板料冲压成形工艺

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1、pressing 通过通过冲模冲模对板料施以外力，使对板料施以外力，使其产生分离或变形的方法。其产生分离或变形的方法。 冲压一般在室温下进行，所以冲压一般在室温下进行，所以又称为冷冲压。又称为冷冲压。什么是冲压（什么是冲压（pressing)pressing)冲压过程视频冲压过程视频冲床结构视频冲床结构视频第三节第三节 板料冲压成形工艺板料冲压成形工艺1第 页pressing冲压的特点冲压的特点1. 可以冲出形状复杂的零件，废料较少。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。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。零件质量轻、强度和刚度较

2、高。4. 操作简单，便于机械化和自动化，生产率很操作简单，便于机械化和自动化，生产率很高，故零件成本低。高，故零件成本低。机械化、自动化示例机械化、自动化示例冲压件与铸件的比较冲压件与铸件的比较2第 页pressing本节内容本节内容一、冲压成形基本工序一、冲压成形基本工序二、冲压模具及其结构二、冲压模具及其结构三、冲压件结构设计三、冲压件结构设计3第 页pressing 使坯料的一部分与另一部分沿一定的轮廓线相互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分离的工序1.分离工序分离工序 (cutting process)一、冲压成形基本工序一、冲压成形基本工序4第 页pressing

3、（1 1）落料与冲孔（统称冲裁）落料与冲孔（统称冲裁）使坯料按封闭的轮廓分离的工序使坯料按封闭的轮廓分离的工序落料落料 (blanking)工件工件工件工件废料废料冲孔冲孔(punching)条料条料动画动画5第 页pressing冲裁过程冲裁过程: :断裂带断裂带光亮带光亮带圆角带圆角带断裂带断裂带圆角带圆角带光亮带光亮带l冲裁时经历弹性变形、塑性变冲裁时经历弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段。形、断裂分离三个阶段。l冲裁件断面上存在圆角带、光冲裁件断面上存在圆角带、光亮带和断裂带。亮带和断裂带。l冲裁件质量一般不高，其粗糙冲裁件质量一般不高，其粗糙度一般为度一般为Ra12.5Ra12.5

4、，尺寸精度一尺寸精度一般般IT10IT10。 综上所述综上所述: :冲裁是利用凸模与冲裁是利用凸模与凹模刃口的作用凹模刃口的作用, ,使板料产生分离使板料产生分离的的. .它具有以下特点它具有以下特点: :动画动画6第 页pressing冲裁过程冲裁过程: :断裂带断裂带光亮带光亮带塌塌 角角l冲裁时经历弹性变形、塑性变冲裁时经历弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段。形、断裂分离三个阶段。l冲裁件断面上存在塌角、光亮冲裁件断面上存在塌角、光亮带、断裂带毛刺。带、断裂带毛刺。l冲裁件质量一般不高，其粗糙冲裁件质量一般不高，其粗糙度一般为度一般为Ra12.5Ra12.5，尺寸精度一尺寸精度一般般I

5、T10IT10。 综上所述综上所述: :冲裁是利用凸模与冲裁是利用凸模与凹模刃口的作用凹模刃口的作用, ,使板料产生分离使板料产生分离的的. .它具有以下特点它具有以下特点: :动画动画断裂带断裂带塌塌 角角光亮带光亮带毛刺毛刺7第 页pressing(2)(2)修整修整 (shaving)(shaving) 利用修整模沿冲裁件的外缘或内孔刮去一层薄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的冲压方法使板料沿使板料沿不封闭不封闭轮廓分离的工序轮廓分离的工序（3 3）切断）切断 (shearing)(

6、shearing)内孔修整动画内孔修整动画外缘修整动画外缘修整动画切断动画切断动画8第 页pressing2. 变形工序变形工序 (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裂的工序9第 页pressing（1 1）弯曲）弯曲 (bending)(bending) 使坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度使坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的的工艺工艺弯曲视频弯曲视频弯曲动画弯曲动画1弯曲动画弯曲动画2弯曲动画弯曲动画310第 页凹模凹模凸模凸模1 1）弯曲特点（以）弯曲特点（以V V形件为例）形件为例

7、）11第 页凹模凹模1 1）弯曲特点（以）弯曲特点（以V V形件为例）形件为例）12第 页凹模凹模1 1）弯曲特点（以）弯曲特点（以V V形件为例）形件为例）13第 页凹模凹模 变形仅仅发生在与变形仅仅发生在与凸模接触的圆角范围内凸模接触的圆角范围内 坯料内侧受压缩，外坯料内侧受压缩，外侧受拉伸侧受拉伸从网格线前后的变化可以看出从网格线前后的变化可以看出1 1）弯曲特点（以）弯曲特点（以V V形件为例）形件为例）14第 页pressingr2) 2) 弯曲的质量问题及防止弯曲的质量问题及防止 弯裂弯裂 板料外侧因拉应力过板料外侧因拉应力过大而产生裂纹大而产生裂纹防止办法：防止办法： 限制弯曲件

