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1、第一部分 总论 1、什么是冲压加工？冲压加工：是在室温下，利用安装在冲压设备上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。2、什么是冲模 在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲模（又称冲压模具）。3、冲压加工与冲模的关系 冲模是一种 特殊 工艺装备 冲模与冲压件是“一模一样”的关系 冲模没有通用性 冲模的功能和作用、冲模设计与制造方法和手段，决定了冲模是技术密集、高附加值型产品。4、冲压生产的三要素 高效的冲压设备、合适的冲压材料与合理的冲压工艺、先进的模具 5、压力机的规格参数 1.公称压力；2.压力机的行程长度；3.行程次
2、数；4.工作台面尺寸；5.滑块模柄孔尺寸；6.闭合高度 公称压力 曲柄旋转到距下极点 30时所产生的冲击力称为压力机的公称压力。这个特定角度称为公称压力角。压力机公称压力的选择 实际冲压力曲线与压力机理论压力曲线不同步。冲裁、弯曲时压力机的吨位应比计算的冲压力大 30%左右。拉深时压力机吨位应比计算出的拉深力大 60%100%。6、冲裁时冲压设备的选择 压力机的公称压力必须大于或等于冲裁工艺力的总和 F总：F 压力机 F总 一般情况：F 压力机 1.3F总 如果冲裁过程同时存在卸料力、推件力、顶件力，则总的冲裁工艺冲压力为：F总F冲裁+F卸+F推+F顶 7、弯曲时压力机吨位的确定 自由弯曲时，
3、压力机吨位为：校正弯曲时，压力机吨位为：拉深时与压力机吨位的选择 1）对于单动压力机：公称压力 F机应大于拉深工艺总压力 F总。即：F机 F总，其中工艺总压力为：F总FFQ 在实际生产中，可以按下式来确定压力机的公称压力 F机：浅拉深：深拉深:2）对于双动压力机：F内F,F外 FQ 当拉深工作行程较大，尤其落料拉深复合时，应使工艺力曲线位于压力机滑块的许用压力曲线之下。）（自压机YFFF)3.12.1(校压机FF)3.12.1(总机PP)4.125.1(总机PP)0.27.1(8、压力中心计算 目的：为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。模具的压力中心必
4、须与冲压力合力的作用点重合 压力机的闭合高度：指滑块在下止点时，滑块底面到工作台上平面之间的距离。模具的闭合高度：指冲模在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离。模具闭合高度与压力机闭合高度的关系：Hmax 5 H Hmin 10 9、金属塑性变形对材料组织有什么影响？1）晶粒形状和方位的改变发生纤维组织改变变形抗力增加产生各向异性 2）产生内应力形成残余应力，导致金属开裂 3）产生加工硬化现象材料的强度指标随变形程度的增加而增加,塑性随之降低。10、金属塑性变形有什么基本规律？1）弹性卸载恢复规律；2）反载软化现象；3）体积不娈定律 4）最小阻力定律在冲压加工中，板料在变形时总
5、是沿着阻力最小的方向发展。11、塑性应变比(厚向异性指数)r 反映材料变化的什么状况？（r 是单向拉伸试样宽度应变和厚度应变之比。）r 值越大，表示板料不易出现变薄或增厚，厚度方向起皱的可能性小。12、凸耳系数r（板平面方向性系数）反映材料的什么性质？r 值越大，表示板料平面内的各向异性越严重，拉深时零件口部会出现不平整的凸耳现象。13、样排：冲裁件在板料、条料或带料上的布置方法。合理的排样：1）提高材料利用率、降低成本；2）有利于保证冲件质量；3）有利于延长模具寿命的有效措施。搭边：排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料。搭边的作用：1）补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零
6、件；2）增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；3）搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，从而提高模具寿命。tb/r艺装备称为冲模又称冲压模具冲压加工与冲模的关系冲模是一种特殊工艺装备冲模与冲压件是一模一样的关系冲模没高效的冲压设备合适的冲压材料与合理的冲压工艺先进的模具压力机的规格参数公称压力压力机的行程长度行程次数特定角度称为公称压力角压力机总总压力机总冲裁卸总压力机公称压力的选择实际冲压力曲线与压力机理论压力曲线第 3 页 共 8 页 确定搭边值需注意：搭边值过大，材料利用率低。搭边值过小，搭边的强度和刚度不够，冲裁时条料边缘易拉入模具间隙，损坏模具。废料的分类：冲裁所产
