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1、05/11/2022上次课内容的回顾上次课内容的回顾塑性变形理论及假设塑性变形理论及假设塑性变形机理：塑性变形机理：晶体内部产生滑移的结果，（晶体内部产生滑移的结果，（位错运动）位错运动）造造 成晶体的塑性变形成晶体的塑性变形金属变形过程中的组织与性能金属变形过程中的组织与性能获得细化的获得细化的再结晶组织；气孔、缩松再结晶组织；气孔、缩松等被压合；形成等被压合；形成纤维组织纤维组织；特点：各个方向上的力学性能不相同特点：各个方向上的力学性能不相同冷变形及热变形冷变形及热变形冷变形：冷变形：只有只有加工硬化加工硬化而无而无回复回复与与再结晶再结晶现象现象热变形：热变形：变形温度在再结晶温度以上
2、，无任何加工硬化变形温度在再结晶温度以上，无任何加工硬化影响塑性变形的因数影响塑性变形的因数塑性塑性和和变形抗力变形抗力内因：化学成分的影响；金属组织的影响内因：化学成分的影响；金属组织的影响外因：变形温度的影响；变形速度的影响；应力状态的影响外因：变形温度的影响；变形速度的影响；应力状态的影响模膛锻造成型工艺模膛锻造成型工艺 （自学）（自学）05/11/2022上次课内容的回顾上次课内容的回顾模膛锻造成型工艺模膛锻造成型工艺 锻件结构的工艺性锻件结构的工艺性避开锥体和斜面结构避开锥体和斜面结构几何体间的交接处几何体间的交接处不应形成空间曲线不应形成空间曲线05/11/2022第第1111章章
3、 板料冲压板料冲压11.1.11.1.板料冲压的基本工序板料冲压的基本工序11.2 11.2 冲压件结构设计要求冲压件结构设计要求11.4 11.4 板料冲压设备（自学）板料冲压设备（自学）11.3 11.3 冲压模具冲压模具主要内容主要内容重点内容：重点内容：1.初步驾驭分别工序和变形初步驾驭分别工序和变形工序的种类、特点及应用。工序的种类、特点及应用。2.依据各种工序的特点，合依据各种工序的特点，合理地选择冲压工艺参数，正理地选择冲压工艺参数，正确设计冲压件结构；确设计冲压件结构；3.了解常用冲压模具的结构、了解常用冲压模具的结构、特点及工作原理。特点及工作原理。作业：作业：P176 P1
4、76 11.611.6、11.711.705/11/202211.1.11.1.板料冲压的基本工序板料冲压的基本工序 分别工序是使坯料的一部分与另一部分相互分别的工序。如落料、冲孔、切断、精冲等。05/11/2022概概 述述 薄板的冲压成型是利用冲模使板料产薄板的冲压成型是利用冲模使板料产生分别或变形的加工方法。生分别或变形的加工方法。这种加工方法通常是在常温下进行的，这种加工方法通常是在常温下进行的，所以又叫冷冲压或板料冲压。所以又叫冷冲压或板料冲压。板料冲压具有下列特点：板料冲压具有下列特点：便于实现自动化，生产率很高，操便于实现自动化，生产率很高，操作简便。作简便。节约原材料，节约能源
5、消耗。节约原材料，节约能源消耗。产品重量轻、强度高、刚性好。产品重量轻、强度高、刚性好。产品尺寸稳定，互换性好，可以加产品尺寸稳定，互换性好，可以加工形态困难的零件。工形态困难的零件。冲压成型冲压成型05/11/202211.1.1 落料及冲孔落料及冲孔 落料是被分别的部分为成品，而周边是废料；落料是被分别的部分为成品，而周边是废料；冲孔是被分别的部分为废料，而周边是成品冲孔是被分别的部分为废料，而周边是成品;落料过程仿真落料过程仿真冲孔过程仿真冲孔过程仿真05/11/202211.1.1.1 冲裁变形过程冲裁变形过程弹性变形阶段弹性变形阶段塑性变形阶段塑性变形阶段断裂分别阶段断裂分别阶段冲裁
6、变形过程仿真冲裁变形过程仿真05/11/202211.1.1.2 11.1.1.2 冲裁件断面质量及其影响因素冲裁件断面质量及其影响因素 塌角塌角a：它是在冲裁过程中刃口：它是在冲裁过程中刃口旁边的材料被牵连拉入变形（弯旁边的材料被牵连拉入变形（弯曲和拉伸）的结果。曲和拉伸）的结果。光面光面b：它是在塑性变形过程中：它是在塑性变形过程中凸模（或凹模）挤压切入材料，凸模（或凹模）挤压切入材料，使其受到剪切应力使其受到剪切应力和挤压应力和挤压应力的作用而形成的。的作用而形成的。毛面（断裂带）毛面（断裂带）c：它是由于刃：它是由于刃口处的微裂纹在拉应力口处的微裂纹在拉应力作用下作用下不断扩展断裂而形
