板料冲压

(6) 修整 是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层 金属，去掉剪裂带和毛刺，提高冲裁件的尺寸精度 和表面精度。
2. 变形工序
—— 是使坯料的一部分相对于另一部分产生
位移而不破坏的工序。
如:拉深，弯曲，翻边，胀形等。
(1) 弯曲 ——是将坯料的一部分相对于另一部分弯曲成 一定角度的冲压加工方法。被弯材料可是板料、型 材或管料。
可采用加强筋措施 以薄材代替厚材。
3. 冲压件的精度和表面质量
在满足需要的前提下，尽量降低精度要求，而且 一般不要超过原材料的表面质量。
4.
简化工艺、节约材料
(1) 采用冲—焊结构
用于复杂冲压件，可分别冲 压成几个简单件，然后焊接 成整体，简化工艺
(2) 采用冲口工艺 ——可以减少组合件数量
(3)在不改变使用性能的前提下，简化拉深件结构， 可减少工序并节约材料。
落料和冲孔的区别在于： 落料：冲落部分为成品，周边是废料； 冲孔：是为了获得带孔的冲裁件，冲落部分为 废料。
(1) 冲裁分离过程
冲裁时板料的变形和分离过程对冲裁件质量有 很大的影响。其过程可分为三个阶段。
弹性变形阶段→塑性变形阶段→断裂分离阶段
冲裁出的工件断面分为四个特征区，分别为圆 角带（塌角）、光亮带、剪裂带和毛刺。
板厚越大，m取 值应越大。
设计落料模时，取凹模作为设计基准，然后根 据间隙确定凸模尺寸。设计冲孔模时，取凸模作为 设计基准，然后根据间隙确定凹模尺寸。
(3) 凸凹模刃口尺寸的确定
落料件尺寸会随凹模刃口磨损而增大，因此，加
工凹模刃口时取落料件公差范围的最小尺寸；
冲孔件尺寸会随凸模刃口磨损而减小，因此，加
压边圈——防止工件起皱 压边力不能太 大，一般为 2~3MPa。
旋压法加工拉深件(见P115)： 旋压是将板料毛坯紧夹在模芯上，由旋压机带 动模芯与毛坯一起高速旋转，同时利用旋压工具的 压力和进给运动使毛坯产生局部变形。如：油罐车 的封头成型。
旋压法加工拉深件 1 —坯料；2—顶柱；3—压 杆；4—模型
表面积增大，以获得具有一定几何形 状的零件。
例如：汽车轮上的挡泥板、防盗门门板
二. 典型零件冲压工艺示例
汽车消音 器零件的 冲压成型
翻边
冲槽
三.冲模模具与设备
1. 简单冲模 ——在冲床的一次冲程中只完成单一 工序
有顶出机构的拉深冲模
拉深冲模
2. 连续冲模 ——在冲床的一次冲程中，在模具的 不同部位同时完成数道工序的模具。
r凹 = 10s， r凸 = (0.6 ~1) r凹
凸凹模间隙： Z = (1.1 ~ 1.2)s
其间隙远比冲裁模大。间隙过小，模具与拉深件 之间的摩擦力增大，易拉穿工件和擦伤工件表面。间 隙过大，容易使工件起皱。
拉深系数
拉深件直径d与坯料直径D的比值称为拉深系数， 是衡量拉深变形程度的指标。 m = d /D m的值越小，表明拉深件直径越小，金属的变 形量越大，工件越容易破裂。因此，拉深系数应 大于极限拉深系数。 m的取值一般在0.5~0.9之间，且板料越薄， m 的取值也越大。
式中 L —— 冲裁周边长度(mm) S —— 板料厚度(mm) τ —— 材料抗剪强度(MPa) ，一般τ= 0.8 σb k —— 系数，一般可取 1.3
(5) 冲裁件的排样 排样是指落料件在条料、带料或板料上合理布置的 方法。排样合理可使废料最少，材料利用率高。 有搭边排样(图a,b,c) 无搭边排样(图d）
Hale Waihona Puke 汽车消音器后盖零件结构改进后的消音器后盖零件节省材料50%，由8道工 序减少到2道工序。
工凸模刃口时取靠近孔的公差范围的最大尺寸。 思考题：用Φ50mm冲孔模具来生产Φ 50mm的落料 件能否保证落料件的精度？为什么？
(4) 冲裁力P (N)的计算 计算冲裁力是为了合理选择冲压设备和设计 模具，冲压的吨位必须大于冲裁力，否则会导致设 备超载而损坏。 平刃冲模的冲裁力F可按下式计算：
F = kLSτ
精冲件的断面垂 直，表面平整， 零件精度可达 4~2级，表面粗 糙度值达到 0.8~0.4 μm。
(2) 凸凹模间隙 Z
Z/2
——即凹模和凸模工作部 分的水平投影尺寸之差。 Z = ms
s —— 板厚 m ——与板料性能及厚度有 关的系数
当板料较薄时，m可取如下数据： 低碳钢： m = 0.06 ~ 0.09 高碳钢： m = 0.08 ~ 0.12 铜、铝合金： m = 0.06 ~ 0.10
