冷冲压工艺与模具设计 314P

冷冲压与模具设计电子第1章冲压加工基本知识

冷冲压加工及分类任务一冷冲压材料

任务二冷冲压设备

任务三

冷冲压模具材料选用任务四任务一冷冲压加工及分类阶段一冲压的概念、特点及应用阶段二冷冲压加工的分类阶段一冲压的概念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，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零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形加工，且主要采用板料加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冷冲压的特点（1）冲压加工有许多独特的优点，主要表现为：1）冷冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冷冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟几十次，高速压力机每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。2）冷冲压可加工零件的尺寸范围较大、形状较复杂的零件，小到钟表的指针，大到汽车的车架等，冷冲压时材料是冷变形效应，故冲压件的强度和刚度均较高。3）冷冲压时，模具只要保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压材料的表面质量，而模具的寿命一般较长，那么冲压件的质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征。4）冷冲压一般没有切屑碎料产生，材料的消耗较少，且不需其他加热设备，因而是一种省料、节能的加工方法，冲压件的成本较低。（2）冷冲压加工的缺点，主要表现有：1）复杂产品模具的制造成本较高，生产周期较长。2）冷冲压生产过程中噪声很大等。冷冲压的应用冷冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压方法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电等行业。在这些行业中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此也可以说，如果生产过程中不广泛采用冲压工艺，许多行业要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。为什么冲压要在保证冲压设备、冲压材料、冲压工艺和模具的情况下，才能使先进冲压工艺实现？这是因为冲压设备必须符合材料剪切、拉伸力量要求，冲压材料必须符合拉伸、表面要求，冲压模具必须符合加工要求，才能保证先进的冲压工艺实现，这三者缺一不可。○思考与分析

冲压加工三大要素的关系

阶段二冷冲压加工的分类（1）在实际生产过程中，一个冲压件一般需要经过多道冲压工序才能完成。由于冲压件的形状、尺寸、精度、生产批量和原材料等的不同，其冲压工序也是多种多样的。冷冲压工序按变形性质不同可分为分离工序、成形工序及复合工序。1）分离工序——在冲压过程中，被加工材料在外力作用下使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，从而形成具有一定形状和尺寸的零件，如剪裁、冲孔、落料、切边等。2）成形工序——在冲压过程中，被加工材料在外力作用下，发生塑性变形而不破裂的前提下，而得到具有一定形状和尺寸的零件，如弯曲、拉深、翻边等。3）复合工序——为了进一步提高冷冲压生产效率，常常把两个以上的基本工序合并成一个工序，称为复合工序。JSP中的注释可以分为两类：一类是输出到客户端，用户在查看源文件时可以看见，另一类是仅在服务器端，供开发者使用的，这种注释仅服务器端可见，不会发送到客户端。（1）输出到浏览器端的注释（2）服务器端的JSP注释3.1.2JSP的数据类型1．变量变量是指在程序运行过程中，值可以发生变化的量。与Java一样，JSP中的变量也遵循“先定义，后使用”的原则，变量在使用前，都要求先进行定义其数据类型。在定义时系统会为变量分配固定的内存，在程序执行中可以按照变量名对其中的内容进行访问。任务二冷冲压材料阶段一材料的冲压成形的基本理论

阶段二常用的冲压材料阶段一材料的冲压成形的基本理论

材料对各种冲压成形方法的适应能力称为材料的冲压成形性能。材料的冲压成形性能好，就是指其便于冲压成形，单个冲压工序的极限变形程度和总的极限变形程度大，生产效率高，容易得到高质量的冲压件，且模具损耗低，不易出废品等。由此可见，冲压成形性能是一个综合性的概念，它涉及的因素很多，但就其主要内容来看，可分为成形极限和成形质量。成形极限是指材料在冲压成形过程中所能达到的最大变形程度。提高伸长类变形的极限变形参数的方法主要有：（1）提高材料的塑性，减少变形的不均匀性；（2）消除变形区的局部硬化或其他引起应力集中而可能导致破坏的各种因素，如去除毛刺或坯料退火处理等。提高压缩类变形的极限变形系数的方法有：（1）提高传力区的承载能力，降低变形区的变形抗力或摩擦阻力；（2）采取压料等措施防止变形区失稳起皱等。成形极限成形质量是指材料经冲压成形以后所得到的冲压件能够达到的质量标准，包括尺寸精度、厚度变化、表面质量及物理力学性能等。成形质量阶段二常用的冲压材料1、冷冲压常用材料的基本要求（1）冷冲压材料的性能要求冷冲压材料一般应具有一定的强度、刚度、冲击韧度等力学性能要求。此外，有的冷冲压材料还有一些特殊的要求，如传热性、耐热性等。（2）冷冲压工艺要求冷冲压用材料通常具有良好的冲压工艺性能要求。一般伸长率大、屈服比小、弹性模量大、硬化指数高，有利于各种冲压成形工序。其次，材料的化学成分对冲压工艺性能的影响也很大，如果钢中的碳、硅、锰、磷、硫等元素的含量过高，就会使材料的塑性降低，脆性增加，导致材料冲压工艺性能变差。2、冷冲压常用材料冷冲压常用的材料包括金属和非金属材料，金属材料又分为黑色金属和有色金属两类。3、冷冲压材料的合理选用应按如下要求：（1）冷冲压材料的选用要考虑冲压件的使用要求，根据冲压件的使用条件，使所选材料满足相应强度、刚度、韧性及耐蚀性和耐热性。（2）冷冲压材料的选用要按照冲压工艺要求选材，先试冲压，然后在分析冲压变形性质的基础上，把冲压成形时的最大变形程度与板料冲压成形性能所允许采用的极限变形程度进行对比，如果符合要求则可以选用，否则应该重新进行选择。（3）冷冲压材料的选用要按照经济性要求合理选材，所选材料在满足使用性能及冲压工艺要求的前提下，尽量使材料的价格低廉，来源方便，经济性好，以降低冲压件的成本。任务三冷冲压设备阶段一冷冲压设备的分类及常用冷冲压设备简介

