热加工工艺基础板料冲压学习教案

1、会计学1热加工工艺基础热加工工艺基础(jch) 板料冲压板料冲压第一页，共31页。 板料冲压板料冲压(chngy)(chngy)的特点：（的特点：（P93P93）1）在常温下加工，金属板料必须具有足够的塑性和较低）在常温下加工，金属板料必须具有足够的塑性和较低的变形的变形(bin xng)抗力。抗力。 2）金属板料经冷变形）金属板料经冷变形(bin xng)强化，并获得一定的几强化，并获得一定的几何形状后，结构轻巧，强度和刚度较高。何形状后，结构轻巧，强度和刚度较高。 3）冲压件尺寸精度高，质量稳定，互换性好，一般不需）冲压件尺寸精度高，质量稳定，互换性好，一般不需机械加工即可作零件使用。机械

2、加工即可作零件使用。 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1页/共31页第二页，共31页。板料冲压板料冲压(chngy)(chngy)的特点：（的特点：（P94P94）5）可以冲压形状复杂）可以冲压形状复杂(fz)的零件，废料少。的零件，废料少。6）冲压模具结构复杂）冲压模具结构复杂(fz)，精度要求高，制造费用高，只适，精度要求高，制造费用高，只适用于大批量生产。用于大批量生产。 冲压工艺冲压工艺(gngy)(gngy)广泛应用于汽车、飞机、农业机械、广泛应用于汽车、飞机、农业机械、仪表电器、轻工和日用品等工业部门

3、。仪表电器、轻工和日用品等工业部门。 常用冲压件演示常用冲压件演示第2页/共31页第三页，共31页。二、冲裁（二、冲裁（P94P94） 冲裁是利用冲模使板料沿封冲裁是利用冲模使板料沿封闭轮廓分离的工序：包括冲孔闭轮廓分离的工序：包括冲孔(chn kn)(chn kn)和落料两个具体和落料两个具体工序。工序。 冲孔冲孔(chn kn)(chn kn)和落料和落料两个工序的变形过程和模具结两个工序的变形过程和模具结构是一样的构是一样的 冲孔冲孔(chn kn)(chn kn)是在板是在板料上冲出孔洞料上冲出孔洞 而落料是得到与孔洞同样而落料是得到与孔洞同样形状的板料。形状的板料。 如图所示。如图所

4、示。第3页/共31页第四页，共31页。1 1、冲裁过程：板料冲裁时有变形和分离两个过程；、冲裁过程：板料冲裁时有变形和分离两个过程； 如图所示，当凸模向下运动压住板料时，板料受到挤压，产生弹如图所示，当凸模向下运动压住板料时，板料受到挤压，产生弹性变形并进而产生塑性变形，当上下刃口附近材料性变形并进而产生塑性变形，当上下刃口附近材料(cilio)(cilio)内的应内的应力超过一定限度后，即开始出现裂纹，裂纹扩展，板料切离。力超过一定限度后，即开始出现裂纹，裂纹扩展，板料切离。 第4页/共31页第五页，共31页。冲裁区可分为塌角、光亮带、剪裂带和毛刺冲裁区可分为塌角、光亮带、剪裂带和毛刺(mo

5、c)(moc)四部分。光亮带具有四部分。光亮带具有最好的尺寸精度和光洁的表面。其它三个区域降低冲裁件质量。这与凹最好的尺寸精度和光洁的表面。其它三个区域降低冲裁件质量。这与凹凸模间隙、刃口锋利程度、模具结构、材料的性质，板料厚度等有关。凸模间隙、刃口锋利程度、模具结构、材料的性质，板料厚度等有关。 第5页/共31页第六页，共31页。2 2、模具间隙（、模具间隙（P95P95） 模具间隙对冲裁质量和模具寿命有重模具间隙对冲裁质量和模具寿命有重大影响，是冲裁的重要工艺参数。大影响，是冲裁的重要工艺参数。 间隙合适，上下裂纹重合，断口表面平整，间隙合适，上下裂纹重合，断口表面平整，毛刺小，冲裁力小。

6、毛刺小，冲裁力小。 间隙太大，材料的拉伸变形增大，塌角、间隙太大，材料的拉伸变形增大，塌角、毛刺、剪裂带均增大，冲裁质量恶化；毛刺、剪裂带均增大，冲裁质量恶化； 间隙太小，上下裂纹不重合，断口中部出间隙太小，上下裂纹不重合，断口中部出现撕裂，毛刺也会增大，还会加速模具模损，现撕裂，毛刺也会增大，还会加速模具模损，冲裁质量很快恶化；冲裁质量很快恶化；（1 1）简化模具制造，降低生产成本。）简化模具制造，降低生产成本。（2 2）考虑排料方便，节约原材料。）考虑排料方便，节约原材料。如图为四种不同排样方法消耗材料的对比如图为四种不同排样方法消耗材料的对比(dub)(dub)。 排样可分为无搭边排样（