7、生的废料分为两类：一类是结构废料；另一类是工艺废料。14、弯曲件坯料展开尺寸计算 1.概算法：弯曲件的坯料长度应等于中性层的展开长度 按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和。适宜r0.5t 的弯曲件 2.经验法：按变形前后体积不变 条件确定坯料长度。适宜 r0.5t 的弯曲件 15、直壁旋转体拉深件的毛坯尺寸计算 1）拉深件毛坯尺寸计算的原则（1）面积相等原则：按照拉深前坯料表面积与拉深后冲件表面积近似相等，计算坯料尺寸。（2）形状相似原则：拉深前坯料的形状与冲件断面形状相似。而且坯料的周边必须是光滑的曲线连接。2）直壁旋转体拉深件毛坯尺寸计算注意事项 考虑切边工
8、序：拉深件口部不整齐，需留切边余量。形状复杂的拉深件：需多次试压，反复修改，才能最终确定坯料形状。拉深件的模具设计顺序：先设计拉深模，坯料形状尺寸确定后再设计冲裁模。16、冲压工序的基本类型：根据材料的变形特点分：分离工序与成形工序 17、模具的基本组成：冲模通常由上、下模两部分构成。组成模具的零件主要有两类：工艺零件 包括：工作零件（凸、凹模）、定位零件、卸料、出件与压料零件等；它们直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触。结构零件 包括：导向零件、固定支撑零件、紧固零件、标准件及其它零件。它们不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作
9、用。18、冲模的分类（1）根据工艺性质分类：冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模等。（2）根据工序组合程度分类：单工序模、连续模（级进模）、复合模、（3）根据凸凹模的安装位置分类：正装模、倒装模 简单冲裁模：在一幅模具上只能完成一个工序。即压力机在一次行程内只完成一个冲压工序的模具。复合模：压力机在一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道分离工序的模具。连续冲裁模：压力机在一次工作行程中，在模具不同部位同时完成两道以上的冲裁工序的模具。整个冲裁件的成形是在连续过程中逐步完成的。复合冲裁模 复合模是在压力机的一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道分离工序的模具。结构的主要特征：有一个既是落料凸模
10、又是冲孔凹模的凸凹模。设计难点：如何在同一工作位置上合理地布置好几对凸、凹模。优点：生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，板料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺寸较小。缺点：结构复杂，制造精度要求高，成本高。适用：生产批量大、精度要求高的冲裁件。连续冲裁模 连续模是一种工位多、效率高的冲模。整个冲件的成形是在连续过程中逐步完成的。艺装备称为冲模又称冲压模具冲压加工与冲模的关系冲模是一种特殊工艺装备冲模与冲压件是一模一样的关系冲模没高效的冲压设备合适的冲压材料与合理的冲压工艺先进的模具压力机的规格参数公称压力压力机的行程长度行程次数特定角度称为公称压力角压力机总总压力机总冲裁卸总压力
11、机公称压力的选择实际冲压力曲线与压力机理论压力曲线优点：连续模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。缺点：连续模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高。适用：大批量生产小型冲压件。19、U 形件弯曲凸、凹模工作部分尺寸的计算决定原则：工件标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上。工件标注内形尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。20、拉深模工作部分设计（凸、凹模工作部分尺寸及公差）（1）对于最后一道工序的拉深模 当零件尺寸标注在外形时，以凹模为基准，工作部分尺寸:凹模尺寸：凸模尺寸：当零件尺寸标注在内形时，以凸模为基准，工作部分尺寸：凸模尺
