《模具概论》第2章.ppt

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1、第第2 2章章 模具的成形设备及工艺基础模具的成形设备及工艺基础 冲压成形设备及工艺冲压成形设备及工艺2.1塑料成型设备及工艺塑料成型设备及工艺2.2模锻成形设备及工艺模锻成形设备及工艺 2.3压铸成形设备及工艺压铸成形设备及工艺 2.4粉末冶金成形设备及工艺简介粉末冶金成形设备及工艺简介 2.5【学习目标学习目标】1理解各种常用的模具成形设备的特点理解各种常用的模具成形设备的特点2掌握各种成形设备的加工特点掌握各种成形设备的加工特点3掌握各种成形设备的分类和组成掌握各种成形设备的分类和组成4了解各种典型成形设备的工作原理了解各种典型成形设备的工作原理5了解各种成形设备的选用原则了解各种成形设

2、备的选用原则6掌握各种典型模具的计算方法掌握各种典型模具的计算方法7掌握各种典型成形设备的成形过程掌握各种典型成形设备的成形过程8掌握各种典型的成形工艺掌握各种典型的成形工艺2.1.1冲压概念及其发展趋势冲压概念及其发展趋势2.1.2冲压设备的分类、组成及典冲压设备的分类、组成及典型设备工作原理型设备工作原理2.1.3冲压工艺冲压工艺2.1 2.1 冲压成形设备及工艺冲压成形设备及工艺 1冲压概念及特点冲压概念及特点冲压是利用安装在冲压设备（主要是冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件产生分离

3、或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力加工方（俗称冲压件或冲件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，而且主要采用板料来加工成所需形加工，而且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，属于材料成形工程技术。一，属于材料成形工程技术。2.1.1 2.1.1 冲压概念及其发展趋势冲压概念及其发展趋势冲压所使用的模具称为冲压模具，简冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金

4、属）称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压的三要素，它们之间的相互关系，如图的三要素，它们之间的相互关系，如图2-1所示。所示。图2-1 冲压三要素之间的关系 冲压与其他加工方法相比较，具有以下一冲压与其他加工方法相比较，具有以下一些特点。些

5、特点。（1）在压力机简单冲击下，能够获得其他的）在压力机简单冲击下，能够获得其他的加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的制件。加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的制件。（2）加工的制件尺寸稳定、互换性好。）加工的制件尺寸稳定、互换性好。（3）材料的利用率高、废料少，且加工后的）材料的利用率高、废料少，且加工后的制件强度高、刚度好、重量轻。制件强度高、刚度好、重量轻。（4）操作简单，生产过程易于实现机械化和）操作简单，生产过程易于实现机械化和自动化，生产效率高。自动化，生产效率高。（5）在大批量生产的条件下，冲压制件成本）在大批量生产的条件下，冲压制件成本较低。较低。但由于模具制造周期长、费用

6、高，因此，冲但由于模具制造周期长、费用高，因此，冲压加工在小批量生产中受到一定限制。压加工在小批量生产中受到一定限制。2冲压发展趋势冲压发展趋势 随着科学技术的不断进步和工业生产随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其发展趋势如下。术的不断革新和发展。其发展趋势如下。（1）新理论和新工艺。）新理论和新工艺。（2）新材料。）新材料。（3）自动化。）自动化。（4）标准化及专业化。）标准化及专业化。2.1.2 2.1.2 冲压设备的分类、组成及

7、典型设备工冲压设备的分类、组成及典型设备工作原理作原理 冲压冲压是利用压力机和冲模对材料施加是利用压力机和冲模对材料施加压力，使其分离或产生塑性变形，以获得压力，使其分离或产生塑性变形，以获得一定形状和尺寸的制品的一种一定形状和尺寸的制品的一种少无切削加少无切削加工工工艺。通常该加工方法在常温下进行，工艺。通常该加工方法在常温下进行，主要用于金属板料成形加工，故又称主要用于金属板料成形加工，故又称冷冲冷冲压压或或板料成形板料成形。冲压成形在较大批量生产。冲压成形在较大批量生产条件下，虽然设备和模具资金投入大，生条件下，虽然设备和模具资金投入大，生产要求高，但与其他加工方法（如锻造、产要求高，但

8、与其他加工方法（如锻造、铸造、焊接、机械切削加工等）相比较，铸造、焊接、机械切削加工等）相比较，具有很多优点。具有很多优点。冲压成型设备的类型很多，以适应不冲压成型设备的类型很多，以适应不同的冲压工艺要求，在我国锻压机械的同的冲压工艺要求，在我国锻压机械的8大大类中，它就占了一半以上。冲压设备的分类中，它就占了一半以上。冲压设备的分类如下。类如下。（1）按）按驱动滑块的动力驱动滑块的动力种类可分为：种类可分为：机械的机械的、液压的液压的、气动的气动的。（2）按）按滑块的数量滑块的数量可分为：可分为：单动的单动的、双动的双动的、三动的三动的。1冲压设备的分类（3）按）按滑块驱动机构滑块驱动机构可