7、图排样可分为无搭边排样（图d d）和有搭边排）和有搭边排样（如图样（如图a a、b b、c)c)。 第6页/共31页第七页，共31页。 冲裁后，冲下件的尺寸和余料的相应尺寸是不同的，二者相差冲裁后，冲下件的尺寸和余料的相应尺寸是不同的，二者相差数值数值(shz)(shz)为模具间隙的两倍。为模具间隙的两倍。 d1=d0+Z d1=d0+Z 故在设计冲孔模具时，应使凸模刃口尺寸等于孔的尺寸，凹模故在设计冲孔模具时，应使凸模刃口尺寸等于孔的尺寸，凹模刃口尺寸为孔的尺寸加两倍间隙值；刃口尺寸为孔的尺寸加两倍间隙值； 落料模具时，凹模刃口尺寸为成品尺寸，凸模刃口尺寸为成品落料模具时，凹模刃口尺寸为成品

8、尺寸，凸模刃口尺寸为成品尺寸减去相应间隙值。模具间隙一般为板料厚度的尺寸减去相应间隙值。模具间隙一般为板料厚度的5 510%10%， 第7页/共31页第八页，共31页。3 3、设计冲裁件的要求、设计冲裁件的要求（1 1）简化模具制造，降低生产成本。）简化模具制造，降低生产成本。（2 2）考虑）考虑(kol)(kol)排料方便，节约原材料。排料方便，节约原材料。如图为四种不同排样方法消耗材料的对比。如图为四种不同排样方法消耗材料的对比。 排样可分为无搭边排样（图排样可分为无搭边排样（图d d）和有搭边排样（如）和有搭边排样（如图图a a、b b、c)c)。 第8页/共31页第九页，共31页。*

9、*冲裁件的修整：冲裁件的修整： 利用利用(lyng)(lyng)修整模沿冲裁件的外缘或内孔，切去一薄层金修整模沿冲裁件的外缘或内孔，切去一薄层金属，以除去塌角、剪裂带和毛刺，提高尺寸精度和降低表面粗糙属，以除去塌角、剪裂带和毛刺，提高尺寸精度和降低表面粗糙度。度。 修整冲裁件的外形为外缘修整，修整内孔为内缘修整。修整冲裁件的外形为外缘修整，修整内孔为内缘修整。 如图所示。如图所示。 第9页/共31页第十页，共31页。（4 4）R R和和L L继续减小，板料内继续减小，板料内侧开始于凸模的工作表面接侧开始于凸模的工作表面接触。触。（5 5）L2L2段以外语凸模接触向段以外语凸模接触向反方向弯曲。

10、反方向弯曲。（6 6）RLRL继续减小继续减小. .（ 7 7 ） 板 料 与 凸 凹 模 完 全） 板 料 与 凸 凹 模 完 全(wnqun)(wnqun)贴合。贴合。 三、弯曲：（三、弯曲：（P96P96） 弯曲是将平直弯曲是将平直(pn zh)(pn zh)板料弯成一定角度和圆弧的工序。板料弯成一定角度和圆弧的工序。1.1.弯曲过程弯曲过程（1 1）冲头下降与板料接触后，板料开始弯曲。）冲头下降与板料接触后，板料开始弯曲。（2 2）RORO较大，较大，LOLO较大。较大。（3 3）RORO减小为减小为R1.L0R1.L0减小为减小为L1.L1.第10页/共31页第十一页，共31页。三、

11、弯曲：三、弯曲： 如图所示变形如图所示变形(bin xng)(bin xng)区外层金属受切向拉应力作用，区外层金属受切向拉应力作用，发生伸长变形发生伸长变形(bin xng)(bin xng)； 内层金属受切向压应力作用，产生压缩变形内层金属受切向压应力作用，产生压缩变形(bin xng)(bin xng)； 在这两个应力在这两个应力- -应变区之间存在一个不产生应力和应变的中应变区之间存在一个不产生应力和应变的中性层，位置在板料的中心部位。性层，位置在板料的中心部位。 板料的外层金属产生的拉伸量最大，所受的拉应力最大，甚板料的外层金属产生的拉伸量最大，所受的拉应力最大，甚至可能被拉裂。至可

