冲床与变形基础

1、冲压加工设备压力机的分类与型号规格曲柄压力机的组成及应用曲柄压力机的主要技术参数其他常用压力机简介机压力机的分类与型号规格常用的冲压设备有机械式压力机（J），剪切机（Q）、弯曲校正机（W）等。机（Y），压力机的型号是按照锻压机械的类别、列、组编制而成。如：“-”后面的数字表示压力机的标称压力（常称吨位），也就是压力机的规格，转化为法定单位单位制的“kN”时，应把此数字乘以10，如160表示公称压力1600kN。曲柄压力机的组成及应用床身运动系统上模紧固装置滑块位置调节(1)床身床身是压力机的机架。在床身上直接或间接地安装着压力机上的所有其他零部件，它是这些零

部件的安装基础。在工作中，床身承受冲压载

荷，并提供和保持所有零部件的相对位置精度。因此，除了应有足够精度外，床身还应有足够

的强度和刚度。如图1.2所示。图1.1

开式双柱可倾台式压力机图1.2

单柱固定台式压力机图1.3

升降台式压力机图1.4曲柄压力机结构简图动画(2)运动系统运动系统的作用是，将电机的转动变成滑块连接的模具的往复冲压运动。运动的传递路线为：电机—小带轮—传动带—大带轮—传动轴—小齿轮—大齿轮—离合器—曲轴—连杆—滑块。大齿轮转动惯量较大，滑块惯性也较大，在运动中具有和能量、并且使压力机工作平稳的作用。如图1.3所示。图1.5

运动系统大齿轮连杆大带轮传动带小带轮电机离合器曲轴滑块小齿轮传动轴(3)上模紧固装置模具的上模部分固定在滑块上，由压块、紧固螺钉压住模柄来进行固定。如图1.6所示。(4)滑块位置调节为适应不同的模具高度，滑块底面相对于工作台面的距离必须能够调整。由于连杆的一端与曲轴连接，另一端与滑块连接，所以拧动调节螺杆，就相当于改变连杆的长度，即可调整滑块行程下死点到工作台面的距离。图1.6

上模紧固压块模柄模具滑块紧固螺钉曲柄压力机的主要技术参数公称压力滑块行程滑块每分钟冲压次数压力机装模高度压力机工作台面尺寸漏料孔尺寸模柄孔尺寸压力机电

功率(1)公称压力压力机滑块通过模具在冲压过程中产生的压力就是压力机工作压力。由曲柄连杆机构的工作原理可知，压力机滑块的静力学压力随曲柄转角的变化而变化。图1.9所示为压力机的许用压力曲线。从曲线中可以看出，当曲柄从离下死点30°处转到下死点位置时，压力机的许用压力最大值规定为Fmax。所谓公称压力，是指压力机曲柄转到离下死点一定角度(称为公称压力角，等于30°)时，滑块上所容许的最大工作压力。图中还显示了曲柄转角与滑块位移的对应关系。所选压力机的公称压力必须大于实际所需的冲压力。图1.7

压力机的许用压力曲线°°°°曲轴转角°

°0滑块行程下死点当前位置上死点1.251.00.80.63

当前最大许用值0.50.250.3750.4(2)滑块行程滑块行程是指滑块从上止点移动到下止点的距离。对于曲柄压力机，其值等于曲柄长度的两倍。滑块每分钟冲压次数反映了曲柄压力机的工作频率。滑块每分钟行程次数的多少，关系到生产率的高低。一般压力机的工作频率是不变的。压力机装模高度压力机的装模高度是指滑块移动到下死点时，滑块底平面到工作台垫板上平面的高度。此高度可以通过调节螺杆进行调变工作台垫板(图1.10未示出)厚度也可改变这一高度。模具的闭合高度应在压力机的最大装模高度与最小装模高度之间。如图1.10所示。图1.8

