2-4 板料冲压板料冲压sheet forming 利用冲模使板料变形或分利用冲模使板料变形或分离的压力加工方法。一般板料离的压力加工方法。一般板料冲压是在冲压是在再结晶温度以下再结晶温度以下进行，进行，所以又叫所以又叫冷冲压冷冲压。冷冲板料通。冷冲板料通常厚度不大于常厚度不大于6mm6mm。冲压概念冲压概念 具有塑性的金属：低碳钢、奥氏体不锈钢、铜或铝合金具有塑性的金属：低碳钢、奥氏体不锈钢、铜或铝合金非金属材料：胶木、云母、纤维板、皮革非金属材料：胶木、云母、纤维板、皮革冲压材料冲压材料 板料冲压板料冲压 冲压优点冲压优点(1)(1)冲压件冲压件精度高，表面光洁精度高，表面光洁，无切削，互换性好，无切削，互换性好(2)(2)冲压件质量轻、强度、冲压件质量轻、强度、刚性较高刚性较高(3)(3)操作简便，生产率高，易于操作简便，生产率高，易于自动化自动化(4)(4)废料少，成本低废料少，成本低板料冲压板料冲压 冲压局限冲压局限(1)(1)变形冲压件的材料应有足够塑性与较低变形抗力变形冲压件的材料应有足够塑性与较低变形抗力(2)(2)模具费用高，不宜单件小批生产模具费用高，不宜单件小批生产冲压应用冲压应用适于大批量生产适于大批量生产板料冲压板料冲压 冲压设备冲压设备剪板机（剪床）剪板机（剪床）把板料剪切成把板料剪切成条状坯料条状坯料压力机（冲床）压力机（冲床）冲压坯料制成所需形状和尺寸的冲压坯料制成所需形状和尺寸的零件零件平刃剪床平刃剪床滚剪滚剪单曲柄单曲柄冲床冲床双曲柄双曲柄冲床冲床油压油压冲床冲床板料冲压板料冲压 工序分类工序分类(1)(1)分离工序分离工序板料一部分与另一部分分离板料一部分与另一部分分离 如如落料落料与与冲孔冲孔（沿封闭轮廓线分离）、（沿封闭轮廓线分离）、 切断切断（按不封闭轮廓线分离）等（按不封闭轮廓线分离）等(2)(2)变形工序变形工序坯料产生塑性变形而不破裂坯料产生塑性变形而不破裂 如如弯曲弯曲、拉深拉深、翻边翻边等等分离工序分离工序 1. 1. 冲裁冲裁 冲裁冲裁落料与冲孔落料与冲孔 落料落料：从板料上冲出一定外形的零件或坯料，：从板料上冲出一定外形的零件或坯料，冲下部分冲下部分是成品是成品 冲孔冲孔：在板料上冲出孔，：在板料上冲出孔，冲下部分是废料冲下部分是废料1.1 1.1 冲裁概冲裁概念念 普通冲裁时由于普通冲裁时由于间隙比较大间隙比较大，冲裁分离过程，冲裁分离过程不是纯剪不是纯剪切切状态，所以整个变形过程有以下三个阶段组成，其最后状态，所以整个变形过程有以下三个阶段组成，其最后阶段因阶段因撕裂而分离撕裂而分离。 弹性变形阶段弹性变形阶段: :凸模压缩板料，使之产生局部弹性拉伸凸模压缩板料，使之产生局部弹性拉伸和弯曲变形，最终在工件上呈现出和弯曲变形，最终在工件上呈现出圆角带圆角带。 塑性变形阶段塑性变形阶段: :当板料变形区应力满足当板料变形区应力满足屈服条件屈服条件时，便时，便形成塑性变形，材料挤入凹模，并引起形成塑性变形，材料挤入凹模，并引起冷变形强化冷变形强化。在工件。在工件剪断面上表现为剪断面上表现为光亮带光亮带。此阶段终了时，在应力集中的刃口。此阶段终了时，在应力集中的刃口附近附近出现微裂纹出现微裂纹，这时，这时冲裁力最大冲裁力最大。 断裂分离阶段断裂分离阶段：随着凸、凹模刃口的继续压入，上下：随着凸、凹模刃口的继续压入，上下裂裂纹延伸纹延伸，以至相遇重合，板料被分离。这一过程在工件剪断，以至相遇重合，板料被分离。这一过程在工件剪断面上产生一面上产生一粗糙的粗糙的撕裂带撕裂带。