第三章 板料冲压课件

1、第第4 4节节 板料冲压板料冲压o熟悉熟悉冲裁、拉深冲裁、拉深的变形过程、有关工的变形过程、有关工艺计算及影响成形的因素；艺计算及影响成形的因素；o了解了解冲模的基本类型及冲压工艺的制冲模的基本类型及冲压工艺的制定过程。定过程。o重点：重点：冲裁、拉深冲裁、拉深的成形过程及影响的成形过程及影响成形的因素。成形的因素。o难点：难点：冲压工艺方案的选择及优化。冲压工艺方案的选择及优化。o板料的冲压成形：板料的冲压成形：利用冲模使板利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。料产生分离或变形的加工方法。o常温下又叫常温下又叫冷冲压冷冲压或或薄板冲压薄板冲压。o只有当板料厚度只有当板料厚度8810mm10

2、mm时，采用时，采用热冲压热冲压。板料冲压的特点：板料冲压的特点：（1 1）可冲出）可冲出形状复杂形状复杂的零件，的零件，废料较废料较少少；（2 2）产品）产品精度高精度高，表面，表面粗糙度较低粗糙度较低，互换性好；互换性好；（3 3）能获得）能获得质量轻质量轻、材料消耗少、强、材料消耗少、强度和刚度较高度和刚度较高的零件；的零件； （4 4）操作简单，工艺过程便于机械化，）操作简单，工艺过程便于机械化，自动化，生产率很高，成本低。自动化，生产率很高，成本低。o故应用广泛，特别在故应用广泛，特别在汽车、拖拉机、汽车、拖拉机、航空、电器、仪表及国防航空、电器、仪表及国防等工业，等工业，占有极其重

3、要的地位。占有极其重要的地位。o常用金属材料：常用金属材料：低碳钢、铜合金、低碳钢、铜合金、铝合金、镁合金及塑性高的合金钢等。铝合金、镁合金及塑性高的合金钢等。o常用设备：常用设备：剪床、冲床。剪床、冲床。o冲压生产可进行多种工序，其冲压生产可进行多种工序，其基本基本工序工序：分离工序、分离工序、变形工序。变形工序。开式冲床开式冲床 11脚踏板脚踏板 22工作台工作台 33滑块滑块 44连杆连杆 55偏心套偏心套 66制动器制动器 77偏心轴偏心轴 88离合器离合器 99皮带轮皮带轮 1010电动机电动机 1111床身床身 1212操作机构操作机构 1313垫板垫板 4 4-1 -1 分离工序

4、分离工序o使坯料的一部分与另一部分使坯料的一部分与另一部分相互分相互分离离的工序。如：落料、冲孔、切断、的工序。如：落料、冲孔、切断、精冲、修整等。精冲、修整等。一、落料及冲孔一、落料及冲孔（统称冲裁）（统称冲裁）o使坯料使坯料按封闭轮廓分离按封闭轮廓分离的工序。的工序。o其坯料变形过程和模具结构都是一其坯料变形过程和模具结构都是一样，只是取舍不同。样，只是取舍不同。o落料：落料：被分离的部分为成品，而周被分离的部分为成品，而周边是废料。边是废料。o冲孔：冲孔：被分离的部分为废料，而周被分离的部分为废料，而周边是成品。边是成品。o如如平面垫圈：平面垫圈： 制取外形制取外形落料。落料。o如制取如

5、制取内孔内孔冲孔。冲孔。1 1冲裁变形过程冲裁变形过程o冲裁件质量冲裁件质量、冲裁模结构冲裁模结构与冲裁时与冲裁时板料变形过程关系密切。板料变形过程关系密切。o其过程分其过程分三个阶段三个阶段：（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）断裂分离阶段）断裂分离阶段（1 1）弹性变形阶段 冲头（凸模）接触板料向下运动的初阶段，使板料产生弹性压缩、拉深与弯曲等变形。（2 2）塑性变形阶段 冲头继续向下运动，板料产生塑形变形，变形达到一定程度，在凸凹模刃口处出现微裂纹。（3 3）断裂分离阶段 冲头继续向下运动，已形成的微裂纹逐渐扩展，上下裂纹相遇重合后，板料被