7、成的。不断扩展断裂而形成的。毛刺毛刺d：冲裁毛刺是在刃口旁边：冲裁毛刺是在刃口旁边的侧面上材料出现微裂纹时形成的侧面上材料出现微裂纹时形成的。的。v要提高冲裁件的质量，就要增大要提高冲裁件的质量，就要增大光面的宽度，缩小塌角和毛刺高光面的宽度，缩小塌角和毛刺高度，并削减冲裁件翘曲。度，并削减冲裁件翘曲。05/11/202211.1.1.3 凸凹模间隙对冲裁件质量的影响凸凹模间隙对冲裁件质量的影响当间隙过小时当间隙过小时，光面宽度增加，塌角、，光面宽度增加，塌角、毛刺、斜度等都有所减小，工件质量较毛刺、斜度等都有所减小，工件质量较高。外表尺寸略有增大，内腔尺寸略有高。外表尺寸略有增大，内腔尺寸略
8、有缩小（弹性回复）。缩小（弹性回复）。当间隙过大时，断面光面减小，塌角与当间隙过大时，断面光面减小，塌角与斜度增大，形成厚而大的拉长毛刺，且斜度增大，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峻。难以去除，同时冲裁的翘曲现象严峻。外形尺寸缩小，内腔尺寸增大，模具寿外形尺寸缩小，内腔尺寸增大，模具寿命较高。命较高。当间隙合适时，这时间面约占板厚的当间隙合适时，这时间面约占板厚的1/21/3左右，切断面的塌角、毛刺和斜度左右，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样，均很小。零件的尺寸几乎与模具一样，完全可以满足运用要求。完全可以满足运用要求。间隙小间隙小间隙大间隙大间
9、隙适中间隙适中05/11/202211.1.1.4 11.1.1.4 凸凹模刃口尺寸的确定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，然后依据间隙凹模作设计基准件，然后依据间隙Z Z确定凸模尺寸（即用确定凸模尺寸（即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值）。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，然后依据间隙设计基准件，然后依据间隙Z Z确定凹模尺寸（即用扩大确定凹模尺寸（即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值）。凹模刃口尺寸
10、来保证间隙值）。在冲裁件尺寸的测量和运用中，都是以光面的尺寸为基准。在冲裁件尺寸的测量和运用中，都是以光面的尺寸为基准。落料件的光面是因凹模刃口挤切材料产生的落料件的光面是因凹模刃口挤切材料产生的而冲孔的光面是凸模刃口挤切材料产生的而冲孔的光面是凸模刃口挤切材料产生的05/11/2022落料凹模和冲孔凸模尺寸落料凹模和冲孔凸模尺寸落料凹模落料凹模基本尺寸应取工件尺基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的寸公差范围内的较小的尺寸较小的尺寸。冲孔凸模冲孔凸模基本尺寸应取工件尺基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的寸公差范围内的较大尺寸较大尺寸。05/11/202211.1.1.5 冲裁力的计算冲裁力的计算平刃冲
11、模的冲裁力按下式计算平刃冲模的冲裁力按下式计算:P=KLs 式中：式中：P P 冲裁力冲裁力N N；L L 冲裁周边长（冲裁周边长（mmmm）；）；s s 坯料厚度（坯料厚度（mmmm）；）；K K 系数，常取系数，常取1.31.3；材料抗剪强度（材料抗剪强度（MPaMPa），取），取=0.8=0.8b b。11.1.1.6 冲裁件的排样冲裁件的排样 排样是指落料件在条料，带料或排样是指落料件在条料，带料或板料上合理布置的方法。板料上合理布置的方法。落料件的排样有两种类型：无搭落料件的排样有两种类型：无搭边排样和有搭边排样。边排样和有搭边排样。11.1.1.7 11.1.1.7 修整修整 修整
