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1、第三章第三章 冲压冲压冲压冲压：使板料经分离或成形而获得制件的工使板料经分离或成形而获得制件的工艺统称。艺统称。种类种类： 冲压通常是在冷态下进行的叫冲压通常是在冷态下进行的叫冷冲压冷冲压。 只有当板料厚度超过只有当板料厚度超过810 mm时，加热时，加热冲压，称冲压，称热冲压热冲压。应用应用：几乎在一切制造金属成品的工业部门中，几乎在一切制造金属成品的工业部门中，都广泛地应用着板料冲压。特别是在汽车、拖拉都广泛地应用着板料冲压。特别是在汽车、拖拉机、航空、电器、仪表及国防等工业中，板料冲机、航空、电器、仪表及国防等工业中，板料冲压占有极其重要的地位。压占有极其重要的地位。1特点：特点： (1
2、) 可以冲压出形状复杂的零件，且废料较可以冲压出形状复杂的零件，且废料较少。少。 (2) 产品具有足够高的精度和较低的表面粗产品具有足够高的精度和较低的表面粗糙度值，冲压件的互换性较好。糙度值，冲压件的互换性较好。 (3) 能获得重量轻、材料消耗少、强度和刚能获得重量轻、材料消耗少、强度和刚度都较高的零件。度都较高的零件。 (4) 冲压操作简单，工艺过程便于机械化和冲压操作简单，工艺过程便于机械化和自动化，生产率很高，零件成本低。自动化，生产率很高，零件成本低。 (5) 冲模制造复杂、成本高，只有在大批量冲模制造复杂、成本高，只有在大批量生产条件下，其优越性才显得突出。生产条件下，其优越性才显
3、得突出。2冲压材料特点冲压材料特点：特别是制造中空杯状和钩：特别是制造中空杯状和钩环状等成品时，必须具有足够的塑性。环状等成品时，必须具有足够的塑性。常用的金属材料常用的金属材料： 从成分上分：从成分上分： 低碳钢低碳钢 铜合金铜合金 铝合金铝合金 镁合金镁合金 及塑性好的合金钢等及塑性好的合金钢等 从形状上分：板料、条料及带料等从形状上分：板料、条料及带料等3常用的设备常用的设备：剪床：剪床 冲床冲床 剪床剪床用来把板料剪切成一定宽度的条料，用来把板料剪切成一定宽度的条料，以供下一步的冲压工序用。以供下一步的冲压工序用。 冲床冲床用来实现冲压工序，以制成所需形状用来实现冲压工序，以制成所需形
4、状和尺寸的成品零件，冲床的最大吨位已达和尺寸的成品零件，冲床的最大吨位已达40 000 kN。基本工序基本工序：分离工序：分离工序 变形工序变形工序4第一节第一节 分离工序分离工序分离工序分离工序：使坯料的一部分与另一部分相互分：使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序。如落料、冲孔、切断和修整等。离的工序。如落料、冲孔、切断和修整等。 一、落料及冲孔一、落料及冲孔(统称冲裁统称冲裁) 冲裁：冲裁：利用冲模将板料以封闭轮廓与坯料分离的利用冲模将板料以封闭轮廓与坯料分离的 一种冲压方法。一种冲压方法。落料：落料：利用冲裁取得一定外形的制件或坯料的冲利用冲裁取得一定外形的制件或坯料的冲压方法。冲落部
5、分为成品，余料为废料。压方法。冲落部分为成品，余料为废料。 冲孔：冲孔：将材料以封闭的轮廓分离开来，获得带孔将材料以封闭的轮廓分离开来，获得带孔的制件的一种冲压方法。的制件的一种冲压方法。 冲落部分是废料，余冲落部分是废料，余料为成品。料为成品。51、冲裁变形过程、冲裁变形过程板料的板料的变形变形和和分离分离过程对冲裁件质量有很过程对冲裁件质量有很大影响。大影响。冲裁过程分三个阶段：冲裁过程分三个阶段：（1）弹性变形阶段）弹性变形阶段 冲头冲头(凸模凸模)接触板料继续向下运动的初始阶段，接触板料继续向下运动的初始阶段，将使板料产生弹性压缩、拉伸与弯曲等变形。板将使板料产生弹性压缩、拉伸与弯曲等
