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1、冲压工艺模具及设备,第一章 冲压成形基础,目录,1.1 任务引入,1.2 相关知识,1.3 任务实施,思考与练习题,冲压形成基础,1.1 任务引入,在工业产品的应用及日常生活中，,对材料性能有哪些要求？,这些都是这门课程所要学习的，也是本学习单元要讨论解决的内容。,如何正确选择冲压件的材料？,冲压件是如何加工成形的？,冲压形成基础,1.2 相关知识,冲压的基本工序及模具,塑性变形的基本概念,塑性变形时的应力与应变,金属塑性变形的基本规律,冲压材料及其冲压成形性能,冲压形成基础,1.2.1 冲压的基本工序及模具,1. 冲压工序的分类,根据材料的变形特点，冲压工序分分离工序和成形工序两大类。,分离
2、工序：指坯料在冲压力作用下，变形部分的相当应力超过坯料的剪切强度（或强度极限），使其产生断裂而分离。分离工序主要有剪裁和冲裁。,成形工序：是指坯料在冲压力作用下，变形部分的相当应力超过坯料的屈服极限，但未超过强度极限，使坯料产生塑性变形，从而获得一定形状和尺寸的零件的冲压工序。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边、胀形和整形等。,冲压形成基础,冲压工序的具体分类及特点,冲压形成基础,冲压形成基础,冲压形成基础,冲压形成基础,2.模具的分类与基本结构,冲压模具（简称冲模stamping die GB/T8845-2006冲模术语）：通过加压将金属、非金属板料或型材分离、成形或接合而获得制件的工艺装备。
3、,（1）根据工艺性质分类,冲裁模（blanking die）：分离出所需形状与尺寸制件的冲模。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。,弯曲模（bending die）：将制件弯曲成一定角度和形状的冲模。,成形模（formlng die）：使板料产生局部塑性变形，按凸、凹模形状直接复制成形的冲模。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。,拉深模（drawing dle）：把制件拉压成空心体，或进一步改变空心体形状和尺寸的冲模。,（2）根据工序组合程度分类,单工序模（single-operation die）：压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的冲模。,复合模（c
4、ompound die）：压力机的一次行程中，同时完成两道或两道以上冲压工序的单工位冲模。,冲压形成基础,级进模（progressive die）：压力机的一次行程中，在送料方向连续排列的多个工位上，同时完成多道冲压工序的冲模。,冲压形成基础,冲压形成基础,单工序落料模,1导柱 2导套 3上模座 4卸料螺钉 5模柄 6防转销 7凸模固定板 8垫板 9橡胶 10凸模 11凹模 12螺钉 13挡料销 14卸料板 15导料板 16销钉17下模座 18承料板 19销钉,1.2.2 塑性变形的基本概念,1. 塑性变形,塑性变形分为弹性变形和塑性变形。,弹性变形：是指若作用于物体的外力去除后，由外力引起的
5、变形随之消失，物体能完全恢复到原有的尺寸。,塑性变形：是指若作用于物体的外力去除后，物体并不能完全恢复到原有的形状和尺寸。,冲压形成基础,2. 塑性与变形抗力,塑性：指物体在载荷作用下产生塑性变形而不发生破坏的能力。,变形抗力：指在一定的加载条件和变形温度、速度条件下，引起塑性变形的单位变形力。反映的是物体在外力作用下对变形的抵抗能力。,3. 影响金属塑性的因素,（1）金属成分及组织结构,（2）变形时的应力状态,（3）变形温度,（4）变形速度,（5）尺寸因素,冲压形成基础,1.2.3 塑性变形时的应力与应变,1. 点的应力状态,为分析变形区内点的应力状态，需将材料看成是均匀的各向同性的，然后通
6、过该点周围截取一个微小的六面单元体，用该单元体三个相互垂直面上的应力SX、Sy、SZ来表示，如图a所示。 其中每一个应力又可分解为平行于坐标轴的一个正应力和两个切应力，如图b。 对于任何一种应力状态，总是存在这样一组坐标系，使得单元体各表面只有正应力，而没有切应力，如图c所示。,a),b),c),冲压形成基础,主应力图具有九种可能的组合，其中四个为三向主应力图，三个为平面主应力图，两个为单向主应力图。,九种主应力图,冲压形成基础,根据前述应力状态对金属塑性的影响情况，九种主应力对金属塑性的影响程度可按下图所示的顺序排列，图中序号越小，金属的可塑性越好。,主应力状态对金属塑性影响的顺序,冲压形成
