【工程材料】冲压成形.ppt

冲压成形冲压成形 利用利用冲模冲模在在压力机压力机上使板料分离或变形，上使板料分离或变形，从而获得冲压件的加工方法称为从而获得冲压件的加工方法称为板料冲压板料冲压。板。板料冲压的坯料厚度一般小于料冲压的坯料厚度一般小于10mm，通常在常，通常在常温下冲压，故又称为温下冲压，故又称为冷冲压冷冲压。二、冲压成形 利用模具使板料分离或变形的加工方法。生产效率高、质量好且稳定、重量轻，常用作结构件。1、基本工序、基本工序 A、冲裁 成形过程：弹性、塑性、断裂。分为落料与冲孔。B、拉深 板料在凸凹模的作用下变形成为开口空心件。基本过程 受力状态 破坏现象 C、弯曲 板料受压弯曲成所需（模具）形状。受力状态 回弹 D、翻边、胀形、收口、压筋 2、冲压设备：剪床 冲床 3、常用方法 A、简单：一个冲程完成一个工序。B、连续：一个冲程在模具不同位置完成多个工序。C、复合：一个冲程在模具同一位置上下完成多个工序。原材料：原材料：具有塑性的金属材料，如低碳钢、奥氏体不锈钢、铜或铝及具有塑性的金属材料，如低碳钢、奥氏体不锈钢、铜或铝及其合金等，也可以是非金属材料，如胶木、云母、纤维板、皮革等。其合金等，也可以是非金属材料，如胶木、云母、纤维板、皮革等。板料冲压的特点：板料冲压的特点：（1）冲压生产操作简单，生产率高，易于实现机械化和自动）冲压生产操作简单，生产率高，易于实现机械化和自动化。化。（2）冲压件的尺寸精确，表面光洁，质量稳定，互换性好，）冲压件的尺寸精确，表面光洁，质量稳定，互换性好，一般不再进行机械加工，即可作为零件使用。一般不再进行机械加工，即可作为零件使用。（3）金属薄板经过冲压塑性变形获得一定几何形状，并产）金属薄板经过冲压塑性变形获得一定几何形状，并产生生冷变形强化冷变形强化，使冲压件具有，使冲压件具有质量轻、强度高和刚性好的质量轻、强度高和刚性好的优点。优点。（4）冲模冲模是冲压生产的主要工艺装备，其结构复杂，精度要是冲压生产的主要工艺装备，其结构复杂，精度要求高，制造费用相对较高，故冲压适合在求高，制造费用相对较高，故冲压适合在大批量生产大批量生产条件下采用。条件下采用。板料冲压板料冲压冲压设备冲压设备主要有主要有剪床和冲床剪床和冲床两大类。两大类。剪床是完成剪切工序，为冲压生产剪床是完成剪切工序，为冲压生产准准备原料的主要设备备原料的主要设备。冲床是进行冲床是进行冲压加工的主要设备冲压加工的主要设备，按，按其床身结构不同，有其床身结构不同，有开式和闭式开式和闭式两类两类冲床。按其传动方式不同，有冲床。按其传动方式不同，有机械式机械式冲床与液压压力机冲床与液压压力机两大类。两大类。冲床的主要技术参数是以公称压力来冲床的主要技术参数是以公称压力来表示的，公称压力（表示的，公称压力（kN）是以冲床滑）是以冲床滑块在下止点前工作位置所能承受的最块在下止点前工作位置所能承受的最大工作压力来表示的。我国常用开式大工作压力来表示的。我国常用开式冲床的规格为冲床的规格为632000kN，闭式冲床，闭式冲床的规格为的规格为10005000kN。开式冲床开式冲床1脚踏板脚踏板2工作台工作台3滑块滑块4连杆连杆5偏心套偏心套6制动器制动器7偏心轴偏心轴8离合器离合器9皮带轮皮带轮10电动机电动机11床身床身12操作机构操作机构13垫板垫板冲压基本工序可分为冲压基本工序可分为落料、冲孔、切断落料、冲孔、切断等等分离工序分离工序，和和拉深、弯曲拉深、弯曲等等变形工序变形工序两大类。两大类。（一）分离工序（一）分离工序分离工序统称为分离工序统称为冲裁冲裁，它是使板料的一部分与另一部分分，它是使板料的一部分与另一部分分离的加工工序。离的加工工序。切断切断：使板料按不封闭轮廓线分离的工序叫切断；：使板料按不封闭轮廓线分离的工序叫切断；落料落料：是从板料上冲出一定外形的零件或坯料，冲下部分：是从板料上冲出一定外形的零件或坯料，冲下部分是成品。是成品。冲孔冲孔：是在板料上冲出孔，冲下部分是废料。：是在板料上冲出孔，冲下部分是废料。冲孔和落料又统称为冲裁冲孔和落料又统称为冲裁。冲压基本工序冲压基本工序1冲裁变形过程冲裁变形过程冲裁可分为普通冲裁和精密冲冲裁可分为普通冲裁和精密冲裁。普通冲裁的刃口必须锋利，凸裁。普通冲裁的刃口必须锋利，凸模和凹模之间留有间隙，板料的冲模和凹模之间留有间隙，板料的冲裁过程可分为三个阶段。裁过程可分为三个阶段。