8、的弯曲半径，限制弯曲件的弯曲半径， 使使 r r r rminminrmin-最小弯曲半径最小弯曲半径; ; 对应着材料的极限变形程度。对应着材料的极限变形程度。15第 页pressing 弯曲线应尽可能与纤维方向垂直弯曲线应尽可能与纤维方向垂直纤维方向纤维方向弯曲线弯曲线好好差差21两种落料方式两种落料方式 回弹回弹回弹动画回弹动画解决方法：模具角度略小于工件角度解决方法：模具角度略小于工件角度回弹视频回弹视频16第 页pressing把平板毛坯变为开口的空心工件的工序把平板毛坯变为开口的空心工件的工序（2 2）拉深）拉深 (drawing)(drawing)工件工件毛坯毛坯17第 页pre

9、ssing零件零件毛坯毛坯1）拉深过程（以圆筒形零件为例）拉深过程（以圆筒形零件为例）拉深动画拉深动画拉深视频拉深视频拉深件实例拉深件实例18第 页pressing 拉裂拉裂原因：毛坯被强制拉入凹模时，拉应力原因：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超过了材料本身的强度极限拉裂废品拉裂废品视频视频19第 页pressing 起皱起皱原因：毛坯边缘受压应力过大原因：毛坯边缘受压应力过大褶皱的形成褶皱的形成起起皱皱的的工工件件正正常常的的工工件件视频视频20第 页pressing 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实践证明，能否拉深成形很大程度上取决于坯料与工件

10、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。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。参数即拉深系数。D 5050 40703580(drawing coefficient)21第 页pressing m m =dD拉深件直径拉深件直径坯料直径坯料直径m m 越小越小, , 变形程度越大。变形程度越大。每一种材料，变形程度都是有极限的，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所以都有一个极限拉深系数 m mminmi

11、n。 拉深时，拉深时，m m 都不应该小于都不应该小于m mminmin 。即即 显然，显然， m m小于小于1。 一般一般 m mmin 在在0.50.8范围内。范围内。当不能一次成形时，可采用多次拉深。当不能一次成形时，可采用多次拉深。零件零件毛坯毛坯dD拉深拉深系数用系数用 m m 表示表示成形条件成形条件m m m mminmin22第 页pressingd1d2总拉深系数等于每次拉深系数的总拉深系数等于每次拉深系数的乘积乘积。第二次拉深系数第二次拉深系数 m m2 2 = d= d2 2 / d/ d1 1 ; ;第三次拉深系数第三次拉深系数 m m3 3 = d = d3 3 /

12、d / d2 2 ; ;第第 n n 次次拉深系数拉深系数 m mn n= d= dn n/d/dn-1n-1 ; ;二次拉深动画二次拉深动画23第 页pressingl拉深件的质量问题是拉深件的质量问题是 拉裂拉裂 和和 起皱起皱 ；l拉深时是否会拉裂和起皱与变形程度有关，变形程度可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以用拉深系数m m来表示。来表示。 m m越小，变形程度越越小，变形程度越 大大 ；l每一种材料都有其极限变形程度，也就有其极限拉深系每一种材料都有其极限变形程度，也就有其极限拉深系数数m mminmin ，拉深时，应使拉深时，应使 m m m mmin

13、min ；l在多次拉深时，应使每一次的拉深系数在多次拉深时，应使每一次的拉深系数m mn n= d= dn n/d/dn-1n-1都都大大于极限拉深系数于极限拉深系数m mminmin ，并且应使后一次，并且应使后一次m m值比前一次值比前一次m m值略值略 大大 些。些。24第 页pressingl拉深凸凹模间隙与冲裁模比有什么不同？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大于板料的厚度。落料的凸凹模间隙小于板的厚度，且，且凸凹模间隙要求合适，这样上下裂纹

14、重合一致，冲裁力、凸凹模间隙要求合适，这样上下裂纹重合一致，冲裁力、卸料力和推件力适中，模具才具有足够的寿命，落料的卸料力和推件力适中，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。大或过小的间隙都会影响模具的使用寿命和零件质量。 l凸凹模形状与冲裁模相比有什么不同？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冲裁是分离工序，凹模与凸模边缘是锋利的刃口刃口，而拉，而拉深是变形工序，凸凹模边缘是深是变形工序，凸凹模边缘是圆角圆角。拉深动画拉深

15、动画冲裁动画冲裁动画25第 页pressing问题问题：怎样使拉深件不产生拉裂或起皱？下：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？列筒形拉深件哪个容易成形？a.直径 80mm 高 100mmc.直径 60mm 高 75mmb.直径 70mm 高 75mm多次拉深；多次拉深；合适的凸凹模圆角半径；合适的凸凹模圆角半径；合适的凸凹模间隙，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，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。间隙过大，又容易使拉深件起皱，影响拉深件且降低模具寿命。间隙过大，又容易使拉深件起皱，影响拉深件

