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第八章第八章 板料的冲压工艺板料的冲压工艺第一节第一节 别离工序别离工序第二节第二节 变形工序变形工序第三节第三节 冲模的分类和构造冲模的分类和构造第四节第四节 冲压工艺过程的制定冲压工艺过程的制定 板料冲压：是利用装在冲床上的冲模对金属板料加压，板料冲压：是利用装在冲床上的冲模对金属板料加压，使之产生变形或别离，从而获得零件或毛坯的加工方法。使之产生变形或别离，从而获得零件或毛坯的加工方法。板料冲压又称薄板冲压或冷冲压。板料冲压通常在室温下板料冲压又称薄板冲压或冷冲压。板料冲压通常在室温下进行，故又称冷冲压。当板料厚度超过进行，故又称冷冲压。当板料厚度超过8 8 10 mm 10 mm 时，需采时，需采用热冲压。用热冲压。板料冲压的特点：板料冲压的特点：1在在常常温温下下加加工工，金金属属板板料料必必须须具具有有足足够够的的塑塑性性和和较较低低的变形抗力。的变形抗力。2金金属属板板料料经经冷冷变变形形强强化化，获获得得一一定定的的几几何何形形状状后后，结结构轻巧，重量轻，强度和刚度较高。构轻巧，重量轻，强度和刚度较高。3冲冲压压件件尺尺寸寸精精度度高高，质质量量稳稳定定，互互换换性性好好，一一般般不不需需机械加工即可作零件使用，节省原材料。机械加工即可作零件使用，节省原材料。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。6冲冲压压模模具具结结构构复复杂杂，精精度度要要求求高高，制制造造费费用用高高，只只适适用于大批量生产。用于大批量生产。冲冲压压工工艺艺广广泛泛应应用用于于汽汽车车、飞飞机机、农农业业机机械械、仪仪表表电电器、轻工和日用品等工业部门。器、轻工和日用品等工业部门。板料冲压的基本工序板料冲压的基本工序 板板料料冲冲压压的的基基本本工工序序按按变变形形性性质质可可分分为为别别离离工工序序和和变变形工序两大类。形工序两大类。4冲压生产操作简单，生产率高，便于实现机械化和自冲压生产操作简单，生产率高，便于实现机械化和自动化。动化。第一节第一节 别离工序别离工序 别离工序是使坯料的一局部与另一局部相互别离的工别离工序是使坯料的一局部与另一局部相互别离的工序。如落料、冲孔、切断、精冲等。序。如落料、冲孔、切断、精冲等。一、一、落料及冲孔落料及冲孔 落料是被别离的局部为成品，落料是被别离的局部为成品，而周边是废料；而周边是废料；冲孔是被别离的局部为废料，冲孔是被别离的局部为废料，而周边是成品而周边是成品;落料及冲孔统称冲裁是使落料及冲孔统称冲裁是使坯料按封闭轮廓别离的工序。坯料按封闭轮廓别离的工序。5151 板料的冲裁过程如以下图所示。凸模与凹模具有与工件轮廓一样的刃口，凸、凹模之间存在一定的间隙。当压力机滑块将凸模推下时，放在凸、凹模之间的板料冲裁成所需的工件。板料的冲裁示意图 1.1.冲裁过程冲裁过程图8-1 冲裁时板料的变形过程 冲裁时板料的变形过程可分为三个阶段，变形过程可分为三个阶段，如图8-1所示。当凸模开始接触板料并下压时，板料产生弹性压缩、弯曲、拉伸等变形；凸模继续下压，板料的应力到达屈服点，板料发生塑性变形；当板料应力到达抗剪强度时，板料在与凸、凹模刃口接触处产生裂纹，当上下剪裂纹相连时，板料便分成了两局部。1冲裁变形过程可分为三个阶段冲裁变形过程可分为三个阶段 蹋角圆角带：刃口附近材料被弯曲和拉伸的结果。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。外表光滑，断面质量最好。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。外表粗糙，略带斜度。毛刺：微裂纹出现时产生,冲头继续下行时被拉长。2冲裁件切断面上的区域特征冲裁件切断面上的区域特征冲裁件的切断面不很光滑，并有一定锥度，它可分为如下几个区域：2.冲裁凸凹模间隙冲裁凸凹模间隙5252 冲裁间隙是指冲裁凸模与凹模之间工作局部的尺寸之差，如下图，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，而且直接影响模具的使用寿命。图 冲裁间隙 间隙过小：间隙过小：凸模刃口处裂纹相对于凹模刃口裂纹向外错开。两凸模刃口处裂纹相对于凹模刃口裂纹向外错开。两裂纹之间的材料随着冲裁的进行将被第二次剪切，在断面上形成第二光裂纹之间的材料随着冲裁的进行将被第二次剪切，在断面上形成第二光亮带；因间隙太小，凹凸模受到金属的挤压作用增大，增加了材料与凹亮带；因间隙太小，凹凸模受到金属的挤压作用增大，增加了材料与凹凸模之间的摩擦力，凸模之间的摩擦力，刃口所受压力增大，造成模具刃口变形及端面磨损加剧，加剧了凹凸模的磨损，缩短了模具寿命。