9、分为：可分为：曲柄式曲柄式、肘杆式肘杆式、摩擦式摩擦式。（4）按）按连杆数目连杆数目可分为：可分为：单连杆单连杆、双双连杆连杆、四连杆四连杆。（5）按）按机身结构机身结构可分为：可分为：开式开式图图2-3（a）、）、闭式闭式图图2-3（b）；）；单拉单拉、双拉双拉；可倾可倾、不可倾不可倾。（6）开式压力机开式压力机又可分为又可分为单柱单柱图图2-3（c）和）和双柱压力机双柱压力机图图2-3（a）。）。（7）开式压力机开式压力机按照按照工作台结构工作台结构可分可分为：为：倾斜式倾斜式、固定式固定式和和升降台式升降台式图图2-3（d）。）。（a）开式双柱可倾压力机（b）闭式压力机（c）单柱固定台式

10、压力机（d）升降台压力机 图2-3 压力机类型 我国锻压机械的分类和代号，见表我国锻压机械的分类和代号，见表2-1。表表2-1锻压机械分类代号锻压机械分类代号序 号类 别 名 称汉语简称及拼音拼 音 代 号1机械压力机机jiJ2液压机液yeY3自动锻压机自ziZ4锤锤chuiC5锻机锻duanD6剪切机切qieQ7弯曲校正机弯wanW8其他他taT2 2冲压设备的代号冲压设备的代号按照锻压机械型号编制方法按照锻压机械型号编制方法（JB/GQ200384）的规定，曲柄压力机）的规定，曲柄压力机的型号用汉语拼音字母、英文字母和数字的型号用汉语拼音字母、英文字母和数字表示。型号表示方法说明如下。表示

11、。型号表示方法说明如下。第一个字母为类代号，用汉语拼音字第一个字母为类代号，用汉语拼音字母表示。母表示。第二个字母代表同一型号产品的变型第二个字母代表同一型号产品的变型顺序号。顺序号。第三、第四个数字分别为组、型代号。第三、第四个数字分别为组、型代号。前面一个数字代表前面一个数字代表“组组”，后一个数字代，后一个数字代表表“型型”。最后一个字母代表产品的重大改进顺最后一个字母代表产品的重大改进顺序号，凡型号已确定的锻压机械，若结构序号，凡型号已确定的锻压机械，若结构和性能上与原产品有显著不同，则称为改和性能上与原产品有显著不同，则称为改进，用字母进，用字母A、B、C等表示。等表示。有些锻压设备

12、紧接组、型代号后面还有些锻压设备紧接组、型代号后面还有一个字母，代表设备的通用特性，例如有一个字母，代表设备的通用特性，例如J21G20中的中的“G”代表代表“高速高速”；J92K250中的中的“K”代表代表“数控数控”。例如：型号为例如：型号为JB2363A锻压机械的代锻压机械的代号说明。号说明。J类代号，机械压力机；类代号，机械压力机；B同一型号产品的变型顺序号，第二同一型号产品的变型顺序号，第二种变型；种变型；2组代号；组代号；3型代号；型代号；63主参数，公称压力为主参数，公称压力为630kN；A产品重大改进顺序号，第一次改进产品重大改进顺序号，第一次改进号。号。通用曲柄压力机型号见表

13、通用曲柄压力机型号见表2-2。表2-2 通用曲柄压力机型号 注：从表11至39组、型代号，凡未列出的序号均留作待发展的组、型代号使用。实际生产中，应用最广泛的是曲柄压实际生产中，应用最广泛的是曲柄压力机、双动拉深压力机、螺旋压力机和液力机、双动拉深压力机、螺旋压力机和液压机等。压机等。（1）曲柄压力机的组成。曲柄压力机）曲柄压力机的组成。曲柄压力机一般由工作机构、传动系统、操纵系统、一般由工作机构、传动系统、操纵系统、能源系统和支承部件组成，此外还有各种能源系统和支承部件组成，此外还有各种辅助系统和附属装置，如润滑系统、顶件辅助系统和附属装置，如润滑系统、顶件装置、保护装置、滑块平衡装置、安全

14、装装置、保护装置、滑块平衡装置、安全装置等。置等。3 3典型冲压设备的组成及工作原典型冲压设备的组成及工作原理简介理简介 （2）曲柄压力机的工作原理。尽管曲）曲柄压力机的工作原理。尽管曲柄压力机类型众多，但其工作原理和基本柄压力机类型众多，但其工作原理和基本组成是相同的。开式双柱可倾式压力机的组成是相同的。开式双柱可倾式压力机的运动原理，如图运动原理，如图2-4所示。所示。电动机电动机1的能量和运动通过带传动传递的能量和运动通过带传动传递给中间传动轴给中间传动轴4，再由齿轮，再由齿轮5和齿轮和齿轮6传动传动给曲轴给曲轴9，经连杆，经连杆11带动滑块带动滑块12作上下直作上下直线移动。因此，曲轴