6、变形。板料中的应力值迅速增大。此时，凸模下的板料略料中的应力值迅速增大。此时，凸模下的板料略有弯曲，凸模周围的板料则向上翘。间隙有弯曲，凸模周围的板料则向上翘。间隙c的数值的数值越大，弯曲和上翘越明显。越大，弯曲和上翘越明显。 6（2）塑性变形阶段）塑性变形阶段 冲头继续向下运动，板料中的应力值达到屈服冲头继续向下运动，板料中的应力值达到屈服极限，板料金属产生塑性变形。变形达到一定程极限，板料金属产生塑性变形。变形达到一定程度时，位于凸、凹模刃口处的金属硬化加剧，出度时，位于凸、凹模刃口处的金属硬化加剧，出现微裂纹。现微裂纹。（3）断裂分离阶段）断裂分离阶段 冲头继续向下运动，已形成的上下裂纹
7、逐渐扩冲头继续向下运动，已形成的上下裂纹逐渐扩展。上下裂纹相遇重合后，板料被剪断分离。展。上下裂纹相遇重合后，板料被剪断分离。 7冲裁件分离面质量的影响因素：凸凹模间隙凸凹模间隙刃口锋利程度刃口锋利程度模具结构模具结构材料性能材料性能板料厚度板料厚度 等等82凸凹模间隙凸凹模间隙 凸凹模间隙对冲裁件的断面质量的影响：凸凹模间隙对冲裁件的断面质量的影响：间隙过大间隙过大：凸模刃口附近的剪裂纹难以与凹模刃口：凸模刃口附近的剪裂纹难以与凹模刃口附近的裂纹汇合，冲裁件被撕开，边缘粗糙。附近的裂纹汇合，冲裁件被撕开，边缘粗糙。间隙过小间隙过小：凸模刃口附近的剪裂纹较正常间隙时向凸模刃口附近的剪裂纹较正常
8、间隙时向外错开一段距离，上下裂纹也不能很好重合。外错开一段距离，上下裂纹也不能很好重合。间隙合理间隙合理：只有间隙值控制在合理范围内，上下裂只有间隙值控制在合理范围内，上下裂纹才能重合于一线，冲裁断口质量最好。纹才能重合于一线，冲裁断口质量最好。 9间隙对模具寿命的影响：间隙对模具寿命的影响：间隙越小，摩擦越严重，模具的寿命将降低。间隙越小，摩擦越严重，模具的寿命将降低。间隙对卸料力、推件力的影响：间隙对卸料力、推件力的影响：间隙越大，则卸料力和推件力越小。间隙越大，则卸料力和推件力越小。 断面质量要求较高选取较小间隙值，否断面质量要求较高选取较小间隙值，否则应尽可能加大间隙。则应尽可能加大间
9、隙。10正确选择合理的间隙值正确选择合理的间隙值： 单边间隙单边间隙(c)的合理数值可按下述经验公式计算：的合理数值可按下述经验公式计算：c=m式中：式中：板料厚度，板料厚度，mm； m与板料性能及厚度有关的系数。与板料性能及厚度有关的系数。 实用中，板料较薄时，实用中，板料较薄时，m m可以选用如下数据：可以选用如下数据：低碳钢、纯铁低碳钢、纯铁 m=0.060.09铜、铝合金铜、铝合金 m=0.060.1高碳钢高碳钢 m=0.080.12 当板料厚度当板料厚度3 mm时，由于冲裁力较大，应适当把系时，由于冲裁力较大，应适当把系数数m放大。对冲裁件断面质量没有特殊要求时，系数放大。对冲裁件断