加剧了凹凸模的磨损，缩短了模具寿命。严重时甚至发生崩刃现象。间隙过大：间隙过大：凸模刃口处裂纹相对于凹凸模刃口处裂纹相对于凹模刃口裂纹向内错开。模刃口裂纹向内错开。板料受拉伸、弯曲的作用加大，拉应力增大，易产生剪裂纹，塑性变形阶段较早结束，致使切断面光亮带减小，剪切断面圆角塌角和锥度增大，导致冲裁件平面产生翘曲现象，上下裂纹不重合，工件有明显的厚而大的拉断毛刺，且难以去除。因此，落料件的外形尺寸较小，冲孔件的内腔尺寸增大，品质较差。但推件力和卸料力却大为减少，甚至为零，材料对凹凸模的摩擦作用大大减弱，故模具的寿命较长。适用于公差无特殊要求的批量较大的冲裁件。较小的间隙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。间隙合理：间隙合理：间隙合理时，上下裂纹重合一线，冲裁力、卸料力和推件力适中，模具有足够长的寿命。光亮带占板厚的1/21/3，圆角带、断裂带和锥度很小。零件的尺寸几乎与模具一致。影响间隙值的主要因素：影响间隙值的主要因素：是板料厚度及材料性质。是板料厚度及材料性质。板料厚度愈大，间隙数值愈大，反之板料愈薄则间隙愈小。通常冲裁软钢、铝合金、铜合金等材料时，模具间隙取板厚的68，冲裁硬钢等材料时，模具间隙取板厚的812。实际生产中，模具的间隙数值可通过查表8-1获得，合理的间隙值有相当大的变动范围，约为525，在保证冲裁件质量的前提下，应采用较大的间隙。3.凸模、凹模刃口局部尺寸计算凸模、凹模刃口局部尺寸计算5353 冲孔和落料所用的模具结构基本相同，但刃口局部的尺寸有所区别。凸模和凹模刃口尺寸直接决定了冲裁件的尺寸和间隙大小，是模具中最重要的尺寸。模具刃口设计原则如下：落料时，落料件的尺寸是由凹模决定的，因此应以落料凹模为设计基准。冲孔件的尺寸是由凸模决定的，因此应以冲孔凸模为设计基准。模具磨损后将使模具凹模尺寸变大，凸模尺寸变小，因此设计模具时，对于落料件，凹模是设计基准，凹模刃口尺寸应接近落料件的最小极限尺寸，凸模刃口尺寸比凹模缩小一个间隙量；对于冲孔件，凸模是设计基准，凸模刃口尺寸应接近冲孔件的最大极限尺寸，凹模刃口尺寸比凸模放大一个间隙量。具体计算公式如下：落料：冲孔：4.冲裁力的计算5454式中：D凹、D凸分别为落料凹模和凸模的基本尺寸，mm；d凸、d凹分别为冲孔凸模和凹模的基本尺寸，mm；Dmax 落料件的最大极限尺寸，mm；dmin 冲孔件的最小极限尺寸，mm；冲裁件的公差，mm；x 磨损系数，其值应在0.51之间，与冲裁精度有关。当工件公差为IT10以上时，x=1，当工件公差为IT11IT13时，x=0.75，当工件公差为IT14以下时，x=0.5。凹、凸 分别为凹模和凸模的制造公差。冲裁时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。冲裁力大小与板料的材质、厚度及冲裁件周边的长度有关。普通平刃口冲裁模冲裁力的计算方法如下：P=KL 3-14式中 P冲裁力，N；L冲裁件周长，mm；板料厚度，mm；5555 K安全系数，通常取1.3。材料的抗剪强度，MPa；查手册或=0.8 b 5.冲裁件的排样冲裁件的排样 排样是指落料件在条料，带料或板料上合理布置的方法。排样合理排样是指落料件在条料，带料或板料上合理布置的方法。排样合理则废料最少，材料利用率最大。如图：所需板料分别为则废料最少，材料利用率最大。如图：所需板料分别为：182.75mm2、117 mm2、225.25 mm2、97.5mm2。落料件的排样有两种类型：落料件的排样有两种类型：无搭边排样：用落料件的一个边作为另一个落料件的边。该方法材料利无搭边排样：用落料件的一个边作为另一个落料件的边。该方法材料利用率很高；但毛刺不在同一个平面上，尺寸不够准确，适用于对落料件用率很高；但毛刺不在同一个平面上，尺寸不够准确，适用于对落料件品质要求不高的场合。品质要求不高的场合。图8-4 同一落料件的四种排样方式有搭边排样：各落料件之间均有搭边排样：各落料件之间均留有一定尺寸的搭边。该方法留有一定尺寸的搭边。该方法毛刺小，而且在同一个平面上，毛刺小，而且在同一个平面上，落料件尺寸准确，品质较高，落料件尺寸准确，品质较高，但材料消耗多。但材料消耗多。对精度要求较高的零件常在冲裁后再进行修整。即在修整模上利用切削的方法，将冲裁件的外缘或内孔切去很薄一层金属，切掉冲裁件切断面上存留的剪裂带和毛刺，提高冲裁件的尺寸精度，降低外表粗糙度，以获得平直而光洁的断面的一种工艺方法。