冲压工艺学(全)

1、冲压技术，目录，第1章概述第2章冲压变形基础第3章冲裁第4章弯曲第5章胀形第6章直壁形零件的拉深第7章曲面形零件的拉深第8章翻边第1章概述第1章。定义：冲压是一种在室温下对金属板材施加压力的冲压加工方法，通过安装在压力机上的模具使其分离或塑性变形，从而获得所需的零件。也称为冷冲压或钣金冲压。第1章概述2。应用冷冲压广泛应用于汽车、电机、电器、仪器和日用品，在国防工业中占有重要地位。精密机械中，冲压件比例：8085；仪器、仪表、电机6070辆，汽车6075%；自行车、缝纫机、手表80；电视，录音机，摄像机90，第1章概述，冲压件汽车产品，第1章概述，冲压件家用产品，第1章概述，冲压件其他工业产品

2、，第1章概述，第3章。特点、适用范围广金属材料非金属材料(胶木、有机玻璃、纸板、皮革)仪表零件(几克)汽车覆盖面一般不需要加热；材料利用率可达7085以上。产品质量稳定，加工精度高，互换性好，一般无需进一步加工。操作简单，易于实现机械化、自动化，模具要求高，制造复杂，周期长，制造成本高，这些都限制了小批量生产。生产中有噪音。第一章总结，4。工艺分类和分离工艺：成型工艺：冲压件和钣金沿一定的轮廓线相互分离，冲压件的分离截面必须满足一定的要求。如下料、冲孔、切割、修整、切割等。冲压坯料塑性变形而没有损坏，并转变成所需的成品形状。同时应满足弯曲、深冲、胀形、翻边、扩口、缩颈、拉弯、旋压等尺寸精度要求

3、。第一章概述了分离过程，第一章概述了成形过程，第一章概述了冲压技术的现状和发展。现状：中国是冲压加工大国(2004年，仅汽车、冰箱、空调等冲压件就消耗钢材700多万吨，占全国钢材消耗量的1/10以上，占全国冷轧钢板的70%。由此可见，中国的冲压市场有着巨大的需求和商机。主要表现在：(1)缺乏原始技术创新能力；(2)汽车覆盖件冲压模具设计等关键代表技术自主开发能力薄弱；(3)材料和能源利用率低，耗材消耗严重；(4)冲压企业集中度不够，设备陈旧，数字化水平低。第一章总结了面临的挑战：(1)集约化生产、个性化发展、节能环保的要求将推动冲压行业新一轮的技术创新和转型；(2)仿真技术的开发和应用是冲压开

4、发的必要手段；(3)自动化和灵活性是冲压开发中必须考虑的因素；(4)复合材料的应用将推动冲压技术的发展；(5)新工艺的出现推动了行业的进步。这些新工艺是：一、复合材料成型工艺；b .不同厚度激光拼焊板的冲压工艺；c、内部高压胀管技术；d、轻合金成型技术；数字化成形技术。第一章总结了发展道路和特点：夯实基础、提升技术、加强创新(1)突出“精、济、网”；(2)冲压成形更加科学、数字化和可控；(3)冲压可以实现全过程控制；(4)产品从设计开始就进入控制，考虑过程；(5)冲压生产的灵活性和灵活性；(6)复合技术的应用。第二章是冲压变形的基础，第二章是冲压变形中的应力和变形特征，板料在冲压过程中的塑性变

5、形是影响冲压变形的主要因素某个力的作用方式和大小对应于某个变形。因此，为了研究和分析金属的塑性变形过程，首先必须了解坯料中的力与塑性变形之间的关系。第二章，冲压变形基础，1。应力，如果p是作用在微元区域f上的内力，那么应力s是内力p与区域f之比的极限(当f趋于零时):总应力s可以分解成三个应力：一个法向应力(垂直于平面)和两个剪切力(与平面相切)；在第二章冲压变形基础中，坯料中各点的应力状态可分为九种应力状态。在第二章冲压变形基础中，总是可以找到三个垂直平面，在这三个平面上只有法向应力而没有剪应力，这三种应力称为主应力。在冲压变形中，用主应力来表示应力状态是很方便的。通常，变形坯料的经向(径向

6、)、厚度方向和纬向(切向和周向)被作为主轴方向，主轴方向通常用于表示主应力状态。应力状态的简化：因为当金属板变形时，厚度方向的应力与其它两个方向的应力相比非常小或为零，所以通常将其视为平面应力状态(双向应力状态)，平面应力状态的分析比三向应力问题的分析简单。为了便于研究，将板料平面上相互垂直的两个应力视为主应力，即引起毛坯变形区塑性变形的应力。2.在应变冲压过程中，毛坯的形状和尺寸会发生变化，变化的大小可以用应变来表示。线性应变和剪切应变。1)相对应变相对应变是变形长度与原始长度的比值。这种变形表示方法没有考虑材料的变形是一个渐进的累积过程，因此计算结果与实际情况相比有误差，并且变形越大，误差