12、能被拉裂。 第11页/共31页第十二页，共31页。 弯曲变形区的外表层存在最大的切向拉应力和最大的伸长变形，是最弯曲变形区的外表层存在最大的切向拉应力和最大的伸长变形，是最危险的部位危险的部位(bwi)(bwi)，如果最大拉应力超过材料的强度极限，则会造成板，如果最大拉应力超过材料的强度极限，则会造成板料破裂。料破裂。 最大拉应力与弯曲半径，板料厚度，材料性能有关。最大拉应力与弯曲半径，板料厚度，材料性能有关。 为了防止拉裂，（为了防止拉裂，（1 1）应尽量选用强度高而塑性好的材料。（）应尽量选用强度高而塑性好的材料。（2 2）限制）限制弯曲半径，使实际弯曲半径大于材料允许的最小半径。（弯曲半

13、径，使实际弯曲半径大于材料允许的最小半径。（3 3）并在下料时，）并在下料时，使拉应力方向和锻造流线方向一致。如图所示。使拉应力方向和锻造流线方向一致。如图所示。 （4 4）防止板料表面划伤。）防止板料表面划伤。 第12页/共31页第十三页，共31页。 2 2、弯曲件弹复（回弹）：、弯曲件弹复（回弹）： 塑性弯曲使板料产生弹性变形和塑性变形，当外载塑性弯曲使板料产生弹性变形和塑性变形，当外载荷荷(zi h)(zi h)去除后，弹性变形部分恢复，从而使板料产去除后，弹性变形部分恢复，从而使板料产生与弯曲方向相反的变形生与弯曲方向相反的变形 。 如图所示。如图所示。第13页/共31页第十四页，共3

14、1页。 2 2、弯曲、弯曲(wnq)(wnq)件弹复（回弹）：件弹复（回弹）： 弹复现象会影响弯曲件的尺寸精度，材料的屈服强度越高，弹复角越大； 弯曲半径越大，弹性变形(bin xng)所占比例越大，弹复角越大； 弯曲半径不变时，弯曲角越大，弹复角越大。弯曲弯曲(wnq)生产过生产过程程第14页/共31页第十五页，共31页。 2. 2.弯曲弯曲(wnq)(wnq)件弹复（回弹）：件弹复（回弹）：克服弹复现象的措施有：克服弹复现象的措施有：1 1）利用弹复规律，改变）利用弹复规律，改变(gibin)(gibin)弯曲角度弯曲角度( (增加弯曲度，增加弯曲度，使弯曲后的角度小于规定角度使弯曲后的角

15、度小于规定角度) )第15页/共31页第十六页，共31页。2.2.弯曲弯曲(wnq)(wnq)件弹复（回弹）：件弹复（回弹）：克服弹复现象克服弹复现象(xinxing)(xinxing)的措施有：的措施有：2 2）采用整形弯曲，如下图所示，即减少凸模与板料的接触面积，）采用整形弯曲，如下图所示，即减少凸模与板料的接触面积，使冲压力集中在弯曲变形区，改变变形区金属内侧受压、外侧使冲压力集中在弯曲变形区，改变变形区金属内侧受压、外侧受拉的应力状态。受拉的应力状态。 第16页/共31页第十七页，共31页。2.2.弯曲弯曲(wnq)(wnq)件弹复（回弹）：件弹复（回弹）：克服克服(kf)(kf)弹复

16、现象的措施有：弹复现象的措施有：2 2）采用拉弯工艺。拉弯时先加一个纵向拉力，使板料的）采用拉弯工艺。拉弯时先加一个纵向拉力，使板料的应力大于板料的屈服强度，然后再拉力作用下进行弯曲，应力大于板料的屈服强度，然后再拉力作用下进行弯曲，由于板料的整个横截面都处于拉应力状态，应力分布于由于板料的整个横截面都处于拉应力状态，应力分布于均匀拉伸相似，卸载后不发生角度弹复。均匀拉伸相似，卸载后不发生角度弹复。 第17页/共31页第十八页，共31页。 四、拉深：四、拉深： 是使平面板料变为开口的中空形状零件的冲压工序是使平面板料变为开口的中空形状零件的冲压工序(gngx)，又称拉延。，又称拉延。 拉深件种