冲裁冲裁 1.2 1.2 冲裁过冲裁过程程冲裁冲裁 1.2 1.2 冲裁过冲裁过程程断面：圆角带、光亮带、断裂带、毛刺断面：圆角带、光亮带、断裂带、毛刺冲裁冲裁 1.2 1.2 冲裁过冲裁过程程冲裁零件断面的组成冲裁零件断面的组成影响冲裁件断面质量、模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力影响冲裁件断面质量、模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力冲裁冲裁 1.3 1.3 冲裁工艺设计冲裁工艺设计1.3.1 1.3.1 凸凹模间隙凸凹模间隙 落料时落料时：d凹凹= d料料min， d凸凸= d凹凹-Z； 冲孔时冲孔时：d凸凸= d孔孔max， d凹凹= d凸凸+Z 间隙过小间隙过小，毛刺大，且模具摩擦严重；，毛刺大，且模具摩擦严重；间隙过大间隙过大，则光亮带小，摩擦较轻，卸料力和推件力小。，则光亮带小，摩擦较轻，卸料力和推件力小。 所以冲裁件质量要求高时，选小间隙；否则选大间隙，所以冲裁件质量要求高时，选小间隙；否则选大间隙，延长冲模寿命。延长冲模寿命。冲裁冲裁 1.3 1.3 冲裁工艺设计冲裁工艺设计1.3.1 1.3.1 凸凹模间隙凸凹模间隙1.3.2 1.3.2 凸凹模刃口尺寸凸凹模刃口尺寸冲裁冲裁 1.3 1.3 冲裁工艺设计冲裁工艺设计1.3.3 1.3.3 排样设排样设计计落料件在条料、带料或板料上的布置方法称为落料件在条料、带料或板料上的布置方法称为排样排样，要求：，要求： (1) (1)提高冲裁件提高冲裁件精度精度；(2)(2)提高冲裁件提高冲裁件性能性能（纤维方向）（纤维方向） (3) (3)提高材料提高材料利用率利用率落样件排样方法落样件排样方法冲裁冲裁 1.3 1.3 冲裁工艺设计冲裁工艺设计1.3.3 1.3.3 排样设计排样设计排样布置排样布置冲裁冲裁 1.3 1.3 冲裁工艺设计冲裁工艺设计1.3.3 1.3.3 排样设计排样设计排样图排样图 利用利用修整模修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层薄层金属，切金属，切掉剪裂带及毛刺，以提高精度，降低表面粗糙度。掉剪裂带及毛刺，以提高精度，降低表面粗糙度。与切削与切削加工相似，与冲裁不同加工相似，与冲裁不同。 外缘修整（外形），外缘修整（外形）， 内缘修整（内孔）。内缘修整（内孔）。分离工序分离工序 2. 2. 整整修修分离工序分离工序 3. 3. 精密冲裁精密冲裁 又称又称无间隙冲裁无间隙冲裁，采用齿圈压板，采用齿圈压板，三向压应力三向压应力，塑，塑性剪切性剪切无裂纹分离无裂纹分离，断面与板面垂直，断面与板面垂直，光亮，精度高光亮，精度高 变形工序：使坯料的一部分相对另一部分产生位移而变形工序：使坯料的一部分相对另一部分产生位移而不不破裂破裂的工序为变形工序。拉深、弯曲、翻边、胀形等。的工序为变形工序。拉深、弯曲、翻边、胀形等。 板料冲压板料冲压 二、变形工序二、变形工序1. 1. 弯弯曲曲将坯料弯成具有一定角度或形状将坯料弯成具有一定角度或形状变形工序变形工序 1. 1. 