冲压模具设计——第二章章节资料
合集下载
第二章第5节冲压模具设计——拉伸模方案
3）1/4凸球环 4）圆板
5.3.2 复杂旋转体拉伸件坯料尺寸的确定
相似原则
1.解析法 若拉伸件可由若干个简单几何形状组成，
则先分别求出各部分的表面积F，再相加得出 拉伸件的总面积∑F，最后按下式计算毛坯直 径。
D 4 F 1.13 F
5.3.2 复杂旋转体拉伸件坯料尺寸的确定
5.2.2 拉伸件圆角半径的要求
1.凸缘圆角半径rdΦ 凸缘圆角半径rdΦ ：指壁与凸缘的转角半径。
要求：
12））r当dΦr＞dΦ 2＜t0.5m一m时般，取应：增rd加Φ =整（形4工8序）。t
pg
pg
py
ห้องสมุดไป่ตู้ 2.底部圆角半径rpg 底部圆角半径rpg：指壁与底面的转角半径。
要求：
1）rpg≥t，一般取：rpg≥（35）t 2）rpg＜t，增加整形工序，每整形一次，rpg
m总——需多次拉伸成形制件的总拉伸系数。
注意：拉伸系数系愈小，表示拉伸变形程度愈大。
极限拉伸系数：指当拉伸系数减小至使拉伸件起 皱、断裂或严重变薄超差时的临界拉伸系数。
5.4.2 圆筒形拉伸件拉伸次数及工序尺寸计算
1.拉伸次数
当md=d/D>m极限时，可以一次拉伸，否则需多 次拉伸。
1）推算法：根据极限拉伸系数和毛坯直径，从第 一道拉伸工序开始逐步向后推算各工序的直径，
教学要求： 能够利用等面积法，计算圆筒形
拉伸件的毛坯尺寸；能够查表确定 常见的旋转体拉伸件的毛坯尺寸。
5.3.1 简单旋转体拉伸件坯料尺寸的确定
计算原则：按等面积（即拉伸前后材料面积 不变）原则进行计算，再加上修边余量。
数学计算法： 1）将制件分成若干简单几何形状（包括修边余
5.3.2 复杂旋转体拉伸件坯料尺寸的确定
相似原则
1.解析法 若拉伸件可由若干个简单几何形状组成，
则先分别求出各部分的表面积F，再相加得出 拉伸件的总面积∑F，最后按下式计算毛坯直 径。
D 4 F 1.13 F
5.3.2 复杂旋转体拉伸件坯料尺寸的确定
5.2.2 拉伸件圆角半径的要求
1.凸缘圆角半径rdΦ 凸缘圆角半径rdΦ ：指壁与凸缘的转角半径。
要求：
12））r当dΦr＞dΦ 2＜t0.5m一m时般，取应：增rd加Φ =整（形4工8序）。t
pg
pg
py
ห้องสมุดไป่ตู้ 2.底部圆角半径rpg 底部圆角半径rpg：指壁与底面的转角半径。
要求：
1）rpg≥t，一般取：rpg≥（35）t 2）rpg＜t，增加整形工序，每整形一次，rpg
m总——需多次拉伸成形制件的总拉伸系数。
注意：拉伸系数系愈小，表示拉伸变形程度愈大。
极限拉伸系数：指当拉伸系数减小至使拉伸件起 皱、断裂或严重变薄超差时的临界拉伸系数。
5.4.2 圆筒形拉伸件拉伸次数及工序尺寸计算
1.拉伸次数
当md=d/D>m极限时，可以一次拉伸，否则需多 次拉伸。
1）推算法：根据极限拉伸系数和毛坯直径，从第 一道拉伸工序开始逐步向后推算各工序的直径，
教学要求： 能够利用等面积法，计算圆筒形
拉伸件的毛坯尺寸；能够查表确定 常见的旋转体拉伸件的毛坯尺寸。
5.3.1 简单旋转体拉伸件坯料尺寸的确定
计算原则：按等面积（即拉伸前后材料面积 不变）原则进行计算，再加上修边余量。
数学计算法： 1）将制件分成若干简单几何形状（包括修边余
冲压模具设计与制造(2-10)
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
七、绘制模具总装图和零件图
1．绘制模具总装图 绘制模具总装图 应清楚表达各零件之间的装配关系以及固定连接方式。 1）主视图
剖视图，闭合状态，闭合高度尺寸，条料和工件剖切面涂 视图， 状态， 红/黑
2）俯视图 部分，未见部分可用虚线表示， 俯视可见部分，未见部分可用虚线表示，平面轮廓尺寸， 表示。 图中排样图轮廓线用双点划线表示。 3）侧视图、局部视图和仰视图 侧视图、局部视图和仰视图 一般不要求，必要画时出， 一般不要求，必要画时出，宜少勿多。
