板料成型工艺 思考题

第二章板料成型工工艺

1.板料冲裁过程分为哪几个阶段，各阶段的变形特点是什么?

冲裁变形过程三阶段

(1)弹性变形阶段

在凸模压力下，材料产生弹性压缩、拉伸和弯曲变形，凹模上的板料则向上翘曲，间隙越大，弯

曲和上翘越严重。同时，凸模稍许挤入板料上部，板料的下部则略挤入凹模洞口，但材料的内应力未

超过材料的弹性极限。

(2)塑性变形阶段

凸模继续压入，材料内的应力达到屈服极限时，便开始产生塑性变形。随凸

模挤入板料深度的增大，塑性变形程度增大，变形区材料硬化加剧，冲裁变形力

不断增大，直到刃口附近侧面的材料由于拉应力的作用出现微裂纹时，塑性变形

阶段结束。

(3)断裂分离阶段

已形成的上下微裂纹，随凸模继续压入沿最大剪应力方向不断向材料内部扩展，当上下裂纹重合时，

板料被剪断分离。

2. 冲裁件的切断面具有明显的区域性特征.通常由塌角、光面、毛面、毛刺四部分组成。这

四个部分是怎样形成的？

塌角a：它是在冲裁过程中刃口附近的材料被牵连拉入变形(弯曲和拉伸)的结果。

光面b：它是在塑性变形过程中凸模(或凹模)挤压切入材料，使其受到剪切应力τ和挤压应

力σ的作用而形成的。

毛面c：它是由于刃口处的微裂纹在拉应力σ作用下不断扩展断裂而形成的。

毛刺d：冲裁毛刺是在刃口附近的侧面上材料出现微裂纹时形成的。当凸模继续下行时，

便使已形成的毛刺拉长并残留在冲裁件上。

3．影响冲裁件质量的主要因素有哪些？

冲裁件断面质量主要与凸凹模间隙、刃口锋利程度有关。同时也受模具结构，材料性能及板厚等因素的影响。

4．什么是精密冲裁？它与普通冲裁有何区别？

精密冲裁法是改变冲裁条件，以增大变形区的静水压作用，抑制材料的断裂，使塑性剪切变形延续到剪切的全过程，在材料不出现剪裂纹的冲裁条件下实现材料的分离，从而得到断面光滑而垂直的精密零件。

区别；生产中采用精密冲裁工艺，可以直接从板料中获得公差等级高(可达IT6～IT8级)、粗糙度小(可达O.8～O.4μm)的精密零件。生产率高。可以满足精密零件批量生产的要求。