弯曲弯曲1.1 1.1 弯曲变弯曲变形形弯曲变形主要发生在弯曲中心角范围弯曲变形主要发生在弯曲中心角范围板料靠凸模侧受压缩短，靠凹模侧受拉伸长板料靠凸模侧受压缩短，靠凹模侧受拉伸长弯曲弯曲 1.1 1.1 弯曲变弯曲变形形1.1.1 1.1.1 最小弯曲半最小弯曲半径径 板厚一定，弯曲半径板厚一定，弯曲半径rr，板料外侧（靠凹模侧）伸长，板料外侧（靠凹模侧）伸长，直至弯裂，因此存在不弯裂的最小弯曲半径，直至弯裂，因此存在不弯裂的最小弯曲半径 减小最小弯曲半径的因素：减小最小弯曲半径的因素： (1) (1) 沿板料纤维方向弯曲沿板料纤维方向弯曲 (2) (2) 板料塑性好板料塑性好 (3) (3) 板料表面质量好，光洁板料表面质量好，光洁弯曲弯曲 1.1 1.1 弯曲变弯曲变形形1.1.2 1.1.2 中性层中性层 变形区厚度方向，伸、缩变形区间，有一层金属不变形区厚度方向，伸、缩变形区间，有一层金属不变形变形中性层中性层弯曲弯曲 1.1 1.1 弯曲变弯曲变形形1.1.3 1.1.3 回弹回弹 因弹性恢复，因弹性恢复，弯曲件角度和弯曲半径较凸模增大弯曲件角度和弯曲半径较凸模增大，回弹影响弯曲件精度回弹影响弯曲件精度 模具的弯曲角应减小一个回弹量模具的弯曲角应减小一个回弹量（随板材屈服强度（随板材屈服强度和弯曲角度而增大）和弯曲角度而增大）1.2.1 1.2.1 下料长度下料长度弯曲弯曲 1.2 1.2 弯曲工艺设计弯曲工艺设计 实际是弯曲件实际是弯曲件o-oo-o中性层中性层长度的计算长度的计算弯曲弯曲 1.2 1.2 弯曲工艺设弯曲工艺设计计1.2.2 1.2.2 弯曲力弯曲力 与坯料与坯料板厚、材料、弯曲部面积板厚、材料、弯曲部面积等有关，是设计等有关，是设计弯曲模和选择压力机的主要依据弯曲模和选择压力机的主要依据弯曲弯曲 1.2 1.2 弯曲工艺设弯曲工艺设计计1.2.3 1.2.3 弯曲工序弯曲工序 利用模具使落料后得利用模具使落料后得到的平板坯料变形成到的平板坯料变形成开口开口空心空心零件的成形工序。零件的成形工序。 拉深过程：拉深过程：底部不变底部不变形形，直壁由，直壁由D-dD-d环形部分形环形部分形成。成。 板料冲压板料冲压 2. 2. 拉拉深深deep forming二、变形工序二、变形工序桶形件拉深桶形件拉深变形工序变形工序 2. 2. 拉深拉深2.1 2.1 拉深变拉深变形形 凸缘直径减小，转化为侧壁，为主要变形区。该区凸缘直径减小，转化为侧壁，为主要变形区。该区径向径向受拉产生受拉产生拉应变拉应变，切向切向（周向）受压产生（周向）受压产生压应变压应变变形工序变形工序 2. 2. 拉深拉深2.2 2.2 拉深系拉深系数数 是衡量拉深变形程度的主要工艺参数，用拉深件直径与是衡量拉深变形程度的主要工艺参数，用拉深件直径与毛坯直径的比值毛坯直径的比值m m表示表示: m=d/D: m=d/D mm，变形程度变形程度，拉深应力，拉深应力，易拉裂易拉裂 为保证正常拉深，有一极限拉深系数，即为保证正常拉深，有一极限拉深系数，即最小拉深系数最小拉深系数变形工序变形工序 2. 2. 拉深拉深2.3 2.3 拉深缺拉深缺陷陷压应力使板料失稳压应力使板料失稳拉应力超拉应力超过材料的过材料的抗拉强度抗拉强度变形工序变形工序 2. 2. 拉深拉深2.4 2.4 拉深缺陷的防止拉深缺陷的防止(1)(1)拉深系数拉深系数不小于极限拉深系数不小于极限拉深系数(4)(4)减小减小阻力阻力：合理的压边力，模具表面粗糙度小和润滑好：合理的压边力，模具表面粗糙度小和润滑好(2)(2)凸凹模工作部分应为凸凹模工作部分应为圆角圆角(3)(3)合理的凸凹模合理的凸凹模间隙间隙(5)(5)加加压边圈压边圈（防止起皱）（防止起皱）变形工序变形工序 2. 