15、的旋转运动通过连杆线移动。因此，曲轴的旋转运动通过连杆变为滑块的往复直线运动。变为滑块的往复直线运动。图2-4 压力机运动原理图1电动机 2小带轮 3大带轮 4中间传动轴 5小齿轮 6大齿轮 7离合器 8机身 9曲轴 10制动器 11连杆 12滑块 13上模 14下模 15垫板 16工作台（3）曲柄压力机的主要技术参数。曲）曲柄压力机的主要技术参数。曲柄压力机的技术参数反映了压力机的性能柄压力机的技术参数反映了压力机的性能指标。指标。标称压力标称压力Fg及标称压力行程及标称压力行程Sg。滑块行程。如图滑块行程。如图2-5所示的所示的S，它是，它是指滑块从上止点到下止点所经过的距离，指滑块从上止

16、点到下止点所经过的距离，等于曲柄偏心量的等于曲柄偏心量的2倍。倍。图2-5 压力机基本参数 滑块行程次数。滑块行程次数。它是指滑块每分钟往它是指滑块每分钟往复运动的次数。复运动的次数。最大装模高度最大装模高度H1及装模高度调节量及装模高度调节量 H1。装模高度是指。装模高度是指滑块在下止点时，滑滑块在下止点时，滑块下表面的工作台垫块下表面的工作台垫板到上表面的距离。板到上表面的距离。工作台板及滑块底面尺寸。它是指压力工作台板及滑块底面尺寸。它是指压力机工作空间的平面尺寸。机工作空间的平面尺寸。工作台孔尺寸。工作台孔尺寸工作台孔尺寸。工作台孔尺寸L1B1（左（左右右前后）、前后）、D1（直径），

17、如图（直径），如图2-5所示，为向所示，为向下出料或安装顶出装置的空间。下出料或安装顶出装置的空间。立柱间距立柱间距A和喉深和喉深C。立柱间距是指双柱。立柱间距是指双柱式压力机立柱内侧面之间的距离。式压力机立柱内侧面之间的距离。模柄孔尺寸。模柄孔尺寸模柄孔尺寸。模柄孔尺寸dl是是“直径直径孔深孔深”，冲模模柄尺寸应和模柄孔尺寸相适应。，冲模模柄尺寸应和模柄孔尺寸相适应。（1）双动拉深压力机。双动拉深压力）双动拉深压力机。双动拉深压力机是具有双滑块的压力机。图机是具有双滑块的压力机。图2-6所示为上所示为上传动式双动拉深压力机结构简图，它有一传动式双动拉深压力机结构简图，它有一个外滑块和一个内滑

18、块。外滑块用来落料个外滑块和一个内滑块。外滑块用来落料或压紧坯料的边缘，防止起皱，内滑块用或压紧坯料的边缘，防止起皱，内滑块用于拉深成形；外滑块在机身导轨上作下止于拉深成形；外滑块在机身导轨上作下止点有点有“停顿停顿”的上下往复运动，内滑块在的上下往复运动，内滑块在外滑块的内导轨中作上下往复运动。外滑块的内导轨中作上下往复运动。4 4其他类型的冲压设备其他类型的冲压设备 图2-6 双动拉深压力机结构简图1外滑块 2内滑块 3拉深垫（2）螺旋压力机。螺旋压力机的工作）螺旋压力机。螺旋压力机的工作机构是螺旋副滑块机构。螺杆的上端连接机构是螺旋副滑块机构。螺杆的上端连接飞轮，当传动机构驱使飞轮和螺杆

19、旋转时，飞轮，当传动机构驱使飞轮和螺杆旋转时，螺杆便相对固定在机身横梁中的螺母做上、螺杆便相对固定在机身横梁中的螺母做上、下直线运动，连接于螺杆下端的滑块即沿下直线运动，连接于螺杆下端的滑块即沿机身导轨作上、下直线移动，如图机身导轨作上、下直线移动，如图2-7所示。所示。图2-7 螺旋压力机结构简图1机架 2滑块 3电动机 4螺杆 5螺母 6带 7摩擦盘 8飞轮 9操纵汽缸10大齿轮（飞轮）11小齿轮 12液压马达（3）精冲压力机。精密冲裁（简称精）精冲压力机。精密冲裁（简称精冲）是一种先进的冲裁工艺，采用这种工冲）是一种先进的冲裁工艺，采用这种工艺可以直接获得剪切面粗糙度艺可以直接获得剪切面

20、粗糙度Ra为为3.20.8 m和尺寸公差达到和尺寸公差达到IT8级的零件，大级的零件，大大提高了生产效率。大提高了生产效率。精冲是依靠精冲是依靠V型齿圈压板型齿圈压板2、反压顶杆、反压顶杆4和冲裁凸模和冲裁凸模1、凹模、凹模5使板料使板料3处于三向压应处于三向压应力状态下进行的，如图力状态下进行的，如图2-8所示。所示。图2-8 齿圈压板精冲简图1凸模 2齿圈压板 3被冲压板 4反压顶杆 5凹模 6下模座F冲冲裁力 F齿齿圈压力 F反向顶力 F卸卸料力 F顶顶件力 图图2-9所示为精冲压力机的全套设备示所示为精冲压力机的全套设备示意图。意图。图2-9 精冲压力机全套设备示意图1精冲件和废料光电