阶段二冷冲压设备的选用

阶段一冷冲压设备的分类冷冲压压力机的种类繁多，按照不同的分类方法可分为以下不同的类别。（1）常按驱动滑块力的种类分为：电磁压力机、机械压力机、液动压力机和气动压力机。1）电磁压力机可分为：电磁式手压机、电磁式压力机。2）机械压力机可分为：手动压力机、脚踏压力机、单动压力机、双动压力机、三动压力机、摩擦压力机、专业压力机。3）液动压力机可分为：单动液压机、双动液压机、三动液压机、专业液压机。4）气动压力机可分为：气动手式压力机、气动式压力机。（2）按照驱动滑块机构的种类又可分为：曲柄式压力机、肘杆式压力机、摩擦式压力机。阶段一冷冲压设备简介曲柄式压力机图1-2所示为开式双柱可倾压力机的外形结构图。其运动原理如图1-3所示，其工作原理如下：电动机1的能量和运动通过带传动传给中间传动轴4，再由齿轮传动传给曲轴9，连杆11上端套在曲轴上，下端与滑块12铰接，因此，曲轴的旋转运动通过连杆转变为滑块的往复直线运动。将上模13装在滑块上，下模14装在工作台垫板15上，压力机便能对置于上、下模间的材料做功，将其制成工件，实现压力加工。由于工艺操作的需要，滑块有时运动，有时停止，因此装有离合器7和制动器10。压力机在整个周期内进行工艺操作的时间很短，即有负荷的工作时间很短，大部分时间为无负荷的空程运动。为了使电动机的负荷较均匀，有效地利用能量，因而装有飞轮，在该型压力机上，大带轮3和大齿轮6均起到了飞轮的作用。阶段二冷冲压设备的选用1、冲压设备类型的选择冲压设备类型主要根据所要完成的冲压工艺性质、生产批量、冲压件的尺寸大小和精度要求等来选择。（1）对于中小型冲裁件、弯曲件或拉深件等，主要选用开式机械压力机（2）对于大中型冲压件，多选用闭式液压机（3）在小批量生产中，多采用液压机或摩擦压力机（4）在大批量生产或形状复杂件的大量生产中，应尽量选用高速压力机或多工位自动压力机。

2、冲压设备规格的选择包括公称压力、滑块行程、行程次数、工作台面尺寸、滑块模柄孔尺寸、闭合高度、电动机功率的确定。任务四冷冲压模具材料阶段一冷冲压模具材料的选用原则

阶段二常用冷冲压模具材料

阶段一冷冲压模具材料的选用原则

1、生产批量2、被冲压材料的性能、模具零件的使用条件3、降低生产成本4、开发专用模具钢阶段二常用冷冲压模具材料

模具钢是制造模具的主要材料，按工作条件的不同，一般把模具刚分为3类，即冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢，冷作模具钢用于制造冲裁模、挤压模、拉深模、冷镦模、弯曲模、成形模、剪切模、滚丝模和拉丝模等模具。第2章冲裁工艺及模具设计

冷裁工艺的基本知识任务一冲裁工艺设计

任务二冲裁模的典型结构

任务三

冲裁模零部件设计与选用任务四

冲裁模设计实例任务五任务一冲裁工艺的基本知识阶段一冲裁的概念、分类阶段二冲裁变形过程阶段三冲裁件的质量及其影响因素阶段一冲裁的概念及分类冲裁是利用冲模使板料的一部分沿一定的轮廓形状与另一部分分离的工序。冲裁工序包括：落料、冲孔、切口、切边、冲切、剖切等。阶段二冲裁变形过程冲裁变形过程大致可分为以下三个阶段：（1）弹性变形阶段（2）塑性变形阶段（3）断裂分离阶段阶段三

冲裁件的质量及其影响因素冲裁件的质量及其影响因素1、冲裁件的断面质量及其影响因素(1)模具刃口状态的影响(2)冲裁间隙的影响(3)材料力学性能的影响。2、冲裁件尺寸精度及其影响因素(1)冲模结构与制造精度(2)冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差3、冲裁件形状误差及其影响因素冲裁件的形状误差是指翘曲、扭曲、变形等缺陷任务二冲裁工艺设计阶段一冲裁件的工艺性阶段二冲裁模间隙阶段三凸模与凹模刃口尺寸的确定阶段四冲裁的排样阶段五冲压力与压力中心的计算阶段一