圆角带是刃口刚压入材料时，刃口附近的材料产生 弯曲和伸长的结果，材料硬度越低，圆角带越大； 光亮带是材料受挤压形成的垂直、 光亮的断面部分，塑性越好，光亮 带越大； 断裂带是裂纹扩展形成的撕裂面， 断面粗糙且有斜度。
冲裁出的工件断面分为四个特征区，分别为塌 角、光亮带、剪裂带和毛刺。
冲裁区应力与应变情况
第四节
板料冲压
板料冲压 ——利用冲模和冲压设备使金属板 料产生分离或变形的加工方法。
1 板料冲压的特点： 板料冲压录像资料
1）可以冲压出形状复杂的零件，废料少；
2）产品精度、表面质量高，互换性好； 3）冲压件质量轻，耗材少，强度、刚度较高；
4）冲压操作简单，便于机械化自动化生产，生 产效率高，成本低。
弯曲产品
板料弯曲时，内侧受压缩，外侧受拉伸，当拉 应力超过板料σb时，会出现裂纹。
弯曲产品
最小弯曲半径 rmin=(0.25~1)δ（δ为金属板料厚度）
弯曲时要注意板料的纤维组织方向——合理应用。
纤维组织方向与弯曲线尽可能垂直
回弹现象，回弹角：0 ~ 10o
(2) 拉深 ——是利用拉深模具使冲裁后得到的平板坯料 变形成开口空心零件的工序。
以避免应力集中
(2) 弯曲件的要求
① 形状尽量对称
② 弯曲边的平直部分: H > 2s ③ 弯曲带孔件时：L > (1.5~2)s
(3)对拉深件的要求
① 外形力求简单、对称，深度不宜过大。
② 圆角半径 > 最小圆角半径。
2. 冲压件的厚度 在满足使用的前提 下，尽量采用硬度较低 的薄材，以节约材料。
2 适用范围
1）材料： ——原材料必需有足够的塑性，如低碳 钢、铜合金、铝合金、镁合金及塑性好的高合金钢； 其形状为板料、条料或带料。
2）规模：大批量生产 3 常用设备 剪板机（剪床）
冲床
4 基本工序 分离和变形工序
金属板材的生产——轧制
一. 冲压基本工序 ——分离、变形二大类 1.分离工序 ——是使坯料的一部分相对于 另一部分相互分离的工序。如落料、冲孔、 切断和修整等。 落料和冲孔：统称为“冲裁”，是使坯料按 封闭轮廓分离的工序。 切断：沿不封闭轮廓线分离。
径向受拉 同时有塑性弯曲，减薄最严重。 应力区， 板料厚度 凸模下的板料形成筒底，为传力 减薄
区，厚度基本不变。
筒底为传 力区，厚 度基本不 变
深
② 拉深件质量影响因素 拉深中的废品主要是拉穿与起皱。
影响拉深件质量的主要因素 凸凹模的圆角半径：
拉深模的工作部分不能是锋利的刃口，必须作 成一定的圆角。圆角半径过小，容易出现板料拉穿。 对于钢的拉深件：
(3) 翻边 —— 在带孔的平板坯料上用扩孔的 方法获得凸缘加工方法。
翻边时的变形程度由翻 边系数K来表示：
d0
K=d0 /d
——式中d0 /d分别为翻边 前后孔径尺寸。
当零件所需凸缘的高度较大时，一次翻边不 能成形时，可采用先拉深、后冲孔、再翻边的工 艺来实现。
(4) 胀形
——利用模具使板料厚度减薄、局部
a-塌角
b-光亮带 c-剪裂带 d-毛刺
圆角带是刃口刚压入材料时，刃口附近的材料产生 弯曲和伸长的结果，材料硬度越低，塌角越大； 光亮带是材料受挤压形成的垂直、光亮的断面部分， 塑性越好，光亮带越大； 剪裂带是裂纹扩展形成的撕裂面， 断面粗糙且有斜度。 毛刺是在形成微裂纹时形成的，当 凸模继续下行时已形成的毛刺被拉 长，并残留在冲裁件上。 光亮带、剪裂带、圆角带和毛刺等四个部分在整 个断面上的比例随材料的性能、厚度、间隙、模具 结构等冲裁条件的不同而变化。
当成型时的拉深系数小于极限拉深系数时，工 件不能一次拉深成型，必须经过多次拉深成型。
多 次 拉 深
注意：在多次拉深中，为了消除加工硬化，在多次 拉深工序之间必须安排退火工艺。
m的取值一般在0.5~0.9之间，且板料越薄， m 的取值也越大。
润滑——减少摩擦 为了减轻在拉深过程中板料与模具之间的摩擦， 避免划伤工件表面，减少模具磨损，常在成型过程 中使用润滑剂。
① 拉深过程
拉深动画
把直径为D的平板坯料放在凹模上，在凸模 的作用下，坯料被拉入凸模和凹模的间隙中，形 成筒形拉深件。
深
深
变形最 大位置
深
深
图2-62 圆筒件拉深过程
略有增加；径向受拉应力，
受切向压应 力区，厚度 在变形过程中，周边部分受切向压应力，厚度 增加
使板料连续拉入凹模，形成筒壁。
凹模圆角处材料除受径向拉伸外，
冲孔 + 落料的连续冲模
3. 复合冲模 ——在冲床的一次冲程中，在模具的 同一部位同时完成数道工序的模具。
四.板料冲压件的结构工艺性
1. 冲压件的形状与尺寸
(1) 对冲裁件的要求 ① 形状力求简单、对称 避免长槽和长悬臂结构 尽量采用规则几何形状 节约材料的形状设计
② 冲孔尺寸不能太小 孔径 > 板厚 ③采用圆角过渡。如 表2-11