7、越大，所以只能用于小变形。(10%)，第二章冲压变形基础，2)真实应变(对数应变)真实应变是变形后长度与变形前长度之比的对数，3)相对应变与真实应变的关系真实应变能反映变形的连续过程，而相对应变只与变形的开始和结束尺寸有关，不能反映变形的连续过程。举个例子。第二章是冲压变形基础。3.应力应变关系在弹性变形过程中，应力应变关系遵循胡克定律。当塑性变形区受到单向应力时，应力应变关系可用硬化曲线或硬化曲线的数学表达式来表示。塑性变形区的复杂应力状态受两个以上应力方向的影响，应力应变关系可用总量理论或增量理论表示。总量理论，或，第2章，冲压变形基础，增量理论，或，其中平均应力也称为静水压力。第二章，冲

8、压变形的基础，体积不变性定律的三个推论：当塑性变形发生时，只有形状变化，而体积不变；无论何种应变状态，一个主应变的符号与另外两个主应变的符号相反；给定两个菌株，我们可以找到第三个菌株。4.体积不变性定律：认为塑性变形体的体积不变，只有形状改变。它可以用下面的公式表示为真应变。当变形程度小于10时，可以用相对应变来表示。第二章，冲压变形基础，当金属在能量条件下发生塑性变形时，其单位体积的变形势能是一定的。其简化公式为：公式中的中间主应力影响系数约为1.1；真正的变形阻力可以由硬化曲线来确定。5.塑性条件当施加单向应力时，金属从弹性变形转变为塑性变形的条件是应力达到屈服极限，即在复杂应力状态下，金

9、属进入并保持塑性变形的条件称为塑性条件，也称为屈服准则。在.之前它可以写成如下：第2章，冲压变形基础，2.2硬化和硬化曲线，1。硬化现象随着变形程度的增加，决定金属变形抗力的硬度、硬度等指标增加，而硬度、硬度等塑性指标下降。金属的这种效应称为加工硬化，其数学表达式是：加工硬化对冲压变形有不同的影响，如有利于伸长变形，不利于翻边等。在冷变形中，材料的变形抗力随变形程度的变化用硬化曲线表示。第二章冲压变形基础、硬化曲线和表达式硬化曲线可以通过拉伸、压缩、扭转和液压胀形得到。显示变形阻力和变形程度之间关系的曲线。特征：分类：型硬化曲线：型硬化曲线：型硬化曲线：第二章冲压变形基础，2。硬化曲线和表达式

10、直线用硬化曲线上颈缩点处切线表示，其中截距F硬化模量是硬化直线斜率1)当应变用伸长率表示时，2)当应变用截面缩小率表示时，直线硬化曲线是近似的。其他位置存在差异，尤其是当变形较大或较小时。在第二章冲压变形的基础上，用幂函数曲线表示公式中的材料常数C，也称硬化系数N，加工硬化指数，也称N值常数C，在拉伸实验中可以得到N值。由于幂函数曲线接近材料的实际硬化曲线，所以在冲压工艺中经常被用来代替硬化曲线。第二章冲压变形基础概述了冷冲压的定义、工艺特点和分类，冲压变形的应力特征和应力应变关系硬化曲线及数学表达形式，第二章冲压变形基础，2.3各种冲压成形方法的力学特征和分类冲压成形中，变形毛坯分为变形区和

11、未变形区。根据毛坯变形区的受力情况(应力状态)和变形特征，从变形力学理论的角度将冲压变形模式归纳为以下几种情况，并分别研究了它们的变形特征。一、变形区b变形区、传力区c待变形区、第二章冲压变形基础，1)冲压毛坯变形区在双向拉应力作用下分为两种情况：(1)重新确定，变化范围是当时为双向等拉，当时为单向拉，这在冲压应力图的GOH和冲压应变图的AON中。1。变形分类，第二章，冲压变形基础，(2)，再次确认：当时是双轴等张力，当时是单张力，在冲压应力图的AOH中，冲压应变图的AOC中与此变形对应的变形是胀形和内孔翻边。2)冲压变形区的二维压应力，(1)冲压应力图的COD，冲压应变图的GOE(2)，(2