在进行模具结构设计时，还应考虑模具维修、保养和吊装 在进行模具结构设计时，还应考虑模具维修、 的方便，同时要在各个细小的环节尽可能考虑到操作者的安全 等。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
四、进行必要的工艺计算
1.排样设计与计算 1.排样设计与计算 2.计算冲压力，初步选取压力机的吨位 计算冲压力， 3.计算模具压力中心 3.计算模具压力中心 4.计算凸、凹模工作部分尺寸并确定其制造公差 4.计算凸、 计算凸 5.弹性元件的选取与计算 5.弹性元件的选取与计算 6.必要时， 6.必要时，对模具的主要零件进行强度的验算 必要时
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
复习上次课内容
1.什么情况下一般采用固定卸料装置？ 2.弹压卸料装置的工作原理与作用？ 3.弹压卸料板与凸模的单边间隙具体怎样确定？ 4.刚性推件装置的工作原理？ 5.卸料装置、推件装置与顶件装置的装配要求？
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第十节 冲裁模设计程序
一、冲裁模设计的一般步骤
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
2．绘制模具零件图 模具零件图是模具加工的重要依据，应符合如下要求： 模具零件图是模具加工的重要依据，应符合如下要求： 是模具加工的重要依据 1）视图要完整，且宜少勿多。 2）尺寸标注要齐全、合理、符合国家标准。 3）制造公差、形位公差、表面粗糙度选用要适当。 形位公差、 选用要适当。 4）注明所用材料牌号、热处理要求以及其他技术要求。
冲压模具设计——第二章
•间隙大，材料弯曲与拉应力，裂纹较早产生 光亮带，塌角、剪裂带
•间隙合适，上下裂纹与最大切应力方向一致、重 合，断面平直、光洁，毛刺 断面质量较好。为合 理冲裁间隙。
PPT文档演模板
冲压模具设计——第二章
•2）间隙对尺寸精度的影响
•间隙大，材料弯曲与拉应力工件脱模后弹性恢复：
•
孔尺寸 凸模尺寸; 落料尺寸 凹模尺寸
•从使愈用大角度：iii）对尺寸精度和断面垂直度要求高的工件，取较小合理间隙。 Nhomakorabea•
iv）对尺寸精度和断面垂直度要求不高
的工件，以降低冲裁力、提高模具寿命为主，取较大
的合理间隙。
PPT文档演模板
冲压模具设计——第二章
•2. 确定方法： •1）理论确定法——以保证变形时上下裂纹重合为基础
•2）经验确定法（查表）
能受拉，也可能受压，与间隙有关。
PPT文档演模板
冲压模具设计——第二章
•二、冲裁变形过程
•间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程按凸模行程 可分为三个阶段：
•1．弹性变形阶段
• 变形区内部材料应力小于屈服应力 。
•2．塑性变形阶段
• 变形区内部材料应力状态满足塑性条件或屈服条件。
•3．断裂分离阶段
•决定孔或落料件的尺寸
•断裂带c：•裂纹形成及扩展形成的撕裂面。断面粗糙，有斜度。
•毛刺区d：•由于间隙存在，裂纹产生不在刃尖，毛刺不可
避免。此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加 大毛刺。
PPT文档演模板
冲压模具设计——第二章
PPT文档演模板
•垫圈的落料与冲孔 • a)落料 b)冲孔
冲压模具设计——第二章
•间隙小，材料受凸凹模挤压力脱模后弹性恢复：
冷冲压模具设计过程
冲压设备的选择是工序设计和模具设计的一项重要内容，合理地选用设备对工件质量的保证、生产率的提高，操作时的安全都有重大影响，也为模具设计带来方便，冲压设备的选择主要决定其类型和规格。
冲压设备规格的确定，主要取决于工艺参数及冲模结构尺寸，对于曲柄压力机来说，必须满足以下要求：