修整时应合理确定修整余量和修整次数：修整时应合理确定修整余量和修整次数：大间隙落料件大间隙落料件，单边修整量为板料厚度的10%。小间隙落料件小间隙落料件，单边修整量为板料厚度的8%以下。二、冲裁后的修整二、冲裁后的修整图8-5 修正工序简图a)外缘修整 b）内缘修整 1-凸模 2-凹模 修整总量大于一次修整量、或板料厚度大于3mm时，需屡次修整，但修整次数越少越好。外缘修整时凹凸模间隙单边取：0.0010.01mm。修整后的工件尺寸精度可达IT6IT7，Ra值为0.81.6 m。三、精密冲裁 原理原理 精密冲裁是指通过一次冲压行程即可获得低外表粗糙度和高精度的冲裁零件的工艺方法。精密冲裁是利用小间隙的凸、凹模获得纯塑性剪切变形，防止出现撕裂现象的原理，从而获得既不带锥度又外表光洁的冲裁件。图8-6 精冲原理示意图 a带齿圈压板精冲法 b精冲时坯料变形区受力情况 c普通冲裁的法1凸模；2齿圈压板；3板料；4顶板；5凹模 一般冲裁：精度为IT10IT11，Ra：12.53.2；精密冲裁：IT8IT9，Ra：3.20.20。用普通冲裁所得到的工件，剪切断面比较粗糙，而且还会产生塌角、毛刺等缺陷并带有斜度，工件的尺寸精度较低。精密冲裁简称精冲是指在专用精冲压力机或普通压力机上使用带V形齿圈压板的精密冲裁法，它是在普通冲裁基础上开展起来的一种冲裁工艺。精冲的工作原理如图8-6所示。精冲时，齿圈压板2将板料3压紧在凹模5外表，V形齿压入材料，使坯料径向受到压缩，当凸模下压时，板料处于凸模1的下压力、齿圈压板2的压边力及顶板4的反压力的共同作用下，此外由于凸、凹模的间隙很小，坯料处于强烈的三向压应力状态，提高了材料的塑性，抑制了剪切过程中裂纹的产生，使冲裁过程以接近于纯剪切的变形方式进行。特点特点 材料别离形式：纯塑性剪切变形。断面质量：全是光亮带。间隙及刀口形式：精冲凸、凹模间隙要比普通冲模小的多；凸、凹模的刃口也不一定做成很锋利，而有时须做成圆弧及 圆角形式。毛刺：毛刺是在板料别离将要结束时形成的,形成后不再变形不再被拉长。精冲的工件极限尺寸较小,可冲裁宽度或孔径小于料厚的0.50.7mm 的工件。对原材料要求须有良好的塑性。使用模具设备比普通冲裁复杂,使用自动及精冲专用设备；或在普通冲床上使用精冲模。成本低。对同一精度冲裁件精冲提高了效率普通冲裁需加整修工序、节约工时、降低成本。应用应用：目前广泛用于一些精密的电子仪器、仪表、钟表及照相机零件的生产。精密冲裁法：精密冲裁法：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，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别离，从而得到断面光滑而垂直的精密零件。材料的别离，从而得到断面光滑而垂直的精密零件。第二节第二节 成形工序成形工序一、一、拉深拉深1.拉深变形过程及特点：拉深变形过程及特点：拉深过程如图示，其凸模和凹模有拉深过程如图示，其凸模和凹模有一定的圆角，其间隙一般稍大于板料厚一定的圆角，其间隙一般稍大于板料厚度。拉深件的底部一般不变形，厚度基度。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。本不变。直壁厚度有所减小。圆筒形零件的拉深圆筒形零件的拉深 采用拉深方法可生产筒形、阶梯型、采用拉深方法可生产筒形、阶梯型、锥形、球形、方盒形及其他不规则形状的薄锥形、球形、方盒形及其他不规则形状的薄壁零件。因此，拉深工艺在汽车、拖拉机、壁零件。因此，拉深工艺在汽车、拖拉机、电器、仪表工业中得到广泛的应用。电器、仪表工业中得到广泛的应用。将平面板料冲压成各种空心开口件将平面板料冲压成各种空心开口件的冲压工序称为拉深。拉深又称为拉延、的冲压工序称为拉深。拉深又称为拉延、引伸、延深等。引伸、延深等。5858视频 拉深工序 直径为D，厚度为t的毛坯经拉深模拉深，变成内径为d、高度为h的开口圆筒形工件。在拉深过程中，毛坯的中心局部成为圆筒形工件的底部，基本不变形。毛坯的凸缘局部是主要变形区域。拉深过程实质就是将凸缘局部的材料逐渐转移到筒壁局部。在转移过程中局部材料由于拉深力的作用以及材料间的相互挤压作用，在其径向和切向分别产生拉应力和切应力，在两种应力的共同作用下，凸缘局部的材料发生塑性变形。在凸模的作用下不断被压入凹模形成圆筒形开口空心件。图3-34为圆筒形工件的拉深过程示意图。拉深工序见视频。