的冲压成型薄板的冲压成型3.4.1 3.4.1 分离工序分离工序3.4.2 3.4.2 变形工序变形工序3.4.3 3.4.3 冲模的分类和构造冲模的分类和构造3.4.4 3.4.4 冲压工艺过程的制定冲压工艺过程的制定3 3. .4 4.1.1 分离工序分离工序 分离工序是使坯料的一部分与另一部分分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序。如落料、冲孔、切断、精相互分离的工序。如落料、冲孔、切断、精冲等。冲等。3.4.1.1 落料及冲孔落料及冲孔 落料落料是被分离的部分为是被分离的部分为成品成品，而周边是，而周边是废料废料；冲孔冲孔是被分离的部分为是被分离的部

2、分为废料废料，而周边是，而周边是成品成品;落料过程仿真落料过程仿真冲孔过程仿真冲孔过程仿真冲裁变形过程冲裁变形过程弹性变形阶段弹性变形阶段塑性变形阶段塑性变形阶段断裂分离阶段断裂分离阶段冲裁变形过程仿真冲裁变形过程仿真凸凹模间隙对冲裁件质量的影响凸凹模间隙对冲裁件质量的影响当间隙过小时，如图示，外表尺寸略有当间隙过小时，如图示，外表尺寸略有增大，内腔尺寸略有缩小（弹性回复）。增大，内腔尺寸略有缩小（弹性回复）。光面宽度增加，塌角、毛刺、斜度等都光面宽度增加，塌角、毛刺、斜度等都有所减小，工件质量较高。有所减小，工件质量较高。当间隙过大时，如图示，断面光面减小，当间隙过大时，如图示，断面光面减小

3、，塌角与斜度增大，形成厚而大的拉长毛塌角与斜度增大，形成厚而大的拉长毛刺，且难以去除，同时冲裁的翘曲现象刺，且难以去除，同时冲裁的翘曲现象严重。外形尺寸缩小，内腔尺寸增大，严重。外形尺寸缩小，内腔尺寸增大，模具寿命较高。模具寿命较高。当间隙合适时，如图所示，这时光面约当间隙合适时，如图所示，这时光面约占板厚的占板厚的1/21/3左右，切断面的塌角、左右，切断面的塌角、毛刺和斜度均很小。零件的尺寸几乎与毛刺和斜度均很小。零件的尺寸几乎与模具一致，完全可以满足使用要求。模具一致，完全可以满足使用要求。间隙小间隙小间隙大间隙大间隙适中间隙适中凸凹模刃口尺寸的确定凸凹模刃口尺寸的确定 设计设计落料模落

4、料模时，应先时，应先按落料件按落料件确定确定凹模刃凹模刃口尺寸口尺寸，取凹模作设计基准件，然后根据间隙，取凹模作设计基准件，然后根据间隙Z确定凸模尺寸（即用缩小凸模刃口尺寸来保确定凸模尺寸（即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值）。证间隙值）。 设计设计冲孔模冲孔模时，先按时，先按冲孔件冲孔件确定确定凸模尺寸凸模尺寸，取凸模作设计基准件，然后根据间隙取凸模作设计基准件，然后根据间隙Z确定凹确定凹模尺寸（即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙模尺寸（即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值）。值）。落料凹模和冲孔凸模尺寸落料凹模和冲孔凸模尺寸落料凹模落料凹模基本尺寸应取基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的工件尺寸公差范围

5、内的较小的尺寸。较小的尺寸。冲孔凸模冲孔凸模基本尺寸应取基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的工件尺寸公差范围内的较大尺寸。较大尺寸。冲裁力的计算冲裁力的计算平刃冲模的冲裁力按下式计算平刃冲模的冲裁力按下式计算:P = KLs 式中：式中：P冲裁力，冲裁力，N ； L冲裁周边长（冲裁周边长（mm）；）； s坯料厚度（坯料厚度（mm）；）；K系数，常取系数，常取1.3； 材料抗剪强度（材料抗剪强度（MPa），取），取=0.8b。冲裁件的排样冲裁件的排样 排样是指落料件在条料，带料或板料上合理排样是指落料件在条料，带料或板料上合理布置的方法。布置的方法。 落料件的排样有两种类型：无搭边排样和有落料件的排

