板料冲压成形工艺李叶

1、第 页,1,通过冲模对板料施以外力，使其产生分离或变形的方法。 冲压一般在室温下进行，所以又称为冷冲压。,什么是冲压（pressing),冲压过程视频,冲床结构视频,第三节 板料冲压成形工艺,第 页,2,冲压的特点,1. 可以冲出形状复杂的零件，废料较少。,2. 产品精度高，表面光洁，互换性好。,3. 零件质量轻、强度和刚度较高。,4. 操作简单，便于机械化和自动化，生产率很高，故零件成本低。,机械化、自动化示例,冲压件与铸件的比较,第 页,3,本节内容,一、冲压成形基本工序,二、冲压模具及其结构,三、冲压件结构设计,第 页,4,使坯料的一部分与另一部分沿一定的轮廓线相互分离的工序,1.分离工

2、序 (cutting process),一、冲压成形基本工序,第 页,5,（1）落料与冲孔（统称冲裁） 使坯料按封闭的轮廓分离的工序,落料 (blanking),工件,冲孔 (punching),动画,第 页,6,冲裁过程:,冲裁时经历弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段。 冲裁件断面上存在圆角带、光亮带和断裂带。 冲裁件质量一般不高，其粗糙度一般为Ra12.5，尺寸精度一般IT10。,综上所述:冲裁是利用凸模与凹模刃口的作用,使板料产生分离的.它具有以下特点:,动画,第 页,7,冲裁过程:,冲裁时经历弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段。 冲裁件断面上存在塌角、光亮带、断裂带毛刺。 冲裁件质

3、量一般不高，其粗糙度一般为Ra12.5，尺寸精度一般IT10。,综上所述:冲裁是利用凸模与凹模刃口的作用,使板料产生分离的.它具有以下特点:,动画,第 页,8,(3)修整 (shaving),利用修整模沿冲裁件的外缘或内孔刮去一层薄薄的切屑，以提高冲裁件的加工精度和断面光洁度的冲压方法,使板料沿不封闭轮廓分离的工序,（2）切断 (shearing),内孔修整动画,外缘修整动画,切断动画,第 页,9,2. 变形工序 (forming process),使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序,第 页,10,（1）弯曲 (bending),使坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工艺

4、,弯曲视频,弯曲动画1,弯曲动画2,弯曲动画3,1）弯曲特点（以V形件为例）,1）弯曲特点（以V形件为例）,1）弯曲特点（以V形件为例）, 变形仅仅发生在与凸模接触的圆角范围内, 坯料内侧受压缩，外侧受拉伸,从网格线前后的变化可以看出,1）弯曲特点（以V形件为例）,第 页,15,2) 弯曲的质量问题及防止 弯裂 板料外侧因拉应力过大而产生裂纹,防止办法：, 限制弯曲件的弯曲半径， 使 r rmin,rmin,-最小弯曲半径; 对应着材料的极限变形程度。,第 页,16, 弯曲线应尽可能与纤维方向垂直,2,1,两种落料方式, 回弹,回弹动画,解决方法：模具角度略小于工件角度,回弹视频,第 页,17

5、,把平板毛坯变为开口的空心工件的工序,（2）拉深 (drawing),第 页,18,1）拉深过程（以圆筒形零件为例）,拉深动画,拉深视频,拉深件实例,第 页,19, 拉裂,原因：毛坯被强制拉入凹模时，拉应力 超过了材料本身的强度极限,拉裂废品,2) 最容易出现的质量问题,视频,第 页,20, 起皱,原因：毛坯边缘受压应力过大,褶皱的形成,起皱的工件,正常的工件,2) 最容易出现的质量问题,视频,第 页,21,实践证明，能否拉深成形很大程度上取决于坯料与工件的相对尺寸。相对尺寸越大，则变形程度越大，越容易出现质量问题。因此，生产中采用了一个重要的工艺参数以防止拉裂或起皱，此参数即拉深系数。,3)

6、 拉深系数,(drawing coefficient),第 页,22,m =,d,D,拉深件直径,坯料直径,m 越小, 变形程度越大。,每一种材料，变形程度都是有极限的，所以都有一个极限拉深系数 mmin。 拉深时，m 都不应该小于mmin 。即,显然， m小于1。 一般 mmin 在0.50.8范围内。,当不能一次成形时，可采用多次拉深。,拉深系数用 m 表示,成形条件,m mmin,第 页,23,d1,d2,总拉深系数等于每次拉深系数的乘积。,第二次拉深系数 m2 = d2 / d1 ;,第三次拉深系数 m3 = d3 / d2 ;,第 n 次拉深系数 mn= dn/dn-1 ;,二次拉深