2
3
4
一、冷冲压模具设计的一般步骤
压力机的公称压力必须大于冲压工艺力的总和，对于拉深件还须计算拉深功；
压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求，其关系式为： H最大一H1- 5mm≥H模≥H最小一H1+10mm
压力机的台面要满足工件成形的要求，如对拉深工序所用的压力机，其行程必须大于该工序中工件高度的2~2.5倍，以便放入毛坯和取出工件；
二、冷冲压模具设计实例
二、冷冲压模具设计实例
4.模具的总体设计
根据上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案,本模具的总图如下图所示。条料沿两个导料销送进，由固定挡料销控制其进距。卸料采用弹性卸料装置，将条料从凸模上卸下。拉深时压边圈压住坯料，拉深完了由装在模座之下的顶出装置通过顶杆、顶件块（压边圈）将制件从下模中顶出或由装在上模中的推出装置通过推杆、推件块将制件从上模中推出。
设计计算说明书应能反映所设计的模具是否可靠和经济。
01
设计计算说明书应以计算内容为主，要求写明整个设计的主要计算及简要的说明。
02
对于计算过程的书写，要求写出的公式并注明来源，同时代入相关数据，直接得出运算结果。
03
在设计计算说明书中，还应附有与计算有关的必要简图，如压力中心的计算中应绘制工件的排样图；确定工艺方案时，需画出多种工艺方案的结构图，以便进行分析比较。
下料
剪板机
2
落料拉深
冲压设备规格的确定，主要取决于工艺参数及冲模结构尺寸，对于曲柄压力机来说，必须满足以下要求：
2
3
4
一、冷冲压模具设计的一般步骤
压力机的公称压力必须大于冲压工艺力的总和，对于拉深件还须计算拉深功；
压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求，其关系式为： H最大一H1- 5mm≥H模≥H最小一H1+10mm
压力机的台面要满足工件成形的要求，如对拉深工序所用的压力机，其行程必须大于该工序中工件高度的2~2.5倍，以便放入毛坯和取出工件；
二、冷冲压模具设计实例
二、冷冲压模具设计实例
4.模具的总体设计
根据上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案,本模具的总图如下图所示。条料沿两个导料销送进，由固定挡料销控制其进距。卸料采用弹性卸料装置，将条料从凸模上卸下。拉深时压边圈压住坯料，拉深完了由装在模座之下的顶出装置通过顶杆、顶件块（压边圈）将制件从下模中顶出或由装在上模中的推出装置通过推杆、推件块将制件从上模中推出。
设计计算说明书应能反映所设计的模具是否可靠和经济。
01
设计计算说明书应以计算内容为主，要求写明整个设计的主要计算及简要的说明。
02
对于计算过程的书写，要求写出的公式并注明来源，同时代入相关数据，直接得出运算结果。
03
在设计计算说明书中，还应附有与计算有关的必要简图，如压力中心的计算中应绘制工件的排样图；确定工艺方案时，需画出多种工艺方案的结构图，以便进行分析比较。
下料
剪板机
2
落料拉深
模具设计(第二版)第2章冲压模具
模架的标准化和系列化有助于 提高生产效率和降低成本。
冲压模具的模座
模座是连接冲压设备和模具其他部分的桥梁，起到固定 和定位的作用。
模座的设计应考虑其刚性和强度，以承受冲压力和振动 等外部因素。
模座通常包括垫板、固定板和紧固件等，用于固定模具 其他零部件，保证其位置准确性和稳定性。
模座的加工精度和表面光洁度对模具性能和使用寿命有 重要影响。
行性。
04 冲压模具的材料选择
冲压模具的材料要求
高强度
耐磨性
模具材料需要具备较高的抗拉强度和屈服 点，以确保模具的耐用性和使用寿命。
模具材料应具备良好的耐磨性，以抵抗冲 压过程中产生的摩擦和磨损。
韧性
耐腐蚀性
模具材料应具备足够的韧性，以吸收冲压 过程中产生的冲击和振动，避免模具开裂 或破损。