6、样有两种类型：无搭边排样和有搭边排样。搭边排样。3.4.1.2 修整修整 修整是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削修整是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，以切掉普通冲裁时在冲裁件断面上一薄层金属，以切掉普通冲裁时在冲裁件断面上存留的剪裂带和毛刺，从而提高冲裁件的尺寸精存留的剪裂带和毛刺，从而提高冲裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度。度和降低表面粗糙度。修整后冲裁件公差等级修整后冲裁件公差等级达达IT6IT7，表面粗糙度，表面粗糙度Ra为为0.81.6m。修整工序简图修整工序简图 改变冲裁条件，以增大变形区的静水压作用，改变冲裁条件，以增大变形区的静水压作用，抑制材料的断裂，使塑性剪切变形延

7、续到剪切的全抑制材料的断裂，使塑性剪切变形延续到剪切的全过程，在材料不出现剪裂纹的冲裁条件下实现材料过程，在材料不出现剪裂纹的冲裁条件下实现材料的分离，从而得到断面光滑而垂直的精密零件。的分离，从而得到断面光滑而垂直的精密零件。精密冲裁法精密冲裁法3.4.1.3 精密冲裁精密冲裁 3 3. .4 4. .2 2 变形工序变形工序3.4.2.1 拉深变化过程拉深变化过程拉深过程及变形特点：拉深过程及变形特点： 拉深过程如图示，其凸模和拉深过程如图示，其凸模和凹模有一定的圆角，其间隙一般凹模有一定的圆角，其间隙一般稍大于板料厚度。拉深件的底部稍大于板料厚度。拉深件的底部一般不变形，厚度基本不变。直

8、一般不变形，厚度基本不变。直壁厚度有所减小。壁厚度有所减小。圆筒形零件的拉深圆筒形零件的拉深拉伸过程动画仿真拉伸过程动画仿真合理设计拉深模工作零件合理设计拉深模工作零件拉深中常见的废品及防止措施拉深中常见的废品及防止措施正确选择拉伸系数正确选择拉伸系数 从拉深过程中可以看到，拉伸件中最危险的从拉深过程中可以看到，拉伸件中最危险的部位是直壁与底部的过渡圆角处，当拉应力超过部位是直壁与底部的过渡圆角处，当拉应力超过材料的强度极限时，此处将被材料的强度极限时，此处将被“拉裂拉裂”。防止。防止“拉裂拉裂”的措施有：的措施有： 如果拉深系数过小，不能一次拉深如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可采用

9、多次拉深工艺。成形时，则可采用多次拉深工艺。 第一次拉深系数第一次拉深系数 m1 = d1/D 第二次拉深系数第二次拉深系数 m2 = d2/d1 第几次拉深系数第几次拉深系数 mn = dn/dn-1 总的拉深系数总的拉深系数 m = m1m2mn正确选择拉伸系数正确选择拉伸系数 拉深件直径拉深件直径d与坯料直径与坯料直径D的比值称为拉深系数，的比值称为拉深系数，用用m表示，即表示，即m = d/D。 拉深系数不小于拉深系数不小于0.50.8。坯料的塑性差取上限值，。坯料的塑性差取上限值，塑性好取下限值。塑性好取下限值。合理设计拉深模工作零件合理设计拉深模工作零件 凸凹模的圆角半径。材料为钢

10、的拉深件，取凸凹模的圆角半径。材料为钢的拉深件，取r凹凹=10s，而，而r凸凸=（0.61）r凹。这两个圆角半径过小，凹。这两个圆角半径过小，产品容易拉裂。产品容易拉裂。 凸凹模间隙。一般取凸凹模间隙。一般取Z=（1.11.2）s.3.4.2.2 弯曲变化过程弯曲变化过程 弯曲是将坯料弯成一定的角度，一定的弯曲是将坯料弯成一定的角度，一定的曲率形成一定形状零件的工序。曲率形成一定形状零件的工序。 弯曲时还应尽可能使弯曲线与弯曲时还应尽可能使弯曲线与坯料纤维方坯料纤维方向垂直。向垂直。 回弹现象回弹现象-由于弹性变形的恢复，坯料略微由于弹性变形的恢复，坯料略微弹回一点，使被弯曲的角度增大。一般回