（1）弹性变形阶段）弹性变形阶段（2）塑性变形阶段）塑性变形阶段（3）剪裂分离阶段）剪裂分离阶段 n塌角是因冲模压入时塌角是因冲模压入时,刃口附近的材料被拉刃口附近的材料被拉入凹模发生弯曲与拉伸形成的入凹模发生弯曲与拉伸形成的;n光亮带是凸凹模挤入材料产生剪切变形时光亮带是凸凹模挤入材料产生剪切变形时形成的形成的,有光滑的垂直面有光滑的垂直面;n剪裂带是由于刃口处的微裂纹在拉应力作剪裂带是由于刃口处的微裂纹在拉应力作用下不断扩展形成的撕裂带用下不断扩展形成的撕裂带,表面粗糙表面粗糙,略略带斜度带斜度.板料冲裁时的应力应变十分复杂，除剪切应力应变板料冲裁时的应力应变十分复杂，除剪切应力应变外，还有拉伸、弯曲和挤压等应力应变，如图所示。外，还有拉伸、弯曲和挤压等应力应变，如图所示。当模具间隙正常时，冲裁件的断面有圆角带、光亮带、当模具间隙正常时，冲裁件的断面有圆角带、光亮带、剪裂带和毛刺四部分组成。剪裂带和毛刺四部分组成。冲裁变形区的应力应变冲裁变形区的应力应变1圆角带圆角带2光亮带光亮带3剪裂带剪裂带4毛刺毛刺 如果间隙过大，会使得圆角带和毛刺加大，板料的翘曲也如果间隙过大，会使得圆角带和毛刺加大，板料的翘曲也会加大，如图会加大，如图a所示；如果冲裁间隙过小，会使冲裁力加大，所示；如果冲裁间隙过小，会使冲裁力加大，不仅会降低模具寿命，还会使冲裁件的断面形成二次光亮带，不仅会降低模具寿命，还会使冲裁件的断面形成二次光亮带，在两个光面间夹有裂纹，如图在两个光面间夹有裂纹，如图b所示，这些都会影响冲裁件所示，这些都会影响冲裁件的断面质量。因此，选择合理的冲裁间隙对保证冲裁件质量，的断面质量。因此，选择合理的冲裁间隙对保证冲裁件质量，提高模具寿命，降低冲裁力都是十分重要的。提高模具寿命，降低冲裁力都是十分重要的。间隙对断面质间隙对断面质量的影响量的影响a）间隙过大）间隙过大b）间隙过小）间隙过小（1）冲裁间隙的选择）冲裁间隙的选择设计冲裁模时，可以按相关设计手设计冲裁模时，可以按相关设计手册选用冲裁间隙或利用下列经验公式选择合理的间隙值。册选用冲裁间隙或利用下列经验公式选择合理的间隙值。Z=2Ct式中式中Z凸模与凹模间的双面间隙，单位为凸模与凹模间的双面间隙，单位为mm；C与材料厚度、性能有关的系数；与材料厚度、性能有关的系数；t板料厚度，单位为板料厚度，单位为mm。材料材料材料材料 板板板板 厚厚厚厚t/t/mm mm t t 3 3t t33软钢、纯铁软钢、纯铁软钢、纯铁软钢、纯铁 0.060.09 0.060.09 当断面质量无特别要求时，当断面质量无特别要求时，当断面质量无特别要求时，当断面质量无特别要求时，将将将将t t 3 3的相应的相应的相应的相应C C值放大值放大值放大值放大1.51.5倍倍倍倍 铜、铝合金铜、铝合金铜、铝合金铜、铝合金 0.060.10 0.060.10 硬硬硬硬 钢钢钢钢 0.080.12 0.080.12 冲裁间隙系数冲裁间隙系数C值值（2）刃口尺寸计算）刃口尺寸计算刃口尺寸的计算原则如下：刃口尺寸的计算原则如下：1)落料落料时，落料尺寸由时，落料尺寸由凹模凹模决定，应以凹模为决定，应以凹模为设计基设计基准准，凸模尺寸与凹模配制；，凸模尺寸与凹模配制；冲孔冲孔尺寸由尺寸由凸模凸模决定，应以凸模为设计基准，凹模决定，应以凸模为设计基准，凹模尺寸与凸模配制。凸、凹模配制时应保证冲裁的合理间隙。尺寸与凸模配制。凸、凹模配制时应保证冲裁的合理间隙。2）凸、凹模应考虑模具的磨损规律，凹模磨损后会增）凸、凹模应考虑模具的磨损规律，凹模磨损后会增大落料件的尺寸，因而凹模的刃口基本尺寸应接近落料件的大落料件的尺寸，因而凹模的刃口基本尺寸应接近落料件的最小极限尺寸；凸模刃口基本尺寸应趋向于孔的最大极限尺最小极限尺寸；凸模刃口基本尺寸应趋向于孔的最大极限尺寸。寸。3）当凸、凹模采用配制加工时，刃口尺寸的制造公差）当凸、凹模采用配制加工时，刃口尺寸的制造公差一般为冲裁件公差的一般为冲裁件公差的1/31/4。如果凸、凹模分别加工时，。如果凸、凹模分别加工时，其制造公差之和应小于或等于最大与最小间隙之差的绝对值，其制造公差之和应小于或等于最大与最小间隙之差的绝对值，即：即：（凹凹+凸）凸）ZmaxZmin。4）刃口尺寸计算要根据模具制造特点，冲裁件的形状）刃口尺寸计算要根据模具制造特点，冲裁件的形状简单时，其模具采用简单时，其模具采用分别分别加工法计算，冲裁件形状复杂时，加工法计算，冲裁件形状复杂时，其模具用其模具用配制配制法计算。法计算。