10、面质量没有特殊要求时，系数m可放可放大大1.5倍。倍。113凸凹模刃口尺寸的确定凸凹模刃口尺寸的确定 凸模和凹模刃口的尺寸取决于冲裁件尺寸和冲模间隙。凸模和凹模刃口的尺寸取决于冲裁件尺寸和冲模间隙。设计落料模时：设计落料模时：先按落料件确定凹模刃口尺寸。先按落料件确定凹模刃口尺寸。取凹模作设计基准件，然后根据间隙确定取凹模作设计基准件，然后根据间隙确定凸模尺寸，即用凸模尺寸，即用缩小凸模刃口尺寸缩小凸模刃口尺寸来保证来保证间隙值。间隙值。设计冲孔模时：设计冲孔模时：先按冲孔件确定凸模刃口尺寸。先按冲孔件确定凸模刃口尺寸。 取凸模作设计基准件，然后根据间隙确取凸模作设计基准件，然后根据间隙确定凹
11、模尺寸，即用定凹模尺寸，即用扩大凹模刃口尺寸扩大凹模刃口尺寸来保来保证间隙值。证间隙值。 12冲模在工作过程中的磨损：冲模在工作过程中的磨损：落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大；落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大；冲孔件尺寸则随凸模的磨损而减小。冲孔件尺寸则随凸模的磨损而减小。保证零件的尺寸要求，并提高模具的使用寿命：保证零件的尺寸要求，并提高模具的使用寿命：落料时，凹模刃口的尺寸应靠近落料件公差范围内的落料时，凹模刃口的尺寸应靠近落料件公差范围内的最最小尺寸小尺寸；冲孔时，选取凸模刃口的尺寸靠近孔的公差范围内的冲孔时，选取凸模刃口的尺寸靠近孔的公差范围内的最最大尺寸大尺寸。 134冲裁件的排
12、样冲裁件的排样 排样：排样：指冲裁件在条料或带料上的布置方法。指冲裁件在条料或带料上的布置方法。 排样合理可使废料最少，材料利用率高。排样合理可使废料最少，材料利用率高。 14类型：类型：有搭边排样：有搭边排样：有搭边排样是在各个落料件之间均留有有搭边排样是在各个落料件之间均留有一定尺寸的搭边。其优点是一定尺寸的搭边。其优点是毛刺小毛刺小，而且在同一个平，而且在同一个平面上，冲裁件面上，冲裁件尺寸准确尺寸准确，质量较高质量较高，但，但材料消耗多材料消耗多。 无搭边排样：无搭边排样：无搭边排样是利用落料件形状的一个边无搭边排样是利用落料件形状的一个边作为另一个落料件的边缘。这种排样。作为另一个落
13、料件的边缘。这种排样。材料利用率很材料利用率很高高，但毛刺不在同一个平面上，而且，但毛刺不在同一个平面上，而且尺寸不容易准确尺寸不容易准确，质量要求不高。质量要求不高。15二、修整二、修整 定义：利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金定义：利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，以切掉冲裁件上的剪裂带和毛刺，从而提高冲裁属，以切掉冲裁件上的剪裂带和毛刺，从而提高冲裁件的尺寸精度件的尺寸精度( (IT6IT7) )，降低表面粗糙度值，降低表面粗糙度值( (Ra0.81.6m) )。种类：种类： 外缘修整：修整冲裁件的外形。外缘修整：修整冲裁件的外形。 内孔修整：修整冲裁件的内孔。内孔修整：
14、修整冲裁件的内孔。修整尺寸：修整尺寸： 大间隙单边修整量为板料厚度的大间隙单边修整量为板料厚度的10；小间隙单边修整量为板料厚度的小间隙单边修整量为板料厚度的8以下。以下。 当冲裁件的修整总量大于一次修整量时，或板料厚当冲裁件的修整总量大于一次修整量时，或板料厚度大于度大于3 mm时，均需多次修整。时，均需多次修整。16三、切断三、切断 定义：定义：用剪刃或冲模将板料沿不封闭的曲线分离的一用剪刃或冲模将板料沿不封闭的曲线分离的一种冲压方法。种冲压方法。种类：种类： 剪床上剪床上，把大板料剪切成一定宽度的条料，供下，把大板料剪切成一定宽度的条料，供下一步冲压工序用。一步冲压工序用。 冲床上，冲床
