材料成型加工：7第七章 板料冲压

1、,第七章 板料冲压,利用冲压模使板料产生分离或变形的加工方法 板料厚810mm，用热冲压 优点： 1）可冲压出形状复杂的零件，废料少 2）精度高，互换性好 3）能获得质量轻，强度和刚度较高的工件 4）易实现机械化、自动化，效率高，成本低,常用材料： 低碳钢，铜合金，镁合金，塑性好 的合金钢 常用设备： 剪床：把板料剪成一定宽度的条料 冲床：实现冲压工序，制成所需形状和尺寸的成品零件,7.1 板料冲压的基本工序,基本工序有分离工序和变形工序 一、 分离工序 一部分与另一部分相互分离。 习惯上称冲裁。如，落料、冲孔、切断 1. 落料及冲孔 落料：封闭轮廓内的部分是工件 冲孔：封闭轮廓外的部分是工件

2、,（1）冲裁的变形过程,冲裁质量与冲裁时板料变形过程有密切关系 其过程分为三个阶段： 弹性变形阶段 凸模接触板料后，继续向下运动的初始阶段 材料产生弹性压缩、拉伸和弯曲变形 材料的内应力未超过材料的弹性极限,冲裁变形过程,塑性变形阶段 凸模继续压入，材料内的应力达到屈服极限时，便开始产生塑性变形。 随凸模挤入板料深度增大，变形材料加工硬化加剧，直到刃口附近材料由于拉应力作用出现微裂纹时，塑性变形阶段便告结束,断裂分离阶段 已形成的裂纹不断向材料内部扩展，当上下裂纹重合时，材料便被剪断分离,（2） 冲裁件的断面,由四个部分组成 a）圆角带（塌角） 冲裁过程中刃口附近的材料被牵连拉入 变形的结果

3、b）光亮带（光面） 在变形过程中，凸模挤压切入材料，使 其受到剪切应力和挤压应力的作用而形成,c）断裂带（毛面） 由于刃口处的微裂纹在拉应力的 作用下不断扩展断裂而形成 d）毛刺 冲裁件的质量高毛刺高度小，断裂带窄 光亮带宽，圆角小,（3）冲裁间隙,凸凹模的间隙 影响冲裁件的断面质量、模具寿命、尺寸精度 间隙过小： 凸凹模受到的挤压作用力增大，增加凸凹模间 之间的摩擦力增加冲裁力，加剧凸凹模磨损 降低模具寿命 尺寸变化：外表尺寸略有增大，内腔尺寸略有 缩小,间隙过大： 材料的弯曲与拉伸增大，易产生裂纹，塑性变形阶段较早结束，使光亮带减小，形成大而长的毛刺。 尺寸变化：外形尺寸缩小 内腔尺寸增大

4、 对模具的磨损大大减弱，模具寿命提高,间隙合适： 模具有足够的寿命 圆角、毛刺均较小，光亮带占相当的比例 零件尺寸与模具几乎一致，满足使用要求 合理间隙的确定：表7-3,冲裁间隙的影响,（4）冲裁刃口尺寸的确定,以光亮带的尺寸为基准，测量冲裁件的尺寸 落料件的光亮带：因凹模刃口挤切材料产生 冲孔件的光亮带：因凸模刃口挤切材料产生 落料模：先按落料件确定凹模刃口尺寸 取凹模作设计基准 根据间隙Z确定凸模尺寸 凸模尺寸=凹模尺寸Z,冲孔模：先按冲孔件确定凸模刃口尺寸 取凸模作设计基准 根据间隙Z确定凹模尺寸 凹模尺寸=凸模尺寸+Z,考虑磨损,工作过程中必然有磨损 落料模：随磨损凹模刃口的尺寸增大