模具材料应具备一定的耐腐蚀性，以抵抗 冲压过程中产生的化学腐蚀。
冲压模具的常用材料
钢材 硬质合金 钢结硬质合金 陶瓷材料
钢材是冲压模具最常用的材料之一，其强度、耐磨性和韧性等 性能指标均较高，适用于各种冲压工艺。
硬质合金具有极高的硬度和耐磨性，适用于高精度、高效率的 冲压模具。
钢结硬质合金是一种介于钢材和硬质合金之间的材料，其综合 性能较好，适用于大型或复杂的冲压模具。
家用电器冲备，如洗衣机、冰箱、空调等。冲 压模具是生产这些家用电器零部件的关
键设备。
家用电器冲压模具需要高精度、高效率 家用电器冲压模具的设计和制造需要综 和高可靠性，以确保生产出的零部件具 合考虑材料、工艺、结构、自动化等方
有高质量、高强度和良好的外观。 面的因素，以满足家用电器行业对轻量 化、低成本、高安全性和环保性的要求。
冲压模具的设计流程
冲压模具的模座
模座是连接冲压设备和模具其他部分的桥梁，起到固定 和定位的作用。
模座的设计应考虑其刚性和强度，以承受冲压力和振动 等外部因素。
模座通常包括垫板、固定板和紧固件等，用于固定模具 其他零部件，保证其位置准确性和稳定性。
模座的加工精度和表面光洁度对模具性能和使用寿命有 重要影响。
行性。
04 冲压模具的材料选择
冲压模具的材料要求
高强度
耐磨性
模具材料需要具备较高的抗拉强度和屈服 点，以确保模具的耐用性和使用寿命。
模具材料应具备良好的耐磨性，以抵抗冲 压过程中产生的摩擦和磨损。
韧性
耐腐蚀性
模具材料应具备足够的韧性，以吸收冲压 过程中产生的冲击和振动，避免模具开裂 或破损。
模具材料应具备一定的耐腐蚀性，以抵抗 冲压过程中产生的化学腐蚀。
冲压模具的常用材料
钢材 硬质合金 钢结硬质合金 陶瓷材料
钢材是冲压模具最常用的材料之一，其强度、耐磨性和韧性等 性能指标均较高，适用于各种冲压工艺。
硬质合金具有极高的硬度和耐磨性，适用于高精度、高效率的 冲压模具。
钢结硬质合金是一种介于钢材和硬质合金之间的材料，其综合 性能较好，适用于大型或复杂的冲压模具。
家用电器冲备，如洗衣机、冰箱、空调等。冲 压模具是生产这些家用电器零部件的关
键设备。
家用电器冲压模具需要高精度、高效率 家用电器冲压模具的设计和制造需要综 和高可靠性，以确保生产出的零部件具 合考虑材料、工艺、结构、自动化等方
有高质量、高强度和良好的外观。 面的因素，以满足家用电器行业对轻量 化、低成本、高安全性和环保性的要求。
冲压模具的设计流程
第二章冲压成形工艺及模具
第⼆章冲压成形⼯艺及模具第⼆章冲压成形⼯艺及模具第⼀节冲压模具基础知识⼀、冲压技术的发展概况在⽣产中，常见的⾦属加⼯⽅法包括铸造、焊接、热处理、⾦属切削加⼯、⾦属塑性加⼯、特种加⼯等。
冲压加⼯⼜称板料冲压，是⾦属塑性加⼯⽅法中的⼀种，指在室温下，利⽤安装在压⼒机上的模具对材料施加压⼒，使其产⽣分离或塑性变形，从⽽获得所需零件的加⼯⽅法。
冲压加⼯的历史可以追溯到两千多年以前。
那时，我国已开始采⽤冲压模具制造铜器。
⼆⼗世纪⼆⼗年代，⾦属制品、玩具及⼩五⾦⾏业开始采⽤冲床、压机等简易机械设备及落料、冲孔⽤的“⼑⼝模⼦”和⽤于⾦属拉伸的“坞⼯模⼦”等模具加⼯产品⽑坯及某些零部件。
当时的模具除使⽤少量简陋的通⽤设备外，仍以⼿⼯加⼯为主，故精度不⾼、损坏率⼤，各⼚所使⽤的冲压设备功率较⼩，多处于⼿扳脚踏阶段。
五⼗年代初期，长春第⼀汽车制造⼚建⽴了国内第⼀个冲模车间，并于1958年开始制造汽车覆盖件模具。
从六⼗年代开始，冲压模具已经从原来的单落料模具和单冲孔模具发展为落料、冲孔复合模。
随着冲压模架及模具标准件的出现，热处理技术的进步及检测⼿段的⽇趋完善，冲压模具的使⽤寿命⽐从前提⾼了5～7倍。
在这⼀时期，成型磨削、电⽕花及线切割机床相继应⽤于模具制造业，使得冲压模具的制作⼯艺有了新的发展和飞跃。
七⼗年代以后，斜度线切割机的出现取代了冲压模具传统的制作⼯艺，降低了模具的表⾯粗糙度，将模具的加⼯精度提⾼的0.01mm左右。
近年来，我国冲压模具技术⽔平突飞猛进。