12、是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮修整是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，以切掉一般冲裁时在冲裁削一薄层金属，以切掉一般冲裁时在冲裁件断面上存留的剪裂带和毛刺，从而提高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。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修整后冲裁件公差等级达IT6IT7，表面粗糙度表面粗糙度Ra为为0.81.6m。11.1.1.8 11.1.1.8 切断切断切断是指用剪刃或冲模将板料沿切断是指用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓进行分别的工序。不封闭轮廓进行分别的工序。05/11/20221111.1.2 1.2 变形工序变形工序11
13、.1.2.1 拉深变更过程拉深变更过程拉深过程及变形特点：拉深过程及变形特点：凸模和凹模有确定的圆角，其间隙一般凸模和凹模有确定的圆角，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。形，厚度基本不变。直壁厚度有所减小。圆筒形零件的拉深圆筒形零件的拉深05/11/2022 假如拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可接受多次拉深工艺。第一次拉深系数 m1=d1/D 其次次拉深系数 m2=d2/d1 第几次拉深系数 mn=dn/dn-1 总的拉深系数 m=m1m2mn正确选择拉伸系数正确选择拉伸系数 拉深件直径拉深件直径d与坯料
14、直径与坯料直径D的比值称为拉深系数，用的比值称为拉深系数，用m表示，即表示，即m=d/D。拉深系数不小于拉深系数不小于0.50.8。坯料的塑性差取上限值，塑性好取。坯料的塑性差取上限值，塑性好取下限值。下限值。拉深中常见的废品及防止措施拉深中常见的废品及防止措施拉伸件中最危急的部位是直壁与底部的过渡圆角处，当拉应力超过拉伸件中最危急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，此处将被材料的强度极限时，此处将被“拉裂拉裂”。防止。防止“拉裂拉裂”的措施有：的措施有：05/11/2022v留意润滑留意润滑v拉深过程中另一种常见缺陷拉深过程中另一种常见缺陷是起皱。可接受设置压边圈是
15、起皱。可接受设置压边圈的方法解决，也可以通过增的方法解决，也可以通过增加毛坯的相对厚度（加毛坯的相对厚度（T/D）或）或拉深系数的途径来解决。拉深系数的途径来解决。合理设计拉深模工作零件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，取凸凹模的圆角半径。材料为钢的拉深件，取r r凹凹=10s=10s，而，而r r凸凸=（0.60.61 1）r r凹。这两个圆角半径过小，产品简洁拉裂。凹。这两个圆角半径过小，产品简洁拉裂。凸凹模间隙。一般取凸凹模间隙。一般取Z=Z=（1.11.11.21.2）s.s.05/11/202211.1.2.2 弯曲变更过程弯曲变更过程 弯曲是将坯料弯成确定
16、的角度，确定的曲率形成确定形态零件的工序。防止裂开，弯曲的最小半径应为防止裂开，弯曲的最小半径应为rmin=（0.251）s。s为金属板料的厚度。材料塑性好，则弯曲半径可小些。为金属板料的厚度。材料塑性好，则弯曲半径可小些。05/11/2022 弯曲时还应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向垂直。弯曲时还应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向垂直。回弹现象回弹现象-由于弹性变形的复原，坯料略微弹回一点，由于弹性变形的复原，坯料略微弹回一点，使被弯曲的角度增大。一般回弹角为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与坯料纤维方向垂直05/11/202211.1.2.3 其它冲压成型其它冲压成型