图3-34 圆筒形工件拉深过程示意图 由由于于上上述述应应力力的的作作用用，拉拉深深件件的的壁壁厚厚在在不不同同的的部部位位有有减减薄薄或或增增厚厚的的变变化：化：侧侧壁壁的的上上部部增增加加最最多多，靠靠近近底底部部的的圆圆角角部部位位附附近近，壁壁厚厚最最小小，也也是拉深是拉深过过程中最容易破裂的局部。程中最容易破裂的局部。底底部部和和侧侧壁壁的的拉拉应应力力应应限限制制在在不不使使材材料料发发生生塑塑性性变变形形内内，而而环环形形区区内内的的径径向向拉拉应应力力应应到到达达或或超超过过材材料料的的屈屈服服极极限限，任任何何部部位位的的应应力力总总和和应应小小于于强强度度极极限限。否否则则会会造造成成拉拉穿穿缺缺陷陷。同同时时环环状状变变形形区区的的切切向向压压力很大，易使板料出力很大，易使板料出现皱现皱折折，应采取措施预防。，应采取措施预防。拉深拉深变变形具有以下特点形具有以下特点:变形区是板料的凸缘局部，其他局部是传力区。变形区是板料的凸缘局部，其他局部是传力区。板板料料变变形形在在切切向向应应力力和和径径向向拉拉应应力力的的作作用用下下，产产生生切切向向压压缩缩和和径径向向伸长的变形。伸长的变形。拉拉深深时时，金金属属材材料料产产生生很很大大的的塑塑性性流流动动，板板料料直直径径越越大大，拉拉深深后后筒筒形直径越小，其变形程度越大。形直径越小，其变形程度越大。经过拉深后，筒形件壁部的厚度与硬度都会发生变化。筒壁愈靠上，切向压缩愈大，壁部愈厚，变形量愈大，加工硬化现象严重，硬度愈高。筒壁的底部靠近圆角处，几乎没有切向压缩，变形程度小，加工硬化现象小，材料的屈服点低，壁厚变薄。整个筒壁部由上而下壁厚逐渐变小，硬、薄板料拉深时最容易产生破裂。1 拉裂拉裂2.拉深中常见的废品及防止措施拉深中常见的废品及防止措施 拉裂是筒形件拉深时的最主要的破坏形式。拉深时，极限变形程度就是以不拉裂为前提的。防止拉裂的措施是：图8-8 拉裂正确选择拉伸系数正确选择拉伸系数 拉深件直径拉深件直径d与坯料直径与坯料直径D的比值称为拉深系数，用的比值称为拉深系数，用m表示，即表示，即m=d/D。拉深系数不小于拉深系数不小于0.50.8。坯料的塑性差取上限值，塑性好取下限值。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，不能一次拉深如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可采用屡次拉深工艺。成形时，则可采用屡次拉深工艺。第一次拉深系数第一次拉深系数 m1=d1/D 第二次拉深系数第二次拉深系数 m2=d2/d1 第第n次拉深系数次拉深系数 mn=dn/dn-1 总的拉深系数总的拉深系数 m=m1m2mn6060 在拉深工艺设计时，必须知道冲压件需要几道工序才能完成，它直接关系到冲压件的质量及成本。拉深次数取决于每次拉深时允许的极限变形程度。拉深系数m是指每次拉深后筒形件直径与拉深前毛坯或半成品直径的比值，是衡量拉深变形程度的重要工艺参数，如图8-9所示。图8-9 屡次拉深时筒形件直径的变化凸凹模的圆角半径为r，板料材质为钢，厚度为，则：r凹=10，r凸=0.61r凹 假设两个圆角半径过小，则容易拉裂。合理设计拉深凸凹的圆角半径合理设计拉深凸凹的圆角半径合理设计凸凹的间隙合理设计凸凹的间隙一般取凸凹模的间隙为：z=1.11.2，比冲裁模间隙大。间隙过小，模具与拉深件间的摩擦力增大，容易拉裂工件，擦伤工件外表，缩短模具寿命。间隙过大，又容易使拉深起皱，影响拉深件的精度。注意润滑注意润滑在凹模与坯料的接触面上涂敷润滑剂，以利坯料向内滑动，减少摩擦，降低拉深件壁部的拉应力，减少模具磨损，防止拉裂。5959 2起皱起皱 拉深时，凸缘局部是拉深过程中的主要变形区，而凸缘变形区的主要变形是切向压缩。当切向压应力较大而板料又较薄时，凸缘局部材料便会失去稳定而在凸缘的整个周围产生波浪形的连续弯曲，这就是拉深时的起皱现象，如图8-10所示。为防止起皱，实际生产中常采用压边圈来提高拉深时允许的变形程度，如图8-11，也可通过增加毛坯的相对厚度或拉深系数的途径来防止。图8-10 起皱的拉深件图8-11 有压边圈的拉深3.板料尺寸及拉深力确实定板料尺寸及拉深力确实定 板料尺寸按拉深前后外表积不变的原则进行计算。方法：1。把拉深件划分成假设干容易计算的局部，分别计算出其外表积。2。各外表积之和即得所需板料的总外表积，再求出板料直径。拉伸力确实定：设备的吨位应比所需的拉伸力大。对于圆筒件，最大拉伸力按下式计算：Fmax=3b+sD-d-r凹二、弯曲二、弯曲 将金属材料沿弯曲线弯成一定的角度和形状的工艺方法称为弯曲。将金属材料沿弯曲线弯成一定的角度和形状的工艺方法称为弯曲。