冲裁件的工艺性1、冲裁件的结构与尺寸（1）冲裁件的形状应力求简单、规则，有利于材料的合理利用，以便节约材料，减少工序数目，提高模具寿命，降低冲件成本。（2）冲裁件的内、外形转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。（3）尽量避免冲裁件上过于窄长的凸出悬臂和凹槽。如图2-4所示，这样的结构使得凸模壁厚较薄，易折断，通常应使悬臂与狭槽的最小宽带b≥1.5t（t为制件的厚度）（4）冲裁件中孔与孔之间、孔与零件边缘之间的距离（如图2-4所示），因受模具强度和零件质量的限制，其值不能太小。一般要求c≥1.5t，c´≥t。（5）在弯曲或拉深件上冲孔，冲孔位置与零件壁最小间距应满足图2-5所示尺寸。（6）冲裁件的孔径因受冲孔凸模强度和刚度的限制不宜太小，否则凸模容易折断和压弯。2、冲裁件的精度与断面粗糙度（1）冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般落料件公差等级最好低于IT10级，冲孔件公差等级最好低于IT9级。（2）冲裁件的断面粗糙度及毛刺高度与材料塑性、材料厚度、冲裁间隙、刃口锋利程度、冲模结构及凸、凹模工作部分表面粗糙度等因素有关。阶段二冲裁模间隙冲裁模间隙是指冲裁模的凸、凹模刃口之间的空隙。凸模与凹模间每侧的间隙称为单面间隙，用Z/2表示；两侧间隙之和称为双面间隙，用Z表示。如无特殊说明，冲裁间隙都是指双面间隙。1、冲裁间隙对冲裁过程的影响（1）间隙对冲压力的影响（2）间隙对模具寿命的影响2、冲裁间隙值的确定确定合理间隙的方法有理论确定法和经验确定法两种阶段三凸模与凹模刃口尺寸的确定1、凸凹模刃口计算的原则（1）落料时，因落料件光面尺寸与凹模刃口尺寸相等或基本一致，应先确定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸为基准。（2）冲孔时，因孔的光面尺寸与凸模刃口尺寸相等或基本一致，应先确定凸模刃口尺寸，即以凸模刃口尺寸为基准。（3）凸、凹模刃口的制造公差应根据冲裁件的尺寸公差和凸、凹模加工方法确定，既要保证冲裁间隙要求和冲出合格零件，又要便于模具加工。2、凸、凹模刃口尺寸计算方法（1）凸、凹模分别加工时的计算法这种方法主要适用于圆形或简单规则形状的工件，因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工。设计时，需在图纸上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。（2）凸凹模配作加工时的计算法凸、凹模配作加工是指先按图样设计尺寸加工好凸模或凹模中的一件作为基准件（一般落料时以凹模为基准件，冲孔时以凸模为基准件），然后根据基准件的实际尺寸按间隙要求配作另一件。

●提醒采用凸、凹模配作法加工时，只需计算基准件的刃口尺寸及公差，并详细标注在设计图样上。而另一非基准件不需计算，且设计图样上只标注基本尺寸（与基准件基本尺寸对应一致），不注公差，但要在技术要求中注明：“凸（凹）模刃口尺寸按凹（凸）模实际刃口尺寸配作，保证双面间隙值为Zmin—Zmax”阶段四冲裁的排样1、排样的概念排样是指冲裁零件在条料、带料或板料上布置的方法2、材料的合理利用（1）材料利用率（2）提高材料利用率的措施1）采用合理的排样方法如，如图2-13

2）选用合适的板料规格和合理的裁板方法3）利用结构废料冲小零件，如图2-143、排样方法分为：有废料排样、少废料排样、无废料排样4、常见的排样方式见表2-165、搭边排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。（1）影响搭边的因素1）材料的力学性能。2）材料厚度。3）冲裁的形状与尺寸。4）送料及挡料方式。5）卸料方式。（2）搭边值是由经验确定的。表2-17为最小搭边值的经验数表之一，供设计时参考。阶段五冲压力与压力中心的计算1、冲压力的计算

2、卸料力、推件力及顶件力的计算3、压力机公称压力的确定

4、冲模压力中心的确定

冲压力合力的作用点称为压力中心。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合具体计算方式见本书50-53页任务三冲裁模的典型结构阶段一冲裁模的分类与结构阶段二冲裁模的典型结构阶段一冲裁模的分类与结构1、冲裁模的分类（1）按工序性质分类，可分为落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模等。（2）按工序组合程度分类，可分为单工序模、级进模、复合模等。（3）按模具导向方式分类，可分为开式模、导板模、导柱模等。（4）按模具专业化程度分类，可分为通用模、专用模、自动模、组合模、简易模等。（5）按模具工作零件所用材料分类，可分为钢质冲模、硬质合金冲模、锌基合金冲模、橡胶冲模、钢带冲模等。（6）按模具结构尺寸分类，可分为大型冲模和中小型冲模等。2、冲裁模的结构组成一般冲裁模由工作零件、基础零件、卸料零件、定位零件、导向零件、紧固零件六个部分组成。阶段二冲裁模的典型结构1、单工序冲裁模单工序冲裁模又称简单冲裁模，是指在压力机的一次行程内完成一种冲裁工序的模具，如落料模、冲孔模、切断模、切口模等

。（1）落料模是指沿封闭轮廓将冲件从板料上分离的冲模。根据上下模的导向形式，可分为无导向落料模、导板式落料模、导柱式落料模。

（2）冲孔模的结构与一般落料模相似。但冲孔模有其自己的特点，特别是冲小孔模具，必须考虑凸模的强度和刚度以及快速更换凸模的结构。可分为导柱式冲孔模、冲侧孔模、小孔冲模。（3）复合模是指在压力机的一次行程中，在模具的同一工位上同时完成两道或两道以上不同冲裁工序的冲模。可分为倒装式复合模、正装式复合模。

（4）级进模又称连续模、跳步模，是指压力机的一次行程中，依次在同一模具的不同工位上同时完成多道工序的冲裁模。可分为用导正销定位的级进模、侧刃定距的级进模。

任务四冲裁模主要零部件设计与选用阶段一冲裁模零件的分类阶段二工作零件阶段三定位零件阶段四卸料与推件装置阶段五模架与组成零件阶段六连接与固定零件阶段一冲裁模零件的分类按模具零件的不同作用，可将其分为工艺零件和结构零件两大类。