压力机装模高度最大装模高度最大闭合高度最小装模高度最小闭合高度(5)压力机工作台面尺寸压力机工作台面尺寸应大于冲模的相应尺寸。在一般情况下，工作台面尺寸每边应大于模具下模座尺寸50mm~70mm，为固定下模留出足够的空间。漏料孔尺寸设置漏料孔是为了冲件下落或在下模底部安装弹顶装置。下落件或弹顶装置的尺寸必须在漏料孔所提供的空间以内。模柄孔尺寸模柄直径应略小于滑块内模柄安装孔的直径。模柄的长度应小于模柄孔的深度。压力机电功率压力机电功率应大于冲压时所需要的功率。其他常用压力机简介偏心压力机曲柄压力机的类型按照压力机上连杆的数目摩擦压力机数控冲模回转头压力机图1.9

偏心压力机工作原理脚踏版连杆滑块工作台偏心套制动器偏心主轴离合器带轮床身杆工作台垫板图1.10

闭式双动压力机模型曲轴连杆机架凸轮内滑块外滑块凸模压边圈凹模制件安放板料压边拉深机1.机的工作原理机的基本工作原理是静压传递原理(即帕斯卡原理)，它是利用液体的压力能，靠静压作用使工件变形，达到成形要求的压力机械，因其传递能量的介质为液体，故称为

机。机的工作介质主要有两种，采用

液的一般称为水压机，采用油的称为油压机，两者统称为

机。机原理图如图1.12所示，。可见，在小柱塞上施加一个较小的力，便可在大柱塞上获得一个放大了若干倍的较大的力。例如Y32—300型

机，高压泵提供压力油的压力为20

MPa，

缸的工作活塞直径为440

mm，则工作活塞能获得3000

kN的作用力。机机(1)

容易获得最大压力。容易获得大的工作行程，并能在行程的任意位置发挥全压。其名义压力与行程无关.容易获得大的工作空间。压力与速度可以在大范围内方便地进行无级调节。(5)元件已通用化、标准化、系列化，给

机的设计、制造和维修带来方便，并且

操作方便，便于实现

与自动化。但

机还存在一些不足之处，具体有：(1)由于采用高压液体作为工作介质，因而对元件精度要求较高，结构较复杂，机器的调整和维修比较，而且高压液体的还难免发生，不但污染工作环境，浪费压力油，对于热加所还有火灾的。(2)

液体流动时存在压力损失，因而效率较低，且运动速度慢，降低了生产率，所以对于快速小型的机，不如曲柄压力机简单灵活。由于

机具有许多优点，所以它在工业生产中得到广泛采用。尤其在锻造、冲压生产、塑料压缩成型、粉末冶金制品压制中应用普遍，对于大型件热锻、大件深拉深更显其优越性。机3.机的分类机属于锻压机械中的一类，随着机应用范围的扩大，其类型也很多，但为了操作的方便，多为立式结构。其类型可按以下几种方法分类。(1)

按用途分类①手动机一般为小型机，用于压制、压装等工艺。②锻造机用于

锻造、钢锭开坯以及有色与黑色金属模锻。③冲压④校正压装机用于各种板材冲压。机用于零件校形及装配。机用于胶合板、刨花板、纤维板及绝缘材料板等的压制。机用于挤压各种有色金属和黑色金属的线材、管材、棒材及⑤层压⑥挤压型材。⑦压制机用于粉末冶金及塑料制品压制成型等。⑧打包、压块机用于将金属切屑等压成块及打包等。(2)