当前，⼀些⼚家可以⽣产单套重量达50吨以上的⼤型冲压模具。
精度达到1～2µm，寿命超过2亿次的多⼯位级进模也有多家企业能够⽣产。
表⾯粗糙度达到Ra1.5µm的精冲模、直径超过300mm的⼤尺⼨精冲模及中厚板精冲模在国内也已达到相当⾼的⽔平。
迄今为⽌，我国的冲压技术已经⼴泛应⽤于军⼯、机械、农机、电⼦、信息、铁道、邮电、交通、化⼯、医疗器具、家⽤电器及轻⼯、航空航天等领域。
冲压工艺与模具设计第二章第五节N
全直壁型孔，只适用于逆出件 式模具
第二章 冲裁工艺及模具设计 第五节 凹模结构设计 三、凹模形孔侧壁形状 1、直壁型孔 阶梯形
第二章 冲裁工艺及模具设计 第五节 凹模结构设计
三、凹模形孔侧壁形状 1、直壁型孔 （1）直刃口特点：强度好；刃磨后，不变化；内存废料多；应用 多，线切割 （2）应用 高寿命，（大间隙），模具有一个反推机构，高精密。斜漏料 孔应用不多了。2～3度，淬前修出来。
第二章 冲裁工艺及模具设计 第五节 凹模结构设计 三、凹模形孔侧壁形状 1、直壁型孔 台阶形直壁型孔设计参数两个： 直刃口有效高度h和漏料孔单边扩大值b。 h的确定: A、没提寿命要求，按标准，t ≤1mm， h=4～5mm， t ≥1mm， h=6～8mm。 B、有寿命要求
h N总 每次刃磨量 N
H K1 K 2 3 0.1F
有的资料 H=Kb b——冲裁件最大长度 K——系数，与与模具设计
（3）整体式凹模轮廓尺寸的确定
凹模厚（高）度
H=kb （≥15mm） 凹模壁厚 C=（1.5~2）H （≥30～40mm）
第二章 冲裁工艺及模具设计 第五节 凹模结构设计 三、凹模形孔侧壁形状 两种基本类型：直壁型孔，斜壁型孔 1、直壁型孔：有三种结构形式
N总——总件数 N——一次刃磨寿命，与凹模材料有关，每次刃磨量0.2 b的确定：漏料孔单边扩大值b=0.5～1mm，工件形状复杂时可取 大些
第二章 冲裁工艺及模具设计 第五节 凹模结构设计
2、斜壁型孔
第二章 冲裁工艺及模具设计 第五节 凹模结构设计 三、凹模形孔侧壁形状 2、斜壁型孔 （1）特点：强度差、刃磨后变化、内存废料少、磨损小 （2）应用： 只有一种，用于顺出件模具。 斜角a，电火花a=4～20分，线切割a=1～1.5度。
电子课件-《冲压模具设计(第二版)》-B01-2639 第二章 冲裁模设计
1．冲裁间隙的分类
冲裁金属板料时，按冲裁件尺寸精度、剪切面质量、模具寿命和力 能消耗等主要因素，将冲裁间隙分成五类，即：i类（小间隙）、ii类（较 小间隙）、iii类（中等间隙）、iV类（较大间隙）和V类（大间隙）。
2．冲裁间隙的档次
冲裁间隙在一个适当范围内可得到合格的冲裁件，并使冲裁力降低， 延长模具使用寿命。这一间隙范围称为冲模的合理间隙。合理间隙的取 值与许多因素有关，其中最主要的是材料的力学性能和板料厚度。考虑 到模具在使用过程中的磨损会使间隙增大，故设计与制造新模具时，先 选用最小合理间隙作为初始间隙。
及其排样图。排样时，制件与制件之间或制件与板料边缘之间的工艺余 料称为搭边。合理的排样是提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量 及模具寿命的有效措施。
a）冲压制件图
b）排样图
冲压制件及其排样图
1）材料的利用率。材料利用率是指冲裁件的实际面积与所用的板料 面积的百分比。对冲裁件来说，材料占总成本的60％以上，可见材料利用 率是一项很重要的经济指标，是具体衡量排样合理性的指标。
二、冲裁间隙的选择
冲裁间隙是指冲裁模具中凹模与凸模刃口侧壁之间的距离。
冲裁间隙 1—板料 2 —凸模 3 —凹模
冲裁间隙的大小对冲裁件质量、模具使用寿命、冲裁力影响很大。当 冲裁间隙过小时，虽然毛刺很浅，光亮带面积较大，断面质量较高，但将 增大冲裁力及退料力，加快模具的磨损，降低模具寿命；而冲裁间隙过大 时，会产生很深的毛刺，断面锥度大、粗糙，严重时还会使冲裁件产生弯 曲变形。
第一节 冲裁工艺