工艺零件分为工作零件、定位零件、压料、卸料及推件零件。结构零件分为导向零件、支撑固定零件、紧固零件及其他通用零件。阶段二工作零件1、凸模（1）凸模的结构形式凸模结构形式很多，其截面形状有圆形和非圆形；刃口形状有平刃和斜刃等；结构有整体式、镶拼式、阶梯、直通式和带护套式等。（2）凸模的固定方法凸模的固定方法有台肩固定、铆接固定、粘结剂浇注固定、螺钉与销钉固定等。

（3）凸模长度计算

（4）凸模的强度与刚度校核

一般情况下，凸模的强度和刚度是足够的，没有必要进行校核。

2、凹模（1）凹模的结构形式与固定方法按外形可分为标准圆凹模和板状凹模；按结构分为整体式和镶拼式；按刃口形式也有平刃和斜刃。

（2）凹模刃口的结构形式冲裁凹模刃口形式有直筒形和锥形两种，选用时主要根据冲件的形状、厚度、尺寸精度以及模具的具体结构来决定。

（3）整体式凹模轮廓尺寸的确定冲裁时凹模承受冲裁力和侧向挤压力的作用。由于凹模结构形式及固定方法不同，受力情况又比较复杂，目前还不能用理论方法确定凹模轮廓尺寸。3、凸凹模

（1）凸凹模的结构形式与固定方法凸凹模是复合模中的主要工作零件，工作端的内外缘都是刃口，一般内缘与凹模刃口结构形式相同，外缘于凸模刃口结构形式相同。

4、凸模与凹模的镶拼结构

（1）镶拼结构的应用场合及镶拼方法镶拼结构有镶接合拼接两种:镶接事将局部易磨损部分另做一块，然后镶入凹模体活凹模固定板内；拼接是整个凸凹模的形状按分段原则分若干块，分别加工后拼接起来。（2）镶拼结构的设计原则1）力求改善加工工艺，减少钳工工作量，提高模具加工精度2）便于装配调整和维修3）满足冲压工艺要求，提高冲压件质量（3）镶拼结构的固定方法

阶段三定位零件1、挡料销挡料销的作用是挡住条料搭边或冲件轮廓以限定条料送进的距离。国标中常见的挡料销有3种形式：固定挡料销（图2-44）、活动挡料销（图2-45）和始用挡料销（图2-46）。

2、导料销导料销的作用是保证条料沿正确的方向送进。导料销一般设两个，并位于条料的同一侧，条料从右向左送进时位于后侧，从前向后送进时位于左侧。导料销可设在凹模面上（一般为固定式的），也可设在弹压卸料板上（一般为活动式的），还可设在固定板或下模座上，用挡料螺栓代替

3、导料板导料板的作用与导料销相同，但采用导料板定位时操作更方便，在采用导板导向或固定卸料的冲模中必须用导料板导向。

4、导正销使用导正销的目的是消除送料时用挡料销、导料板（或导料销）等定位零件做粗定位时的误差，保证冲件在不同工位上冲出的内形与外形之间的相对位置公差要求。导正销主要用于级进模。5、侧压装置

6、定位板与定位销

阶段四卸料与推件装置1、卸料装置卸料装置分固定卸料装置、弹压卸料装置和废料切刀3种。

2、推件（顶件）装置

阶段五模架及组成零件1、模架（1）导柱模模架（2）导板模模架2、导向零件3、模座（1）尽量选用标准模架。（2）所选用或设计模座必须与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核。（3）模座材料一般选用HT200或HT250，也可选用Q235或Q255结构钢。（4）模座的上、下表面的平行度应达到要求，平行度要求一般为4级。（5）上、下模座的导套、导柱安装孔中心距必须一致，精度一般要求在±0.02mm以下。（6）模座的上、下表面粗糙度Rα值为1.6—0.8um，在保证平行度的前提下，可允许Rα值降低为3.2—1.6um。1、模柄阶段六连接与固定零件2、固定板固定板分为圆形固定板和矩形固定板两种，主要用于固定小型的凸模和凹模。3、垫板垫板的作用是承受凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。4、螺钉与销钉螺钉主要起连接固定作用，销钉起定位作用。

任务五冲裁模设计实例阶段一冲裁模的设计步骤阶段二冲裁模的设计实例1、工艺设计（1）零件及其冲压工艺性分析（2）确定工艺方案，主要工艺参数计算（3）选择冲压设备阶段一冲裁模的设计步骤2、模具设计（1）模具结构形式的选择与设计（2）模具结构参数计算（3）绘制模具图3、编写工艺文件及设计计算说明书第3章弯曲工艺与模具设计

弯曲工艺的基本知识任务一弯曲工艺设计

任务二弯曲模结构设计

任务三

弯曲模工作零件的设计任务四

弯曲模装配调试设计步骤任务五任务一弯曲工艺的基本知识阶段一弯曲工艺基本知识阶段二弯曲变形过程及特点阶段三最小弯曲半径阶段一弯曲工艺基本知识

1、弯曲的概念将金属板材、型材或管材等在模具或专用压力机上弯成一定的曲率和角度，从而得到一定形状和尺寸零件的工序称为弯曲。2、弯曲模弯曲所使用的模具叫弯曲模。阶段二弯曲变形过程及特点1、弯曲变形过程V型弯曲是最基本的弯曲变形，任何复杂弯曲都可看成是多个V型弯曲组成，所以下面以V形弯曲为代表分析弯曲变形过程。2、弯曲变形的特点（1）弯曲变形区的位置（2）应变中性层（3）变形区厚度和板料长度（4）变形区的断面