5、落料凹模的基本尺寸应取尺寸 公差范围内的最小值 冲孔模：凸模磨损，零件尺寸减小 冲孔凸模尺寸取公差范围内的 最大尺寸,（5）冲裁力的计算,是选用冲床吨位和检验模具强度的重要指标 （6）冲裁件的排样 落料件在条料、带料或板料上合理布置的方法 有废料排样： 无废料排样：,2. 修整 利用修整模，沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属 3. 切断 板料沿不封闭的轮廓进行分离,4. 精密冲裁 通过改变冲裁条件，获得高精度件 增大变形区的静作用，抑制材料的断裂，使塑性剪切变形延续到剪切的全过程，在板料不出现剪切裂纹的条件下实现板料的分离,二、 变形工序,变形工序是使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的

6、工序 1. 拉伸 利用拉深模使平面坯料变成开口空心件的冲压工序 厚度基本不变,（1）拉深过程及变形特点 在凸模作用下，板料被拉入凸凹模之间的间隙里形成圆筒的直壁。 拉深件的底部一般不变形，只传递拉力的作用 零件的直壁部分由毛坯的环形部分转化而成，主要受拉力作用，厚度有所减小 直壁与底之间的圆角被拉薄最严重 法兰部分受周向压力作用，厚度有所增加,（2）拉伸件质量影响因素 拉伸件常见问题：拉裂和起皱 起皱凸缘区板料出现波纹状邹折 起皱是一种受压失稳现象。凸缘区板料在拉伸过程中切向受较大的压应力，很容易发生失稳起邹 拉裂一般出现在直壁与底部的过度圆角处，当拉力超过材料的强度极限时，材料会拉裂 影响质

7、量的因素有：拉伸系数；拉伸模参数；润滑；压边力等,拉深系数m m=d/D d拉深件的直径；D坯料的直径 m是拉深变形程度的指标 m小，表明变形程度越大 一般m0.50.8 如果总的拉深系数过小，不能一次拉深成形，采用多次拉深。工序间穿插再结晶退火,总拉深系数m总=m1m2mn 拉伸模系数 圆角： 凸凹模须有圆角，以减少坯料流动时的应力集中，防止开裂 r凹=10s r凸=（0.61）r凹,凸凹模间隙： 间隙过小，摩擦力大，易开裂 间隙Z=（1.11.2）s 间隙过大，则又容易使拉伸件起邹 润滑 减少摩擦，减少磨损，减少应力 压边力 用压边圈，可防止起邹,（3）毛坯尺寸及拉深力的确定 毛坯尺寸：按

8、拉伸前后面积不变原则计算 拉伸力：按计算公式,2. 弯曲,弯成一定角度和曲率 弯曲时，外侧受拉，内侧受压 外侧应力超越极限时，破裂 坯料越厚，曲率半径R越小，应力越大 越容易弯裂,回弹： 弯曲时，弯曲由塑性变形和弹性变形组成。 卸载后，弹性变形消失，使形状和尺寸与加载是变形方向相反的变化，从而消去一部分弯曲变形效果 回弹角为：010,7.2 冲压模具及其结构,1）简单模 只完成一道工序 易于制造，适用于小批量,2）连续冲模 一次冲程中，在模具的不同部位上同时完成数道冲压工序 生产效率高，但要求定位精度高，制造复杂,3）复合模 一次冲程中，模具在同一部位上同时完成 数道冲压工序 其最大特点是，模具中有一凸凹模 凸凹模的外圆是落料凸模的刃口， 内孔则为拉深凹模 适用于产量大，精度高的冲压件，但模具制造复杂，成本高,7.3 冲压件结构设计,保证冲压件具有良好的使用性能，而且 也应具有良好的工艺性 一、 冲压件的形状与尺寸 1. 对落料和冲孔件的要求 落料件的外形和冲孔件的孔形应尽量简单、对称，尽可能采用圆形、矩形等规则形状；应避免长槽与细长悬臂结构,a的结构比b合理,孔及其有关尺寸 冲孔件或落料件上，直线与直线、曲线与直线的交接处，均应用圆弧连接,2. 对弯曲件的要求 弯曲件形状应尽量对称，曲率半径不能小于材料允许的最小弯曲半径 弯曲边平直部分 H2t 弯曲带孔件时，为避免孔的变形，孔