21、检测器 2取件（或气吹）装置 3精冲压力机 4废料切刀 5光电安全栅 6垫板7模具保护装置 8模具 9送料装置 10带料末端检测器 11机械或光学的带料检测器12带料校直设备 13电器设备 14液压设备（4）高速压力机。高速压力机是应大）高速压力机。高速压力机是应大批量的冲压生产需要而发展起来的。高速批量的冲压生产需要而发展起来的。高速压力机必须配备各种自动送料装置才能达压力机必须配备各种自动送料装置才能达到高速的目的。高速压力机及其辅助装置，到高速的目的。高速压力机及其辅助装置，如图如图2-10所示。一般在衡量高速时，应当所示。一般在衡量高速时，应当结合压力机的标称压力和行程长度加以综结合压

22、力机的标称压力和行程长度加以综合考虑。合考虑。图2-10 高速压力机及其辅助装置1开卷机 2卷料 3校平机构 4供料缓冲机构 5送料机构 6高速压力机 7弹性支承（5）双动拉深液压机。双动拉深液压）双动拉深液压机。双动拉深液压机主要用于拉深件的成形，广泛用于汽车机主要用于拉深件的成形，广泛用于汽车配件、电动机、电器行业的罩形件特别是配件、电动机、电器行业的罩形件特别是深罩形件的成形，同时也可以用于其他的深罩形件的成形，同时也可以用于其他的板料成形工艺，还可用于粉末冶金等需要板料成形工艺，还可用于粉末冶金等需要多动力的压制成形。多动力的压制成形。2.1.3 2.1.3 冲压工艺冲压工艺 1冲裁工

23、艺冲裁工艺冲裁是利用模具使板料产生相互分离冲裁是利用模具使板料产生相互分离的冲压工序。冲裁工序的种类很多，常用的冲压工序。冲裁工序的种类很多，常用的有剪裁、冲孔、落料、切边、切口等。的有剪裁、冲孔、落料、切边、切口等。但一般来说，冲裁主要是指冲孔和落料。但一般来说，冲裁主要是指冲孔和落料。从工序件上冲出所需形状的孔（冲去部分从工序件上冲出所需形状的孔（冲去部分为废料）叫冲孔，从板料上沿封闭轮廓冲为废料）叫冲孔，从板料上沿封闭轮廓冲出所需形状的冲件或工序件叫落料。出所需形状的冲件或工序件叫落料。（1）冲裁变形特点分析。冲裁工作）冲裁变形特点分析。冲裁工作示意图，如图示意图，如图2-11所示，凸模

24、所示，凸模1与凹模与凹模3对对板料板料2进行冲裁，凸模在压力机滑块的作进行冲裁，凸模在压力机滑块的作用下下行，对支承在凹模上的板料用下下行，对支承在凹模上的板料2进行进行冲裁，使板料发生变形分离得到工件冲裁，使板料发生变形分离得到工件4。由于使用的压力机运行速度很快，所以冲由于使用的压力机运行速度很快，所以冲裁过程瞬时便可完成。裁过程瞬时便可完成。图2-11 冲裁变形过程示意图1凸模 2板料 3凹模 4工件 从力学变形的角度看，冲裁过程经历从力学变形的角度看，冲裁过程经历了弹性变形阶段、塑性变形阶段和断裂分了弹性变形阶段、塑性变形阶段和断裂分离阶段。离阶段。图2-12 冲裁变形过程（2）冲裁件

25、的排样与搭边。）冲裁件的排样与搭边。排样。工件在条料上的布置方法叫排样。工件在条料上的布置方法叫做冲裁件的排样。做冲裁件的排样。排样时应考虑下面两个问题。排样时应考虑下面两个问题。i材料利用率。力求在相同的材料面积材料利用率。力求在相同的材料面积上得到最多的工件，以提高材料利用率，上得到最多的工件，以提高材料利用率，材料利用率用下式计算：材料利用率用下式计算：式中：式中：K材料利用率；材料利用率；n条料上的工件数量；条料上的工件数量；a单个工件的面积（单个工件的面积（mm2）；）；A条料面积（条料面积（mm2）。）。ii生产批量。排样必须考虑生产批量的生产批量。排样必须考虑生产批量的大小，生产

26、量大时可采用多排式混合排样大小，生产量大时可采用多排式混合排样法，即一次可冲几个工件。这种方法模具法，即一次可冲几个工件。这种方法模具结构复杂、成本高，当生产量太小时，就结构复杂、成本高，当生产量太小时，就不经济了。不经济了。常用排样方式见表常用排样方式见表2-3。表表2-3 常用排样方式常用排样方式 搭边。排样时工件之间及工件与条料之间搭边。排样时工件之间及工件与条料之间留下的余料称为搭边。搭边的作用是补偿送料的留下的余料称为搭边。搭边的作用是补偿送料的误差，保证冲出合格的工件；搭边还可以使条料误差，保证冲出合格的工件；搭边还可以使条料保持一定的刚度，便于送进。保持一定的刚度，便于送进。搭边

