板料的冲压工艺

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（3）间隙合适 ）
裂纹重合一线，冲裁力、卸料力、 间隙合适—上、下裂纹重合一线，冲裁力、卸料力、推件 力适中，模具寿命足够，零件尺寸几乎与模具一样。 力适中，模具寿命足够，零件尺寸几乎与模具一样。 较小的间隙有利于提高冲裁件的质量。 较小的间隙有利于提高冲裁件的质量。 有利于提高冲裁件的质量 较大的间隙则有利于提高模具的寿命。 较大的间隙则有利于提高模具的寿命。 则有利于提高模具的寿命 间隙合理模具有足够长的寿命， 间隙合理模具有足够长的寿命，零件的 模具有足够长的寿命 尺寸几乎与模具一致。 尺寸几乎与模具一致。 冲裁模合理间隙值见表8-1 冲裁模合理间隙值见表
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光亮带：塑性变形过程中凸模 或凹模）挤压切入材料， 凸模（ ② 光亮带：塑性变形过程中凸模（或凹模）挤压切入材料，使其 受到剪切和挤压应力的作用而形成。表面光滑，断面质量最好。 受到剪切和挤压应力的作用而形成。表面光滑，断面质量最好。 剪裂（断裂） 由于刃口处的微裂纹 拉应力作用下不断扩 刃口处的微裂纹在 ③ 剪裂（断裂）带：由于刃口处的微裂纹在拉应力作用下不断扩 展断裂而形成。表面粗糙，略带斜度。 展断裂而形成。表面粗糙，略带斜度。 毛刺：微裂纹出现时产生,冲头继续下行时被拉长。 ④ 毛刺：微裂纹出现时产生,冲头继续下行时被拉长。
第八章 板料的冲压工艺
板料冲压：是利用装在冲床上的冲模对金属板料 板料冲压：是利用装在冲床上的冲模对金属板料 冲床上的冲模 加压，使之产生变形 分离， 变形或 加压，使之产生变形或分离，从而获得零件或毛坯 的加工方法。 的加工方法。 板料冲压通常在室温下进行，故又称冷冲压 冷冲压。 板料冲压通常在室温下进行，故又称冷冲压。 当板料厚度超过8∼10 mm 时，需采用热冲压。 需采用热冲压 热冲压。 当板料厚度超过 ∼
冲床
剪床用来把板料剪切成一定宽度的条料， 剪床用来把板料剪切成一定宽度的条料，以供下一 用来把板料剪切成一定宽度的条料 步的冲压工序用。 步的冲压工序用。 冲床用来实现冲压工序， 冲床用来实现冲压工序，以制成所需形状和尺寸的 用来实现冲压工序 成品零件，冲床的最大吨位已达 成品零件，冲床的最大吨位已达40000 kN。 。
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第一节 分离工序
是使坯料的一部分与另一部分 一部分与另一部分相互 分离工序——是使坯料的一部分与另一部分相互 分离的工序 的工序。 落料、冲孔、切断、精冲等 分离的工序。如落料、冲孔、切断、精冲等。
一、 落料及冲孔
落料及冲孔（统称冲裁）是使坯料按封闭 落料及冲孔（统称冲裁）是使坯料按封闭 轮廓分离的工序 分离的工序。 轮廓分离的工序。 落料是被分离的部分为成品， 落料是被分离的部分为成品，而周边是 是被分离的部分为成品 废料； 废料； 冲孔是被分离的部分为废料， 冲孔是被分离的部分为废料， 是被分离的部分为废料 而周边是成品 成品; 而周边是成品;
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板料冲压所用原材料特点：特别是制造中空杯状 中空杯状和 板料冲压所用原材料特点：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 等成品时， 足够的塑性。 钩环状等成品时，必须具有足够的塑性。 常用金属材料——低碳钢 铜合金、铝合金、 常用金属材料——低碳钢、铜合金、铝合金、镁合 ——低碳钢、 金及塑性高的合金钢等。 金及塑性高的合金钢等。 常用设备——剪床、冲床 ——剪床 常用设备——剪床、
图8-1 冲裁时板料的变形过程 8
（2）塑性变形阶段 ）
冲头继续压入，应力值 屈服极限 塑性变形， 屈服极限→塑性变形 冲头继续压入，应力值→屈服极限 塑性变形，变形 达一定程度时，位于凸、凹模刃口处的材料硬化加剧 硬化加剧— 达一定程度时，位于凸、凹模刃口处的材料硬化加剧— —出现微裂纹；塑性变形阶段结束。 出现微裂纹；塑性变形阶段结束。
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3．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，因此 必须正确决定冲模刃口尺寸。 必须正确决定冲模刃口尺寸。 设计落料模时：先按落料件确定凹模刃口尺寸。 设计落料模时：先按落料件确定凹模刃口尺寸。 取凹模作设计基准件， 取凹模作设计基准件，然后根据间隙确定凸模 尺寸，即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值。 缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值 尺寸，即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值。 设计冲孔模时：先按冲孔件确定凸模刃口尺寸。 设计冲孔模时：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 取凸模作设计基准件， 间隙确定凹模尺寸， 间隙确定凹模尺寸， 即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值。 即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值。 扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值
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Байду номын сангаас
冲裁件分离面质量的影响因素：
冲裁件的断面情况 凸凹模间隙 刃口锋利程度 模具结构 材料性能 板料厚度
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2. 冲裁凸凹模间隙