阶段三最小弯曲半径1、影响最小弯曲半径rmin的因素（1）材料的力学性能（2）材料表面和侧面的质量（3）弯曲线的方向（4）弯曲中心角α2、最小弯曲半径rmin的数值各种金属材料在不同状态下的最小弯曲半径的数值，参见表3-13、提高弯曲极限变形程度的方法（1）经冷变形硬化的材料，可采用热处理的方法恢复其塑性，再进行弯曲。（2）清除冲裁毛刺。（3）对于低塑性的材料或厚材料，可采用加热弯曲。（4）采用两次弯曲的工艺方法。（5）对于较厚材料的弯曲，如结构允许，可以采取先在大弯角内侧开槽后再进行弯曲的工艺。任务二弯曲工艺设计阶段一弯曲件的工艺分析阶段二弯曲件的工序安排阶段三弯曲件的展开尺寸计算阶段四弯曲件的回弹阶段五弯曲力的计算阶段一

弯曲件的工艺分析1、弯曲件的材料弯曲件的材料，要求具有足够的塑性，屈弹比σs/E和屈强比σs/σb小。足够的塑性和较小的屈强比能保证弯曲时不开裂，较小的屈弹比能使弯曲件的形状和尺寸准确。2、弯曲件的精度3、弯曲件的结构（1）弯曲半径（2）弯曲件的形状（3）弯曲件直边高度（4）防止弯曲根部裂纹的工件结构（5）弯曲件孔边距离当t＜2mm时，l≥t当t≥2mm时，l≥2t（6）增添连接带和定位工艺孔（7）尺寸标注阶段二弯曲件的工序安排

1、形状简单的弯曲件2、形状较复杂的弯曲件3、批量大、尺寸较小的弯曲件4、弯曲件本身几何形状不对称阶段三弯曲件的展开尺寸计算1、概算法2、外侧尺寸加算法3、内侧尺寸加算法阶段四弯曲件的回弹1、回弹板料在常温下的弯曲总是由塑性变形和弹性变形两部分组成，所以在卸载以后，弹性变形弯曲消失，塑性变形将弯曲保留下来，使弯曲件的弯曲半径与弯曲角发生变化，这一现象称为弯曲回弹，又称回复、回跳。

设弯曲件卸载后弯曲角为α，弯曲半径为r；弯曲件卸载前弯曲角（凸模角度）为αp，弯曲半径（凸模圆角半径）为rp，如图3-23所示。则弯曲角变化量为Δα=α-αp则弯曲半径变化量为Δr=r-rp

2、影响回弹的因素（1）材料的力学性能（2）相对弯曲半径r/t（3）弯曲工件的形状（4）模具间隙（5）弯曲力3、回弹值的确定（1）大变形自由弯曲（r/t＞5）时，由于弯曲半径的变化不大，可忽略不计，只考虑角度的回弹。当弯曲角度不为90º时，回弹角应作如下修改：（2）小变形自由弯曲（r/t＞10）时，由于弯曲半径较大，回弹量较大，故弯曲圆角半径及弯曲角均有较大变化。（3）校正弯曲时的回弹角比自由弯曲时的回弹角较小，可用实验所得公式计算，见表3-8或直接查表3-9。3、减少回弹量的措施（1）改善制件的结构，提高材料塑性（2）采用正确的弯曲工艺，改善变形区应力状态（3）改善模具结构，补偿回弹阶段五弯曲力的计算1、自由弯曲力计算2、校正弯曲力计算3、顶件力和压料力

4、弯曲时压力机的压力确定任务三弯曲模的结构设计阶段一弯曲模的分类与设计要点阶段二弯曲模的典型结构阶段一弯曲模的分类与设计要点1、弯曲模的分类弯曲模结构类型大致可分为单工序弯曲模、级进弯曲模、复合弯曲模和通用弯曲模等简单弯曲模包括V形弯曲模、U形弯曲模等2、弯曲模的设计要点（1）坯料的定位要准确、可靠，尽可能采用坯料的孔或工艺孔定位，（2）模具结构不应妨碍坯料在弯曲过程中应有的转动和移动，即避免发生干涉；（3）模具结构应能保证弯曲时上下模间水平方向的错移力得到平衡。（4）为了减小回弹，弯曲行程终了时应使弯曲件在模具中得到校正或设计独立校正模。（5）坯料的安放和弯曲件的取出要方便、迅速、生产率高、操作安全。（6）弯曲回弹量较大的材料时，模具结构上必须考虑凸、凹模加工难易程度以及试模时的修模余量。阶段二弯曲模的典型结构1、V形件弯曲模2、U形件弯曲模3、通用弯曲模

4、C形弯曲模

5、O形件滑板式一次弯曲模6、O形件自动卸料弯曲模任务四弯曲模工作零件设计阶段一弯曲时凸模与凹模的间隙阶段二弯曲时凸模与凹模宽度尺寸阶段三弯曲时模具圆角半径与凹模深度

阶段一弯曲时凸模与凹模的间隙

U形工件弯曲的凸、凹模间隙，根据材料的厚度、弯曲件的高度和宽度（即弯曲线的长度）而定。单边间隙值按下式确定：

阶段二弯曲时凸模与凹模宽度尺寸根据工件尺寸的标注方式不同，凸模与凹模的宽度尺寸可按表3-12所列公式进行计算。

阶段三弯曲时模具圆角半径与凹模深度1、凸模圆角半径rp2、凹模圆角半径rd3、凹模深度任务五弯曲模的装配调试与设计步骤阶段一弯曲模的装配与调试阶段二弯曲模的设计步骤与实例1、弯曲模的装配弯曲模的装配方法基本上与冲裁模相同，即确定装配基准件和装配顺序，并按基准件装配有关部件，即上模、下模、压料装置、顶件装置及模具间隙的初调。