27、值要合理确定。搭边值过大，材料利用搭边值要合理确定。搭边值过大，材料利用率低；搭边值过小，条料易被拉断，使工件产生率低；搭边值过小，条料易被拉断，使工件产生毛刺，有时还会拉入凸模和凹模的间隙中，损坏毛刺，有时还会拉入凸模和凹模的间隙中，损坏刃口。刃口。表表24列出了冲裁时常用的最小搭边值。列出了冲裁时常用的最小搭边值。表表2-4 冲裁金属材料的搭边值冲裁金属材料的搭边值注：冲非金属材料（皮革、纸板、石棉等）时，搭边值应乘1.52。冲裁件的形状。冲裁件的形状应简冲裁件的形状。冲裁件的形状应简单、对称，便于冲裁排样。冲裁件的内外单、对称，便于冲裁排样。冲裁件的内外转角处圆角转角处圆角R0.25t（

28、t为材料厚度），圆为材料厚度），圆角角R过小或清角、尖角都不利于模具的制过小或清角、尖角都不利于模具的制造与使用。冲裁件上过长的悬臂和凹槽都造与使用。冲裁件上过长的悬臂和凹槽都会削弱凸模强度及刚度，一般槽宽和槽深会削弱凸模强度及刚度，一般槽宽和槽深数值数值B不应大于表不应大于表2-5中所列的数值，悬臂中所列的数值，悬臂长度长度l5B。表2-5 冲裁件的悬臂和凹槽部分尺寸 冲裁件的尺寸。冲裁件孔与孔之间和冲裁件的尺寸。冲裁件孔与孔之间和孔与边缘之间的距离、凸模在自由状态下冲孔与边缘之间的距离、凸模在自由状态下冲的最小孔径都不能过小，否则就会削弱模具的最小孔径都不能过小，否则就会削弱模具强度，会使

29、模具结构复杂化。凸模在自由状强度，会使模具结构复杂化。凸模在自由状态下冲孔的最小孔径见表态下冲孔的最小孔径见表2-6；孔距、孔边；孔距、孔边距可参考图距可参考图2-13；复合冲裁时凸凹模的最；复合冲裁时凸凹模的最小壁厚可查表小壁厚可查表2-7。表2-6 普通冲模（自由凸模）冲孔的最小孔径值 注：顺装复合模凸凹模型孔内不积料，强度好，黑色金注：顺装复合模凸凹模型孔内不积料，强度好，黑色金属材料最小壁厚为属材料最小壁厚为1.5t，有色金属最小壁厚为，有色金属最小壁厚为t。表2-7 倒装复合模允许的最小壁厚值 mm 冲裁件的精度和表面粗糙度。普通冲裁件的精度和表面粗糙度。普通冲裁能得到冲裁件的尺寸精

30、度都在冲裁能得到冲裁件的尺寸精度都在IT12IT10以下，表面粗糙度值以下，表面粗糙度值Ra大于大于12.5 m。工件边缘的毛刺高度在正常情况下小于工件边缘的毛刺高度在正常情况下小于0.15mm。冲孔件可比落料件尺寸精度高一。冲孔件可比落料件尺寸精度高一级。对于精度要求高的冲裁件，可通过整级。对于精度要求高的冲裁件，可通过整修或精密冲裁方法获得。修或精密冲裁方法获得。（4）冲裁力的计算及降低冲裁力的方法。）冲裁力的计算及降低冲裁力的方法。冲裁力的计算。计算冲裁力的目的冲裁力的计算。计算冲裁力的目的是为合理选用压机，设计模具以及校核模是为合理选用压机，设计模具以及校核模具强度。平刃口模具冲裁时，

31、其冲裁力可具强度。平刃口模具冲裁时，其冲裁力可按下式计算：按下式计算：降低冲裁力的方法。第一种是加热冲裁，降低冲裁力的方法。第一种是加热冲裁，只适用于厚板或零件表面质量及公差等级要求不只适用于厚板或零件表面质量及公差等级要求不高的零件。第二种是阶梯凸模冲裁，在多凸模冲高的零件。第二种是阶梯凸模冲裁，在多凸模冲模中，将凸模做成不同的高度，呈阶梯形布置，模中，将凸模做成不同的高度，呈阶梯形布置，使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，以降低总使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，以降低总的冲裁力。的冲裁力。影响卸料力、推件力和顶件力的因素，主影响卸料力、推件力和顶件力的因素，主要有材料力学性能、板料厚度、零

32、件形状、尺寸、要有材料力学性能、板料厚度、零件形状、尺寸、模具间隙、搭边大小及润滑条件等。生产中，一模具间隙、搭边大小及润滑条件等。生产中，一般采用下列经验公式计算：般采用下列经验公式计算：表表2-8 推件力系数、顶件力系数和卸料力系数表推件力系数、顶件力系数和卸料力系数表 冲裁工艺力的计算。冲裁工艺力包冲裁工艺力的计算。冲裁工艺力包括冲裁力、推件力、顶件力和卸料力，因括冲裁力、推件力、顶件力和卸料力，因此，在选择压力机吨位时，应根据模具结此，在选择压力机吨位时，应根据模具结构进行冲裁工艺力的计算。构进行冲裁工艺力的计算。采用弹性卸料及上出料方式，总冲裁采用弹性卸料及上出料方式，总冲裁力为：力

