第八章 板料冲压成形工艺

（1）正确选择拉深系数
d m D d — 拉深件直径；D — 坯料直径。
m↓→d↓→变形程度↑易成拉裂。 一般m≥0.5~0.8； 坯料的塑性差取上限值，塑性好取 下限值。
若m过小→可采用多次拉深。
第一次拉深系数 m1 = d1/D； 第二次拉深系数 m2 = d2/d1； 第n次拉深系数 mn = dn/dn-1； 总的拉深系数 m总 = m1×m2×mn
如制取内孔→冲孔。
1．冲裁变形过程
冲裁件质量、冲裁模结构与冲裁时 板料变形过程关系密切。 其过程分三个阶段： （1）弹性变形阶段
（2）塑性变形阶段
（3）断裂分离阶段
冲裁变形区的应力与变形情况和冲 裁件的切断面的状况：
2．凸、凹模间隙
不仅严重影响冲裁件的断面质
量，而且影响模具寿命、卸料力、
（3）注意润滑
目的：减小摩擦，以降低拉 深件壁部的拉应力，减少模具
的磨损。
（4）起皱的防止措施
① 可采用设置压边圈的方法解决； ② 增加毛坯的相对厚度（T/D）或拉 深系数的途径来解决。
3．毛坯尺寸及拉深力的确定
毛坯尺寸计算：拉深前后的面 积不变原则进行。
最大拉伸力（圆筒件）：
Fmax 3( b s )(D d r凹 ) s
精冲法与普通冲裁法所用模具的比较
§8-2 变形工序
变形工序：是使坯料的一部分 相对于另一部分产生位移而不破 裂的工序。 如：拉深、弯曲、翻边、胀型、 旋压等。
一、拉深
1．拉深过程及变形特点
利用模具使平面坯料变成开口空心 件的冲压工序； 可制成筒形、阶梯形、盒形、球形、 锥形及其它复杂形状的薄壁零件。
低
中、高级精度 除条料外，小件 也可用边角料 较高
中、高级精度
条料或卷料
高
较易，尤其适合于 难，只能在单机 实现操作机械化 容易，尤其适合于在 在多工位压力机上 上实现部分机械 自动化的可能性 单机上实现自动化 实现自动化 操作 生产通用性 好，适合于中、小 较差，仅适合于中、 较差，仅适合于 批量生产及大型件 小型零件的大批量生 大批量生产 的大量生产 产
坯料经过一两次拉深后，应安排工 序间的退火处理。
（2）合理设计拉深模工作零件
① 凸凹模的圆角半径
材料为钢的拉深件，取r凹=10s
（板厚），而r凸=（0.6～1）r凹。
这两个圆角半径过小，产品容易 拉裂。
② 凸凹模间隙
一般取Z=（1.1～1.2）s，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）对拉深件的要求 ①形状应简单、对称，高度不易 过大。以便使拉深次数尽量少， 并容易成型。
②转弯处应有一定圆角。
拉深件最小允许半径
③ 拉深件的壁厚变薄量一般要 求不应超出拉伸工艺壁厚变化 的规律（最大变薄率约在 10%～18%左右）。
2、改进结构以简化工艺及节省材料
（1）复杂件可采用冲压-焊接结构。 （2）注意采用冲口工艺，以减少一
3．旋压
旋压过程
旋压的基本要点: ①合理的转速； ②合理的过渡形状； ③合理加力。
§8-3
冲模的分类和构造
一、简单冲模 二、连续冲模
三、复合冲模
一、 简单冲模
在冲床的一次冲程中只完成一个工序的
冲模，称为简单冲模。模具简单,造价低。
二、 连续冲பைடு நூலகம்（级进模）
冲床的一次冲程中，在模具不同部位上 同时完成数道冲压工序的模具，称为连续 模。生产率高，要求定位精度高。
② 冲裁件的形状应力求简单、对称， 凸、凹部分不能太窄太深，孔间距 离或孔与零件边缘之间的距离不可 太小。
③ 孔的尺寸不能太小：
硬钢圆孔：d≥1.3 t（板料厚度） ； 软钢用黄铜圆孔：d≥1.0 t ； 铝及锌圆孔：d≥0.8 t。
硬钢方孔：a≥1.0 t ；
软钢用黄铜方孔：a ≥0.7 t ；
些组合零件。
（3）注意局部加强筋的应用，以减 少材料消耗和提高刚度。
×
√
冲压焊接结构零件
冲口工艺的应用
3、冲压件的精度和表面质量
落料最高IT10；冲孔最高IT9；
弯曲最高IT9～IT10； 拉深件高度IT8-IT9，整形IT6-IT7；
拉深件直径IT9～IT10。
表面质量不高于原材料的表面质量。
拉深的特点
①凸模和凹模特点：与冲裁模不同， 它们都有一定的圆角而不是锋利的 刃口，其间隙一般稍大于板料厚度。 ②变形特点：拉深件的底部一般不变 形，厚度基本不变，直壁厚度有所 减小。
2．拉深中常见的废品及防止措施 最危险部位：直壁与底部过渡圆 角处； 拉应力>材料强度极限时→拉裂
防裂措施：
冲裁力是选用冲床吨位和检验模具强度的 一个重要依据。
平刃冲模的冲裁力P （N）按下式计算：
p KL S
L—冲裁周边长度（mm）；S—坯料厚度（mm）； K—系数，常取1.3；τ—材料抗剪强度（MPa） 查手册，或取 0.8 b 。