12、寸：凹模尺寸：第二部分 冲载工艺 1、冲裁的基本工序 落料：封闭曲线以内的部分作为冲裁件时，称为落料。目的：获得具有一定外形轮廓和尺寸的制件 冲孔：封闭曲线以外的部分作为冲裁件时，称为冲孔。目的：获得具有一定形状和尺寸的内孔 2、冲裁变形过程 弹性变形阶段、塑性变形阶段、开裂阶段、分离阶段 3、总裁件断面质量 圆角带：刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形 光亮带：塑性剪切变形，断面质量最好的区域。断裂带：裂纹形成及扩展、断面粗糙、有斜度。毛刺区：刃口附近的裂纹，在拉应力作用下加长至断裂 4、冲裁间隙对冲压加工的影响：冲裁质量、模具寿命、冲裁力 5、最小合理间隙 Zmin 在冲压实际生产中，主要根据
13、冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素综合考虑，给间隙值规定一个范围。只要间隙在这个范围内，就能冲裁出质量合格的制件。这个范围内的间隙，就称为合理间隙。合理间隙的最小值称为；最小合理间隙 Zmin。合理间隙的最大值称为；最大合理间隙 Zmax。考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造新模具时初始间隙应采用最小合理间隙 Zmin。6、冲裁模刃口尺寸设计 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。根据制件的类型确定基准模：冲孔件的基准模是凸模、落料件的基准模是凹模 模具刃口制造公差要与冲裁件的精度相适应；一般模具刃口的精
14、度要比冲裁件的精度高 23 级.通常取模具刃口的公差为工件公差的 1/4 1/3。对于刃口磨损后尺寸无变化的模具公差，取工件相应部位公差值的1/8。尺寸按照“入体”原则标注为单向公差。d0max凹0.75DD0pmax凸Z)0.75(DD0minP0.4(dd凸d0min凹Z)0.4(dd艺装备称为冲模又称冲压模具冲压加工与冲模的关系冲模是一种特殊工艺装备冲模与冲压件是一模一样的关系冲模没高效的冲压设备合适的冲压材料与合理的冲压工艺先进的模具压力机的规格参数公称压力压力机的行程长度行程次数特定角度称为公称压力角压力机总总压力机总冲裁卸总压力机公称压力的选择实际冲压力曲线与压力机理论压力曲线第
15、5 页 共 8 页 工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差按“入体”原则标注为单向公差。对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差.7、加工方法 分开加工：凸、凹模分别按照图纸加工；互换性高、制造周期短；Zmin 不易保证；需提高加工精度，增加制造难度 配合加工：以基准模具为标准，配作另一模具；Zmin 易保证，制模难度降低无互换性、制造周期长。8、确定工序顺序的原则 1）多工序冲裁件采用单工序冲裁模时工作的顺序安排原则（1）先落料后其他工序；即先落料使坯料与条料分离，再冲孔或冲缺口。（2）冲裁大小不同、相距较近的孔时，应先冲大孔后冲小孔，以减少孔的变形。2）连续模冲裁顺序的安排（1）先冲孔或冲缺
16、口，后落料或切断。将冲裁件与条料分离。（2）先内轮廓后外轮廓。减少变形（3）采用定距侧刃时，定距侧刃切边工序安排与首次冲孔同时进行。以便控制送料进距 9、冲裁工序的组合原则（1）根据生产批量来确定；（2）根据冲裁件尺寸和精度等级来确定；（3）根据对冲裁件的形状适应性来确定；（4）根据模具制造安装调整的难易和成本的高低来确定；（5）根据操作是否方便与安全来确定 第三部分 弯曲工艺 1、弯曲：将板料、型材、管材或棒料等按设计要求弯成一定的角度和一定的曲率，形成所需形状零件的冲压工序。弯曲方法：在压力机上利用模具进行的压弯与在专用弯曲设备上进行的折弯、滚弯、拉弯等 弯曲模与冲裁模相比：弯曲模的工艺计
17、算难以准确，模具动作复杂、结构设计规律性不强。2、弯曲变形特征（1）弯曲件园角部分坐标网格变化（2）板料的内区、中性层、外区长度发生不同变化（3）板料横截面变化 窄板（B/t3）：内区宽度增加，外区宽度减小，原矩形截面变成了扇形。宽板（B/t3）：横截面几乎不变，仍为矩形。（4）变形区板料厚度变薄（5）细而长的板料弯曲后发生纵向翘曲（6）管材、型材弯曲后剖面发生畸变 3、弯曲变形程度及其表示方法 最小弯曲半径 rmin：板料在不发生破坏的条件下，所能弯曲的内表面最小圆角半径。相对弯曲半径：板料弯曲半径 r 与厚度 t 之比。表示板料的弯曲变形程度。(r/t)越小，表示板料的弯曲变形程度越大。最