阶段一弯曲模的装配与调试2、弯曲模的调试弯曲模装配后需要安装在压力机上试冲，并根据试冲得到的情况进行调整或修正。弯曲模在试冲过程中的常见问题、产生原因及调整方法见表3-14。第4章拉深工艺及模具设计

拉深工艺的基本知识任务一拉深件结构工艺性工艺设计

任务二拉深模具设计任务三

拉深模的典型结构任务四

其他形状零件的拉深任务五

拉深模的装配与调试任务六任务一拉深工艺的基本知识阶段一拉深模简介阶段二拉深及拉伸变形过程分析阶段三拉深件的质量问题及控制阶段一拉深模简介

1、拉深的概念

拉深是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心件制成开口空心零件的冲压工序。2、拉深的分类分为不变薄拉深和变薄拉深。

3、常见的拉深件阶段二拉深及拉深变形过程分析1、拉深变形过程

2、拉深变形的特点（1）拉深过程中，坯料的凸缘部分是主要变形区，其余部分只发生少量变形，但要承受并传递拉深力，故是传力区。（2）变形区受切向压应力和径向拉应力作用，产生切向压缩和径向伸长变形。当变形程度较大时，变形区主要发生失稳起皱现象。（3）拉深件的壁部厚度不均匀，口部壁厚略有增厚，底部壁厚略有减薄，靠近底部圆角处变薄最严重。

（4）拉深件各部分硬度也不一样（见图4-6），口部因变形程度大，冷作硬化严重，故硬度较高；而底部变形程度小，冷作硬化小，故硬度也低。3、拉深过程中坯料内的应力与应变状态

根据毛坯各部分的应力与应变状态，可将其分为5个区域：（1）凸缘平面区[见图4-8a）、b）、c）]（2）凸缘圆角区[见图4-8a）、b）、d）]（3）筒壁区[见图4-8a）、b）、e）]（4）底部圆角区[见图4-8a）、b）、f）]（5）筒底区[见图4-8a）、b）、g）]阶段三

拉深件的质量问题及控制1、起皱拉深时坯料凸缘区出现波纹状的皱褶称为起皱。（1）起皱的原因变形区受最大切向压应力作用，其主要变形是切向压缩变形。当切向压应力较大而坯料的相对厚度t/D（t为料厚，D为坯料）又较小时，凸缘部分的料厚与切向压应力之间失去了应有的比例关系，从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。

（2）影响起皱的主要因素1）坯料的相对厚度t/D。2）拉深系数m。3）拉深模工作部分的集合形状与参数（3）控制起皱的措施最常见的方法是在拉深模具上设置压料装置，使坯料凸缘区夹在凹模平面与压料圈之间通过。

2、拉裂（1）拉裂产生的原因当凸缘区转化为筒壁厚，拉深件的壁厚就不均匀，口部壁厚增大，底部壁厚减小，壁部与底部的最大拉应力超过了该危险断面材料的抗拉强度时，便产生拉裂。（2）避免拉裂的措施生产实际中常用适当加大凸、凹模圆角半径、降低拉深力、增加拉深次数、在压料圈底部和凹模上涂润滑剂等方法来避免拉裂的产生。任务二拉深件结构工艺性及工艺设计阶段一拉深件的结构工艺性阶段二拉深件的工艺设计阶段一拉深件的结构工艺性1、拉深件的结构与尺寸（1）拉深件应尽量简单、对称，并能以此拉深成形。（2）拉深件壁厚公差或变薄量要求一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律。（3）当零件一次拉深的变形程度过大时，为避免拉裂，需采用多次拉深，（4）在保证装配要求的前提下，应允许拉深件侧壁有一定的斜度。

（5）拉深件的底部或凸缘上有孔时，孔边到侧壁的距离应满足a≥R+0.5t（或r+0.5t）如图4-11

。（6）拉深件的底与壁、凸缘与壁、矩形件的四角等处的圆角半径应满足：r≥t，R≥2t，rg≥3t，如图4-11所示。否则，应增加整形工序。一次整形的，圆角半径可取r≥（0.1—0.3）t，R≥（0.1—0.3）t。（7）拉深件的径向尺寸应只标注外形尺寸或内形尺寸，而不能同时标注内、外形尺寸。2、拉深件的精度拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。圆筒形拉深件的径向尺寸精度和带凸缘圆筒形拉深件的高度尺寸精度分别见表4-2、表4-3。对于精度要求较高的拉深件，应在拉深后增加整形工序，以提高其精度。

3、拉深件的材料用于拉深件的材料，要求具有较好的塑性，屈强比σS/σb小，板厚方向性系数r大，平面方形性系数Δr小。屈强比σS/σb值越小，一次拉深允许的极限变形程度越大，拉深的性能越好

阶段二拉深件的工艺设计1、毛坯尺寸计算（1）修边余量的确定（2）形状简单的旋转体拉深件的毛坯直径（3）复杂旋转体拉深制件的毛坯尺寸计算1）久里金法则任何形状的母线绕某轴旋转一周所构成的旋转体的表面积，等于该母线的长度与该母线形心绕该轴旋转所得周长的乘积。即2）计算步骤见书173～174页2、拉深系数（1）拉深系数的概念拉深系数是指拉深后的工件直径与拉深前的工件（或毛坯）直径之比。（2）极限拉深系数使拉深件不拉裂的最小拉深系数称为极限拉深系数。