根据材料分离形式的不同，冲裁可分为两大类： 一是以破坏形式实现分离的普通冲裁，简称冲裁； 二是以变形形式实现分离的精密冲裁。 一般来说，汽车、农业机械上的冲压件多属普通冲裁制件。
精品课件-冲压模具设计-第2章
(d) 合模(弯曲成形)
图2-2 V形弯曲模具及其工作过程
项目二 弯曲模设计 2.1.2 弯曲变形过程
图2-3所示的是板料压弯成V形件的变形过程。
图2-3 弯曲变形过程
项目二 弯曲模设计
2.1.3 弯曲变形特点及变形参数 1．弯曲变形特点 如图2-4所示，在一定厚度的板料侧面画出正方形网格，
然后将板料进行弯曲，观察网格的变化，可以看出弯曲时变形 有如下特点。
项目二 弯曲模设计 图2-13 克服偏移的措施
项目二 弯曲模设计
2.2 任 务 分 析 如表2-1所示，本项目是设计一副V形支架弯曲模，要求 编写计算说明书1份(Word文档格式)；绘制模具总装图1张、 零件图5～7张(使用AutoCAD绘制)。
项目二 弯曲模设计
表2-1 V形支架弯曲模设计任务书
防止弯裂的措施有： (1) 将材料退火或在加热状态下弯曲，设法提高材料的 塑性。 (2) 可采用预先开槽或压槽的方法，使弯曲部位的板料 变薄，防止弯曲部位开裂，如图2-6所示。
项目二 弯曲模设计 图2-6 压槽
项目二 弯曲模设计
(3) 弯曲线最好与板料纤维线垂直。用于冷冲压的材料 大都属于轧制板材，轧制的板材在弯曲时各方向的性能是有差 别的，纤维线的方向就是轧制的方向。对于卷料或长的板料， 纤维线与长边方向平行。作为弯曲用的板料，材料沿纤维线方 向塑性较好，所以弯曲线最好与纤维线垂直。这样，弯曲时不 容易开裂，如图2-7所示。如果在同一零件上具有不同方向的 弯曲，在考虑弯曲件排样经济性的同时，应尽可能使弯曲线与 纤维方向夹角a不小于30°，如图2-8所示。
(1) 圆角部分是变形区，直边部分是不变形区。 (2) 板料中性层在弯曲前后长度保持不变，弯曲后向弯 曲内侧偏移了一段距离。 (3) 弯曲时存在回弹现象。
最新冲压模具及冲模设计第二章教学讲义ppt课件
冲压模具及冲模设计第二章
第一节 冷冲压变形的基本原理概述
一、影响金属塑性和变形抗力的因素
基本概念
金属内 在性质
变形温度
应变速度
变形的 力学状态
塑性指金属在外力的作用下，能
稳定地发生永久变形而不破坏其 完整性的能力。
变形抗力指引起塑性变形的单位
变形力。
一、影响金属塑性和变形抗力的因素
1.变形温度
变形温度
一、影响金属塑性和变形抗力的因素
3.应力、应变状态
应力
主应力 状态下
静水压力大
状态
静水压力小
塑性越好
塑性越差
应变
主应变 压应变成分多
状态下
状态
拉应变成分少
有利于材料 塑性发挥
当作用于坯料变形区的拉应力的绝对值最大时， 在这个方向上的变形一定是 伸长 变形，故称这种变 形为伸长类变形。
当作用于坯料变形区的压应力的绝对值最大时， 在这个方向上的变形一定是压缩变形，故称这种变形 为压缩类变形。
塑性
变形抗力
一、影响金属塑性和变形抗力的因素 2.应变速率
图2-2 应变速率对变形抗 力和塑性的影响示意图 1—高速 ２—低速
一、影响金属塑性和变形抗力的因素
3.应力、应变状态
塑性变形是在力的作用下产生的，宏观上 是力与塑性变形的关系，实际上是变形体微观 质点应力和应变状态关系的表现。施加不同形 式的力，在变形体中就有不同的应力状态和应 变状态，从而表现出不同的塑性变形行为。
σ1-σm
＝
ε2 ＝
ε3 ＝ λ
σ2-σm
σ3-σm
式中 λ——比例系数，它与材料性质和加载历程有
关，而与物体所处的应力状态无关。
第一节 冷冲压变形的基本原理概述
一、影响金属塑性和变形抗力的因素
基本概念
金属内 在性质
变形温度
应变速度
变形的 力学状态
塑性指金属在外力的作用下，能
稳定地发生永久变形而不破坏其 完整性的能力。
变形抗力指引起塑性变形的单位
变形力。
一、影响金属塑性和变形抗力的因素
1.变形温度
变形温度
一、影响金属塑性和变形抗力的因素