（3）冲裁力计算）冲裁力计算冲裁力是板料冲裁时作用在凸模上的最大抗力冲裁力是板料冲裁时作用在凸模上的最大抗力.冲裁力计算公式为：冲裁力计算公式为：F=KLt 或或F=Ltb式中式中F冲裁力，单位为冲裁力，单位为N；L冲切刃口周长，单位为冲切刃口周长，单位为mm；t板料厚度，单位为板料厚度，单位为mm；板料的抗剪强度，单位为板料的抗剪强度，单位为MPa；b板料的抗拉强度，单位为板料的抗拉强度，单位为MPaK安全系数，常取安全系数，常取1.3。（4）排样设计）排样设计冲裁件在条料上的布置方法称为冲裁件在条料上的布置方法称为排样排样。排样设计包括选择排样方法、确定搭。排样设计包括选择排样方法、确定搭边值、计算送料步距和条料宽度，画排样图等。边值、计算送料步距和条料宽度，画排样图等。1）排样方法可分为以下三种，如图）排样方法可分为以下三种，如图2-44所示。所示。有废料排样法有废料排样法，如图，如图a所示，沿冲裁件周边都有工艺余料（称为搭边），冲所示，沿冲裁件周边都有工艺余料（称为搭边），冲裁沿冲裁件轮廓进行，冲裁件质量和模具寿命较高，但材料利用率较低；裁沿冲裁件轮廓进行，冲裁件质量和模具寿命较高，但材料利用率较低；少废料排样法少废料排样法，如图，如图b所示，沿冲裁件部分周边有工艺余料。这样的排样法，所示，沿冲裁件部分周边有工艺余料。这样的排样法，冲裁沿工件部分轮廓进行，材料的利用率较有废料排样法高，但冲裁件精度有所冲裁沿工件部分轮廓进行，材料的利用率较有废料排样法高，但冲裁件精度有所降低；降低；无废料排样法无废料排样法，如图，如图c所示，沿冲裁件周边没有工艺余料，采用这种排样法所示，沿冲裁件周边没有工艺余料，采用这种排样法时，冲裁件实际是由切断条料获得，材料的利用率高，但冲裁件精度低，模具寿时，冲裁件实际是由切断条料获得，材料的利用率高，但冲裁件精度低，模具寿命不高。命不高。排样方法排样方法a）有废料排样法）有废料排样法b）少废料排样法）少废料排样法c）无废料排样法）无废料排样法2）搭边）搭边 是指冲裁件与冲裁件之间，冲裁件与条料两侧边之间留下的工艺是指冲裁件与冲裁件之间，冲裁件与条料两侧边之间留下的工艺余料，其作用是保证冲裁时刃口受力均匀和条料正常送进。搭边值余料，其作用是保证冲裁时刃口受力均匀和条料正常送进。搭边值通常由经验确定，一般在通常由经验确定，一般在0.55mm之间，材料越厚、越软以及冲裁之间，材料越厚、越软以及冲裁件的尺寸越大，形状越复杂，搭边值应越大。件的尺寸越大，形状越复杂，搭边值应越大。3）画排样图）画排样图排样图是排样设计的最终表达形式，是编制冲压工艺与设计模具排样图是排样设计的最终表达形式，是编制冲压工艺与设计模具的主要依据。一般在模具装配图的右上角画出冲裁件图与排样图。的主要依据。一般在模具装配图的右上角画出冲裁件图与排样图。在排样图上应标注在排样图上应标注条料宽度条料宽度B及其公差、表明冲压加工工序内容、冲及其公差、表明冲压加工工序内容、冲压模具的压力中心位置、送料步距压模具的压力中心位置、送料步距A、搭边值、搭边值a等，如图所示。等，如图所示。排样图排样图冲裁件结构工艺性冲裁件结构工艺性指冲裁件结构、形状、尺寸对冲裁工艺指冲裁件结构、形状、尺寸对冲裁工艺的适应性。主要包括以下几方面：的适应性。主要包括以下几方面：（1）冲裁件的形状应力求简单、对称，冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于排样时合理利用材料，尽可能提高材有利于排样时合理利用材料，尽可能提高材料的利用率。料的利用率。（2）冲裁件转角处应尽量避免尖角，以冲裁件转角处应尽量避免尖角，以圆角过渡。一般在转角处应有最小半径的圆圆角过渡。一般在转角处应有最小半径的圆角的要求角的要求,如图所示，以减小角部模具的磨如图所示，以减小角部模具的磨损。损。（3）冲裁件应避免长槽和细长悬臂结构，冲裁件应避免长槽和细长悬臂结构，对孔的最小尺寸及孔距间的最小距离等，也对孔的最小尺寸及孔距间的最小距离等，也都有一定限制。对冲裁件的有关尺寸要求如都有一定限制。对冲裁件的有关尺寸要求如图所示。图所示。（4）冲裁件的尺寸精度要求应与冲压工冲裁件的尺寸精度要求应与冲压工艺相适应，其合理经济精度为艺相适应，其合理经济精度为IT9IT12，较，较高精度冲裁件可达到高精度冲裁件可达到IT8IT10。采用整修或。采用整修或精密冲裁等工艺，可使冲裁件精度达到精密冲裁等工艺，可使冲裁件精度达到IT6IT7，但成本也相应提高。