33、为：采用刚性卸料及下出料方式，总冲裁采用刚性卸料及下出料方式，总冲裁力为：力为：采用弹性卸料及下出料方式，总冲裁采用弹性卸料及下出料方式，总冲裁力为：力为：（5）冲模的压力中心与模具闭合高度。）冲模的压力中心与模具闭合高度。冲模压力中心的计算与确定。冲压冲模压力中心的计算与确定。冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。通力合力的作用点称为模具的压力中心。通常利用求平行力系合力作用点的方法常利用求平行力系合力作用点的方法解解析法或图解法，以确定模具的压力中心。析法或图解法，以确定模具的压力中心。图2-14 压力中心确定的示例 图图2-14所示的连续模压力中心为所示的连续模压力中心为O点，点，其坐标

34、为其坐标为X、Y，连续模上作用的冲压力，连续模上作用的冲压力P1、P2、P3、P4、P5是垂直于图面方向的平行是垂直于图面方向的平行力系。根据理论力学定理，诸分力对某轴力系。根据理论力学定理，诸分力对某轴力矩之和等于其合力对同轴之距，则有压力矩之和等于其合力对同轴之距，则有压力中心力中心O点的坐标通式为：点的坐标通式为：如果这里如果这里将各图形冲裁力之值代入式，则可得将各图形冲裁力之值代入式，则可得冲裁模压力中心的坐标冲裁模压力中心的坐标X与与Y之值为：之值为：冲模封闭高度的确定。冲模总体结冲模封闭高度的确定。冲模总体结构尺寸必须与所用设备相适应，冲模的封构尺寸必须与所用设备相适应，冲模的封闭

35、高度系指模具在最低工作位置时，上、闭高度系指模具在最低工作位置时，上、下模板外平面间的距离。模具的封闭高度下模板外平面间的距离。模具的封闭高度H应该介于压力机的最大封闭高度应该介于压力机的最大封闭高度Hmax(mm)及最小封闭高度及最小封闭高度Hmin(mm)之之间（图间（图2-19），一般取：），一般取：图2-15 模具的封闭高度 2弯曲工艺弯曲是使材料产生塑性变形、形成有弯曲是使材料产生塑性变形、形成有一定角度形状零件的冲压工序。用弯曲方一定角度形状零件的冲压工序。用弯曲方法加工的零件种类很多，如自行车车把、法加工的零件种类很多，如自行车车把、汽车的纵梁、桥、电器零件的支架、门窗汽车的纵梁

36、、桥、电器零件的支架、门窗铰链、配电箱外壳等。弯曲的方法也很多，铰链、配电箱外壳等。弯曲的方法也很多，可以在压力机上利用模具弯曲，也可在专可以在压力机上利用模具弯曲，也可在专用弯曲机上进行折弯、滚弯或拉弯等，如用弯曲机上进行折弯、滚弯或拉弯等，如图图2-16所示。各种弯曲方法尽管所用设备所示。各种弯曲方法尽管所用设备与工具不同，但其变形过程及特点却存在与工具不同，但其变形过程及特点却存在着一些共同的规律。着一些共同的规律。图2-16 弯曲加工方法（1）弯曲工艺。）弯曲工艺。弯曲过程。弯曲弯曲过程。弯曲V形件的变形过程，形件的变形过程，如图如图2-17所示。所示。图2-17 弯曲过程 弯曲变形特

37、点。弯曲变形特点。i弯曲变形只发生在弯曲件的圆角附近，直线弯曲变形只发生在弯曲件的圆角附近，直线部分不产生塑性变形。部分不产生塑性变形。ii在弯曲区域内，纤维变形沿厚度方向是不同在弯曲区域内，纤维变形沿厚度方向是不同的，即弯曲后，内侧的纤维受压缩而缩短，外侧的，即弯曲后，内侧的纤维受压缩而缩短，外侧的纤维受拉伸而伸长，在内、外侧之间存在着纤的纤维受拉伸而伸长，在内、外侧之间存在着纤维既不伸长也不缩短的中间层。维既不伸长也不缩短的中间层。iii从弯曲件变形区域的横截面来看，窄板从弯曲件变形区域的横截面来看，窄板（板宽（板宽B与料厚与料厚t，B2t）断面略呈扇形，宽板）断面略呈扇形，宽板（B2t）

38、横截面仍为矩形，如图）横截面仍为矩形，如图2-18所示。所示。弯曲件质量分析。弯曲件质量分析。i弯裂与最小弯曲半径弯裂与最小弯曲半径rmin。弯曲时板料。弯曲时板料外侧切向受到拉伸，当外侧切向伸长变形外侧切向受到拉伸，当外侧切向伸长变形超过材料的塑性极限时，在板料的外侧将超过材料的塑性极限时，在板料的外侧将产生裂纹，此现象称为弯裂。产生裂纹，此现象称为弯裂。ii回弹。回弹是指弯曲时弯曲件在模具回弹。回弹是指弯曲时弯曲件在模具中所形成的弯曲角与弯曲半径在出模后会中所形成的弯曲角与弯曲半径在出模后会因弹性恢复而改变的现象。回弹也称弹复因弹性恢复而改变的现象。回弹也称弹复或回跳，是弯曲过程中常见而又