1 弯曲变形过程弯曲变形过程 板料弯曲中最基本的是V形件的弯曲，其弯曲过程如图8-12所示。开始弯曲时，板料的弯曲内侧半径大于凸模的圆角半径，随凸模的下压，板料内侧半径逐渐减小，同时弯曲力臂也逐渐减小。当凸模、板料、凹模三者完全压合，板料的内侧半径及弯曲力臂到达最小时，弯曲过程结束。图8-12 板料弯曲过程 弯曲变形通常只发生在弯曲件的弯曲角范围内，圆角以外基本上不变形。板料靠近凸模的内侧长度缩短受压，靠近凹模的外侧长度伸长受拉，板料中间中性层长度不变。当板料外侧受到的拉应力超过板料的抗拉强度时，外层金属被拉裂。2 弯曲变形的弯曲变形的特点特点 1工件 2凸模 3凹模a)弯曲过程 b）弯曲产品5656 弯曲件在弯曲变形结束后，会伴随一些弹性恢复从而造成工件弯曲角度、弯曲半径与模具的形状、尺寸不一致的现象，称为弯曲件的回弹现象，如图8-12-1所示。弯曲件的回弹会直接影响其精度。因此，在设计弯曲模时应使模具的弯曲角p比弯曲件弯曲角小一个回弹角，回弹角通常小于10。材料的屈服强度愈高，相对弯曲半径愈大，则回弹值愈大；当弯曲半径一定时，板料愈厚，则回弹愈小。图8-12-1 弯曲时的回弹 最小弯曲半径。弯曲件的最小弯曲半径不能小于材料许可的最小半径，否则会造成弯曲处外层材料的破裂。弯曲件的直边高度。弯曲臂过短不易弯成，应使臂长度h2t，如图8-12-2所示。如必须短臂时，应先弯成长臂再切去多余局部。3 弯曲件的结构工艺弯曲件的结构工艺性性5757图8-12-2 弯曲件的结构工艺性 弯曲件孔边距。带孔件弯曲时，为防止孔被拉成椭圆，孔不能离弯曲处太近，应使L2t。弯曲件半径较小的弯边交接处，容易因应力集中而产生裂纹，应事先在交接处钻出工艺孔，以预防裂纹的产生，如图8-12-2所示。弯曲时尽可能使弯曲线与板料的纤维方向垂直。假设是一致，则容易产生破裂，可用增大最小弯曲半径来防止破裂。图8-13 弯曲时的纤维方向三、其它冲压成型三、其它冲压成型 胀形主要用于平板毛坯的局部胀形或叫起伏成型，胀形主要用于平板毛坯的局部胀形或叫起伏成型，如压制凹坑，加强筋，起伏形的花纹及标记等。另外，管如压制凹坑，加强筋，起伏形的花纹及标记等。另外，管类毛坯的胀形如波纹管、平板毛坯的拉形等，均属胀类毛坯的胀形如波纹管、平板毛坯的拉形等，均属胀形工艺。形工艺。胀形胀形 翻边是在坯料的平面局翻边是在坯料的平面局部或曲面局部上使板料沿一部或曲面局部上使板料沿一定的曲率翻成竖立边缘的冲定的曲率翻成竖立边缘的冲压成型方法。内孔翻边图压成型方法。内孔翻边图9-15和外缘翻边。和外缘翻边。翻边翻边旋压的基本要点是：旋压的基本要点是：1合理的转速合理的转速2合理的过渡形状合理的过渡形状3合理加力合理加力旋压旋压翻边筒翻边筒旋压旋压一、一、简单冲模简单冲模 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。模具简单单冲模。模具简单,造价低。造价低。第三节第三节 冲模的分类和构造冲模的分类和构造简单冲模简单冲模 冲床的一次冲程中，在模具不同部位上同时完成数冲床的一次冲程中，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，要求定位道冲压工序的模具，称为连续模。生产率高，要求定位精度高。精度高。二、二、连续冲模级进模连续冲模级进模连续冲模连续冲模 冲床的一次冲程中，在模具同一部位上同时完成数道冲床的一次冲程中，在模具同一部位上同时完成数道冲压工序的模具，称为复合模。精度高，模具复杂。冲压工序的模具，称为复合模。精度高，模具复杂。三、三、复合模复合模落料拉伸复合模落料拉伸复合模拉伸件拉伸件 一、一、分析冲压件的工艺性分析冲压件的工艺性1对冲裁件的要求对冲裁件的要求 冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用图冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用图8-20同时应防止长槽与细长悬臂结构图同时应防止长槽与细长悬臂结构图8-21，否则制造模具困难。，否则制造模具困难。利用率高利用率高利用率高利用率高落料外形不落料外形不合理合理第四节第四节 冲压工艺的制定过程冲压工艺的制定过程图8-20 零件形状与节约材料的关系冲压件的工艺性是指冲压件对冲压加工工艺的适应性。冲压工艺性良好，则冲压件的工艺性是指冲压件对冲压加工工艺的适应性。冲压工艺性良好，则零件在满足使用要求的前提下，能以最简单、最经济的冲压方式加工出来。零件在满足使用要求的前提下，能以最简单、最经济的冲压方式加工出来。