，但成本也相应提高。冲裁件的有关尺寸冲裁件的有关尺寸整修与精密冲裁整修与精密冲裁整修整修是在模具上利用切削的方法，是在模具上利用切削的方法，将冲裁件的边缘或内孔切去一小层将冲裁件的边缘或内孔切去一小层金属，从而提高冲裁件断面质量与金属，从而提高冲裁件断面质量与精度的加工方法，如图所示。整修精度的加工方法，如图所示。整修可去除普通冲裁时在断面上留下的可去除普通冲裁时在断面上留下的圆角、毛刺与剪裂带等。整修余量圆角、毛刺与剪裂带等。整修余量约为约为0.10.4mm，工件尺寸精度可，工件尺寸精度可达达IT7IT6。精密冲裁又称为无间隙或负间隙冲裁精密冲裁又称为无间隙或负间隙冲裁，如图所示。如图所示。a）外缘整修）外缘整修b）内孔整修）内孔整修1凸模凸模2凹模凹模精密冲裁与普通冲裁精密冲裁与普通冲裁a）带齿圈压板精冲）带齿圈压板精冲b）普通冲裁）普通冲裁1凸模凸模2齿圈压板齿圈压板3坯料坯料4凹模凹模5顶板顶板（二）弯曲工序（二）弯曲工序将金属材料弯曲成一定角度和形状的工艺方法称为弯曲，弯曲方将金属材料弯曲成一定角度和形状的工艺方法称为弯曲，弯曲方法可分为：压弯、拉弯、折弯、滚弯等。最常见的是在压力机上压法可分为：压弯、拉弯、折弯、滚弯等。最常见的是在压力机上压弯。弯。1弯曲变形过程与特点弯曲变形过程与特点弯曲变形过程如图所示。弯曲变形过程如图所示。弯曲过程弯曲过程弯曲变形的主要特点为：弯曲变形的主要特点为：（1）弯曲变形区）弯曲变形区弯曲变形主要发生在弯曲中心角弯曲变形主要发生在弯曲中心角对应的对应的范围内，中心角以外区域基本不发生变形。变形前范围内，中心角以外区域基本不发生变形。变形前aa段与段与bb段长度相等，弯曲变形后，段长度相等，弯曲变形后，aa弧长小于弧长小于bb弧长，在弧长，在ab以外两以外两侧的直边段没有变形，如图所示。侧的直边段没有变形，如图所示。弯曲变形区弯曲变形区（2）最小弯曲半径）最小弯曲半径对于一定厚度的板料，弯曲半径越小，对于一定厚度的板料，弯曲半径越小，外层材料的伸长率就越大，当外层材料的伸长率达到或超过材外层材料的伸长率就越大，当外层材料的伸长率达到或超过材料的许用伸长率时，会产生料的许用伸长率时，会产生弯裂弯裂，因此存在一个不会产生弯裂，因此存在一个不会产生弯裂的最小相对弯曲半径的最小相对弯曲半径rmin/t（t为板厚）为板厚）。弯曲件的实际相对弯。弯曲件的实际相对弯曲半径曲半径r/t应大于最小相对弯曲半径。应大于最小相对弯曲半径。最小相对弯曲半径最小相对弯曲半径rmin/t通常在（通常在（0.12）之间选取，其影）之间选取，其影响因素有：响因素有：1）材料的塑性越好，其最小相对弯曲半径）材料的塑性越好，其最小相对弯曲半径rmin/t越小。越小。2）经过退火的板料塑性好，最小相对弯曲半径）经过退火的板料塑性好，最小相对弯曲半径rmin/t可小；可小；有加工硬化的板料，塑性降低，使有加工硬化的板料，塑性降低，使rmin/t增大。增大。3）冷轧板料有各向异性，沿纤维方向弯曲的最小相对弯曲）冷轧板料有各向异性，沿纤维方向弯曲的最小相对弯曲半径半径rmin/t应加大。沿垂直纤维方向弯曲时，最小相对弯曲半应加大。沿垂直纤维方向弯曲时，最小相对弯曲半径径rmin/t可小。可小。4）板料表面及边缘粗糙时，易产生应力集中，需增大）板料表面及边缘粗糙时，易产生应力集中，需增大rmin/t。弯曲件的尺寸公差等级一般不高于弯曲件的尺寸公差等级一般不高于IT13，角度公差最好大于，角度公差最好大于15，否则应增加整形工序。，否则应增加整形工序。（3）中性层）中性层在变形区的厚度方向，缩短和伸长的两个变形在变形区的厚度方向，缩短和伸长的两个变形区之间，有一层金属在变形前后没有变化，这层金属称为中性区之间，有一层金属在变形前后没有变化，这层金属称为中性层。中性层是计算弯曲件展开长度的依据。层。中性层是计算弯曲件展开长度的依据。（4）回弹）回弹由于材料的弹性恢复，会使弯曲件的角度和弯曲由于材料的弹性恢复，会使弯曲件的角度和弯曲半径较凸模大，这种现象称为回弹。回弹会影响弯曲件的精度，半径较凸模大，这种现象称为回弹。回弹会影响弯曲件的精度，通常在设计弯曲模时，应使模具的弯曲角通常在设计弯曲模时，应使模具的弯曲角减小一个回弹量减小一个回弹量。弯曲工艺设计弯曲工艺设计包括：弯曲件的结构工艺性分析、弯曲件的毛坯展包括：弯曲件的结构工艺性分析、弯曲件的毛坯展开尺寸计算、弯曲力的计算和弯曲件的工序安排等。