2. 拉深拉深2.5 2.5 下料尺下料尺寸寸 筒形拉深件按变形前后筒形拉深件按变形前后表面积相同表面积相同、形状相似形状相似原则，原则，再加修边余量再加修边余量 变形工序变形工序 2. 2. 拉深拉深2.6 2.6 拉深次数拉深次数(1)(1)小深度拉深件一次拉深小深度拉深件一次拉深 (2) (2)深腔拉深件多道次拉深深腔拉深件多道次拉深 每道次拉深系数不大于极限拉深系数，而总拉深系数每道次拉深系数不大于极限拉深系数，而总拉深系数变小（变小（m m总总=m=m1 1 m m2 2 m m3 3 m mn n ）变形工序变形工序 3. 3. 其他变形工其他变形工序序3.1 3.1 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变形工序变形工序 3. 3. 其他变形工其他变形工序序3.2 3.2 胀形胀形 利用模具使空心件或管状件利用模具使空心件或管状件由内向外扩张由内向外扩张变形工序变形工序 3. 3. 其他变形工其他变形工序序3.3 3.3 缩口缩口 利用模具使空心件或管利用模具使空心件或管状件的口部直径缩小状件的口部直径缩小变形工序变形工序 3. 3. 其他变形工其他变形工序序3.4 3.4 压筋压筋拉深坯料某一局部，可在坯料上获得凸起拉深坯料某一局部，可在坯料上获得凸起板料冲压板料冲压 三、冷冲压模具三、冷冲压模具1. 1. 简单冲模简单冲模 一个冲压行程，完成一道冲压工序一个冲压行程，完成一道冲压工序板料冲压板料冲压 三、冷冲压模具三、冷冲压模具2. 2. 连续冲模连续冲模 一个冲压行程，在模具一个冲压行程，在模具不同工位不同工位上上同时完成两道以上工序同时完成两道以上工序冲孔和落料冲孔和落料同时进行同时进行板料冲压板料冲压 三、冷冲压模具三、冷冲压模具3. 3. 复合冲模复合冲模 一个冲压行程，在模具一个冲压行程，在模具同一工位先后完成两道以上工序同一工位先后完成两道以上工序再拉深再拉深先落料先落料板料冲压板料冲压 三、冷冲压模具三、冷冲压模具4. 4. 模具件分模具件分类类 (1) (1)工作零件：工作零件：使板料成形，如凸模、凹模等使板料成形，如凸模、凹模等 (2) (2)定位、导料零件定位、导料零件：使板料定位、送进的零件，如：使板料定位、送进的零件，如挡料销、导料板等挡料销、导料板等 (3) (3)卸料、压料零件：卸料、压料零件：压住板料、将件或料从模具上压住板料、将件或料从模具上卸下或推出的零件，如压边圈、卸料板、顶件板等卸下或推出的零件，如压边圈、卸料板、顶件板等 (4) (4)结构零件：结构零件：起模具装配、固定的零件，如模座、起模具装配、固定的零件，如模座、模柄，模固定板、导柱、导套等模柄，模固定板、导柱、导套等板料冲压板料冲压 四、冲压工艺设计实例分析四、冲压工艺设计实例分析1. 1. 工艺方案工艺方案 考虑零件精度要求不高，生产批量较大，采用工艺方考虑零件精度要求不高，生产批量较大，采用工艺方案三：工序集中，效率高，模具较简单，寿命较高案三：工序集中，效率高，模具较简单，寿命较高方案一：用简单冲模，先落料、后冲孔方案一：用简单冲模，先落料、后冲孔方案二：用复合冲模完成冲孔、落料方案二：用复合冲模完成冲孔、落料方案三：用连续冲模同时完成冲孔、落料方案三：用连续冲模同时完成冲孔、落料端盖端盖板料冲压板料冲压 四、冲压工艺设计实例分析四、冲压工艺设计实例分析2. 2. 排样设计排样设计