3第三章冲压工艺与压力机概述

第三章 冲压工艺与压力机 概论
第一节 冲压工艺概述 第二节 压力机的类型与选择 第三节 曲柄压力机
第一节 冲压工艺概述
一、冲压概念 冲压是在室温下，利用安装在压
力机上的模具对材料施加压力，使 其产生分离或变形，从而获得所需 零件的一种压力加工方法。
第一节 冲压工艺概述 冲压三要素？ 材料、模具、冲压设备
基本工序：冲孔、落料、切断、 切口、切边、剖切、整修等。
分离工序主要为剪切或冲裁工序。
工序名称
落料 冲孔
工序简图
工序特点与应用范围
利用模具沿工件封闭轮廓曲 线实施冲切，把工件从板料上分 离下来，冲裁下来的部分是各种 形状的平板零件，或用作拉延件 的毛坯
利用模具按封闭轮廓曲线冲 裁，冲下的部分为废料
一、变形物体的应力应变状态
1.空间应力状态l
三个主应力1 ,2 ,3 均不等于零
2.平面应力状态
三个主应力1 ,2 ,3 中有两个不等于零
3.单向应力状态
三个主应力 1 ,2 ,3 中只有一个不等于零
2 1
3 2
3 1 2 1
2
1 1
1
例. 题1 画出如图所示梁S截面的应力状态单元体
一、冲压工艺的特点？
4、生产效率高：普通压力机每分钟可生产 几十件；高速压力机每分钟可生产数百件或上 千件。
5、操作简单：操作工无需特殊的专项技能 要求。
6、制品成本低：由材料利用率、生产效率和 操作简单而得。
缺点：
模具设计制造周期长、加工精度 高、技术要求高、生产成本高
板材有良好的冲压成形性能、模具成 本高。
F
5
S平面
4
3
l/2
2
l/2
1
x1
1
S平面
5 4 3 2
1
x1 x2
5 4
3
2
1
2
x2
2
2
3
3
3
例题 2 画出如图所示梁 危险截面危险点的应力状态 单元体
y
1
4
2
z
3
x
S
FS
l
F
a
z2
4 Mz
T3
实践证明，塑性变形的物体主要是发生形状 的改变，而体积变化很小，可以忽略不计。 即可认为：ε1+ε2+ε3=0。这就是塑性变形体 积不变定律，它反映了三个主应变之间的相 互关系。
二、塑性变形条件（屈服准则）
当物体中某点处于单向应力状态时，只要 该点的应力达到材料的屈服极限，该点就进入 塑性状态。
对于复杂的三向应力状态，就不能仅根据 某一个应力分量来判断该点是否屈服，而要同 时考虑其他应力分量的作用。
只有当各个应力分量之间符合一定的关系 时，该点才开始屈服，这种关系就称为塑性变 形条件，或称屈服准则。
（2）落料：用落料模沿封闭轮廓冲裁板料或 条料，冲下部分为制件。
（3）切断：用剪刃或模具切断板料或条料的部 分周边，并使其分离。
（4）切口或切舌：用切口模将部分材料切开， 但并不使它完全分离，切开部分材料发生弯曲。
切舌
（5）切边 ：用切边模将坯件边缘的多余材料冲 切下来。
（6）剖切 ：用剖切模将坯件(弯曲件或拉深 件)剖成两部分或几部分。
③卷边：用卷边模将条料端部按一定半径卷 成圆形。
④扭弯：用扭曲模将平板毛坯的一部分相对另 一部分扭转成一定的角度。
（2）拉深 ：将一定形状的平板毛坯通过拉深模 冲压成各种形状的开口空心件；或以开口空心件 为毛坯通过拉深，进一步使空心件改变形状和尺 寸的冷冲压加工方法。
变薄拉深：用变薄拉深模减小空心件毛坯的直 径与壁厚，以得到底厚大于壁厚的空心件。
成形工序时，变形材料内部应力超过 屈服极限σs，但未达到强度极限σb，使 材料产生塑性变形，从而成形零件。
在实际生产中，一个零件的最终成形，往 往可能有几个不同工序的组合。
单工序模：指在冲压的一次行程过程中， 只能完成一个冲压工序的模具。
级进模：指在冲压的一次行程过程中，在 不同的工位上同时完成两道或两道以上冲压工 序的模具。
拉深
变薄 拉深
翻孔
工序简图
工序特点与应用范围
使平板的一部分相对于另一部 分产生扭转而形成空间曲面的形状
把平板料变成各种空心零件或 将空心零件变成更深的空心零件
把拉深加工后的空心件半成品 用减小直径与壁厚的方式来改变空 心零件的尺寸
在预先冲孔的板料半成品上或 未冲孔的板料上冲制成竖立的边缘
成形基本工序：弯曲、拉深、成形
冲压
设备——压力机 工艺装备——冲模
一、冲压工艺的特点？
1、节省材料：冷冲压属于少、无切削 加工；其材料可以充分利用；
2、制品互换性好：冷冲压件的尺寸公 差由模具保证 ，且一般无需做进一步机械 加工，因而有“一‘模’一样”的特征；
3、冷冲压可以加工壁薄、重量轻、形 状复杂、表面质量好、刚性好的零件；
工序名称 扩口
缩口
工序简图
工序特点与应用范围
在空心毛坯或管状毛坯的某个 部位使其径向尺寸扩大的变形方法
在空心零件或管状零件的某位 置使其尺寸减小的变形方法
旋压 整形
在旋转状态下利用辊轮使毛坯 逐步成形的方法
为了提高已成形零件的尺寸精 度或获得较小的圆角半径而采用的 成形方法
（1）冲孔：用冲孔模沿封闭轮廓冲裁工件或毛 坯，冲下部分为废料。
有关材料性质的一些基本概念
实际金属材料 b)理想弹塑性 c)理想刚塑性材料
屈雷斯加准则
法国工程师屈雷斯加提出材料的屈服与最大切应 力有关，即当受力材料中的最大切应力达到某一极限k 时，材料发生屈服。其表达式为
max k
用主应力表示时，则有：
1 2 3
max