6、剪断分离。2 2凸、凹模间隙凸、凹模间隙o不仅严重影响冲裁件的不仅严重影响冲裁件的断面质量断面质量，而且影响而且影响模具寿命模具寿命、卸料力卸料力、推推件力件力、冲裁力冲裁力和冲裁件的和冲裁件的尺寸精尺寸精度度。1 1）间隙过小）间隙过小o增大了增大了冲裁力、卸料力和推件力冲裁力、卸料力和推件力；o加剧了凸、凹模的加剧了凸、凹模的磨损磨损；o降低了降低了模具寿命模具寿命（冲硬材突出）。（冲硬材突出）。o外表尺寸略有增大，内腔尺寸略有外表尺寸略有增大，内腔尺寸略有缩小（弹性回复）。缩小（弹性回复）。o光面宽度增加，塌角、毛刺、斜度光面宽度增加，塌角、毛刺、斜度等都有所减小，等都有所减小，工件质量

7、较高工件质量较高。 2 2）间隙过大）间隙过大o断面断面光面减小光面减小，塌角塌角与与斜度斜度增大，增大，形成厚而大的拉长形成厚而大的拉长毛刺毛刺，且难以去，且难以去除；除；o冲裁的冲裁的翘曲翘曲现象严重；现象严重；o外形尺寸缩小，内腔尺寸增大；外形尺寸缩小，内腔尺寸增大；o模具寿命较高模具寿命较高。o对于批量较大而公差又无特殊对于批量较大而公差又无特殊要求的冲裁件，采用要求的冲裁件，采用“大间隙大间隙”冲裁，冲裁，提高模具寿命提高模具寿命。3 3）间隙合适）间隙合适o冲裁力、卸料力和推件力冲裁力、卸料力和推件力适中适中；o模具有模具有足够的寿命足够的寿命；o光面约占板厚的光面约占板厚的1/2

8、1/21/31/3左右，切断左右，切断面的塌角、毛刺和斜度均很小；面的塌角、毛刺和斜度均很小；o零件的零件的尺寸几乎与模具一致尺寸几乎与模具一致，完全可，完全可以满足使用要求。以满足使用要求。o合理的间隙值可合理的间隙值可查表选取查表选取。冲裁模合理间隙值冲裁模合理间隙值3 3凸、凹模刃口尺寸的确定凸、凹模刃口尺寸的确定1 1）设计落料模设计落料模o落料件确定凹模刃口尺寸落料件确定凹模刃口尺寸；o取凹模作设计基准件取凹模作设计基准件根据间隙根据间隙Z Z确确定凸模尺寸；定凸模尺寸；o缩小凸模刃口尺寸保证间隙值。缩小凸模刃口尺寸保证间隙值。2 2）设计冲孔模）设计冲孔模o冲孔件确定凸模尺寸；冲孔

9、件确定凸模尺寸；o取凸模作设计基准件取凸模作设计基准件根据间根据间隙隙Z Z确定凹模尺寸；确定凹模尺寸；o用扩大凹模刃口尺寸保证间隙用扩大凹模刃口尺寸保证间隙值。值。二、修整二、修整 p利用修整模沿冲裁件外缘或内利用修整模沿冲裁件外缘或内孔孔刮削刮削一薄层金属，以一薄层金属，以切掉切掉普通普通冲裁时在冲裁件断面上存留的冲裁时在冲裁件断面上存留的剪剪裂带裂带和和毛刺毛刺；p尺寸精度尺寸精度，表面粗糙度，表面粗糙度。o修整后，冲裁件公差等级修整后，冲裁件公差等级IT6IT6IT7IT7o表面粗糙度表面粗糙度Ra0.8Ra0.81.61.6mm4 4-2 -2 变形工序变形工序o变形工序：变形工序：

10、是使坯料的一部分是使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破相对于另一部分产生位移而不破裂的工序。裂的工序。o如：如：拉深、弯曲、翻边、胀型、拉深、弯曲、翻边、胀型、旋压旋压等。等。一、拉深一、拉深1 1拉深过程及变形特点拉深过程及变形特点o利用模具使平面坯料变成利用模具使平面坯料变成开口空心开口空心件件的冲压工序；的冲压工序；o可制成可制成筒形、阶梯形、盒形、球形、筒形、阶梯形、盒形、球形、锥形锥形及及其它复杂形状其它复杂形状的薄壁零件。的薄壁零件。o拉深的特点拉深的特点凸模和凹模特点：凸模和凹模特点：与冲裁模不同，与冲裁模不同，它们都它们都有一定的圆角有一定的圆角而不是锋利的而不是锋利的刃