15、上，用以制取形状简单、精度要求不高的平用以制取形状简单、精度要求不高的平板件。板件。17第二节第二节 变形工序变形工序18变形工序变形工序：使坯料的一部分相对于另一部分产生位：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。移而不破裂的工序。一、拉深一、拉深 1 1拉深过程拉深过程 利用模具使冲裁后得到的平板坯料变形成开口利用模具使冲裁后得到的平板坯料变形成开口空心零件的工序。空心零件的工序。 拉深过程中厚度基本不变。拉深过程中厚度基本不变。 拉深件的底部金属一般不变形，只起传递拉力的拉深件的底部金属一般不变形，只起传递拉力的作用，厚度基本不变。直壁本身主要受轴向拉应力作作用，厚度基本不变
16、。直壁本身主要受轴向拉应力作用，厚度有所减小，而直壁与底部之间的过渡圆角部用，厚度有所减小，而直壁与底部之间的过渡圆角部被拉薄得最为严重。被拉薄得最为严重。 19 坯料外径坯料外径D D与内径与内径d d之间的环形部分的金属，切向之间的环形部分的金属，切向受压应力作用，径向受超过屈服点的拉应力作用，逐受压应力作用，径向受超过屈服点的拉应力作用，逐步进入凸模和凹模之间的间隙，形成拉深件的直壁。步进入凸模和凹模之间的间隙，形成拉深件的直壁。 202 2拉深中的废品拉深中的废品 当拉应力值超过材料的强度极限时，拉深件将被拉穿当拉应力值超过材料的强度极限时，拉深件将被拉穿形成废品。最危险部位是直壁与底
17、部的过渡圆角处。形成废品。最危险部位是直壁与底部的过渡圆角处。21拉深件出现拉穿现象的因素：拉深件出现拉穿现象的因素： (1)(1)凸凹模的圆角半径凸凹模的圆角半径 钢的拉深件，取钢的拉深件，取r凹凹=10，r凸凸=(0.61)r凹，凹， 圆角半径不能过小圆角半径不能过小(2) (2) 凸凹模间隙凸凹模间隙 单边间隙单边间隙 c=(1.11.2)。 间隙过小，易拉穿工件和擦伤工件表面，降低间隙过小，易拉穿工件和擦伤工件表面，降低模具寿命。模具寿命。 间隙过大，容易使拉深件起皱，影响拉深件的间隙过大，容易使拉深件起皱，影响拉深件的尺寸精度。尺寸精度。22(3) (3) 拉深系数拉深系数定义：定义
18、：拉深件直径与坯料直径的比值，用拉深件直径与坯料直径的比值，用m m表示。表示。作用：作用：它是衡量拉深变形程度的指标。它是衡量拉深变形程度的指标。 m m越小越小 拉穿废品拉穿废品。 m m不小于不小于0.50.50.80.8。 m m过小可采用多次拉深工艺，多次拉深过程中，加工硬化过小可采用多次拉深工艺，多次拉深过程中，加工硬化现象严重。在一两次拉深后，应安排退火处理。而且拉深系现象严重。在一两次拉深后，应安排退火处理。而且拉深系数应一次比一次略大一些，以确保拉深件的质量。数应一次比一次略大一些，以确保拉深件的质量。 总拉深系数值等于各次拉深系数的乘积。总拉深系数值等于各次拉深系数的乘积。