图8-21 不合理的落料件外形1.冲压件的结构工艺性冲压件的结构工艺性 冲裁件的内、外形转角处，要尽量防止尖角，应以圆弧连接。以防冲裁件的内、外形转角处，要尽量防止尖角，应以圆弧连接。以防止尖角处应力集中被冲模冲裂。止尖角处应力集中被冲模冲裂。最小圆角半径见表8-2为防止冲裁件变形，冲孔件尺寸与为防止冲裁件变形，冲孔件尺寸与厚度关系合理，如图厚度关系合理，如图8-22所示，孔间所示，孔间距、孔边距和外缘凸出、凹进的尺寸距、孔边距和外缘凸出、凹进的尺寸都不能过小。孔的尺寸也不应太小。都不能过小。孔的尺寸也不应太小。在弯曲件或拉伸件上冲孔时，孔边与在弯曲件或拉伸件上冲孔时，孔边与直壁之间应保持一定距离。直壁之间应保持一定距离。工序圆弧角最小圆角半径黄铜、紫铜、铝低碳钢合金钢落料90900.240.350.300.500.450.70冲孔90900.200.450.350.600.500.90表8-2 落料件、冲孔件的最小圆角半径图8-22 冲孔件尺寸与厚度关系弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径，并应能小于材料允许的最小弯曲半径，并应考虑弯曲方向垂直于材料纤维方向，以考虑弯曲方向垂直于材料纤维方向，以免成型过程中弯裂。免成型过程中弯裂。弯曲边过短不易弯成型，故应使弯曲弯曲边过短不易弯成型，故应使弯曲边高度边高度H2。假设。假设H2，则必须，则必须压槽，或增加弯曲边高度，然后加工去压槽，或增加弯曲边高度，然后加工去掉如图掉如图8-23。弯曲带孔件时，为防止孔的变形，弯曲带孔件时，为防止孔的变形，孔的边缘距弯曲中心应有一定的距孔的边缘距弯曲中心应有一定的距离如图离如图8-24。图中。图中L1.52s。当当L过小时过小时,可在弯曲线上冲工艺孔可在弯曲线上冲工艺孔,如对零件孔的精度要求较高，则应如对零件孔的精度要求较高，则应弯曲后再冲孔。弯曲后再冲孔。2对弯曲件的要求对弯曲件的要求图8-23 弯曲件直边高度图8-24 防止弯曲件孔变形的方法3对拉伸件的要求对拉伸件的要求拉深件外形应简单、对称，且不宜太高。以便使拉深次数尽量少，并拉深件外形应简单、对称，且不宜太高。以便使拉深次数尽量少，并容易成型容易成型。拉深件的圆角半径如图示应满足：拉深件的圆角半径如图示应满足：rd，R2，r3-5 。否则，应增加整形工序。否则，应增加整形工序。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大变薄率约在10%18%左右。左右。图8-25 拉深件的圆角半径2.改进结构以简化工艺及节省材料改进结构以简化工艺及节省材料采用焊接结构。对于复杂的冲压件，可分别冲制假设干个简单件，然采用焊接结构。对于复杂的冲压件，可分别冲制假设干个简单件，然后再焊接成整体件。如图后再焊接成整体件。如图8-26图8-26 冲压焊接结构零件采用冲口工艺，以减少组合件数。如图采用冲口工艺，以减少组合件数。如图8-27，原设计用三个件铆接，原设计用三个件铆接或焊接组合，现采用冲口工艺，制成整体零件，节省了材料，简化了或焊接组合，现采用冲口工艺，制成整体零件，节省了材料，简化了工艺过程。工艺过程。图8-27 冲口工艺的应用图8-28 消声器后盖零件结构在使用性能不变的情况下，应尽量简化拉伸件的结构，以减少工序，在使用性能不变的情况下，应尽量简化拉伸件的结构，以减少工序，节省材料，降低成本。如图节省材料，降低成本。如图8-28，经过改进后的冲压加工工序由，经过改进后的冲压加工工序由8道减道减为为2道，材料消耗减少道，材料消耗减少50%。改进前改进后 冲压工艺的一般精度为：冲压工艺的一般精度为：落料不超过落料不超过IT10，冲孔不超过，冲孔不超过IT9，弯曲，弯曲不超过不超过IT9IT10。拉深件高度尺寸精度为拉深件高度尺寸精度为IT8IT9，经整形工序后尺寸精度达，经整形工序后尺寸精度达IT6IT7。拉深件直径尺寸精度为。拉深件直径尺寸精度为IT9IT10。一般要求：冲压件外表品质不高于原材料所具有的外表品质，对冲一般要求：冲压件外表品质不高于原材料所具有的外表品质，对冲压件的精度要求应适当，不应超过冲压工艺所能到达的一般精度；并在压件的精度要求应适当，不应超过冲压工艺所能到达的一般精度；并在满足需要的情况下尽量降低要求，以免增加工序，降低生产率，提高成满足需要的情况下尽量降低要求，以免增加工序，降低生产率，提高成本。本。二、二、拟订冲压工艺方案拟订冲压工艺方案1.选择冲压基本工序的依据选择冲压基本工序的依据 冲压基本工序的选择，主要是根据冲压件的形状、尺寸、公差及冲压基本工序的选择，主要是根据冲压件的形状、尺寸、公差及生产批量确定的。