5．冲裁件的排样
排样是指落料件在条料、带料或 板料上合理布置的方法；
结构复杂，制造和调 冲模制造的复杂 结构简单，制造周 结构复杂，制造 整难度大，价格与工 性和价格 期短，价格低 难度大，价格高 位数成比例上升
§8-4 冲压工艺过程的制定
根据冲压件的特点、生产批量、 现有设备和生产能力等制定一 种技术上可行、经济上合理的 工艺方案。
汽车发动机支架
汽车离合器壳体
推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸 精度。
1）间隙过小
增大了冲裁力、卸料力和推件力； 加剧了凸、凹模的磨损； 降低了模具寿命（冲硬材突出）。 外表尺寸略有增大，内腔尺寸略有 缩小（弹性回复）。 光面宽度增加，塌角、毛刺、斜度 等都有所减小，工件质量较高。
2）间隙过大
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； 冲裁的翘曲现象严重； 外形尺寸缩小，内腔尺寸增大；
二.拟定冲压工艺方案
1、选择冲压基本工序 根据冲压件形状、大小、尺寸公 差及生产批量确定。 （1）剪裁和冲裁：板料分离。 （2）弯曲：手工工具、折弯机、 弯曲模。
（3）拉深：空心件（拉深、修边） 旋转体空心件（批量不大）采 用旋压； 大型空心件（小批）采用铆接 或焊接代替拉深。
冲裁模合理间隙值
3．凸、凹模刃口尺寸的确定 1）设计落料模
落料件确定凹模刃口尺寸；
取凹模作设计基准件→根据间隙Z 确定凸模尺寸； 缩小凸模刃口尺寸保证间隙值。
2）设计冲孔模
冲孔件确定凸模尺寸； 取凸模作设计基准件→根据间 隙Z确定凹模尺寸； 用扩大凹模刃口尺寸保证间隙 值。
4．冲裁力的计算
只有当板料厚度>8~10mm时，采用 热冲压。
板料冲压的特点：
（1）可冲出形状复杂的零件，废料较 少； （2）产品精度高，表面粗糙度较低， 互换性好； （3）能获得质量轻、材料消耗少、强 度和刚度较高的零件；
（4）操作简单，工艺过程便于机械化，
自动化，生产率很高，成本低。 故应用广泛，特别在汽车、拖拉机、
二、弯曲
坯料的一部分相对于另一部分 弯曲成一定角度的工序。
坯料内侧受压，外侧受拉。
弯曲时，尽可能使弯曲线与坯 料纤维方向垂直以免破裂。
弯曲的最小半径：
①应为rmin =（0.25～1）s。 ②材料塑性好，则弯曲半径可小些。
回弹现象：
①由于弹性变形的恢复，坯料
略微弹回一点，使被弯曲的角 度增大。
铝及锌方孔：a ≥0.5 t。
2）对弯曲零件的要求：
①要考虑材料的最小弯曲半径和锻造 流线方向。 ②弯曲的平直部分H﹥2S。
③弯曲带孔零件时，应注意孔的位置。
弯曲边高H﹥2S
带孔弯曲件,为避免孔 的变形，孔的边缘距 弯曲中心应有一定的 距离, L＞1.5～2s
④ 弯曲半径较小的弯边易产生应力集中 而开裂，可钻止裂孔再弯。
第八章 板料冲压成形工艺
熟悉冲裁、拉深的变形过程、有关工 艺计算及影响成形的因素； 了解冲模的基本类型及冲压工艺的制 定过程。 重点：冲裁、拉深的成形过程及影响 成形的因素。 难点：冲压工艺方案的选择及优化。
板料的冲压成形：利用冲模使板
料产生分离或变形的加工方法。
常温下又叫冷冲压或薄板冲压。
二、修整
利用修整模沿冲裁件外缘或内 孔刮削一薄层金属，以切掉普通 冲裁时在冲裁件断面上存留的剪 裂带和毛刺； 尺寸精度↑，表面粗糙度↓。
修整后，冲裁件公差等级IT6~IT7 表面粗糙度Ra0.8~1.6μm
三、精密冲裁
特点：公差IT6~IT8级，表面粗糙造度 Ra0.8~0.4μm，且生产率高。 基本出发点：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→得到断面光滑而垂直的精密零件。
排样合理可使废料最少，材料利 用率高。
a）有废料排样法
排样方法 b）少废料排样法
c）无废料排样法
排样图
不同排样方式材料消耗对比
落料件的排样有两种类型：
无搭边排样：
①用落料件形状的一个边作为另一 个落料件的边缘；
②材料利用率很高，但毛刺不在同 一平面上，且尺寸不易准确。
有搭边排样：
①各落料件之间均留有一定尺寸的 搭边； ②毛刺小，且在同一平面上，尺寸 准确，质量高，但材料消耗多。
§8-1 分离工序
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、 精冲、修整等。 一、落料及冲孔（统称冲裁） 使坯料按封闭轮廓分离的工序。 其坯料变形过程和模具结构都是一 样，只是取舍不同。
落料：被分离的部分为成品，而周 边是废料。 冲孔：被分离的部分为废料，而周 边是成品。 如平面垫圈： 制取外形→落料。