17、类很多，大体可分为旋转件、矩形件和复杂拉深件种类很多，大体可分为旋转件、矩形件和复杂件，如图所示。件，如图所示。 第18页/共31页第十九页，共31页。 四、拉深：四、拉深：对较深零件对较深零件(ln jin)还可采用多次拉深法，如图所示。还可采用多次拉深法，如图所示。第19页/共31页第二十页，共31页。1 1）拉深变形）拉深变形(bin xng)(bin xng)过程：过程： 拉深过程拉深过程(guchng)(guchng)如图所示，如图所示， 拉深生产拉深生产(shngchn)过程过程在凸模压力作用下，处于凸模底部在凸模压力作用下，处于凸模底部的的板料被压入凹模，板料被压入凹模，形成筒底

18、，在拉深过程中基本不变形；形成筒底，在拉深过程中基本不变形；冲头周围环形区域的金属，则变形为拉深件的筒壁。冲头周围环形区域的金属，则变形为拉深件的筒壁。 第20页/共31页第二十一页，共31页。1 1）拉深变形）拉深变形(bin xng)(bin xng)过程：过程： 板料在拉深过程中的板料在拉深过程中的变形过程和应力分布如图变形过程和应力分布如图示，示， 拉深零件的侧壁由底拉深零件的侧壁由底部以外的环形部分变形后部以外的环形部分变形后形成形成(xngchng)(xngchng)，受轴，受轴向拉应力；向拉应力； 尚未进入凹模的环形尚未进入凹模的环形区存在径向拉应力和切向区存在径向拉应力和切向压

19、应力。压应力。 第21页/共31页第二十二页，共31页。2.2.拉深缺陷拉深缺陷(quxin)(quxin)及其防止及其防止 底部和侧壁的拉应力应限制在不使材料发生塑性变形内，底部和侧壁的拉应力应限制在不使材料发生塑性变形内，而环形区内的径向拉应力应达到或超过而环形区内的径向拉应力应达到或超过(chogu)(chogu)材料的屈服材料的屈服极限，任何部位的应力总和应小于强度极限。否则会造成拉穿极限，任何部位的应力总和应小于强度极限。否则会造成拉穿缺陷。缺陷。 环状变形区的切向压力不宜过多，以防止板料出现皱折，环状变形区的切向压力不宜过多，以防止板料出现皱折，并采取措施预防。并采取措施预防。 拉

20、 深 缺 陷拉 深 缺 陷(quxin) (quxin) 第22页/共31页第二十三页，共31页。*拉深系数与拉深次数拉深系数与拉深次数(csh)。 拉深系数，板料拉深时的变形程度，拉深系数，板料拉深时的变形程度， ，即拉深后的，即拉深后的工件直径与板料直径或半成品直径之比。工件直径与板料直径或半成品直径之比。 拉深系数越小，生产率越高，拉深应力越大，能保证拉深拉深系数越小，生产率越高，拉深应力越大，能保证拉深过程正常进行的最小拉深系数，称为极限拉深系数。过程正常进行的最小拉深系数，称为极限拉深系数。 它与材料的内部组织，机械性能，板料相对厚度，冲模的它与材料的内部组织，机械性能，板料相对厚度

21、，冲模的圆角半径，间隙值及润滑条件有关。圆角半径，间隙值及润滑条件有关。 对不能一次拉制成形的可多次拉深，拉深系数可取大些。对不能一次拉制成形的可多次拉深，拉深系数可取大些。Ddm/第23页/共31页第二十四页，共31页。* *拉深缺陷预防具体措施：拉深缺陷预防具体措施：1 1）拉深模具的工作）拉深模具的工作(gngzu)(gngzu)部分，应加工成合理的圆角，部分，应加工成合理的圆角，2 2）控制凸模和凹模之间的间隙）控制凸模和凹模之间的间隙 ；3 3）合理的拉深系数；）合理的拉深系数；4 4）为减少由于摩擦引起的拉深件内应力的增加及减少模具磨损，应）为减少由于摩擦引起的拉深件内应力的增加及减少模具磨损，应涂润滑剂。涂润滑剂。5 5）为防止皱折，通常用压边圈将工件压住，但压力应适中。）为防止皱折，通常用压边圈将工件压住，但压力应适中。 第24页/共31页第二十五页，共31页。五、其他五、其他(qt)成形工序成形工序其他其他(qt)成形工序有：成形工序有：（1）起伏）起伏（2）胀形）胀形（3）翻边）翻边（4）缩口）缩口（5）扩口）扩口等。等。第25页/共31页第二十六页，共31页。（1）起伏）起伏 起伏是在板料或半成品上使局部金属变薄以形成局部凸起起伏是在板料或半成品上使局部金属变薄以形成