19、(4) (4) 润滑润滑拉深时通常要加润滑剂，减小表面磨损和摩擦力。拉深时通常要加润滑剂，减小表面磨损和摩擦力。 23拉深常见缺陷拉深常见缺陷 起皱：起皱：当拉深变形区的坯料相对厚度较小时，在切当拉深变形区的坯料相对厚度较小时，在切向应力作用下，引起坯料失稳而形成折皱的现象。向应力作用下，引起坯料失稳而形成折皱的现象。严重起皱严重起皱 坯料被拉断而报废坯料被拉断而报废轻微起皱轻微起皱 在产品侧壁留下起皱痕迹，影响产品质量在产品侧壁留下起皱痕迹，影响产品质量24防止措施：防止措施：可采用设置压边圈。可采用设置压边圈。 起皱现象与毛坯的相对厚度起皱现象与毛坯的相对厚度(/D)(/D)和拉深系数有和
20、拉深系数有关。相对厚度越小或拉深系数越小，越容易起皱。关。相对厚度越小或拉深系数越小，越容易起皱。 253 3旋压旋压 定义定义：坯料随旋压模具或旋压工具绕坯料转动中，：坯料随旋压模具或旋压工具绕坯料转动中，旋压工旋压工具与坯料相对进给，使坯料受压并产生连续的局部变形或分具与坯料相对进给，使坯料受压并产生连续的局部变形或分离。离。 原理：原理： 特点：特点：不需要复杂的冲模，变不需要复杂的冲模，变形力较小，生产率较低。形力较小，生产率较低。 应用：应用：一般中小批量生产一般中小批量生产 某些厚板件和大型容器的某些厚板件和大型容器的封头。封头。26二、弯曲二、弯曲 定义：定义：将坯料弯成具有一定
21、曲率和角度的制件成形的将坯料弯成具有一定曲率和角度的制件成形的方法。方法。外侧的拉应力超过板料的抗拉强度外侧的拉应力超过板料的抗拉强度 金属破裂金属破裂 影响因素影响因素： 板厚板厚：板料越厚，内弯曲半径：板料越厚，内弯曲半径r r越小，拉应力越大，越容易弯裂越小，拉应力越大，越容易弯裂 最小弯曲半径应为最小弯曲半径应为rmin=(0.25-1)27纤维方向纤维方向：弯曲线应与板料纤维垂直。：弯曲线应与板料纤维垂直。 回弹：回弹： 外载荷去除后，塑性变形保留下来，弹性变形消失，使外载荷去除后，塑性变形保留下来，弹性变形消失，使板料形状和尺寸发生与加载时变形方向相反的变化，从而消板料形状和尺寸发
22、生与加载时变形方向相反的变化，从而消去一部分弯曲变形效果的现象。去一部分弯曲变形效果的现象。 一般回弹角为一般回弹角为 010 。因此，在设计弯曲模时，必须。因此，在设计弯曲模时，必须使模具的角度比成品件角度小一个回弹角，以保证成品件的使模具的角度比成品件角度小一个回弹角，以保证成品件的弯曲角度准确。弯曲角度准确。28三、翻边三、翻边 定义定义：在坯料的平面部分或：在坯料的平面部分或曲面部分的边缘，沿一定曲线曲面部分的边缘，沿一定曲线翻起竖立直边的成形方法。翻起竖立直边的成形方法。翻孔翻孔：在预先制好孔的半成品：在预先制好孔的半成品上或未经制孔的板料上冲制出上或未经制孔的板料上冲制出竖直边缘的
23、成形方法。竖直边缘的成形方法。 翻边系数翻边系数K K0 0：K K0 0=d=d0 0d d对于镀锡铁皮，对于镀锡铁皮，K0不小于不小于0.65 对于酸洗钢，对于酸洗钢，K0不小于不小于0.68。 30四、成形四、成形 成形是利用局部塑性变形使坯料或半成品获得所成形是利用局部塑性变形使坯料或半成品获得所要求形状和尺寸的加工过程。主要用于制造刚性的筋要求形状和尺寸的加工过程。主要用于制造刚性的筋条凸边、凹槽，或增大半成品的部分直径等。条凸边、凹槽，或增大半成品的部分直径等。 31第三节第三节 冲压件的结构工艺性冲压件的结构工艺性32影响冲压件工艺性的主要因素有：影响冲压件工艺性的主要因素有：