17、胀形主要用于平板毛胀形主要用于平板毛坯的局部胀形（或叫起伏坯的局部胀形（或叫起伏成型），如压制凹坑，加成型），如压制凹坑，加强筋，起伏形的花纹及标强筋，起伏形的花纹及标记等。另外，管类毛坯的记等。另外，管类毛坯的胀形（如水纹管）、平板胀形（如水纹管）、平板毛坯的拉形等，均属胀形毛坯的拉形等，均属胀形工艺。工艺。胀形胀形05/11/2022 翻边是在坯料的平面部分或曲面翻边是在坯料的平面部分或曲面部分上使板料沿确定的曲率翻成直部分上使板料沿确定的曲率翻成直立边缘的冲压成型方法。内孔翻边立边缘的冲压成型方法。内孔翻边（图（图9-159-15）和外缘翻边。）和外缘翻边。翻边翻边05/11/2022旋
18、压旋压旋压的基本要点是：旋压的基本要点是：(1)合理的转速合理的转速(2)合理的过渡形态合理的过渡形态(3)合理加力合理加力05/11/2022 11.2.1 分析冲压件的结构工艺性分析冲压件的结构工艺性对冲裁件的要求对冲裁件的要求 冲裁件的形态应力求简洁、对称，有利于材料的合理冲裁件的形态应力求简洁、对称，有利于材料的合理利用利用,同时应避开长槽与瘦长悬臂结构，否则制造模具困同时应避开长槽与瘦长悬臂结构，否则制造模具困难。难。利用率高利用率高利用率低利用率低落料外形不落料外形不合理合理11.2 11.2 冲压件结构设计要求冲压件结构设计要求零件形态与节约材料的关系零件形态与节约材料的关系05
19、/11/2022 冲裁件的内、外形转角处，要尽量避开尖角，冲裁件的内、外形转角处，要尽量避开尖角，应以圆弧连接。以避开尖角处应力集中被冲模应以圆弧连接。以避开尖角处应力集中被冲模冲裂。冲裂。冲孔件尺寸与厚度关系合理冲孔件尺寸与厚度关系合理05/11/2022弯曲件形态应尽量对称，弯曲半径不能小弯曲件形态应尽量对称，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。纤维方向，以免成型过程中弯裂。弯曲边过短不易弯成型，故应使弯曲边高弯曲边过短不易弯成型，故应使弯曲边高度度H2s。若。若H2s，则必需压槽，或增加，则必需压槽，或增
20、加弯曲边高度，然后加工去掉（如图）。弯曲边高度，然后加工去掉（如图）。弯曲带孔件时，为避开孔的变形，弯曲带孔件时，为避开孔的变形，孔的边缘距弯曲中心应有确定的距孔的边缘距弯曲中心应有确定的距离。图中离。图中L1.52s。当。当L过小时过小时,可在弯曲线上冲工艺孔可在弯曲线上冲工艺孔,如对零件如对零件孔的精度要求较高，则应弯曲后再孔的精度要求较高，则应弯曲后再冲孔。冲孔。对弯曲件的要求对弯曲件的要求05/11/2022对拉伸件的要求对拉伸件的要求拉深件外形应简洁、对称，且不宜太高。以便使拉拉深件外形应简洁、对称，且不宜太高。以便使拉深次数尽量少，并简洁成型。深次数尽量少，并简洁成型。拉深件的圆角
21、半径应满足：拉深件的圆角半径应满足：rdS，R2S，r（3-5）S。否则，应增加整形工序。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拉深件的壁厚变薄量一般要求不应超出拉伸工艺壁厚变更的规律（最大变薄率约在变更的规律（最大变薄率约在10%18%左右）。左右）。05/11/2022 落料不超过落料不超过IT10，冲孔不超过，冲孔不超过IT9，弯曲不超过，弯曲不超过IT9IT10。拉深件高度尺寸精度为拉深件高度尺寸精度为IT8IT9，经整形工序后尺寸，经整形工序后尺寸精度达精度达IT6IT7。拉深件直径尺寸精度为。拉深件直径尺寸精度为IT9IT10。11.2.3 拟订冲压工
