金属工艺学薄板的冲压成型2.ppt

1、,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,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。,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,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,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

2、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1/21/3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,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

3、）。,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。,冲裁力的计算,平刃冲模的冲裁力按下式计算:P = KLs 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； 材料抗剪强度（MPa），取=0.8b。,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。,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

4、度。,修整后冲裁件公差等级 达IT6IT7，表面粗糙度 Ra为0.81.6m。,修整工序简图,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,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,拉伸过程动画仿真,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

5、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：,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0.50.8。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 = m1m2mn,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，

6、而r凸=（0.61）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=（1.11.2）s.,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。,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010。,与坯料纤维方向垂直,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,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

7、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,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,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,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,3

8、.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,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,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H2s。若H2s，则必须压槽，或增加弯曲边高度，然后加工去掉（如图

9、）。,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L1.52s。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,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：rdS，R2S，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）。,落料不超过IT10，冲孔不超过IT9，弯曲不超过IT9IT10。 拉深件高度尺寸精度为IT8IT9，经整形工序后尺寸精度达IT6IT7。

10、拉深件直径尺寸精度为IT9IT10。,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,(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,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用冲模类型，并进一步确