3.应力、应变状态
应力
主应力 状态下
静水压力大
状态
静水压力小
塑性越好
塑性越差
应变
主应变 压应变成分多
状态下
状态
拉应变成分少
有利于材料 塑性发挥
当作用于坯料变形区的拉应力的绝对值最大时， 在这个方向上的变形一定是 伸长 变形，故称这种变 形为伸长类变形。
当作用于坯料变形区的压应力的绝对值最大时， 在这个方向上的变形一定是压缩变形，故称这种变形 为压缩类变形。
塑性
变形抗力
一、影响金属塑性和变形抗力的因素 2.应变速率
图2-2 应变速率对变形抗 力和塑性的影响示意图 1—高速 ２—低速
一、影响金属塑性和变形抗力的因素
3.应力、应变状态
塑性变形是在力的作用下产生的，宏观上 是力与塑性变形的关系，实际上是变形体微观 质点应力和应变状态关系的表现。施加不同形 式的力，在变形体中就有不同的应力状态和应 变状态，从而表现出不同的塑性变形行为。
σ1-σm
＝
ε2 ＝
ε3 ＝ λ
σ2-σm
σ3-σm
式中 λ——比例系数，它与材料性质和加载历程有
关，而与物体所处的应力状态无关。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
弯曲使变形不均匀，刃口处受力最大
1-凸模 2-板材 3-凹模
2、变形区应力状态（无卸料板压紧板料时）
1—径向应力， 2 —切向应力， 3 —轴向应力
A： —凸模下压引起轴向拉应力 3（+） ，弯曲与凸模侧
压致径向压应力 1（-） ， 切向为弯曲引起的压应力与侧 压引起的拉应力的合成应力 2（-）
第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
简介：
冲裁是最基本的冲压工序。 本章是本课程的重点之一。 在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的 基础上，介绍冲裁工艺计算、工艺方案制定。 涉及冲裁变形过程分析、冲裁件质量及影响因 素、间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、排样 设计、冲裁力与压力中心计算等。
金属的应力-应变图 1-实际应力曲线 2-假象应力曲线
成形极限高 冲压成形性能是一个综合性的概念
成形质量好
第三节 冲压变形理论基础
五、冲压材料及其冲压成形性能（续）
2．冲压成形性能的试验方法 间接试验和直接试验
3．板料的机械性能与冲压成形性能的关系
板料的强度指标越高，产生相同变形量的力就越大； 塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大； 刚度指标越高，•成形时抵抗失稳起皱的能力就越大。
不同冲压工序对板料的机械性能的具体要求有所不同。
冲裁：利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种
冲压工序。
1、基本工序：落料和冲孔。包括切口、修边等
2、范畴：包括板料加工中利用模具产生分离的
一切工序，即板料分离工序的总称。
3、落料、冲孔变形机理是一样的。
但因所取不同，模具设计原则不一样。
冲裁模：冲裁工序所使用的模具。它是冲裁过程必不可少的工
F0
冲压变形理论基础
塑性变形对金属组织和性能的影响
金属受外力作用产生塑性变形后不仅形状和尺寸发生变化，
而且其内部的组织和性能也将发生变化。一般会产生加工硬化 或应变刚现象：
金属的机械性能，随着变形程度的增加，强度和硬度逐渐 增加，而塑性和韧性逐渐降低；
晶粒会沿变形方向伸长排列形成纤维组织使材料产生各向 异性；
由于变形不均，会在材料内部产生内应力，变形后作为残 余应力保留在材料内部。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
冲压变形理论基础
塑性力学基础（续）
3．金属塑性变形时的应力应变关系