生产批量确定的。1剪裁和冲裁剪裁和冲裁 剪裁与冲裁都能实现板料的别离。剪裁与冲裁都能实现板料的别离。小批生产，尺寸和公差大，形状规则的外形板料，剪床剪裁；小批生产，尺寸和公差大，形状规则的外形板料，剪床剪裁；大量生产，各种形状的板料和零件，冲裁模冲裁；平面度要求高的大量生产，各种形状的板料和零件，冲裁模冲裁；平面度要求高的零件，加校平工序。零件，加校平工序。3.冲压件的精度和外表质量冲压件的精度和外表质量 2弯曲弯曲 小批生产，手工打弯；窄长大型件，折弯机压弯。小批生产，手工打弯；窄长大型件，折弯机压弯。大批生产，较大件，弯曲模压弯；弯曲半径太小时，加整形工序。大批生产，较大件，弯曲模压弯；弯曲半径太小时，加整形工序。3拉深拉深 空心件，拉深模一次或屡次拉深成形，用修边工序到达高度要求。空心件，拉深模一次或屡次拉深成形，用修边工序到达高度要求。小批量旋转空心件，旋压加工。大型空心件，工艺允许时，用铆接或小批量旋转空心件，旋压加工。大型空心件，工艺允许时，用铆接或焊接代替拉深。焊接代替拉深。2.确定冲压工序的原则确定冲压工序的原则 1 对于有孔或有切口的平板零件，当采用单工序模冲裁时，一般应对于有孔或有切口的平板零件，当采用单工序模冲裁时，一般应先落料，后冲孔或切口；当先落料，后冲孔或切口；当采用连续模采用连续模冲裁时，则冲裁时，则应先冲孔应先冲孔或切或切口后口后落料落料。2 对于多角弯曲件，当采用简单弯模分次弯曲成型时，应先弯外角，对于多角弯曲件，当采用简单弯模分次弯曲成型时，应先弯外角，后弯内角。对于孔位于变形区或靠近变形区或孔与基准面有较高的后弯内角。对于孔位于变形区或靠近变形区或孔与基准面有较高的要求时，必须先弯曲，后冲孔。否则，都应先冲孔，后弯曲。要求时，必须先弯曲，后冲孔。否则，都应先冲孔，后弯曲。3对于旋转体复杂拉深件，一般是由大到小的顺序进行拉深，对于旋转体复杂拉深件，一般是由大到小的顺序进行拉深，或先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的内形；对于非旋转体复杂拉或先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的内形；对于非旋转体复杂拉深件，则应先拉深小尺寸的内形，后拉深大尺寸的外形。深件，则应先拉深小尺寸的内形，后拉深大尺寸的外形。4 对于有孔或缺口的拉深件，一般应先拉深，后冲孔或缺口对于有孔或缺口的拉深件，一般应先拉深，后冲孔或缺口。对于带底孔的拉深件，有时为了减少拉深次数，当孔径要求不高。对于带底孔的拉深件，有时为了减少拉深次数，当孔径要求不高时，可先冲孔，后拉深。当底孔要求较高时，一般应先拉深后冲孔，时，可先冲孔，后拉深。当底孔要求较高时，一般应先拉深后冲孔，也可先冲孔，后拉深，再冲切底孔边缘到达要求。也可先冲孔，后拉深，再冲切底孔边缘到达要求。5校平、整形、切边工序，应分别安排在冲裁、弯曲拉深之后校平、整形、切边工序，应分别安排在冲裁、弯曲拉深之后进行。工序数目主要根据零件的形状与公差要求、工序合并情况、材进行。工序数目主要根据零件的形状与公差要求、工序合并情况、材料极限变形参数如拉深系数、翻边系数、伸长率、断面缩减率等料极限变形参数如拉深系数、翻边系数、伸长率、断面缩减率等来确定。来确定。在确定冲压工序的同时，还要确定各中间产品的形状和尺寸。在确定冲压工序的同时，还要确定各中间产品的形状和尺寸。三、确定模具类型与结构形式三、确定模具类型与结构形式 根据确定的冲压工艺方案选用冲模类型，并进一步确定各零件、根据确定的冲压工艺方案选用冲模类型，并进一步确定各零件、部件的具体结构形式。部件的具体结构形式。同一种模具其结构形式多种多样，设计时应根据各类冲模、各种结构同一种模具其结构形式多种多样，设计时应根据各类冲模、各种结构形式特点及其应用场合，结合冲压件的具体要求和生产实际条件，确形式特点及其应用场合，结合冲压件的具体要求和生产实际条件，确定最正确的冲模结构。定最正确的冲模结构。四、四、选择冲压设备选择冲压设备 根据冲压工序的性质选定设备类型，根据冲压工序所需冲压力根据冲压工序的性质选定设备类型，根据冲压工序所需冲压力和模具尺寸的大小来选定冲压设备的技术规格。和模具尺寸的大小来选定冲压设备的技术规格。五、五、编写冲压工艺文件编写冲压工艺文件 2图8-6a所示的常啮合齿轮，年产15万件，锻坯由锤上模锻生产。试在b图上修改零件不合理的结构，在c图上定性绘出修改后齿轮的锻件图。3如图8-7所示冲压件，采用厚l.5mm低碳钢板进行批量生产。试确定冲压的基本工序，并在表8-1中绘出工序简图。