11、弹角为弹回一点，使被弯曲的角度增大。一般回弹角为010。与坯料纤维方向垂直与坯料纤维方向垂直3.4.2.3 其它冲压成型其它冲压成型 胀形主要用于平板毛坯的胀形主要用于平板毛坯的局部胀形局部胀形（或叫起伏（或叫起伏成型），如压制凹坑，加强筋，起伏形的花纹及标成型），如压制凹坑，加强筋，起伏形的花纹及标记等。另外，管类毛坯的胀形（如波纹管）、平板记等。另外，管类毛坯的胀形（如波纹管）、平板毛坯的拉形等，均属胀形工艺。毛坯的拉形等，均属胀形工艺。胀形胀形 翻边是在坯料的平面部翻边是在坯料的平面部分或曲面部分上使板料沿一分或曲面部分上使板料沿一定的曲率翻成竖立边缘的冲定的曲率翻成竖立边缘的冲压成型方

12、法。内孔翻边（图压成型方法。内孔翻边（图9-15）和外缘翻边。）和外缘翻边。翻边翻边旋压的基本要点是：旋压的基本要点是：(1)合理的转速合理的转速(2)合理的过渡形状合理的过渡形状(3)合理加力合理加力旋压旋压翻边筒翻边筒旋压旋压3.4.3.1 简单冲模简单冲模 在冲床的一次冲程中只完成一个工序的在冲床的一次冲程中只完成一个工序的冲模，称为简单冲模。冲模，称为简单冲模。模具简单模具简单,造价低。造价低。3 3. .4 4. .3 3 冲模的分类和构造冲模的分类和构造简单冲模简单冲模 冲床的一次冲程中，在模具不同部位上冲床的一次冲程中，在模具不同部位上同时完成数道冲压工序的模具，称为连续模。同时

13、完成数道冲压工序的模具，称为连续模。生产率高，要求定位精度高。生产率高，要求定位精度高。3.4.3.2 连续冲模（级进模）连续冲模（级进模）连续冲模连续冲模 冲床的一次冲程中，在模具同一部位上冲床的一次冲程中，在模具同一部位上同时完成数道冲压工序的模具，称为复合模。同时完成数道冲压工序的模具，称为复合模。精度高，模具复杂。精度高，模具复杂。3.4.3.3 复合模复合模落料拉伸复合模落料拉伸复合模拉伸件拉伸件 3.4.4.1 分析冲压件的结构工艺性分析冲压件的结构工艺性对冲裁件的要求对冲裁件的要求 冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用（

14、图利用（图9-20）同时应避免长槽与细长悬臂结构（图）同时应避免长槽与细长悬臂结构（图9-21），否则制造模具困难。），否则制造模具困难。利用率高利用率高利用率高利用率高落料外形不落料外形不合理合理3 3. .4 4. .4 4 冲压工艺的制定过程冲压工艺的制定过程零件形状与节约材料的关系零件形状与节约材料的关系 冲裁件的内、外形转角处，要尽量避免尖角，冲裁件的内、外形转角处，要尽量避免尖角，应以圆弧连接。以避免尖角处应力集中被冲应以圆弧连接。以避免尖角处应力集中被冲模冲裂。模冲裂。冲孔件尺寸与厚度关系合理冲孔件尺寸与厚度关系合理弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不能小弯曲件形状应尽量对称，弯曲半