开尺寸计算、弯曲力的计算和弯曲件的工序安排等。（1）毛坯尺寸计算）毛坯尺寸计算实际上是计算中性层的尺寸，公式为：实际上是计算中性层的尺寸，公式为：L=l直直+l0式中式中L弯曲件毛坯尺寸，单位为弯曲件毛坯尺寸，单位为mm；l直直直线部分各段长度，直线部分各段长度，单位为单位为mm；l0圆弧部分各段中性层长度，圆弧部分各段中性层长度，单位为单位为mm。对于每一个圆弧的中性层长度为：对于每一个圆弧的中性层长度为：式中式中l0弯曲部分园弧长度，弯曲部分园弧长度，单位为单位为mm；弯曲区中心角，单位为弯曲区中心角，单位为“度度”；r弯曲半径弯曲半径，单位为单位为mm；x中性层系数，其值可查表中性层系数，其值可查表2-11。中性层系数中性层系数x值值R/tR/t00.500.50.50.80.50.80.820.8223233434454555x x 0.160.250.160.250.250.300.250.300.300.350.300.350.350.400.350.400.400.450.400.450.450.500.450.500.50.5（2）弯曲力的计算）弯曲力的计算公式如下：公式如下：F校校=Sp 式中式中F校校校正校正弯曲时的弯曲时的弯曲力，单位为弯曲力，单位为N；S 校正部分的投影面积，单位为校正部分的投影面积，单位为mm2；p单位面积上的校正力，单位为单位面积上的校正力，单位为MPa，其值见表，其值见表2-12。板厚板厚 材料材料 t t 3mm 3mm t t310mm 310mm 板厚板厚 材料材料 t t 3mm 3mm t t310mm 310mm 铝铝 3040 3040 5060 5060 25352535钢钢 100120 100120 120150 120150 黄铜黄铜 6080 6080 50100 50100 钛合金钛合金BT1 BT1 160180 160180 180210 180210 10201020钢钢 80100 80100 100120 100120 钛合金钛合金BT3 BT3 160200 160200 200260 200260 单位面积上的校正力单位面积上的校正力（MPa）（3）弯曲件的工序安排）弯曲件的工序安排形状简单的弯曲件，如形状简单的弯曲件，如V形、形、U形、形、Z形等，只需一次弯曲就可形等，只需一次弯曲就可以成形。形状复杂的弯曲件，要两次或多次弯曲成形，多次弯曲成以成形。形状复杂的弯曲件，要两次或多次弯曲成形，多次弯曲成形时，形时，一般先弯两端的形状，后弯中间部分的形状，一般先弯两端的形状，后弯中间部分的形状，如图所示。对如图所示。对于精度较高或特别小的弯曲件，尽可能在一付模具上完成多次弯曲于精度较高或特别小的弯曲件，尽可能在一付模具上完成多次弯曲成形。成形。多次弯曲成形多次弯曲成形弯曲件的结构工艺性弯曲件的结构工艺性设计时应考虑以下方面：设计时应考虑以下方面：（1）弯曲件的弯曲半径不应小于最小弯曲半径，如果弯曲半径）弯曲件的弯曲半径不应小于最小弯曲半径，如果弯曲半径r小于小于rmin时，可采用减薄弯曲区厚度的方法，以加大时，可采用减薄弯曲区厚度的方法，以加大rmin/t，；但弯曲半径；但弯曲半径不应、也不应、也不宜过大不宜过大,否则会造成回弹量过大否则会造成回弹量过大,使弯曲件精度不易保证。使弯曲件精度不易保证。（2）弯曲件应尽量对称，以防止在弯曲时发生工件偏移。直边过短）弯曲件应尽量对称，以防止在弯曲时发生工件偏移。直边过短不易弯曲成形，应使弯曲件的直边高不易弯曲成形，应使弯曲件的直边高H2t；弯曲已冲孔的工件时，孔；弯曲已冲孔的工件时，孔的位置应在变形区以外，孔与弯曲变形区的距离的位置应在变形区以外，孔与弯曲变形区的距离L(12)t。（3）应尽可能沿材料纤维方向应尽可能沿材料纤维方向弯曲弯曲，多向弯曲时，为避免角部畸变，多向弯曲时，为避免角部畸变，应应先冲工艺孔或切槽先冲工艺孔或切槽。弯曲件结构工艺性弯曲件结构工艺性（三）拉深（三）拉深 拉深是使平面板料成形为拉深是使平面板料成形为中空中空形状零件的冲压工序。拉深形状零件的冲压工序。拉深工艺可分为不变薄拉深和变薄拉深两种，不变薄拉深件的壁工艺可分为不变薄拉深和变薄拉深两种，不变薄拉深件的壁厚与毛坯厚度基本相同，工业上应用较多，变薄拉深件的壁厚与毛坯厚度基本相同，工业上应用较多，变薄拉深件的壁厚则明显小于毛坯厚度。下面介绍圆筒形不变薄拉深工艺。厚则明显小于毛坯厚度。