22、艺方案拟订冲压工艺方案1.选择冲压基本工序选择冲压基本工序 冲压基本工序的选择，主要是依据冲压件的形态、冲压基本工序的选择，主要是依据冲压件的形态、尺寸、公差及生产批量确定的。尺寸、公差及生产批量确定的。(1)剪裁和冲裁剪裁和冲裁 剪裁与冲裁都能实现板料的分别。剪裁与冲裁都能实现板料的分别。(2)弯曲弯曲 (3)拉深拉深11.2.2 冲压件的精度和表面质量冲压件的精度和表面质量05/11/2022 (1)对于有孔或有切口的平板零件，当接受单工序模冲裁时，一般应先落料，后冲孔（或切口）；当接受连续模冲裁时，则应先冲孔（或切口）后落料。(2)对于多角弯曲件，当接受简洁弯模分次弯曲成型时，应先弯外角
23、，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，必需先弯曲，后冲孔。否则，都应先冲孔，后弯曲。(3)对于旋转体困难拉深件，一般是由大到小的依次进行拉深，或先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的内形；对于非旋转体困难拉深件，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，有时为了削减拉深次数，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，应分别支配在冲裁、弯曲拉深之后进行。2.确定冲压工序的依次与数目
24、确定冲压工序的依次与数目05/11/202211.2.4 确定模具类型与结构形式确定模具类型与结构形式 依据确定的冲压工艺方案选用冲模类型，并进一依据确定的冲压工艺方案选用冲模类型，并进一步确定各零件、部件的具体结构形式。步确定各零件、部件的具体结构形式。11.2.5 选择冲压设备选择冲压设备 依据冲压工序的性质选定设备类型，依据冲压工序所依据冲压工序的性质选定设备类型，依据冲压工序所需冲压力和模具尺寸的大小来选定冲压设备的技术规格。需冲压力和模具尺寸的大小来选定冲压设备的技术规格。11.2.6 编写冲压工艺文件编写冲压工艺文件05/11/202211.3.1 简洁冲模简洁冲模 在冲床的一次冲
25、程中只完成一个工序的在冲床的一次冲程中只完成一个工序的冲模，称为简洁冲模。模具简洁冲模，称为简洁冲模。模具简洁,造价低。造价低。1111.3 3 板料冲压模具板料冲压模具简洁冲模简洁冲模05/11/2022落料模落料模冲孔模冲孔模拉深模拉深模弯曲模弯曲模05/11/2022 冲床的一次冲程中，在模具不同部位上同时完成数冲床的一次冲程中，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。道冲压工序的模具，称为连续模。生产率高，要求定位生产率高，要求定位精度高。精度高。11.3.2 连续冲模（级进模）连续冲模（级进模）连续冲模连续冲模05/11/202205/11/2022 冲床的一次冲程中
26、，在模具同一部冲床的一次冲程中，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，模具困难。为复合模。精度高，模具困难。11.3.3 复合模复合模落料拉伸复合模落料拉伸复合模拉伸件拉伸件05/11/2022 变更冲裁条件，以增大变形区的静水变更冲裁条件，以增大变形区的静水压作用，抑制材料的断裂，使塑性剪切变压作用，抑制材料的断裂，使塑性剪切变形持续到剪切的全过程，在材料不出现剪形持续到剪切的全过程，在材料不出现剪裂纹的冲裁条件下实现材料的分别，从而裂纹的冲裁条件下实现材料的分别，从而得到断面光滑而垂直的精密零件。得到断面光滑而垂直的精密零件。精密冲裁法精密冲裁法11.3.4 精密冲裁精密冲裁 05/11/20221.冲下列零件时，应接受哪些冲压工序冲下列零件时，应接受哪些冲压工序？饭盒；煤气罐封头；脸盆；硬币；？饭盒；煤气罐封头；脸盆；硬币；2.如何利用弯曲回弹现象设计弯曲模，如何利用弯曲回弹现象设计弯曲模，使工件得到精确的弯曲角度？使工件得到精确的弯曲角度？思思 考考 题题3.成批大量生产外径为成批大量生产外径为40mm、内径、内径为为20mm、厚度为、厚度为2mm的垫圈时，应的垫圈时，应选用何种模具结构能够很好地保证孔选用何种模具结构能够很好地保证孔与外圆的同心度？与外圆的同心度？05/11/2022