按动作方式分类①

上压式 机

该类

机的工作缸安装在机身上部，活塞从上向下移动对工件加压。放料和取件操作是在固定工作台上进行，操作方便，而且容易实现快速下行，应用最广。②

下压式 机

该类

机的工作缸装在机身下部，如图1.13所示，上横梁固定在立柱上不动，当柱塞上升时带动活动横梁上升，对工件施压。卸压时，柱塞靠自重复位。下压式

机的重心位置较低，稳定性好。此外，由于工作缸装在下面，在操作中制品可避免漏油污染。③

双动 机

通常这种

机的上活动横梁分为内、外滑块，分别由不同的

缸驱动，可分别移动也可组合在一起移动，压力则为内外滑块压力的总和。这种

机有很灵活的工作方式，通常在机身的下部还配有顶出缸，可实现三动操作。因此特别适合于金属板料的拉深成形，在汽车制造业应用广泛。④

特种 机

如角式

机、卧式

机等。机机2、变形基础变形因素力学基础变形现象材料及性能变形因素塑性变形、塑性、变形抗力、柔软性的概念塑性变形：物体在外力下产生变形，如果外力取消，物体不能恢复到原始的形状和尺寸，这样的变形成为塑性变形。塑性：物体具有塑性变形的能力。变形抗力：在一定加载条件和一定的变形温度、速度下，引起塑性变形的单位变形力。柔软性：金属对变形的抵抗能力。一、塑性变形的基本概念面收缩率ψ。100%100%F0

L0L0

Fk

F0

Lk变形：弹性变形、塑性变形。塑性：表示材料塑性变形能力。它是指固体材料在外力作用下发生 变形而不破坏其完整性能力。塑性指标：衡量金属塑性高低的参数。常用塑性指标为延伸率δ和断影响塑性变形的因素：1、金属组织2、变形温度3、变形速度4、尺寸因素变形因素第三节冲压变形理论基础而且其的组织和性能也将发生变化。一般会产生加工硬化二、塑性变形对金属组织和性能的影响金属受外力作用产生塑性变形后不仅形状和尺寸发生变化，或应变刚现象：金属的机械性能，随着变形程度的增加，强度和硬度逐渐增加，而塑性和韧性逐渐降低；晶粒会沿变形方向伸长排列形成纤维组织使材料产生各向异性；由于变形不均，会在材料 产生内应力，变形后作为残余应力保留在材料

。1、应力状态2、塑性条件力学基础变形现象1、硬化2、起皱3、拉裂4、失稳……材料及性能材料的冲压成形性能1、成形极限在冲压成形过程中，材料的最大变形限度。2、成形质量冲压件的质量指标主要是：尺寸精度、厚度变化、表面质量以及成形后材料的物理力学性能第三节冲压变形理论基础材料的冲压性能好成形质量好

便于冲压加工五、冲压材料及其冲压成形性能1．冲压成形性能材料的冲压成形性能：材料对各种冲压加工方法的适应能力。冲压加工的依据。成形极冲压成形性能是一个综合性的概念成形极成形质量好冲压成形性能的试验方法间接试验和直接试验板料的机械性能与冲压成形性能的关系板料的强度指标越高，产生相同变形量的力就越大；

塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大；刚度指标越高，成形时抵抗失稳起皱的能力就越大。不同冲压工序对板料的机械性能的具体要求有所不同。五、冲压材料及其冲压成形性能（续）第三节冲压变形理论基础五、冲压材料及其冲压成形性能（续）4．冲压材料对冲压材料的要求对冲压成形性能的要求对材料厚度公差的要求

c．对表面质量的要求常用冲压材料黑色金属、有色金属、非金属材料材料及性能对冷冲压材料的基本要求1、对冲压成形性能的要求良好的塑性（均匀伸长率高）、屈服比小、板厚方向性系数r

平面方向性小、材料屈服点与弹性模量的比值小……2、对材料厚度公差的要求3、对表面质量的要求常用冷冲压材料冲压用材料大部分是各种规格的板料、带料和块料。板料的尺寸较大，一般用于大型零件的冲压。对于中小型零件，多数是将板料剪裁成条料后使用。带料(又称卷料)有各种规格的宽度，展开长度可达几十米，适用于大批量生产的自动送料。块料只用于少数钢号和价钱昂贵的有色金属的冲压。冷冲压常用材料有黑色金属、有色金属及非金属材料等几类。1.黑色金属黑色金属有普通碳素结构钢、优质碳素