下面介绍圆筒形不变薄拉深工艺。1拉深变形过程与质量控制拉深变形过程与质量控制拉深变形过程如图所示，原拉深变形过程如图所示，原始直径为始直径为D0的板料，经过凸模压入到凹模孔口中，拉深后变的板料，经过凸模压入到凹模孔口中，拉深后变成内径为成内径为d、高度为、高度为h的筒形零件。的筒形零件。拉深变形过程拉深变形过程拉深过程拉深过程1凸模凸模2毛坯毛坯3凹模凹模4工件工件拉深变形过程的应力和应变如图所示。拉深变形过程的应力和应变如图所示。拉深变形过程的应力和应变拉深变形过程的应力和应变1凸缘区凸缘区2变形区变形区3不变形区不变形区拉深过程中的主要缺陷是拉深过程中的主要缺陷是起皱和拉裂起皱和拉裂。起皱起皱是拉深时由于较大的切向压应力使板是拉深时由于较大的切向压应力使板料失稳造成的，生产中常采用加压边圈的方料失稳造成的，生产中常采用加压边圈的方法予以防止。法予以防止。拉裂拉裂一般出现在直壁与底部的过渡圆角处，一般出现在直壁与底部的过渡圆角处，当拉应力超过材料的抗拉强度时，此处将被当拉应力超过材料的抗拉强度时，此处将被拉裂。拉裂。拉深件废品拉深件废品a）起皱）起皱b）拉裂）拉裂为防止拉裂，应采取如下为防止拉裂，应采取如下工艺措施：工艺措施：（1）限制拉深系数）限制拉深系数这是防止拉裂的主要工艺措施。拉深系数是衡量拉深这是防止拉裂的主要工艺措施。拉深系数是衡量拉深变形程度大小的主要工艺参数，它用拉深件直径与毛坯直径的比值变形程度大小的主要工艺参数，它用拉深件直径与毛坯直径的比值m表示，表示，即即m=d/D0。m取值一般取值一般不小于不小于0.50.8，塑性好的材料，塑性好的材料m可取小值。可取小值。拉深系拉深系数越小，表明变形程度越大，拉深应力越大，容易产生拉裂废品。能保证拉数越小，表明变形程度越大，拉深应力越大，容易产生拉裂废品。能保证拉深正常进行的最小拉深系数，称为极限拉深系数。深正常进行的最小拉深系数，称为极限拉深系数。（2）凹凸模工作部分，必须加工成圆角）凹凸模工作部分，必须加工成圆角凹模圆角半径为凹模圆角半径为R凹凹=(515）t，凸模圆角为半径凸模圆角为半径R凸凸=（0.61）t。（3）合理的凸凹模间隙）合理的凸凹模间隙间隙过小，容易拉穿；间隙过大，容易起皱。一间隙过小，容易拉穿；间隙过大，容易起皱。一般，凸凹模之间的般，凸凹模之间的单边间隙单边间隙Z=（1.11.2）tmax。（4）减小拉深时的阻力）减小拉深时的阻力例如，压边力要合理不应过大；凸、凹模工作表例如，压边力要合理不应过大；凸、凹模工作表面要有较小的表面粗糙度；在凹模表面涂润滑剂来减小摩擦。面要有较小的表面粗糙度；在凹模表面涂润滑剂来减小摩擦。筒形件的拉深工艺筒形件的拉深工艺分为：拉深件毛坯尺寸计算，拉深系数和拉深次数的确定，分为：拉深件毛坯尺寸计算，拉深系数和拉深次数的确定，拉深力的计算和拉深件结构工艺性分析等。拉深力的计算和拉深件结构工艺性分析等。（1）拉深件毛坯尺寸计算）拉深件毛坯尺寸计算对于不变薄拉深，毛坯的尺寸是按变形前后对于不变薄拉深，毛坯的尺寸是按变形前后表面积相同，且形状相似的原则确定的。为了补表面积相同，且形状相似的原则确定的。为了补偿在变形时由于材料的各向异性引起的变形不均偿在变形时由于材料的各向异性引起的变形不均匀，在计算毛坯时应加上修边余量匀，在计算毛坯时应加上修边余量，如图，如图2-56所示。筒形件的毛坯为圆，直径所示。筒形件的毛坯为圆，直径D可按下式计算：可按下式计算：式中式中D 毛坯直径，单位为毛坯直径，单位为mm；d 工件直径，单位为工件直径，单位为mm；h 工件高度，单位为工件高度，单位为mm；r 工件底部的圆角半径，单位为工件底部的圆角半径，单位为mm。当板厚当板厚t1mm时，工件直径时，工件直径d应按拉深件的中应按拉深件的中线尺寸计算，工件高度线尺寸计算，工件高度h应包括修边余量应包括修边余量。筒形件的修边余量筒形件的修边余量（2）拉深次数的确定）拉深次数的确定深度小的工件可以一次拉深成形，深度大的工件则需两深度小的工件可以一次拉深成形，深度大的工件则需两次或多次拉深，每道次的拉深系数应小于极限拉深系数。低碳钢筒形件次或多次拉深，每道次的拉深系数应小于极限拉深系数。低碳钢筒形件带压边圈的极限拉深系数见表带压边圈的极限拉深系数见表2-13。