5．凸凹模间歇过大或过小对冲裁过程有何影响？

当间隙过大时，

(1)上、下裂纹向内错开。材料的弯曲与拉伸增大，拉应力增大，易产生剪裂纹，塑性变形阶

段较早结束，致使断面光面减小，塌角与斜度增大，形成厚而大的拉长毛刺，且难以去除。

(2)冲裁的翘曲现象严重。

(3)由于材料在冲裁时受拉伸变形较大，所以零件从材料中分离出来后，因弹性回复使外形尺

寸缩小（受拉后，弹性恢复），内腔尺寸增大。

(4)推件力与卸料力大为减小，甚至为零，材料对凸、凹模的摩擦作用大大减弱，所以模具寿

命较高。

间隙小，光面宽度增加，塌角、毛刺、斜度等都有所减小，工件质量较高当工件公差要求较严时，需要使用较小的间隙。凸凹模受到金属的挤压作用增大，从而增加了材料与凸凹模

之间的摩擦力。这不仅增大了冲裁力、卸料力和推件力，还加剧了凸、凹模的磨损，降低了模具寿命(冲硬质材料更为突出)。当工件公差要求较严时，仍然需要使用较小的间隙。

6．什么是板料的弯曲变形？

弯曲是将坯料弯成一定角度、一定曲率，形成一定形状零件的工序

7．影响弯曲件回弹的因素和减少回弹量的措施是什么？

影响回弹量的因素

(1) 材料的机械性能材料屈服极限愈高，弹性模量愈小，则弯曲后回弹角Δα=α-α0愈大。

(2)相对弯曲半径r/t值相对弯曲半径越小，弯曲回弹值越小。

(3)弯曲角中心角α值中心角α越大，则变形区域的r·α越大，回弹积累值越大，弯曲后回弹角Δα也愈大。

(4)零件形状形状复杂的弯曲件，弯曲后回弹角Δα较小。

(5)弯曲方式校正弯曲的回弹较自由弯曲的小。

减少回弹量的措施

(1)改进弯曲件设计和合理选材改进弯曲件结构，如在弯曲件变形处压制加强筋，可使回弹角减小，并提高弯曲

件的刚度。对于一些硬材料，弯曲前采用退火处理，也可减少回弹。

(2)校正法在弯曲行程结束时，对板料施加亠定的校正压力，迫使变形处内层纤维产生切向拉伸应变，那么板料经

校正以后，内、外层纤维都要伸长，结果卸载后都要缩短，内、外层回弹趋势相反，因此回弹量将会减小，达到克服或减少回弹的目的。采用校正法单角弯曲时，所使用的凸模几何形状和尺寸。一般认为弯曲金属的校正压缩量为料厚2％～5％。

(3)补偿法根据弯曲件的回弹趋势和回弹量大小，修正凸模或凹模工作部分形状和尺寸，使零件的回弹量得到补偿。

(4)拉弯法板料在拉力作用下进行弯曲，使整个板料剖面上都作用有拉应力。卸载后，因内、外层纤维的回弹趋势

相互抵消，从而可减少回弹。

8．什么是板料的拉深变形？板料拉深时各部分变形的特点是什么？

拉深是利用拉深模使平面坯料(工序件)变成开口空心件的冲压工序。

变形的特点①拉深件的底部一般不变形，只起传递拉力的作用，厚度基本不变。

②零件直壁由毛坯的环形部分(即毛坯外径与凹模洞口直径间的一圈)转化而成的，主要受拉力作用，厚度有所减小。

③直壁与底之间的过渡圆角部被拉薄最严重。

④拉深件的法兰部分，切向受压应力作用，厚度有所增大。

拉深时，金属材料产生很大的塑性流动，坯料直径越大，拉深后筒形直径越小，变形程度越大，其变形程度有一定限度。

9．拉深件常见缺陷及预防措施是什么？

1）起皱拉深时，法兰处受压应力作用而增厚。当拉深变形程度较大，压应力增大，板料又

比较薄时，则可使法兰部分材料失稳而拱起，产生起皱现象。预防措施可采用设置压边圈

的方法解决(图2-2-20)，也可以通过增加毛坯的相对厚度(t／D)或拉深系数的途径来解决。

2)拉裂

预防措施(1)正确选择拉深系数。拉深系数越小，表明拉深件直径越小，变形程度越大，坯料

被拉入凹模越困难，因此越容易产生拉裂废品。一般情况下，拉深系数不小于0.5～0.8。坯

料的塑性差取上限值，塑性好取下限值。如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可采

用多次拉深工艺。

多次拉深过程中，必然产生加工硬化现象。为了保证坯料具有足够的塑性，生产中坯料经过

一两次拉深后，应安排工序间的退火处理。其次，在多次拉深中，拉深系数应一次比一次略

大些，确保拉深件质量和生产顺利进行。

(2)合理设计拉深模结构①凸凹模的圆角半径。材料为钢的拉深件，取r凹=10t，而r凸=（0.6～1）r凹。这两个圆角半径过小，产品易拉裂。

②凸凹模间隙。一般取Z=(1.1～1.2)t，比冲裁模的间隙大。间隙过小，模具与拉深件间的摩擦力增大，容易拉裂工件，擦伤工作表面，降低模具寿命。间隙过大，又容易使拉深件起皱，影响拉深件的精度。

（3）注意润滑。

为了减小摩擦，以降低拉深件壁部的拉应力，减少模具的磨损，拉深时通常要加润滑剂。