15、径不能小于材料允许的最小弯曲半径，并应考虑材于材料允许的最小弯曲半径，并应考虑材料纤维方向，以免成型过程中弯裂。料纤维方向，以免成型过程中弯裂。弯曲边过短不易弯成型，故应使弯曲边弯曲边过短不易弯成型，故应使弯曲边高度高度H2s。若。若H2s，则必须压槽，或增，则必须压槽，或增加弯曲边高度，然后加工去掉（如图）。加弯曲边高度，然后加工去掉（如图）。弯曲带孔件时，为避免孔的变形，弯曲带孔件时，为避免孔的变形，孔的边缘距弯曲中心应有一定的距孔的边缘距弯曲中心应有一定的距离（如图）。图中离（如图）。图中L1.52s。当。当L过小时过小时,可在弯曲线上冲工艺孔可在弯曲线上冲工艺孔,如对零件孔的精度要求较

16、高，则应如对零件孔的精度要求较高，则应弯曲后再冲孔。弯曲后再冲孔。对弯曲件的要求对弯曲件的要求对拉伸件的要求对拉伸件的要求拉深件外形应简单、对称，且不宜太高。以便使拉拉深件外形应简单、对称，且不宜太高。以便使拉深次数尽量少，并容易成型深次数尽量少，并容易成型。拉深件的圆角半径（如图示）应满足：拉深件的圆角半径（如图示）应满足：rdS，R2S，r（3-5）S。否则，应增加整形工序。否则，应增加整形工序。拉深件的壁厚变薄量一般要求不应超出拉伸工艺壁拉深件的壁厚变薄量一般要求不应超出拉伸工艺壁厚变化的规律（最大变薄率约在厚变化的规律（最大变薄率约在10%18%左右）。左右）。 落料不超过落料不超过I

17、T10，冲孔不超过，冲孔不超过IT9，弯曲不超过，弯曲不超过IT9IT10。 拉深件高度尺寸精度为拉深件高度尺寸精度为IT8IT9，经整形工序后尺寸，经整形工序后尺寸精度达精度达IT6IT7。拉深件直径尺寸精度为。拉深件直径尺寸精度为IT9IT10。3.4.4 .3 拟订冲压工艺方案拟订冲压工艺方案1.选择冲压基本工序选择冲压基本工序 冲压基本工序的选择，主要是根据冲压件的形状、冲压基本工序的选择，主要是根据冲压件的形状、尺寸、公差及生产批量确定的。尺寸、公差及生产批量确定的。 (1)剪裁和冲裁剪裁和冲裁 剪裁与冲裁都能实现板料的分离。剪裁与冲裁都能实现板料的分离。 (2)弯曲弯曲 (3)拉深

18、拉深3.4.4.2 冲压件的精度和表面质量冲压件的精度和表面质量 (1) 对于有孔或有切口的平板零件，当采用单工序模冲裁时，对于有孔或有切口的平板零件，当采用单工序模冲裁时，一般应先落料，后冲孔（或切口）；当一般应先落料，后冲孔（或切口）；当采用连续模采用连续模冲裁时，则冲裁时，则应应先先冲孔冲孔（或切口）后（或切口）后落料落料。 (2) 对于多角弯曲件，当采用简单弯模分次弯曲成型时，应先对于多角弯曲件，当采用简单弯模分次弯曲成型时，应先弯外角，后弯内角。对于孔位于变形区（或靠近变形区）或孔与弯外角，后弯内角。对于孔位于变形区（或靠近变形区）或孔与基准面有较高的要求时，必须先弯曲，后冲孔。否则，都应先冲基准面有较高的要求时，必须先弯曲，后冲孔。否则，都应先冲孔，后弯曲。孔，后弯曲。 (3)对于旋转体复杂拉深件，一般是由大到小的顺序进行拉深，对于旋转体复杂拉深件，一般是由大到小的顺序进行拉深，或先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的内形；对于非旋转体复或先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的内形；对于非旋转体复杂拉深件，则应先拉深小尺寸的内形，后拉深大尺寸的外形。杂拉深件，则应先拉深小尺寸的内形，后拉深大尺寸的外形。 (4) 对于有孔或缺口的拉深件，一般应先拉深，后冲孔（或缺对于有孔或缺口的拉深件，一般应先拉深，后冲孔（或缺口）。对于带底孔的