39、难控制的或回跳，是弯曲过程中常见而又难控制的现象。现象。如图如图2-19所示，弯曲回弹的大小用半径所示，弯曲回弹的大小用半径回弹值和角度回弹值表示：回弹值和角度回弹值表示：iii偏移。弯曲制件在弯曲过程中沿制件偏移。弯曲制件在弯曲过程中沿制件的长度方向产生移动时，出现使制件两直的长度方向产生移动时，出现使制件两直边的高度不符合图样要求的现象，称之为边的高度不符合图样要求的现象，称之为偏移，如图偏移，如图2-20所示。所示。图2-19 弯曲件的回弹（2）弯曲件工艺性。）弯曲件工艺性。弯曲件的圆角半径不宜小于最小弯曲件的圆角半径不宜小于最小弯曲半径，也不宜过大。因为过大时，弯曲半径，也不宜过大。因

40、为过大时，受到回弹的影响，弯曲角度与圆角半径受到回弹的影响，弯曲角度与圆角半径的精度都不易保证。的精度都不易保证。图2-20 弯曲件的偏移 弯曲件的直边高度弯曲件的直边高度h应大于两倍料应大于两倍料厚。弯曲时，当弯曲件的直边高度厚。弯曲时，当弯曲件的直边高度h过小过小时，弯曲时弯矩小，则不易成形。时，弯曲时弯矩小，则不易成形。对阶梯形坯料进行局部弯曲时，对阶梯形坯料进行局部弯曲时，在弯曲根部容易撕裂。这时，应减小不弯在弯曲根部容易撕裂。这时，应减小不弯曲部分的长度曲部分的长度B，使其退出弯曲线之外，使其退出弯曲线之外，如图如图2-21（a）所示。假如制件的长度不）所示。假如制件的长度不能减小，

41、则应在弯曲部分与不弯曲部分之能减小，则应在弯曲部分与不弯曲部分之间加工出槽，如图间加工出槽，如图2-21（b）所示。）所示。图2-21 弯曲件的结构工艺性 弯曲有孔的坯料时，如果孔位于弯弯曲有孔的坯料时，如果孔位于弯曲区附近，则弯曲时孔会产生变形。应使曲区附近，则弯曲时孔会产生变形。应使孔边到弯曲区的距离大于（孔边到弯曲区的距离大于（12）t，如图，如图2-21（c）所示，或弯曲前在弯曲区内加工）所示，或弯曲前在弯曲区内加工一工艺孔，如图一工艺孔，如图2-21（d）所示，或先弯曲）所示，或先弯曲后冲孔。后冲孔。弯曲件的形状对称，所以弯曲半径弯曲件的形状对称，所以弯曲半径应左右一致，以保证弯曲时

42、板料的平衡，应左右一致，以保证弯曲时板料的平衡，防止产生滑动，如图防止产生滑动，如图2-21（e）所示。）所示。（3）弯曲件的工艺计算。）弯曲件的工艺计算。弯曲力。各阶段弯曲力与弯曲行程弯曲力。各阶段弯曲力与弯曲行程的关系如图的关系如图2-22所示。所示。自由弯曲力的大小与板料尺寸（自由弯曲力的大小与板料尺寸（b、t）有关、板料机械性能及模具结构参数等因有关、板料机械性能及模具结构参数等因素有关。最大自由弯曲力素有关。最大自由弯曲力P自为：自为：校正弯曲力为了提高弯曲件的精度，校正弯曲力为了提高弯曲件的精度，减少回弹，在弯曲终了时需对弯曲件进行减少回弹，在弯曲终了时需对弯曲件进行校正。校正弯曲

43、力可按下式近似计算：校正。校正弯曲力可按下式近似计算：在选择冲压设备时，除考虑弯曲模尺在选择冲压设备时，除考虑弯曲模尺寸、模具闭合高度、模具结构和动作配合寸、模具闭合高度、模具结构和动作配合以外，还应考虑弯曲力大小。以外，还应考虑弯曲力大小。弯曲件毛坯尺寸的计算。弯曲件毛坯尺寸的计算。第一类是有圆角半径第一类是有圆角半径的弯曲。的弯曲。弯曲件的展开长度等于各直边部分和各弯弯曲件的展开长度等于各直边部分和各弯曲部分中性层长度之和，即：曲部分中性层长度之和，即：各弯曲部分长度按下式计算：各弯曲部分长度按下式计算：第二类是无圆角半径第二类是无圆角半径或的弯曲。或的弯曲。一般根据变形前后体积不变条件确

44、定这类一般根据变形前后体积不变条件确定这类弯曲件的毛坯长度，但要考虑到弯曲处材弯曲件的毛坯长度，但要考虑到弯曲处材料变薄的情况，一般按下式计算弯曲部分料变薄的情况，一般按下式计算弯曲部分的长度：的长度：（4）弯曲模工作部分尺寸计算。）弯曲模工作部分尺寸计算。凸、凹模圆角半径。如图凸、凹模圆角半径。如图2-23所示，所示，凸模圆角半径凸模圆角半径rp应等于弯曲件内侧的圆角应等于弯曲件内侧的圆角半径半径r，但不能小于所规定的材料允许最小，但不能小于所规定的材料允许最小弯曲半径弯曲半径rmin。如果。如果rm1，则可一则可一次拉深成形。次拉深成形。拉深力和拉深功计算。常用下列公式拉深力和拉深功计算。