1 3
2
k
基本工序：弯曲、拉深、成 形等工序
成形基本工序：弯曲、拉深、
成形等工序
工序名 称
弯曲
工序简图
工序特点与应用范围
把板料按要求弯成各种形 状，利用该工艺可以弯曲成形 状复杂的零件
卷圆
把板料端部卷成接近封闭 的半圆头，常用于加工类似铰 链的零件及日用品部分零件
成形基本工序：弯曲、拉深、成形
工序名称 扭曲
基本工序：弯曲、拉深、成形、冷挤压等。
（1）弯曲：把平面毛坯料制成具有一定 角度和尺寸要求的一种塑性成形工艺。
①压弯：用弯曲模将平板(或丝料、杆件) 毛坯压弯成一定尺寸和角度，或将已弯件作进 一步弯曲。
②拉弯：是在拉力与弯矩共同作用下实现弯 曲变形，使整个横断面全部受拉伸应力的一种 冲压工序 。
④缩口 ：指将预先拉深好的圆筒或管状坯 料，通过模具将其口部缩小的冲压工序。
⑤校平整形： 校平 ：指利用模具将有拱弯、翘曲的平板
制件压平的冲压工序。 整形：指利用模具将弯曲或拉深件局部或
整体产生不大的塑性变形的冲压工序。
校平
整形
分离工序和成形工序在板料承受应力
上有什么区别？
分离工序时，变形材料内部的应力超过强度极限 σb，使材料发生断裂而产生分离，从而形成零件。
所以冲压工艺只适用于大批量生产。
为什么冲压工艺也称为冷冲？ 冲压工艺有哪些缺点？
冲压工艺的应用
冲压在汽车、拖拉机、电机、电器、 仪表、和日用品的批量生产中，占据 十分重要的地位，已成为必不可少的 加工方法。
二、冲压工序分类
由于冲压加工零件的形状、尺寸、精度 要求、批量大小、原材料性能等的不同，其 冲压方法多种多样。 基本工序有：冲裁、弯曲、拉深
分离工序主要为剪切或冲裁工序。
工序名称
切断
工序简图
工序特点与应用范围
利用剪切模或冲裁模沿不封闭 曲线切断，常用于加工形状较为简 单的平板零件
修边
将成形零件的边缘修切整齐或 修切成其他形状
剖切
将冲压加工成的半成品零件剖 切成两个或两个以上的零件，这种 方法常用于对称零件或成组冲压的 零件
1、成形工序是指坯料依靠模具在压 力机作用下，使应力超过坯料的屈服 极限，坯料经过塑性变形后，使其成 为所要求形状的加工工序 。
复合模：指在冲压的一次行程过程中，在 同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序 的模具。
第二节 金属塑性变形分析
冲压成形时，外力通过模具或其他工具作用 在板料上，使板料内部产生应力。由于外力的 作用状况、板料的形状和模具尺寸千差万别， 因而引起板料内各点的应力与应变也各不相同， 因此必须研究变形物体内各点的应力状态、应 变以及产生塑性变形时各点应力之间及应力应 变之间的关系。
（3）成形：通过板料的局部变形来改变毛坯 的形状和尺寸的工序的总称。
①胀形 ：指从空心件内部施加径向力强 迫局部材料厚度减薄和表面积增大，获得所需 形状和尺寸的冷冲压工艺方法。
②起伏成形 ：平板毛坯或制件在模具的作用 下，产生局部凸起（或凹下）的冲压方法。
③翻边：指利用模具将工件上的孔边缘或外缘边 缘翻成竖立的直边的冲压工序。
工序名称 翻边
拉弯
胀形 局部 成形
工序简图
工序特点与应用范围
把半成品零件的外缘或内孔 冲制成竖立的边缘
在拉力与弯矩的共同作用下 实现弯曲变形，可以制成精度较 高的零件
在双向拉应力作用下实现的 变形，可以成形各种空间曲面形 状的零件
在板料毛坯或零件的表面上 局部地方压制出各种突起或凹陷 的形状
成形基本工序：弯曲、拉深、成形
二、冲压工序分类
冲裁：使板料实现分离的冲压工序。 弯曲：使板料沿弯曲线完成一定角度和形状 的冲压工序。 拉深：将平面板料变成各种开口空心零件， 或把空心件的形状、尺寸作进一步改变的冲 压工序。
二、冲压工序分类
冲压加工两大类型： 分离工序和成形工序。
1、分离工序——将冲压件或毛坯沿 一定的轮廓相互分离。
单向拉伸时，有
1 s , 2 3 0


1
3

wk.baidu.com
s

k
max
2
2
2k s
即： 2k
1
3
s
max 1 2 , 2 3 , 3 1 2k
（7）整修：用整修模去掉坯件外缘或内孔的 余量，以得到光滑的断面和精确的尺寸。
（8）精冲：用精冲模冲出尺寸精高，断面光 洁且垂直的零件。
2、成形工序：指材料在不破裂的条 件下产生塑性变形，从而获得一定形状、 尺寸和精度要求的零件。
冲压成形时，变形材料内部应力超过屈服 极限σs，但未达到强度极限σb，使材料 产生塑性变形，从而成形零件。成形工 序主要有弯曲、拉深、成形、冷挤压等。