11、口，其刃口，其间隙一般稍大于板料厚度间隙一般稍大于板料厚度。变形特点：变形特点：拉深件的拉深件的底部一般不变底部一般不变形，厚度基本不变，直壁厚度有所形，厚度基本不变，直壁厚度有所减小减小。 拉深变形具有以下特点拉深变形具有以下特点:变形区变形区是板料的是板料的凸缘部分，凸缘部分，其他部分是其他部分是传力区传力区。板料变形在板料变形在切向应力和径向拉应力切向应力和径向拉应力的作用下，产的作用下，产生生切向压缩和径向伸长的变形。切向压缩和径向伸长的变形。拉深时，金属材料产生拉深时，金属材料产生很大的很大的塑性流动塑性流动，板料直，板料直径越大，拉深后筒形直径越小，其变形程度越大。径越大，拉深后筒

12、形直径越小，其变形程度越大。 p 由于应力的作用，拉深件的由于应力的作用，拉深件的壁厚壁厚在不同的部在不同的部位位有有减薄减薄或或增厚增厚的变化的变化： 侧壁的上部增加最多侧壁的上部增加最多，靠近底部的圆角部位附靠近底部的圆角部位附近，壁厚最小近，壁厚最小，也是拉深过程中最容易破裂的部也是拉深过程中最容易破裂的部分。分。 同时环状变形区的切向压力很大，易使板料同时环状变形区的切向压力很大，易使板料出现皱折，应采取措施预防。出现皱折，应采取措施预防。 拉深后，筒形件壁部拉深后，筒形件壁部的厚度与硬度的厚度与硬度都会发生变化。都会发生变化。 筒壁愈靠上，切向压缩愈大，壁部愈厚，变形量愈大，筒壁愈靠

13、上，切向压缩愈大，壁部愈厚，变形量愈大，加工硬化现象严重，硬度愈高。加工硬化现象严重，硬度愈高。 筒壁的底部靠近圆角处，几乎没有切向压缩，变形程度筒壁的底部靠近圆角处，几乎没有切向压缩，变形程度小，加工硬化现象小，材料的屈服点低，壁厚变薄。小，加工硬化现象小，材料的屈服点低，壁厚变薄。图8-8 拉裂2 2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o最危险部位：最危险部位：直壁与底部直壁与底部过渡圆过渡圆角角处；处；o拉应力拉应力 材料强度极限时材料强度极限时拉裂拉裂o防裂措施：防裂措施： （1 1）正确选择拉深系数）正确选择拉深系数d d 拉深件直径；拉深件直径；D D 坯料直径。坯

14、料直径。omdmd变形程度变形程度易成拉裂。易成拉裂。o一般一般m0.5m0.50.80.8；o坯料的坯料的塑性差取上限值塑性差取上限值，塑性好取下塑性好取下限值限值。 Ddm p若若m m过小过小可采用多次拉深可采用多次拉深。o第一次拉深系数第一次拉深系数 m m1 1 = d = d1 1/D/D；o第二次拉深系数第二次拉深系数 m m2 2 = d= d2 2/d/d1 1；o第第n n次拉深系数次拉深系数 m mn n = d= dn n/d/dn-1n-1；o总的拉深系数总的拉深系数 m m总总 = m= m1 1m m2 2m mn no坯料经过一两次拉深后，应安排工坯料经过一两次

15、拉深后，应安排工序间的序间的退火处理退火处理。（2 2）合理设计拉深模工作零件）合理设计拉深模工作零件 凸凹模的圆角半径凸凹模的圆角半径o材料为钢的拉深件，取材料为钢的拉深件，取r r凹凹=10s=10s（板厚），而（板厚），而r r凸凸= =（0.60.61 1）r r凹凹。o这两个圆角半径过小，产品容易这两个圆角半径过小，产品容易拉裂。拉裂。 凸凹模间隙凸凹模间隙o一般取一般取Z=Z=（1.11.11.21.2）s s，比冲，比冲裁模的间隙大。裁模的间隙大。o间隙过小间隙过小，模具与拉深件间的摩，模具与拉深件间的摩擦力增大，容易擦力增大，容易拉裂拉裂工件，擦伤工件，擦伤工作表面，降低模具寿