45、常用下列公式计算拉深力：计算拉深力：P1=d1t bK1式中：式中：P1第一次拉深时的拉深力（第一次拉深时的拉深力（N）；）；K1修正系数。修正系数。Pn=dnt bK2式中：式中：Pn第二次及以后各次拉深时第二次及以后各次拉深时的拉深力（的拉深力（N）；）；K2修正系数。修正系数。当拉深行程大时，有可能使电机因超当拉深行程大时，有可能使电机因超载损坏，因此，还应对电机功率进行验算。载损坏，因此，还应对电机功率进行验算。第一次拉深的拉深功：第一次拉深的拉深功：以后各次拉深的拉深功：以后各次拉深的拉深功：式中：式中：1、n系数；系数；h1、hn拉深高度（拉深高度（mm）。）。拉深所需电机功率为：

46、拉深所需电机功率为：4 4挤压工艺挤压工艺 挤压是利用压力机和模具对金属坯料挤压是利用压力机和模具对金属坯料施加强大的压力，把金属材料从凹模孔或施加强大的压力，把金属材料从凹模孔或凸模和凹模的缝隙中强行挤出，得到所需凸模和凹模的缝隙中强行挤出，得到所需工件的一种冲压工艺。根据加工的材料温工件的一种冲压工艺。根据加工的材料温度可将挤压分为热挤压加工、冷挤压加工度可将挤压分为热挤压加工、冷挤压加工和温热挤压加工。热挤压主要加工大型钢和温热挤压加工。热挤压主要加工大型钢质零件，温热挤压和冷挤压主要加工中小质零件，温热挤压和冷挤压主要加工中小型金属零件。近年来温热挤压和冷挤压应型金属零件。近年来温热挤

47、压和冷挤压应用较多。根据金属材料流动方向和凸模的用较多。根据金属材料流动方向和凸模的运动方向，挤压也可分为正挤压、反挤压、运动方向，挤压也可分为正挤压、反挤压、复合挤压和径向挤压。现介绍冷挤压工艺，复合挤压和径向挤压。现介绍冷挤压工艺，表表2-9列举出它们的加工示意和特点等。列举出它们的加工示意和特点等。表2-9 冷挤压方法及其应用（1）冷挤压特点。挤压加工时材料在）冷挤压特点。挤压加工时材料在3个方向都受到较大压应力，因此挤压加工个方向都受到较大压应力，因此挤压加工具有以下明显的特点：材料的变形程度较具有以下明显的特点：材料的变形程度较大，可加工出形状较复杂的零件，并能够大，可加工出形状较复

48、杂的零件，并能够节约原材料；挤压的工件材料纤维组织呈节约原材料；挤压的工件材料纤维组织呈续表 流线型且组织致密，这使零件的强度、硬流线型且组织致密，这使零件的强度、硬度和刚性都有一定的提高；加工的零件有度和刚性都有一定的提高；加工的零件有良好的表面质量，表面粗糙度值良好的表面质量，表面粗糙度值Ra为为0.161.25 m，尺寸精度为，尺寸精度为IT10IT7；挤压；挤压需要较大的挤压力，对挤压模的强度、刚需要较大的挤压力，对挤压模的强度、刚度和硬度要求较高，尤其进行冷挤压时模度和硬度要求较高，尤其进行冷挤压时模具的开裂和磨损将成为冷挤压工艺中的主具的开裂和磨损将成为冷挤压工艺中的主要问题。此外

49、，对冷挤压的坯料一般都需要问题。此外，对冷挤压的坯料一般都需要经过软化处理和表面润滑处理，有些挤要经过软化处理和表面润滑处理，有些挤压后的工件还需消除内应力后才能使用。压后的工件还需消除内应力后才能使用。（2）冷挤压件的变形程度。冷挤压件）冷挤压件的变形程度。冷挤压件的变形程度用断面变化率的变形程度用断面变化率 A表示：表示：式中：式中：A0挤压变形前毛坯的横断面积；挤压变形前毛坯的横断面积；A1挤压变形后坯料的横断面积。挤压变形后坯料的横断面积。断面变化率断面变化率 A越大，表示变形程度越大，越大，表示变形程度越大，同时模具承受的单位挤压力也越大。当模同时模具承受的单位挤压力也越大。当模具承

50、受的单位挤压力超过了模具材料所能具承受的单位挤压力超过了模具材料所能承受的单位挤压力时，模具就可能会破裂。承受的单位挤压力时，模具就可能会破裂。因此，防止模具受到过大的单位挤压力就因此，防止模具受到过大的单位挤压力就是要控制一次挤压时的变形程度不能过大。是要控制一次挤压时的变形程度不能过大。一次允许挤压的变形程度称为许用变形程一次允许挤压的变形程度称为许用变形程度。度。（3）冷挤压件的工艺性。根据冷挤压）冷挤压件的工艺性。根据冷挤压工艺的特点，冷挤压件形状应对称，断面工艺的特点，冷挤压件形状应对称，断面最好是圆形和矩形。挤压材料应具有良好最好是圆形和矩形。挤压材料应具有良好的塑性、较低的屈服极