金属工艺学薄板的冲压成型

金属工艺学薄板的冲压成型第一页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.4薄板的冲压成型3.4.1分离工序3.4.2变形工序3.4.3冲模的分类和构造3.4.4冲压工艺过程的制定第二页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.4.1分离工序

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、精冲等。第三页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.4.1.1落料及冲孔

落料是被分离的部分为成品，而周边是废料；冲孔是被分离的部分为废料，而周边是成品;落料过程仿真冲孔过程仿真第四页，共三十一页，编辑于2023年，星期五冲裁变形过程弹性变形阶段塑性变形阶段断裂分离阶段冲裁变形过程仿真第五页，共三十一页，编辑于2023年，星期五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，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严重。外形尺寸缩小，内腔尺寸增大，模具寿命较高。当间隙合适时，如图所示，这时光面约占板厚的1/2～1/3左右，切断面的塌角、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。间隙小间隙大间隙适中第六页，共三十一页，编辑于2023年，星期五凸凹模刃口尺寸的确定设计落料模时，应先按落料件确定凹模刃口尺寸，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证间隙值）。设计冲孔模时，先按冲孔件确定凸模尺寸，取凸模作设计基准件，然后根据间隙Z确定凹模尺寸（即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值）。第七页，共三十一页，编辑于2023年，星期五落料凹模和冲孔凸模尺寸落料凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小的尺寸。冲孔凸模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸。第八页，共三十一页，编辑于2023年，星期五冲裁力的计算平刃冲模的冲裁力按下式计算:P=KLsτ式中：P冲裁力，N；L冲裁周边长（mm）；

s坯料厚度（mm）；K系数，常取1.3；

τ材料抗剪强度（MPa），取τ=0.8σb。冲裁件的排样排样是指落料件在条料，带料或板料上合理布置的方法。落料件的排样有两种类型：无搭边排样和有搭边排样。第九页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.4.1.2修整

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。修整后冲裁件公差等级达IT6～IT7，表面粗糙度Ra为0.8～1.6μm。修整工序简图第十页，共三十一页，编辑于2023年，星期五改变冲裁条件，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的分离，从而得到断面光滑而垂直的精密零件。精密冲裁法3.4.1.3精密冲裁

第十一页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.4.2变形工序3.4.2.1拉深变化过程拉深过程及变形特点：拉深过程如图示，其凸模和凹模有一定的圆角，其间隙一般稍大于板料厚度。拉深件的底部一般不变形，厚度基本不变。直壁厚度有所减小。圆筒形零件的拉深第十二页，共三十一页，编辑于2023年，星期五拉伸过程动画仿真第十三页，共三十一页，编辑于2023年，星期五正确选择拉伸系数合理设计拉深模工作零件拉深中常见的废品及防止措施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，当拉应力超过材料的强度极限时，此处将被“拉裂”。防止“拉裂”的措施有：第十四页，共三十一页，编辑于2023年，星期五正确选择拉伸系数拉深件直径d与坯料直径D的比值称为拉深系数，用m表示，即m=d/D。拉深系数不小于0.5～0.8。坯料的塑性差取上限值，塑性好取下限值。

如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可采用多次拉深工艺。第一次拉深系数m1=d1/D

第二次拉深系数m2=d2/d1

第几次拉深系数mn=dn/dn-1

总的拉深系数m=m1×m2×mn第十五页，共三十一页，编辑于2023年，星期五合理设计拉深模工作零件凸凹模的圆角半径。材料为钢的拉深件，取r凹=10s，而r凸=（0.6～1）r凹。这两个圆角半径过小，产品容易拉裂。凸凹模间隙。一般取Z=（1.1～1.2）s.第十六页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.4.2.2弯曲变化过程

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。第十七页，共三十一页，编辑于2023年，星期五弯曲时还应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向垂直。回弹现象--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。一般回弹角为0～10°。与坯料纤维方向垂直第十八页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.4.2.3其它冲压成型胀形主要用于平板毛坯的局部胀形（或叫起伏成型），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）、平板毛坯的拉形等，均属胀形工艺。胀形第十九页，共三十一页，编辑于2023年，星期五翻边是在坯料的平面部分或曲面部分上使板料沿一定的曲率翻成竖立边缘的冲压成型方法。内孔翻边（图9-15）和外缘翻边。翻边旋压的基本要点是：(1)合理的转速(2)合理的过渡形状(3)合理加力旋压翻边筒旋压第二十页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.4.3.1简单冲模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。模具简单,造价低。3.4.3冲模的分类和构造简单冲模第二十一页，共三十一页，编辑于2023年，星期五冲床的一次冲程中，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。生产率高，要求定位精度高。3.4.3.2连续冲模（级进模）连续冲模第二十二页，共三十一页，编辑于2023年，星期五冲床的一次冲程中，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。精度高，模具复杂。3.4.3.3复合模落料拉伸复合模拉伸件第二十三页，共三十一页，编辑于2023年，星期五

3.4.4.1分析冲压件的结构工艺性对冲裁件的要求冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用（图9-20）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。利用率高利用率高落料外形不合理3.4.4冲压工艺的制定过程零件形状与节约材料的关系第二十四页，共三十一页，编辑于2023年，星期五冲裁件的内、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模冲裂。冲孔件尺寸与厚度关系合理第二十五页，共三十一页，编辑于2023年，星期五弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不能小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。弯曲边过短不易弯成型，故应使弯曲边高度H＞2s。若H＜2s，则必须压槽，或增加弯曲边高度，然后加工去掉（如图）。弯曲带孔件时，为避免孔的变形，孔的边缘距弯曲中心应有一定的距离（如图）。图中L＞1.5～2s。当L过小时,可在弯曲线上冲工艺孔,如对零件孔的精度要求较高，则应弯曲后再冲孔。对弯曲件的要求第二十六页，共三十一页，编辑于2023年，星期五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：rd≥S，R≥2S，r≥（3-5）S。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厚变化的规律（最大变薄率约在10%～18%左右）。第二十七页，共三十一页，编辑于2023年，星期五落料不超过IT10，冲孔不超过IT9，弯曲不超过IT9～IT10。拉深件高度尺寸精度为IT8～IT9，经整形工序后尺寸精度达IT6～IT7。拉深件直径尺寸精度为IT9～IT10。3.4.4.3拟订冲压工艺方案1.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、尺寸、公差及生产批量确定的。(1)剪裁和冲裁剪裁与冲裁都能实现板料的分离。(2)弯曲(3)拉深3.4.4.2

冲压件的精度和表面质量第二十八页，共三十一页，编辑于2023年，星期五

(1)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）；当采用连续模冲裁时，则应先冲孔（或切口）后落料。

(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，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。

(4)对于有孔或缺口的拉深件，一般应先拉深，后冲孔（或缺口）。对于带底孔的拉深件，有时为了减少拉深次数，当孔径要求不高时，可先冲孔，后拉深。当底孔要求较高时，一般应先拉深后冲孔，也可先冲孔，后拉深，再冲切底孔边缘达到要求。

(5)校平、整形、切边工序，应分别安排在冲裁、弯曲拉深之后进行。2.确定冲压工序的顺序与数目第二十九页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.4.4.4确定模具类型与结构形式根据确定的冲压工艺方案选