（3）影响极限拉深系数的因素1）材料的组织与力学性能2）板料的相对厚度（t/D）×1003）摩擦与润滑条件4）模具的几何参数3、拉深次数（1）拉深次数（2）第一次拉深以后各次拉深的特点

1）首次拉深时，平板毛坯厚度和机械性能可视为是均匀的，筒形毛坯的壁厚及机械性能是不均匀的；凸缘变形区时逐渐缩小，而以后各次拉深时只是在拉深终了前，才逐渐缩小；其拉深力的变化是由于变形抗力的增加与变形区的减小这两个相反的因素互相消长的结果，因而在开始阶段较快地达到最大拉深力，然后逐渐减小到零。2）以后各次拉深时，危险断面与首次拉深时一样，都在凸模圆角处；因其外缘有筒壁刚性支持，所以稳定性较好；由于材料已经存在加工硬化，加上拉深时变形较复杂；所以它的极限拉深系数要比首次拉深大得多。任务三拉深模模具设计阶段一压边力和拉深力计算

阶段二压边装置设计阶段三压力机的选择阶段四凸、凹模工作部分尺寸计算阶段一压边力和拉深力计算1、压边力的计算2、圆筒形件拉深力的计算

（1）采用压边圈时（2）不采用压边圈时阶段二压边装置设计1、弹性压边装置2、刚性压边装置阶段三压力机的选择1、一般拉深件2、深度较大的拉伸件详见书182页阶段四凸、凹模工作部分尺寸计算1、凸、凹模圆角半径（1）凸模圆角半径（2）凹模圆角半径2、凸、凹模间隙拉深模的间隙是指单边间隙，是指凸、凹模直径之差的一半（如图4-19所示）。它影响拉深件质量、拉深力大小以及模具的寿命。

（1）不使用压边圈的模具间隙为（2）使用压边圈的模具间隙，参照表4-13确定。3、凸、凹模工作尺寸及公差（1）最后一道工序（2）中间各次拉深（3）凸、凹模工作表面的粗糙度1）凹模工作表面和型腔表面粗糙度要求为Ra=0.8um，凹模圆角处的表面粗糙度要求为Ra=0.4um。2）凸模为了增大摩擦力，凸模工作表面的尺寸度要求低一些，Ra=0.8—1.6um。4、凸、凹模工作部分形状（1）不带压边圈的拉深（2）带压边圈的拉深任务四拉深模的典型结构阶段一拉深模的分类阶段二拉深模的典型结构及特点阶段一拉深模的分类

1、按使用的压力机不同，拉深模可分为：单动压力机用拉深模与双动压力机用拉深模。2、按工序的组合可分为：单工序拉深模与复合拉深模。3、按结工序顺序分：首次拉深模与以后各次拉深模。4、按有无压边装置分：带压边装置的拉深模与无压边装置的拉深模。阶段二拉深模的典型结构及特点1、首次拉深模（1）无压边装置的首次拉深模无压边装置的首次拉深模特点（1）结构简单、制造方便。（2）没有导向机构，安装时由校模圈2调整凸、凹模的间隙，保证拉深间隙均匀。（3）定位：靠定位圈3定位。（4）卸料：拉深结束后，工件依靠凹模底部的台阶脱模，并由下模座底孔向下自然漏料。（5）由于工作时的凸模要深入凹模，因此只能用于浅拉深。（6）适用于材料塑性好、相对厚度较大的工件拉深。（2）带压边装置的首次拉深模带压边装置的首次拉深模特点（1）压边装置的作用是防止拉深过程中凸缘起皱。（2）定位：用压边圈7定位（压边圈上方有一个定位槽）。（3）卸料：用压边圈的内孔卸料。（4）件号1是挡销，用来防止推件系统在推件时脱落。（5）由于没有导向系统，安装调整模具时也需使用校模圈。（3）落料拉深复合模落料拉深复合模特点（1）一般条料做坯料。所以有落料用的导料板1等定位零件，以及卸料装置等。（2）为了保证模具工作时先落料、后冲裁，在初始位置时必须使拉深凸模9的顶面低于落料凹模10，二者相差的高度为：毛坯厚度+落料凹模刃磨量。（3）压边圈还兼起卸料作用。拉深结束后，压边圈使拉深件留在凸凹模4内，然后由打料杆3推出。（4）这类模具生产效率高、操作方便、工件质量好，在生产中经常采用。2、以后各次拉深模任务五其他形状零件的拉深阶段一带凸缘筒形件的拉深阶段二阶梯圆筒件的拉深阶段三球形件的拉深阶段四锥形件的拉深1、窄凸缘件的拉深阶段一带凸缘筒形件的拉深2、宽凸缘件的拉深3、宽凸缘拉深的工艺计算

（1）确定修边余量，计算毛坯直径D。（2）根据（t/D）×100和dt/d查表4-15，求出允许的第一次拉深的相对高度h1/d1（3）查表4-16得出第一次拉深系数m1，（4）确定圆角半径，可以参考筒形件方法。（5）用下列公式计算拉深件高度h。1、拉深次数阶梯筒形件一次拉深的条件是：制件的总高度与最小直径之比不超过带凸缘圆筒形件首次拉深的允许相对高度。阶段二带凸缘筒形件的拉深2、多次拉深工序的安排

阶段三球形件的拉深1、浅锥形件阶段四锥形件的拉深2、中锥形件3、深锥形件任务六拉深模的装配与调试1、检查压力机的技术状态和模具的安装条件2、安装模具3、试冲与维修4、拉深模试冲时的常见问题、产生原因及调整方法见表4-16。第5章冷挤压工艺与模具设计