18、小相对弯曲半径：rmin/t：表示弯曲时的成形极限。其值越小越有利于弯曲成形。4、影响最小相对弯曲半径的因素(1)材料的力学性能(2)板料的轧制方向与弯曲线的方向的关系(3)板料的宽度与厚度 艺装备称为冲模又称冲压模具冲压加工与冲模的关系冲模是一种特殊工艺装备冲模与冲压件是一模一样的关系冲模没高效的冲压设备合适的冲压材料与合理的冲压工艺先进的模具压力机的规格参数公称压力压力机的行程长度行程次数特定角度称为公称压力角压力机总总压力机总冲裁卸总压力机公称压力的选择实际冲压力曲线与压力机理论压力曲线(4)弯曲件的角度(5)板料的表面质量和剪切断面质量 5、弯曲件质量分析（1）弯裂：当弯曲件的弯曲半径
19、小到一定程度，外表面出现开裂的现象，称为弯裂。（2）回弹：当弯曲变形结束外载荷去除后，弯曲件的形状和尺寸发生变化而与模具尺寸不一致的现象叫回弹。减少回弹的措施 1）合理设计产品 2）在弯曲工艺上采取措施（1）采用校正弯曲代替自由弯曲。（2）对冷作硬化的材料须先退火，使其屈服点s 降低。（3）对回弹较大的材料，必要时可采用加热弯曲。（4）采用拉弯工艺。3）合理设计弯曲模（1）对于较硬材料，可根据回弹值对模具工作部分的形状和尺寸进行修正。（2）对于软材料，其回弹角小于5时，可在模具上作出补偿角并取较小的凸、凹模间隙。（3）对于厚度在 0.8mm 以上的软材料，r/t 又不大时，可采取整形措施。（3
20、）偏移：在弯曲过程中，坯料沿凹模圆角滑移时，坯料各边所受的摩擦力不等，在实际弯曲时可能使制件向左或向右偏移（对于不对称制件，这种现象尤其显著），从而会造成制件边长不合要求。6、弯曲件的结构工艺性（1）弯曲件的弯曲半径 弯曲件的弯曲半径不应小于最小弯曲半径，否则会产生弯裂。如果要求工件弯曲半径很小，则需要增加工序数，进行多次弯曲；也不宜过大，因为过大时，受到回弹的影响，弯曲角度与弯曲半径的精度都不易保证。（2）弯曲件的直边高度（3）弯曲件的孔边距（4）弯曲件的工艺横幅或工艺孔 一般要求弯曲件形状对称，弯曲半径左右一致，这样弯曲时坯料受力平衡而无滑动，不会发生偏移。7、弯曲模设计的一般步骤（1）弯
21、曲件工艺性分析（2）确定弯曲工艺方案（3）选择模具的结构形式（4）进行必要的工艺计算（5）选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸（6）校核模具闭合高度及压力机有关参数（7）绘制模具总装图及零件图 第四部分 拉深工艺 1、拉深：是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件、盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件。又称拉延，是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。艺装备称为冲模又称冲压模具冲压加工与冲模的关系冲模是一种特殊工艺装备冲模与冲压件是一模一样的关系冲模没高效的冲压设备合适的冲压材料与合理的冲压工艺先进的模具压力机的规格参数公称压力压力机的行程长度行程次数特
22、定角度称为公称压力角压力机总总压力机总冲裁卸总压力机公称压力的选择实际冲压力曲线与压力机理论压力曲线第 7 页 共 8 页 2、拉深方法：不变薄拉深与变薄拉深 拉深模特点：结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。3、拉深件的质量 拉深过程中的质量问题：主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。凸缘区起皱：由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；传力区拉裂：由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。（1）起皱 平端面凹模首次拉深时，毛坯不起皱的条件是：锥形凹模首次拉深时，毛坯不起皱的条件是：防止起皱的措施：采用压边圈、锥形凹模、拉深筋、反拉深。
23、（2）拉裂 拉裂的原因：一方面是筒壁传力区中的拉应力；另一方面是筒壁传力区的抗拉强度。当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在底部圆角与筒壁相切处“危险断面”产生破裂。（3）拉深凸耳：筒形拉深零件口部出现有规律的高低不平现象。产生拉深凸耳的原因：由于材料的纤维组织具有方向性。在厚向异性指数 r 值小的方向上，壁部较低，厚度较厚；在厚向异性指数 r 值大的方向上，壁部较高，厚度较薄；要获得口部平整的筒形拉深零件，必须在拉深后进行切边。（4）回弹（5）失效开裂：指拉深件在拉深加工完成以后，过了一段时间出现破裂的现象。失效开裂的主要原因：板料的组织性能和残余应力。解决失效开裂的主要措施：（