4如图8-8所示冲压件，采用厚l.5mm低碳钢板进行批量生产。试确定冲压的基本工序。落料拉深冲孔翻边1落料 2冲孔 3弯曲 4翻边图8-9a所示为油封内夹圈，b所示为油封外夹圈，均为冲压件。试分别列出冲压基本工序，并说明理由。材料的极限圆孔翻边系数K0.68。提示 d0=d1 2H-0.43R-0.22t式中：d0冲孔直径mm；d1翻边后竖立直边的外径mm；H从孔内测量的竖立直边高度mm；R圆角半径mm；t板料厚度mm。1落料2冲孔3翻边1落料4翻边3冲孔2拉深9、静夜四无邻，荒居旧业贫。4月-234月-23Tuesday,April 18,202310、雨中黄叶树，灯下白头人。09:36:1709:36:1709:364/18/2023 9:36:17 AM11、以我独沈久，愧君相见频。4月-2309:36:1709:36Apr-2318-Apr-2312、故人江海别，几度隔山川。09:36:1709:36:1709:36Tuesday,April 18,202313、乍见翻疑梦，相悲各问年。4月-234月-2309:36:1709:36:17April 18,202314、他乡生白发，旧国见青山。18 四月 20239:36:17 上午09:36:174月-2315、比不了得就不比，得不到的就不要。四月 239:36 上午4月-2309:36April 18,202316、行动出成果，工作出财富。2023/4/18 9:36:1709:36:1718 April 202317、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。9:36:17 上午9:36 上午09:36:174月-239、没有失败，只有暂时停止成功！。4月-234月-23Tuesday,April 18,202310、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。09:36:1709:36:1709:364/18/2023 9:36:17 AM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。4月-2309:36:1709:36Apr-2318-Apr-2312、世间成事，不求其绝对圆满，留一份缺乏，可得无限完美。09:36:1709:36:1709:36Tuesday,April 18,202313、不知香积寺，数里入云峰。4月-234月-2309:36:1709:36:17April 18,202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。18 四月 20239:36:17 上午09:36:174月-2315、楚塞三湘接，荆门九派通。四月 239:36 上午4月-2309:36April 18,202316、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2023/4/18 9:36:1709:36:1718 April 202317、空山新雨后，天气晚来秋。9:36:17 上午9:36 上午09:36:174月-239、杨柳散和风，青山澹吾虑。4月-234月-23Tuesday,April 18,202310、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。09:36:1709:36:1709:364/18/2023 9:36:17 AM11、越是没有本领的就越加自命非凡。4月-2309:36:1709:36Apr-2318-Apr-2312、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。09:36:1709:36:1709:36Tuesday,April 18,202313、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。4月-234月-2309:36:1709:36:17April 18,202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。18 四月 20239:36:17 上午09:36:174月-2315、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。四月 239:36 上午4月-2309:36April 18,202316、业余生活要有意义，不要越轨。202