弹性变形阶段：应力与应变之间的关系是线性的、可逆的， 与加载历史无关；
塑性变形阶段：应力与应变之间的关系则是非线性的、 不可逆的，与加载历史有关。
B：—模具下压与板弯曲引起三向压应力
C： —板料纤维方向 1（+），轴向 3（-） D： —凹模挤压致 3（-），板弯曲致 1（+） 2（+） E： —轴向拉应力 3（+） ，合成应力 2（？） 1（？）可能
受拉，也可能受压，与间隙有关。
二、冲裁变形过程
间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程按凸模行程 可分为三个阶段：
1 2 2 3 3 1 1 2 2 3 3 1
第三节 冲压变形理论基础
四、金属塑性变形的一些基本规律
1．硬化规律 加工硬化： 塑性降低，变形抗力提高。能提高变形均匀性。
硬化曲线： 实际应力曲线或真实应力曲线。表示硬化规律。 这种变化规律可近似用指数曲线表示。 σ =Aε n
冲压变形理论基础
一、塑性变形的基本概念
变形：
弹性变形、塑性变形。
塑性：
表示材料塑性变形能力。它是指固体材料在外力作用下发 生永久变形而不破坏其完整性能力。
塑性指标：
衡量金属塑性高低的参数。常用塑性指标为延伸率δ 和断
面收缩率ψ 。
Lk L0 100%
L0
F0 Fk 100%
冲裁件质量：指断面质量、尺寸精度和形状误差。
垂直、 光洁、 毛刺小
图纸规定 的公差范 1、冲裁件断面组成与表面质量
断面的形成、组成与特征 表面质量
圆角带（塌角）a：刃口压入时附近的材料产生弯曲和伸长变形。 光亮带b：塑性剪切变形。表面光滑，断面质量最好的区域。
第三节 冲压变形理论基础
四、金属塑性变形的一些基本规律（续）
3．体积不变条件 金属材料在塑性变形时，体积变化很小，可以忽略不计。 一般认为金属材料在塑性变形时体积不变，可证明满足： ε 1 +ε 2 + ε 3 = 0
第三节 冲压变形理论基础
四、金属塑性变形的一些基本规律（续）
4．最小阻力定律 在塑性变形中，破坏了金属的整体平衡而强制金属流动，当金
艺装备。
特点：凸、凹模刃口锋利，间隙小。 分类: 普通冲裁模、精密冲裁模
第一节 冲裁过程分析
一、冲裁变形区力学分析
1、板料受力
四对力：
Fp1、Fp2—模具对板的垂直作用力
F1、F2—模具对板的侧压力
Fp1、 Fp2 —模具端面与板料间的摩擦力
F1、 F2 —模具侧壁与板料间的摩擦力
一个力矩：由于凸、凹模间隙存在，产生弯矩。 冲裁时作用于板料上的力
属质点有向几个方向移动的可能时，它向阻力最小的方向移动。
在冲压加工中，板料在变形过程中总是沿着阻力最小的方向发
展。这就是塑性变形中的最小阻力定律。
弱区先变形，变形区为弱区
第三节 冲压变形理论基础
五、冲压材料及其冲压成形性能
1．冲压成形性能 材料的冲压成形性能： 材料对各种冲压加工方法的适应能力。
冲压加工的依据。 成形极限高 材料的冲压性能好 成形质量好 便于冲压加工
决定孔或落料件的尺寸
断裂带c： 裂纹形成及扩展形成的撕裂面。断面粗糙，有斜度。 毛刺区d： 由于间隙存在，裂纹产生不在刃尖，毛刺不可避
免。此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大 毛刺。
垫圈的落料与冲孔 a)落料 b)冲孔
落料冲孔复合模
1-下模板 2-卸料螺钉 3-导柱 4-固定板 5-橡胶 6-导料销 7-落料凹模 8-推件块 9-固定板 10-导套 11-垫板 12、20-销钉 13-上模板 14-模柄 15-打杆 16、21-螺钉 17-冲孔凸模 18-凸凹模 19-卸料板 22-挡料销
1．弹性变形阶段
变形区内部材料应力小于屈服应力 。
2．塑性变形阶段
变形区内部材料应力状态满足塑性条件或屈服条件。
3．断裂分离阶段
变形区内部材料应力大于强度极限。
裂纹首先产生在凹模刃口侧面的板料中
继而在凸模刃口侧面处产生
上、下裂纹扩展相遇而聚合，大致沿最大剪应变速度方向发展
材料分离
第二节 冲裁件的质量分析