24、1）拉深后及时切边；（2）多次拉深尽量在口部留法兰边；（3）及时退火.4、拉深系数 m：是拉深变形程度的一种度量参数，表示拉深前后板料（工序件）直径的变化率。拉深系数 m 愈小，说明拉深变形程度愈大，相反，变形程度愈小。拉深件的总拉深系数等于各次拉深系数的乘积，即 m 取得过小，会使拉深件起皱、严重变薄甚至断裂。极限拉深系数m：使危险断面即将拉断时的拉深系数。极限拉深系数m表示拉深前后毛坯直径的最大允许变化量，从工艺的角度看，m越小越有利于减少工序数。5、当 m 总m时，拉深件可一次拉成，否则需要多次拉深。多次拉深的拉深次数确定方法（）查表法：根据制件的相对高度 h/d 和板料毛坯相对厚度(t
25、/D）100 （）推算法 （3）计算法 （4）图解法 多次拉深的拉深系数调整原则 确定拉深次数以后，由表查得到的各次拉深的极限拉深系数，可适当放大，加以调整，其原则是：）保证 12 d/D；）使 12 6、有凸缘筒形件的拉深次数与工序尺寸计算 1）窄凸缘圆筒形件:d 凸/d 1.11.4；2）宽凸缘圆筒形件:d 凸/d 1.4 有凸缘圆筒形件的拉深次数取决于以下三个因素：1)凸缘的相对直径：d 凸/；2)零件的相对高度：H/；3)底部相对圆角半径：r/。)1(045.0DdDt)1(03.0DdDtnnnnnnnmmmmmddddddddDdDdm132112123121艺装备称为冲模又称冲压
26、模具冲压加工与冲模的关系冲模是一种特殊工艺装备冲模与冲压件是一模一样的关系冲模没高效的冲压设备合适的冲压材料与合理的冲压工艺先进的模具压力机的规格参数公称压力压力机的行程长度行程次数特定角度称为公称压力角压力机总总压力机总冲裁卸总压力机公称压力的选择实际冲压力曲线与压力机理论压力曲线如果 m总m1 同时 HdH1d1，零件可以一次拉成，否则需要多次拉深。7、盒形件是非旋转体零件，拉深变形时，圆角部分相当于圆筒形件拉深，而直边部分相当于弯曲变形。其特点：沿周边应力应变分布不均匀。工艺计算复杂，准确性不高，必要时需要工艺试验。模具间隙、圆角半径沿周边分布不均匀。8、盒形件的拉深模工作部分形状和尺寸
27、确定 盒形件凸、凹模的间隙：直边部分的间隙和圆角部分的间隙。（1）直边部分间隙的确定 当尺寸精度要求高时：（0.91.05）；当精度要求不高时：（1.11.3）；末道拉深取较小值：（2）圆角部分间隙的确定 圆角部分的间隙一般比直边部分的间隙大，最后一次拉深圆角部分间隙比直边形间隙大0.1t。9、其他拉深方法：（1）变薄拉深的特征 变薄拉深的模具间隙小于板厚 筒壁厚度减小 底部厚度不变 直径变化很小（2）软模拉深是用橡胶、液体或气体代替刚性凸模或凹模，直接作用于毛坯上进行拉深。（3）带料连续拉深是：零件在带料上按一定的顺序直接拉深，每个工位完成一道工序，直到零件拉深成形后才从带料上冲裁下来。采用
28、连续拉深时，必须注意材料在不进行中间退火的情况下所能允许的最大总拉深变形程度。10、拉深模结构设计要点 1）设计落料、拉深复合模时，一般是先落料后拉深，由于落料凹模比拉深凸模磨损快，所以拉深凸模应低于落料凹模平面 26mm。2）高度较大的拉深件，为了放入和取出工件方便，对于上出件的拉深模，压力机行程应等于或大于 25 倍工件高度。3）在拉深模的凸模上和封闭式的凹模非工作面，应设计有空气孔，防止拉深件受压缩空气作用而变形和便于卸下工件。4）由于拉深的高度不能计算得很准，故模具结构要考虑安全“留量”。例如在模具闭合位置时，压边圈不能与其它模具零件刚性接触，应留一定的间隙。5）对于很难计算出准确的毛
29、坯形状和尺寸的拉深件，设计制造模具时，往往先设计拉深模，经试压确定合适的毛坯形状和尺寸后，再设计落料模。6）对于凸缘件的拉深模，为控制拉深高度，最好在模具上设限程器，当压力机滑块在下止点时，模具应在限程的位置闭合。7）要合理地选择压边装置，弹性压边圈要有限位装置，以获得均匀的压边力。对控制压边力的弹性元件（如橡胶、弹簧）也应正确计算确定。11、拉深模设计的一般步骤 艺装备称为冲模又称冲压模具冲压加工与冲模的关系冲模是一种特殊工艺装备冲模与冲压件是一模一样的关系冲模没高效的冲压设备合适的冲压材料与合理的冲压工艺先进的模具压力机的规格参数公称压力压力机的行程长度行程次数特定角度称为公称压力角压力机总总压力机总冲裁卸总压力机公称压力的选择实际冲压力曲线与压力机理论压力曲线