7、基础,2. 点的应变状态,与主应力状态一样，当采用主轴坐标系时，单元体就只有三个主应变分量1、2、3，而没有切应变分量，如图。一种应变状态只有一组主应变。,冲压形成基础,变形的大小可以用名义应变（又称工程应变）或真实应变（又称对数应变）来表示。如图1-7所示，设变形前的尺寸为l0、b0、t0，变形后的尺寸为l、b、t。变形的大小可以用名义应变（又称工程应变）或真实应变（又称对数应变）来表示。,变形前后尺寸的变化,冲压形成基础,名义应变与真实应变之间的关系为：,根据塑性变形体积不变定律，可以得出三个主应变之间的数值关系如下：,冲压形成基础,3. 塑性变形时应力与应变的关系,通过对塑性变形时应力与
8、应变关系的分析，可得出以下结论：,（1）应力分量与应变分量符号不一定一致，即拉应力不一 定对应拉应变，压应力不一定对应压应变。 （2）某方向应力为零其应变不一定为零。 （3）在任何一种应力状态下，应力分量的大小与应变分量 的大小次序是相对应的，即123，则有 123。 （4）若有两个应力分量相等，则对应的应变分量也相等， 即若12，则有12。,冲压形成基础,1.2.4 金属塑性变形的基本规律,1. 硬化现象与硬化曲线,加工硬化：对于一般常用金属材料，随着塑性变形程度的增加，其变形抗力是增加的，强度和硬度指标也增加，而塑性和韧性则逐渐降低。,材料的硬化规律可以用硬化曲线来表示。,冲压形成基础,几
9、种金属在室温下的硬化曲线,在冲压生产中常用指数曲线表示硬化曲线，其方程式为：,式中 A系数； n硬化指数。,冲压形成基础,几种金属材料的A与n值,2. 卸载规律和反载软化现象,（1）加载卸载规律,拉伸应力应变曲线反映的是单向拉伸时材料的拉应力与拉应变之间的关系。如果加载以后卸载，此时应力应变之间的关系将按一定规律发生变化。,拉深实验的卸载和反软化曲线,冲压形成基础,（2）卸载重新加载应力应变规律,（3）卸载反向加载应力应变规律,冲压形成基础,1.2.5 冲压材料及其冲压成形性能,1. 材料的冲压成形性能,冲压成形性能是一个综合性的概念，主要包括两个方面：一是成形极限，二是成形质量。,2. 板料
10、的冲压成形性能试验,板料的冲压成形性能是通过试验来测定的，分为直接试验和间接试验两类。,直接试验中，板料的应力状态和变形情况与实际冲压时基本相同，试验所得结果比较准确。而在间接试验中，板料的受力情况和变形特点都与实际冲压时有一定的差别，所得结果只能在分析的基础上间接地反映板料的冲压成形性能。,冲压形成基础,间接试验有拉伸试验、剪切试验、硬度试验和金相试验等。,下面仅介绍最常用的间接试验拉伸试验：,拉深试验用标准试样,实际应力曲线与假象应力曲线,冲压形成基础,通过拉伸试验，可以测得板料的强度、刚度、塑性、各向异性等力学性能指标。根据这些性能指标，可以从不同角度反映板料的冲压成形性能。,3. 对冲
11、压材料的基本要求,冲压工艺对材料的基本要求主要是：,（1）具有良好的冲压成形性能,（2）具有较高的表面质量,（3）材料厚度公差符合国家标准,冲压形成基础,4. 常用冲压材料及选用,冲压常用材料有：,（1）黑色金属主要有普通碳素钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工硅钢等。,（2）有色金属主要有铜及铜合金、铝及铝合金、镁合金、钛合金等。,（3）非金属材料有纸板、层压板、胶木板、橡胶板、塑料板、纤维板和云母等。,冲压形成基础,1.3 任务实施,1.3.1 基础训练门锁防盗链扣座材料的选择,门锁防盗链该产品由链扣、链扣座及扣座所组成，在此主要以装在门上的扣座为例，分析其材料的选择、
12、适用性及冲压成形工艺。,冲压形成基础,1.3.2 综合训练不锈钢保温罩冲压成形工艺的确定,某电压力锅保温罩，产品采用不锈钢材料，料厚t=2.5mm，上端部内径为220mm，凸缘最大外径245mm，最小处外径为235mm，总高130mm，可一次拉深成形。底部有12个孔，保温罩侧面有一螺纹孔。试分析产品的冲压成形工艺。,保温罩的冲压加工工艺流程：,a）落料,b）拉深,c）整形,d）切边,冲压形成基础,e）翻边,f）冲底孔,g）冲侧孔,h）攻螺纹,冲压形成基础,思考与练习题,1-1 影响金属塑性变形的因素有哪些？,1-2 拉伸试验中反映材料冲压性能的指标有哪些？,1-3 何谓材料的冲压成形性能？主要包括哪些方面的 内容？,1-4 冲压对材料有哪些基本要求？如何合理选用冲压 材料？,1-5 自选各种典型冲压件，讨论冲压件材料的选择及 简述成形工艺。,冲压形成基础,THANK YOU!,