拉深次数拉深次数拉深次数拉深次数 毛坯相对厚度毛坯相对厚度毛坯相对厚度毛坯相对厚度t/Dt/D（%）2.01.5 2.01.5 1.51.0 1.51.0 1.00.6 1.00.6 0.60.3 0.60.3 0.30.15 0.30.15 0.150.08 0.150.08 第一次第一次第一次第一次 第二次第二次第二次第二次 第三次第三次第三次第三次 第四次第四次第四次第四次 第五次第五次第五次第五次 0.480.50 0.480.50 0.730.75 0.730.75 0.76078 0.76078 0.780.80 0.780.80 0.800.82 0.800.82 0.500.63 0.500.63 0.750.76 0.750.76 0.780.79 0.780.79 0.800.81 0.800.81 0.820.84 0.820.84 0.530.55 0.530.55 0.760.78 0.760.78 0.790.80 0.790.80 0.810.82 0.810.82 0.840.85 0.840.85 0.550.58 0.550.58 0.780.79 0.780.79 0.800.81 0.800.81 0.820.83 0.820.83 0.850.86 0.850.86 0.580.60 0.580.60 0.79080 0.79080 0.810.82 0.810.82 0.830.85 0.830.85 0.860.87 0.860.87 0.600.63 0.600.63 0.800.82 0.800.82 0.820.84 0.820.84 0.850.86 0.850.86 0.870.88 0.870.88 注：注：1、表中数据也适用于软黄铜、表中数据也适用于软黄铜H62。对拉深性能偏低的。对拉深性能偏低的20、25、Q235、硬铝等材料，可取比表中数值大硬铝等材料，可取比表中数值大1.5%2.0%；对拉深性能偏高的对拉深性能偏高的05、08S深深拉钢及软铝等材料，可取比表中数值小拉钢及软铝等材料，可取比表中数值小1.5%2.0%。2、表中数据适用于未经中间退火时的拉深。若采用中间退火，可取较表、表中数据适用于未经中间退火时的拉深。若采用中间退火，可取较表中数值小中数值小2%3%。3、表中较小值适用于大的凹模圆角半径、表中较小值适用于大的凹模圆角半径R凹凹=（815）t，较大值适用于小较大值适用于小的凹模圆角半径的凹模圆角半径R凹凹=（48）t。低碳钢筒形件带压边圈的极限拉深系数低碳钢筒形件带压边圈的极限拉深系数 多次拉深时多次拉深时，若板料各道次的拉深系数分别用，若板料各道次的拉深系数分别用m1、m2、mn表示，表示，则：则：、工件的总拉深系数工件的总拉深系数m为：为：m=mm=m1 1m2 2mn n 式中式中D D0 0 毛坯直径，单位为毛坯直径，单位为mm；d d 工件直径，单位为工件直径，单位为mm，t1mm时取中径，时取中径，d1 1、d2 2、dn-n-1 1为中间各道次拉深坯的直径，最后一次拉深直径为中间各道次拉深坯的直径，最后一次拉深直径dn n =d d；m m1 1 m mn n第一次至第第一次至第n次的拉深系数。次的拉深系数。多次拉深的圆筒直径变化如图所示。拉深次数可根据表多次拉深的圆筒直径变化如图所示。拉深次数可根据表2-13数据推算，即数据推算，即d1 1=m=m1 1D D0 0、d2 2=m=m2 2d d1 1、dn n=m=mn nd dn-1n-1，当，当dn nd时，时，n为所求拉深次数为所求拉深次数。为提高生产效率，实际生产中，选用的拉深系数一般较表中数值略高。为提高生产效率，实际生产中，选用的拉深系数一般较表中数值略高。多次拉深圆筒直径变化利用拉深系数确定各次拉深直径举例利用拉深系数确定各次拉深直径举例利用拉深系数确定各次拉深直径举例利用拉深系数确定各次拉深直径举例 圆形坯料直径圆形坯料直径圆形坯料直径圆形坯料直径153mm153mm，板厚，板厚，板厚，板厚1mm1mm，成形圆桶直径成形圆桶直径成形圆桶直径成形圆桶直径52mm52mm 计算计算计算计算mm查表确定各次变形系数判断总查表确定各次变形系数判断总查表确定各次变形系数判断总查表确定各次变形系数判断总变形系数是否小于计算变形系数是否小于计算变形系数是否小于计算变形系数是否小于计算mm计算各次拉深直计算各次拉深直计算各次拉深直计算各次拉深直径径径径拉深件的结构工艺性拉深件的结构工艺性拉深件的有关尺寸要求如图所示，设计时主要考虑以下几个方面：拉深件的有关尺寸要求如图所示，设计时主要考虑以下几个方面：（1）拉深件的形状应力求简单、对称。