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冲裁间隙是指冲裁凸模与凹模之间工作部分的尺寸之差， 冲裁间隙是指冲裁凸模与凹模之间工作部分的尺寸之差，如 凸模与凹模之间工作部分的尺寸之差 图所示， 图所示，即： Z = D凹－D凸 冲裁间隙不仅对冲裁件的质量起决定性的作用， 质量起决定性的作用 冲裁间隙不仅对冲裁件的质量起决定性的作用，而且直 接影响模具的使用寿命 使用寿命。 接影响模具的使用寿命。
图8-4 同一落料件的四种排样方式
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二、修整
修整是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属， 修整是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，以切掉 是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属 冲裁件上的剪裂带和毛刺，从而提高冲裁件的尺寸精度 提高冲裁件的尺寸精度( 冲裁件上的剪裂带和毛刺，从而提高冲裁件的尺寸精度(IT6～IT7)， ～ ) 降低表面粗糙度值( 降低表面粗糙度值(Ra0.8～1.6µm)。 ～ ) 修整冲裁件的外形称外缘修整，修整冲裁件的内孔称内孔修整。 修整冲裁件的外形称外缘修整，修整冲裁件的内孔称内孔修整。 外缘修整 内孔修整
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3．凸凹模刃口尺寸的确定 ．
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； 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。 则随凸模的磨损而减小
为了保证零件的尺寸要求，并提高模具的使用寿命： 为了保证零件的尺寸要求，并提高模具的使用寿命： 落料时，凹模刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内的最 落料时，凹模刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内的最 应取工件尺寸公差范围内的 小尺寸； 小尺寸； 冲孔时，凸模刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内的最 冲孔时，凸模刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内的最 应取工件尺寸公差范围内的 大尺寸。 大尺寸。
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1. 冲裁变形过程
冲裁件质量、 冲裁件质量、冲裁模结构与冲裁时板料变形过程关系密切
板料的冲裁示意图
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（1）冲裁变形过程的三个阶段
（1）弹性变形阶段（图8-1） ）弹性变形阶段（ ） 冲头接触板料后， 冲头接触板料后，继续向下 运动的初始阶段， 运动的初始阶段，使板料产 生弹性压缩、拉伸与弯曲等 弹性压缩、拉伸与弯曲等 变形。 变形。 此时， 此时，凸模下的材料略有弯 曲，凹模上的材料则向上翘， 凹模上的材料则向上翘， 间隙↑→弯曲、上翘↑ 弯曲、上翘 间隙 弯曲
冲裁力， ； 式中 P──冲裁力，N； 冲裁力 L──冲裁件周长，mm； 冲裁件周长， 冲裁件周长 ； 板料厚度， δ ──板料厚度，mm； 板料厚度 ； K──安全系数，通常取1.3。 安全系数，通常取 。 安全系数 τ──材料的抗剪强度，MPa；查手册或τ = 0.8σ b 材料的抗剪强度， 材料的抗剪强度 ；查手册或τ σ
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4. 冲裁力的计算
冲裁时材料对模具的最大抗力称为冲裁力。 冲裁时材料对模具的最大抗力称为冲裁力。 材料对模具的最大抗力称为冲裁力 冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必须的依据。 冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必须的依据。 的主要依据 设计模具所必须的依据 冲裁力大小与板料的材质、厚度及冲裁件周边的长度有关。 冲裁力大小与板料的材质、厚度及冲裁件周边的长度有关。 有关 普通平刃口冲裁模冲裁力的计算方法如下： 普通平刃口冲裁模冲裁力的计算方法如下： P=KLδτ
（2）间隙过大 ）
间隙过大→拉伸变形增加， 间隙过大 拉伸变形增加，上、下裂 拉伸变形增加 纹向内错开，光亮带减小，圆角带 向内错开，光亮带减小， 厚大的拉长毛刺， 与锥度增大→厚大的拉长毛刺 与锥度增大 厚大的拉长毛刺，冲 裁的翘曲现象严重。 裁的翘曲现象严重。 对于批量较大而公差又无特殊要求 的冲裁件——采用“大间隙”冲裁， 采用“大间隙”冲裁， 的冲裁件 采用 提高模具寿命。 提高模具寿命。
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板料冲压的特点： 板料冲压的特点：
在常温下加工，金属板料必须具有足够的塑性和较低的变形抗力 具有足够的塑性和较低的变形抗力。 1）在常温下加工，金属板料必须具有足够的塑性和较低的变形抗力。 冷变形强化， 金属板料经冷变形强化 获得一定的几何形状后，结构轻巧， 2）金属板料经冷变形强化，获得一定的几何形状后，结构轻巧，重 量轻，强度和刚度较高。 量轻，强度和刚度较高。 冲压件尺寸精度高，质量稳定，互换性好，一般不需机械加工即 3）冲压件尺寸精度高，质量稳定，互换性好，一般不需机械加工即 可作零件使用，节省原材料。 可作零件使用，节省原材料。 4）冲压生产操作简单，生产率高，便于实现机械化和自动化。 冲压生产操作简单，生产率高，便于实现机械化和自动化。 5）可以冲压形状复杂的零件，废料少。 可以冲压形状复杂的零件，废料少。 复杂的零件 冲压模具结构复杂，精度要求高，制造费用高， 6）冲压模具结构复杂，精度要求高，制造费用高，只适用于大批量 生产。 生产。
（3）断裂分离阶段 ）
冲头继续压入， 冲头继续压入，已 形成的上 形成的上、下微裂纹 扩大——向内扩展， 向内扩展， 扩大 向内扩展 下裂纹相遇重合 上、下裂纹相遇重合 时，材料被剪断分离。 材料被剪断分离。