冷挤压工艺的基本知识任务一冷挤压工艺设计任务二冷挤压模具典型结构及设计任务三任务一冷挤压工艺的基本知识阶段一冷挤压的概念及分类阶段二冷挤压的特点及应用阶段三冷挤压的主要技术问题阶段四冷挤压金属流动分析阶段一冷挤压的概念及分类

1、冷挤压的概念冷挤压是是指在室温条件下，利用压力机的压力，使模腔内的金属毛坯产生塑性变形，并将金属从凹模孔或凸、凹模的缝隙中挤出，从而获得所需工件的加工方法。

2、冷挤压的分类（1）正挤压（2）反挤压（3）复合挤压（4）径向挤压

阶段二冷挤压的特点及应用1、冷挤压的特点（1）坯料变形区塑性好，变形抗力大（2）挤压件质量高。（3）生产率高（4）节约原材料2、冷挤压的应用由于冷挤压具有上述优点，因而应用冷挤压生产制品有明显的技术经济效果。例如汽车活塞销[图5-6（a）]采用冷挤压代替原来的切削加工方法，材料利用率有40%提高到80%，生产效率提高两倍、成本降低37%。

阶段三

冷挤压的主要技术问题1、设计合理的、工艺良好的挤压件结构；2、制定合理的冷挤压工艺方案；3、选用适合于冷挤压加工的材料；4、选用合理的毛坯软化热处理规范，采用理想的毛坯表面处理方法与润滑剂；5、选用耐疲劳、耐磨损的高强度模具材料，采用合理的模具加工方法与热处理方法；6、设计合理的模具结构；7、选择合适的压力机。阶段四

冷挤压金属流动分析1、正挤压时的金属流动2、反挤压时的金属流动任务二冷挤压工艺设计阶段一冷挤压常用材料阶段二工艺余块和修边余量阶段三冷挤压件的尺寸公差与粗糙度阶段四冷挤压件坯料的制备及处理方法阶段五变形程度和挤压力计算阶段一冷挤压常用材料1、拉深件的结构与尺寸金属材料塑性越好，硬度越低，含碳量越低，含硫、磷等夹杂物越少，冷作硬化敏感愈弱，则对冷挤压越有利，工艺性越好。目前可用于冷挤压的金属主要是有色金属及其合金、纯铁、碳素钢、低合金钢、不锈钢。

阶段二工艺余块和修边余量

1、制定挤压件图时，根据挤压工艺性的特点，可适当设置工艺余块，由机械加工切除。2、如图5-13中的A面是挤压的工艺基准，挤压工艺基准应尽量与设计基准和机械加工基准相一致。阶段三冷挤压件的尺寸公差与粗糙度

冷挤压件的尺寸公差受到制件尺寸大小、毛坯状态，模具与压力机的精密程度和刚性等因素的影响，一般冷挤压件的径向尺寸公差可达IT8级。冷挤压件的表面粗糙度与模具工作表面的质量，几何形状及润滑等因素有关，一般粗糙度Ra可达3.2—0.4um，在理想的挤压条件下，可达0.1um。

阶段四冷挤压件坯料的制备及处理方法

1、冷挤压对毛坯的要求（1）冷挤压用毛坯表面应保持光滑，不能有裂纹、折叠等缺陷，一般要求毛坯表面粗糙度Ra在6.3um以下。（2）毛坯的几何形状应保持对称、规则，两端面保持平行。否则，易使凸模单面受力而折断。2、毛坯的形状和尺寸（1）毛坯的性质

（2）毛坯尺寸的确定

3、毛坯的制件方法原材料为板材的毛坯，可采用小间隙圆角凹模落料获得，毛坯质量好，效率高。原材料为棒料的毛坯，可用切削加工和冲剪获得，前者毛坯质量好，后者效率高且省料。杯形和预成形的毛坯使用反挤或拉深而成的毛坯。

4、坯料的软化、表面处理和润滑（1）毛坯软化热处理规范（见表5-2）（2）软化处理1）润滑处理的目的是降低单位挤压力，提高挤压件表面质量，延长模具使用寿命2）润滑前的表面处理方法有磷化处理，如碳钢；草酸盐处理，如不锈钢等3）涂润滑剂。冷挤压前，在坯料表面涂抹矿物油、植物油或皂化液等。阶段五变形程度和挤压力计算

1、变形程度的表示方法变形从程度是表示挤压时金属塑性变形量大小的指标，常用断面缩减率表示：

2、许用变形程度许用变形程度是指冷挤压时材料的许用变形程度，实际上是指模具强度允许的条件下，能保持模具有合理寿命的一次挤压的变形程度。碳钢的许用变形程度，如图5-16、图5-17、图5-18所示。

3、挤压力的计算确定挤压力的目的：一是确定此工序凸模上所承受的单位压力P，以此作为设计模具的重要依据；二是确定此工序变形所需的压力P（单位压力P乘凸模工作部分的投影面积F）。任务三冷挤压模具的典型结构及设计阶段一冷挤压模具分类及典型结构

阶段二冷挤压凸、凹模设计阶段一冷挤压模具分类及典型结构

1、冷挤压模具分类（1）按冷挤压方式分：正挤压模、反挤压模、复合挤压模及其他挤压模；（2）按照通用性有专用冷挤压模和通用冷挤压模；（3）按照调整的可能性有调式冷挤压模和不可调式的冷挤压模。2、冷挤压模具的典型结构（1）正挤压模具（2）反挤压模具阶段二冷挤压凸、凹模设计1、凸模设计（1）正挤压凸模（2）反挤压凸模2、