16、命。工作表面，降低模具寿命。o间隙过大间隙过大，又容易使拉深件，又容易使拉深件起皱起皱，影响拉深件的精度。影响拉深件的精度。 （3 3）注意润滑）注意润滑o目的目的：减小摩擦，以降低拉：减小摩擦，以降低拉深件壁部的拉应力，减少模具深件壁部的拉应力，减少模具的磨损。的磨损。（4 4）起皱的防止措施）起皱的防止措施 可采用设置可采用设置压边圈压边圈的方法解决；的方法解决； 增加毛坯的增加毛坯的相对厚度相对厚度（S S/D/D）或）或拉拉深系数深系数的途径来解决。的途径来解决。 二、弯曲二、弯曲o坯料的一部分相对于另一部分弯坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工序。曲成一定角度的工序。o坯料坯

17、料内侧受压，内侧受压，外侧受拉。外侧受拉。o弯曲时，尽可能使弯曲时，尽可能使弯曲线弯曲线与坯料与坯料纤维方向垂直纤维方向垂直以免破裂。以免破裂。p弯曲所用的材料有弯曲所用的材料有板料、棒料、管材和型材板料、棒料、管材和型材。p弯曲可以在弯曲可以在压力机压力机上使用弯曲模压弯，也可在上使用弯曲模压弯，也可在弯弯板机、弯管机、滚弯机和拉弯机板机、弯管机、滚弯机和拉弯机上进行。上进行。当当外侧的外侧的拉应力拉应力超过板料的超过板料的抗拉强度抗拉强度时，即会造成金属时，即会造成金属破裂破裂。l板料越厚板料越厚，内弯曲半径内弯曲半径r r越小越小，拉应力越大拉应力越大，越容易弯裂。越容易弯裂。为为防止弯

18、裂防止弯裂，最小弯曲半径最小弯曲半径应为应为rmin=(0.25-1)(为金属板料的厚为金属板料的厚度度) )，材料塑性好，则弯曲半径可小些。材料塑性好，则弯曲半径可小些。 弯曲过程中，板料弯曲部分的弯曲过程中，板料弯曲部分的内侧受压缩内侧受压缩，而，而外层受拉伸外层受拉伸。p弯曲时还应尽可能使弯曲时还应尽可能使弯曲线与板料纤维垂直弯曲线与板料纤维垂直。l若若弯曲线与纤维方向一致弯曲线与纤维方向一致，则，则容易产生破裂容易产生破裂。此时应增大弯曲半径。此时应增大弯曲半径。 回弹：回弹： 在弯曲结束后，由于弹性变形的在弯曲结束后，由于弹性变形的恢复，板料略微弹回一点，使被弯曲恢复，板料略微弹回一

19、点，使被弯曲的角度增大，此现象称为的角度增大，此现象称为回弹回弹。 一般回弹角为一般回弹角为 010 。因此，在设计弯曲模时：因此，在设计弯曲模时：l必须使必须使模具的角度比成品件角度模具的角度比成品件角度小一个回弹角小一个回弹角，以保证成品件的弯曲角度准确。，以保证成品件的弯曲角度准确。三、其它冲压成型1. 1. 胀形胀形 胀形主要用于胀形主要用于平板毛坯平板毛坯的的局局部胀形部胀形（或叫起伏成型），如压（或叫起伏成型），如压制凹坑，制凹坑，加强筋，加强筋，起伏形的花纹起伏形的花纹及标记等。及标记等。 另外，另外，管类毛坯的胀形管类毛坯的胀形（如（如波纹管）、波纹管）、平板毛坯的拉形平板毛坯

20、的拉形等，等，均属胀形工艺。均属胀形工艺。胀形方法：胀形方法：一般分为一般分为刚性模具刚性模具胀胀形和形和软模软模胀形两种。胀形两种。 胀形时，毛坯胀形时，毛坯两向拉应力状态两向拉应力状态，不会产生，不会产生失稳起皱现象失稳起皱现象零件表面光滑、质量好零件表面光滑、质量好图图8-14 用软凸模的胀形用软凸模的胀形 软模胀形软模胀形板料的变形比较均匀，容易保证零件的精度，便板料的变形比较均匀，容易保证零件的精度，便于成形复杂的空心零件，在生产中广泛采用。于成形复杂的空心零件，在生产中广泛采用。原理原理 胀形是利用压力将直径较小的筒形零件或锥形零件胀形是利用压力将直径较小的筒形零件或锥形零件由内向外膨胀成为直径较大的凸出曲面零件，或者在板材由内向外膨胀成为直径较大的凸出曲面零件，或者在板材上形成刚性的筋条的一种塑性成形工艺方法。上形成刚性的筋条的一种塑性成形工艺方法。胀形工艺特点胀形工艺特点 局部塑性变形；局部塑性变形；材料不向变形区外转移，也不从变形区