24、冲压件的外形、尺寸、精度及材料等冲压件的外形、尺寸、精度及材料等一、冲压件的形状及尺寸一、冲压件的形状及尺寸1对落料件和冲孔件的要求对落料件和冲孔件的要求(1) 落料件的外形和冲孔件的孔形应力求简单、对称。落料件的外形和冲孔件的孔形应力求简单、对称。(2) (2) 冲裁件的结构尺寸冲裁件的结构尺寸( (如孔径、孔距等如孔径、孔距等) )必须考虑必须考虑材料的厚度。材料的厚度。 33(3) (3) 冲裁件上直线与直线、曲线与直线的交接处，均冲裁件上直线与直线、曲线与直线的交接处，均应用圆弧连接。以避免尖角处因应力集中而产生裂纹。应用圆弧连接。以避免尖角处因应力集中而产生裂纹。其最小圆角半径。其最
25、小圆角半径。 342 2对弯曲件的要求对弯曲件的要求(1)(1)弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不能小于材料允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。许的最小弯曲半径。(2)(2)弯曲边过短不易成形，故应使弯曲边的平直部分弯曲边过短不易成形，故应使弯曲边的平直部分 H2H2。 (3)(3)弯曲带孔件时，为避免孔的变形，孔的位置弯曲带孔件时，为避免孔的变形，孔的位置 L L应大应大于于 (1.5(1.52)2)。353 3对拉深件的要求对拉深件的要求(1)(1)拉深件外形应简单、对称，深度不宜过大。以便拉深件外形应简单、对称，深度不宜过大。以便使拉深次数最少，容易成形。使拉深
26、次数最少，容易成形。(2)(2)拉深件的圆角半径在不增加工艺程序的情况下，拉深件的圆角半径在不增加工艺程序的情况下，应控制最小许可半径。应控制最小许可半径。36二、简化工艺及节省材料的设计二、简化工艺及节省材料的设计 对于形状复杂的冲压件，可以将其分成若干个简对于形状复杂的冲压件，可以将其分成若干个简单件，分别冲压后，再焊接成为整体组合件。单件，分别冲压后，再焊接成为整体组合件。 采用冲口工艺，以减少组合件数量，节省材料和采用冲口工艺，以减少组合件数量，节省材料和简化工艺过程。简化工艺过程。37 在使用性能不变的情况下，应尽量简化拉深件结在使用性能不变的情况下，应尽量简化拉深件结构，以达到减少
27、工序、节省材料和降低成本的目的。构，以达到减少工序、节省材料和降低成本的目的。 如消音器后盖经改造后，冲压工序由八道减少为如消音器后盖经改造后，冲压工序由八道减少为两道工序，同时，节省材料两道工序，同时，节省材料5050。38三、冲压件的厚度三、冲压件的厚度 在强度和刚度允许的条件下，应尽可能采用较薄在强度和刚度允许的条件下，应尽可能采用较薄的材料，以减少金属的消耗。对局部刚度不够的部位，的材料，以减少金属的消耗。对局部刚度不够的部位，可采用加强筋，以实现薄材料代替厚材料。可采用加强筋，以实现薄材料代替厚材料。39四、冲压件的精度和表面质量四、冲压件的精度和表面质量 冲压工艺的尺寸精度：冲压工艺的尺寸精度： 落料件不超过落料件不超过ITl0ITl0； 冲孔件不超过冲孔件不超过IT9IT9； 弯曲件不超过弯曲件不超过ITl0ITl0IT9IT9； 拉深件高度尺寸精度为拉深件高度尺寸精度为ITl0ITl0IT8IT8，直径尺，直径尺寸精度为寸精度为ITl0ITl0IT9IT9，经整形后的尺寸精度可，经整形后的尺寸精度可达达IT7IT7IT6IT6。冲压工艺的表面粗糙度：冲压工艺的表面粗糙度： 一般应尽可能不要高于原材料所具有的表面质量。一般应尽可能不要高于原材料所具有的表面质量。40冲床冲床41