拉深拉深件的形状应力求简单、对称。拉深件的形状有回转体形、非回转体对称形和非对称件的形状有回转体形、非回转体对称形和非对称空间形三类。其中以回转体形，尤其是直径不变空间形三类。其中以回转体形，尤其是直径不变的杯形件最易拉深，模具制造也方便。的杯形件最易拉深，模具制造也方便。（2）尽量避免直径小而深度大，否则不仅需尽量避免直径小而深度大，否则不仅需要多副模具进行多次拉深，而且容易出现废品。要多副模具进行多次拉深，而且容易出现废品。（3）拉深件的底部与侧壁，凸缘与侧壁应有拉深件的底部与侧壁，凸缘与侧壁应有足够的圆角，一般应满足足够的圆角，一般应满足Rrd，rd2t，R（24）t，方形件，方形件r3t。拉深件底部或凸缘上。拉深件底部或凸缘上的孔边到側壁的距离，应满足的孔边到側壁的距离，应满足Brd+0.5t或或BR+0.5t（t为板厚）。另外，带凸缘拉深件的凸缘尺寸要为板厚）。另外，带凸缘拉深件的凸缘尺寸要合理，不宜过大或过小，否则会造成拉深困难或合理，不宜过大或过小，否则会造成拉深困难或导致压边圈失去作用。导致压边圈失去作用。（4）不要对拉深件提出过高的精度或表面质不要对拉深件提出过高的精度或表面质量要求。拉深件直径方向的经济精度一般为量要求。拉深件直径方向的经济精度一般为IT9IT10，经整形后精度可达到，经整形后精度可达到IT6IT7，拉深件，拉深件的表面质量一般不超过原材料的表面质量。的表面质量一般不超过原材料的表面质量。拉深件的尺寸要求拉深件的尺寸要求此外，变形工序还有此外，变形工序还有翻边、胀形、缩口翻边、胀形、缩口等。这些工序是通过等。这些工序是通过局局部变形部变形来实现工件成形的。来实现工件成形的。翻边：翻边：将工件上的孔或边缘翻出竖立或有一定角度的直边。将工件上的孔或边缘翻出竖立或有一定角度的直边。胀形：胀形：利用模具使空心件或管状件由内向外扩张的成形方法。利用模具使空心件或管状件由内向外扩张的成形方法。缩口：缩口：利用模具使空心件或管状件的口部直径缩小的局部成形利用模具使空心件或管状件的口部直径缩小的局部成形工艺。工艺。a）翻边）翻边b）胀形）胀形c）缩口）缩口翻边翻边翻边翻边、胀形胀形胀形胀形、收口收口收口收口、压筋压筋压筋压筋冷冲压模具冷冲压模具简单冲模、连续冲模和复合冲模简单冲模、连续冲模和复合冲模简单冲模：简单冲模：在一个冲压行程只完成一道工序的冲模。在一个冲压行程只完成一道工序的冲模。简单冲模简单冲模1固定卸料板固定卸料板2导料板导料板3挡料销挡料销4凸凸模模5凹模凹模6模柄模柄7上上模座模座8凸模固定板凸模固定板9凹模固定板凹模固定板10导套导套11导柱导柱12下模座下模座连续冲模：连续冲模：在一付模具在一付模具上有多个工上有多个工位，在一个位，在一个冲压行程同冲压行程同时完成多道时完成多道工序的冲模。工序的冲模。1模柄模柄2上上模座模座3导套导套4、5冲孔凸模冲孔凸模6固定卸料板固定卸料板7导柱导柱8下模下模座座9凹模凹模10固定挡料销固定挡料销11导正销导正销12落落料凸模料凸模13凸凸模固定板模固定板14垫垫板板15螺钉螺钉16始用挡料销始用挡料销复合冲模：复合冲模：在一付模具上只有一个工位，在一个冲压行在一付模具上只有一个工位，在一个冲压行程上同时完成多道冲压工序的冲模。程上同时完成多道冲压工序的冲模。复合冲模复合冲模1弹性压边圈弹性压边圈2拉深凸模拉深凸模3落料、拉深凸凹模落料、拉深凸凹模4落料凹模落料凹模5顶件板顶件板冲压模具的组成：冲压模具的组成：（1）工作零件工作零件凸模、凹模、凸凹模凸模、凹模、凸凹模（2）定位、送料零件定位、送料零件挡料销、导正销、导料销、挡料销、导正销、导料销、导料板导料板（3）卸料及压料零件卸料及压料零件卸料板、顶件器、压边圈、卸料板、顶件器、压边圈、推板、推杆推板、推杆（4）结构零件结构零件上、下模座，模柄，上、下模座，模柄，凸、凹模固定板，垫板，导柱、凸、凹模固定板，垫板，导柱、导套、导筒、导板螺钉、销钉导套、导筒、导板螺钉、销钉塑性成形新工艺的特点是：塑性成形新工艺的特点是：（1）近净成形的精密成形方法）近净成形的精密成形方法（2）高能高速成形工艺）高能高速成形工艺（3）实现产品、工艺、材料一体化技术）实现产品、工艺、材料一体化技术（4）成形过程的数值模拟）成形过程的数值模拟塑性成形新工艺、新技术简介塑性成形新工艺、新技术简介 1、精密：高温精锻温热精压；精冲 2、液态：铸锻结合 3、高