16、的尺寸精度。的尺寸精度。润滑，为减少摩擦，降低拉深件壁部的拉应力和润滑，为减少摩擦，降低拉深件壁部的拉应力和减少模具的磨损；减少模具的磨损；压边力，压边圈上的压力不要过大，以不产压边力，压边圈上的压力不要过大，以不产生皱折为宜。生皱折为宜。 26第 页pressing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dD内孔翻内孔翻边边外缘翻外缘翻边边（3 3）翻边）翻边 (flanging)(flanging)翻翻边视频边视频内孔翻边最容易出现的质量问题：内孔翻边最容易出现的质量问题：孔边缘受拉伸破裂孔边缘受拉伸破裂内孔翻边动画内孔翻

17、边动画27第 页pressing使局部材料厚度变薄而成使局部材料厚度变薄而成形的方法形的方法（4 4） 起伏起伏应用举例：夏利车前盖应用举例：夏利车前盖起伏视频起伏视频通过模具使空心件或管状坯料向外扩张，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胀出所需的凸起曲面（5 5） 胀形胀形胀胀形视频形视频（6 6） 旋压旋压旋压视频旋压视频胀形动画胀形动画28第 页pressing200a)729514036b)744057c)4457d)4413248e)4513258f)10120g)162h)汽车消音器零件的冲压工序汽车消音器零件的冲压工序16104558120成形过程视频成形过程

18、视频29第 页pressing二、冲压模具及其结构二、冲压模具及其结构30第 页pressing1.简单模简单模在冲床的在冲床的一次冲程中，一次冲程中，只完成一个工序只完成一个工序的冲模的冲模(simple die)在冲床的在冲床的一次冲程中，在模具不同部位上完成一次冲程中，在模具不同部位上完成数道工序数道工序的冲模的冲模2.连续模连续模(progressive die)3.复合模复合模在冲床的在冲床的一次冲程中，在模具同一部位上同一次冲程中，在模具同一部位上同时完成数道工序时完成数道工序的冲模的冲模(compound die)动画动画动画动画1落料拉深复合模落料拉深复合模1切断弯曲复合模切断

19、弯曲复合模落料拉深复合模落料拉深复合模231第 页pressing三、冲压件结构设计三、冲压件结构设计1.1.冲裁件的结构工艺性冲裁件的结构工艺性（1 1） 形状应尽量简单，最好由直形状应尽量简单，最好由直线与圆弧组成。应避免过长的悬臂线与圆弧组成。应避免过长的悬臂和窄槽，它们的宽度和窄槽，它们的宽度b b应大于料厚应大于料厚s s 的两倍。的两倍。B2sB2sB2sB2s（2 2） 内、外转角处应用圆弧连接，内、外转角处应用圆弧连接，圆角半径应大于料厚的一半。圆角半径应大于料厚的一半。( (参见参见表表2-62-6）32第 页pressing（4 4） 孔间距离或孔与边缘距离不能太小，一般孔

20、间距离或孔与边缘距离不能太小，一般a a 2s , 2s , 但要保证但要保证a 3 a 3 4 mm 4 mm 。aaaa（3 3） 冲孔尺寸不能太小，最小孔径或最小边长要冲孔尺寸不能太小，最小孔径或最小边长要大于（大于（0.5 0.5 1.5 1.5）s s 。33第 页pressing2.2.弯曲件的结构工艺性弯曲件的结构工艺性（1 1） 弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径。弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径。（2 2） 弯曲边过短不易成形，故应使弯曲边的平直部弯曲边过短不易成形，故应使弯曲边的平直部分分H 2S H 2S 。HSRL（3 3） 孔的位置不能离弯曲线太近，一般孔的

21、位置不能离弯曲线太近，一般S 2mm S 2mm 时，时， L S; S 2mmL S; S 2mm时时 , L 2S , L 2S 。34第 页pressing3.3.拉深件的结构工艺性拉深件的结构工艺性（1 1） 形状应简单、对称，尽量避免深度大的拉深形状应简单、对称，尽量避免深度大的拉深件，以减少拉深次数。件，以减少拉深次数。（2 2） 为避免角部产生裂纹，侧壁与底面间圆角半为避免角部产生裂纹，侧壁与底面间圆角半径径r r1 1、侧壁与凸缘间圆角半径侧壁与凸缘间圆角半径r r2 2以及矩形件四壁间以及矩形件四壁间圆角半径圆角半径r r3 3应尽可能大些。一般应满足：应尽可能大些。一般应满足： r r1 1 S S , r, r2 2 2S , r 2S , r3 3 3S 3S。Sr1r2r3r135第 页结结 束束36第 页冲压件与铸件的比较：冲压件与铸件的比较：37第 页弯曲模38第 页板料弯曲39第 页拉深1.swf40第 页2次拉深.swf41第 页拉深件实例.swf42第 页翻边.swf43第 页胀形.swf44第 页简单模.swf45第 页复合模.swf46第 页复合模1.swf47第 页连续模.swf48第 页复合模三维动画49第 页落料模50第 页