12、)冲压应力图的DOE，以及与此情况相关的冲压应变图的GOL变形包括颈缩变形等。在第2章，冲压变形基础中，3)变形区受不同应力的影响，且拉应力的绝对值大于压应力的绝对值(1)，并且它在冲压应力图和GOF中是MON冲压应变图；(2)此外，它还在冲压应力图和COD的AOB中；冲压应变图；与这种情况相反，变形是耀斑等。4)变形区受不同应力的影响，压应力的绝对值大于拉应力的绝对值(1)，并且它是在冲压应力图的e of和MOL中；冲压应变图；(2)冲压应力图的BOC和DOE冲压应变图；与这种情况相反的变形是深冲等。在第二章冲压变形的基础上，对上述四种应力状态的分析结果可以归纳为两类：伸长变形和压缩变形。第

13、二章，冲压变形的基础，当拉应力绝对值在在冲压变形图上，模是拉伸成形和压缩成形的边界，而FOB是冲压应力图上的边界。对于同一种变形中的各种冲压方法，同样的观点和方法可以用来解决冲压中的各种问题。例如，这两种方法的极限成形参数的确定、影响因素和改进措施是不同的。第二章是冲压变形的基础，第三类是具有两个特点的成形方法。不同变形区域的问题不容忽视。我们应该同时从两个方面着手，采取必要的措施同时解决这两个问题。第2章，冲压变形基础，2。冲压成形极限及影响因素提高延伸率成形极限的措施1)提高材料塑性；2)降低变形不均匀程度(提高塑性变形的稳定性)；3)消除局部应力集中因素，提高压缩成形极限的措施1)提高传

14、力区的承载能力，降低变形区的变形阻力和摩擦阻力；2)防止坯料的变形区翘曲和起皱；3)以降低变形区变形阻力为主要目的的退火，第2章：冲压变形基础，两种冲压成形的比较，第2章：冲压变形基础，第2.4章冲压性能和钣金试验方法。定义：钣金冲压性能是指钣金对各种冲压加工方法的适应性，包括成形极限(抗裂性)、形状和尺寸精度(粘模和凝固)、模具寿命、变形力等。第二章，冲压变形基础，试验方法可分为间接试验和直接试验(模拟试验)。间接测试板的应力状态和应力状态与实际冲压有一定的差异，因此结果只能间接反映板的冲压性能，有时还需要一些分析方法。如拉伸试验、成形极限线、金相试验和硬度试验。直接试验(模拟试验)的应力状

15、态和应力状态与实际冲压基本相同，结果更加准确。如拔罐试验、极限拉伸比试验、拉伸力对比试验、锥形件综合性能试验、扩孔试验、吉田起皱试验、液压胀形试验等。1.拉伸试验拉伸试样从待测板上切下，试样长度根据标准(如GB22887)确定，宽度根据材料厚度可为10毫米、15毫米、20毫米和30毫米，尺寸偏差不大于0.02。该试验在拉伸试验机上进行，可获得拉伸力和行程(试样伸长率)的拉伸曲线。从公式中，可以得到用名义应力和延伸率表示的拉伸曲线：第二章冲压变形基础，从拉伸曲线中得到几个重要参数：1)屈服极限，塑性变形开始发生；2)强度极限，开始出现不均匀变形，即塑性拉伸失稳。3)屈强比小，冲压变形范围大，有利

16、于几乎所有的冲压变形。压缩成形：变形区切向应力小，起皱倾向小，压边力小，摩擦损失小，侧壁载荷小，变形程度高，冻结件拉力小，工艺稳定性高，回弹小，有利于提高精度。第二章，冲压变形基础，4)均匀延伸率和总延伸率冲压一般是在板材的均匀变形范围内进行的，因此它对冲压变形有直接的影响，表明了板材稳定的塑性变形能力，并直接决定了板材5)n值(硬化指数)大多数金属的硬化规律可以用以下公式表示：N值代表塑性变形材料的硬化强度。n值大，可使延伸率变形均匀，扩大变形区，减少毛坯局部变薄，提高极限变形程度。考虑到板的方向性，建议采用：第二章，冲压变形基础，N值确定方法(1)两点法的硬化曲线满足上述公式两边的对数，为直线方程，N为斜率。n的值可以根据以下公式计算：Chapt第二章冲压变形基础，(2)阶梯试样法阶梯试样在图纸破损时记下，然后：减去上述两个公式，第二章冲压变形基础，(3)一点幂公式超薄颈点切线斜率()为：实验曲线超薄颈点斜率可通过以下分析得到：拉伸试验中，拉力P等于试样实际应力与实际截面积的乘积。 这时，在第二章“冲压变形基础”中，由于实验曲线的细颈点的切线斜率应等于幂型细颈点的斜率，所以求解方程的N值等于拉伸试样中出现细颈时的对数应变值。 第二章，冲压变形基础，(6)r值是拉伸试验中宽度应变与厚度应变之比(一般变形量为20)，也就是通常所说的(板厚方向