7、动画,第 页,24,拉深件的质量问题是 拉裂 和 起皱 ； 拉深时是否会拉裂和起皱与变形程度有关，变形程度可以用拉深系数m来表示。 m越小，变形程度越 大 ； 每一种材料都有其极限变形程度，也就有其极限拉深系数mmin ，拉深时，应使 m mmin ； 在多次拉深时，应使每一次的拉深系数mn= dn/dn-1都大于极限拉深系数mmin ，并且应使后一次m值比前一次m值略 大 些。,拉深内容要点,第 页,25,拉深凸凹模间隙与冲裁模比有什么不同？ 拉深的凸模和凹模间隙比落料时的凸凹模间隙大，一般大于板料的厚度。落料的凸凹模间隙小于板的厚度，且凸凹模间隙要求合适，这样上下裂纹重合一致，冲裁力、卸料

8、力和推件力适中，模具才具有足够的寿命，落料的尺寸几乎与模具一致，且塌角、毛刺和斜度均很小。过大或过小的间隙都会影响模具的使用寿命和零件质量。 凸凹模形状与冲裁模相比有什么不同？ 冲裁是分离工序，凹模与凸模边缘是锋利的刃口，而拉深是变形工序，凸凹模边缘是圆角。,讨论,拉深动画,冲裁动画,第 页,26,问题：怎样使拉深件不产生拉裂或起皱？下列筒形拉深件哪个容易成形？,a.直径 80mm 高 100mm,c.直径 60mm 高 75mm,b.直径 70mm 高 75mm,多次拉深；合适的凸凹模圆角半径；合适的凸凹模间隙，过小，模具与拉深件的摩擦力增大，易拉穿工件和擦伤工件表面，且降低模具寿命。间隙过

9、大，又容易使拉深件起皱，影响拉深件的尺寸精度。润滑，为减少摩擦，降低拉深件壁部的拉应力和减少模具的磨损；压边力，压边圈上的压力不要过大，以不产生皱折为宜。,第 页,27,将制件的孔边缘或外边缘翻转成竖立或一定角度的直边的工艺,内孔翻边,外缘翻边,（3）翻边 (flanging),翻边视频,内孔翻边最容易出现的质量问题：,孔边缘受拉伸破裂,内孔翻边动画,第 页,28,使局部材料厚度变薄而成形的方法,（4） 起伏,应用举例：夏利车前盖,起伏视频,通过模具使空心件或管状坯料向外扩张， 胀出所需的凸起曲面,（5） 胀形,胀形视频,（6） 旋压,旋压视频,胀形动画,第 页,29,汽车消音器零件的冲压工序

10、,成形过程视频,第 页,30,二、冲压模具及其结构,第 页,31,1.简单模,在冲床的一次冲程中，只完成一个工序的冲模,(simple die),在冲床的一次冲程中，在模具不同部位上完成 数道工序的冲模,2.连续模,(progressive die),3.复合模,在冲床的一次冲程中，在模具同一部位上同时完成数道工序的冲模,(compound die),动画,动画1,落料拉深复合模1,切断弯曲复合模,落料拉深复合模2,第 页,32,三、冲压件结构设计,1.冲裁件的结构工艺性,（1） 形状应尽量简单，最好由直线与圆弧组成。应避免过长的悬臂和窄槽，它们的宽度b应大于料厚s 的两倍。,（2） 内、外转

11、角处应用圆弧连接，圆角半径应大于料厚的一半。(参见表2-6）,第 页,33,（4） 孔间距离或孔与边缘距离不能太小，一般a 2s , 但要保证a 3 4 mm 。,（3） 冲孔尺寸不能太小，最小孔径或最小边长要大于（0.5 1.5）s 。,第 页,34,2.弯曲件的结构工艺性,（1） 弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径。,（2） 弯曲边过短不易成形，故应使弯曲边的平直部分H 2S 。,（3） 孔的位置不能离弯曲线太近，一般S 2mm 时， L S; S 2mm时 , L 2S 。,第 页,35,3.拉深件的结构工艺性,（1） 形状应简单、对称，尽量避免深度大的拉深件，以减少拉深次数。,（2） 为避免角部产生裂纹，侧壁与底面间圆角半径r1、侧壁与凸缘间圆角半径r2以及矩形件四壁间圆角半径r3应尽可能大些。一般应满足：