#9第九章 金属容器冲压工艺概述

和设计模具。
（mm）；
平刃冲模的冲裁力可以按 t——材料厚度（mm）；
下式计算：
τ——材料抗剪强度（N／
PkLt
m2）；
有时为计算方便，也可 k——系数，一般取1.3 采用下式估算冲裁力：
PLtb
为便于计算，可取τ=0.8σb，σb是 此种材料的强度极限。
四、冲裁力及其降低方法
2、降低冲裁力的方法 （1）材料加热红冲。 （2）阶梯状多凸模冲裁。 （3）斜刃口模具冲裁。
五、精密冲裁
1、精冲 （2）工艺过程 ①板料送入模具内； ②模具闭合，板料被齿圈压板、凹模、凸模和顶出器压紧 ③材料在压紧状态下被冲裁； ④冲裁结束，上、下模分开； ⑤齿圈压板卸下废料，并且向前送料； ⑥顶出器顶出零件，并且取走零件。
五、精密冲裁
2、半精冲 （1）小间隙圆角刃口冲裁。 特点：①小圆角刃口；
r——弯曲件内半径；
α——弯曲件中心角。
若R=r+ηt，其中η为材料减薄系数，代入式（11 －2）可得：

r t
t
2
这个关系式表明了应变中性层在变形过程中逐 步内移的特性。在弯曲过程中，r／t是逐步变小 的，所以ρε也逐步变小。
二、最小弯曲半径
2、最小弯曲半径的确定 在弯曲过程中，材料外层纤维受拉应力，当材料 的厚度一定时，弯曲半径r越小，则拉应力越大。 当弯曲半径r小到一定极限值时，材料外层纤维应 力过大，而使弯曲件的外层出现裂纹及破裂。
间隙过大
光亮带小，圆角断裂斜度大，毛刺大而厚， 不易去除。
二、冲裁模间隙
2、冲裁模间隙对冲裁的影响 （2）冲模间隙对冲裁力、卸料力、推件力的影响
间隙过小
冲裁力、卸料力、推件力大。
间隙过大
冲裁力、卸料力、推件力小，尤其是卸料力、 推件力影响明显。
二、冲裁模间隙
2、冲裁模间隙对冲裁的影响 （3）充模间隙对模具寿命的影响
2、半精冲 （3）上、下冲裁法（往复冲裁） 特点：①工件上下都能进行冲裁；
②增大光亮带在断面上的比例； ③毛刺少，断面质量高。 适用：厚度较大的材料
六、修整
1、概念： 整修是将普通冲裁后所得到的毛坯放在整修模 中进行一次或数次整修加工，去掉粗糙不平的 断面与锥度，得到光滑平整的断面，提高冲裁 件的加工精度。
三、弯曲回弹现象
1、回弹值的计算（图11－8）
①r＞10t， r/ r 12ms r

E t
2msrEt
三、弯曲回弹现象
②r<5t，这是属于小弯曲半径的自由弯曲，回弹 后的弯曲中心角发生变化，而弯曲半径的变化 却很小，可以不予考虑。
90
∆β——弯曲中心角为φ°时的回弹角； φ°——弯曲件中心角； Δα——弯曲中心角为 90°时的回弹角。
3、提高冲裁质量的措施 （1）减小模具间隙。 （2）压紧凹模上材料，对凸模下的材料施加反压
力。 （3）润滑。 （4）尽可能采用合理间隙下限值。 （5）保质冲模刃口的锋利。
二、冲裁模间隙
1、冲裁模间隙值的确定 2、冲裁模间隙对冲裁的影响
二、冲裁模间隙
1、冲裁模间隙值的确定 （1）理论确定法
ctbtgt1btg
个切向应力为零的应力层。
应变中性层：在拉伸变形与压缩变形之间必存在 一个长度不变的应变层。
一、弯曲变形过程
2、塑性弯曲阶段 随着外加弯矩的增加，板材的弯曲变形增大， 其内、外表层金属先达到屈服极限，板料开始 由弹性变形阶段转入塑性变形阶段。 根据弯曲变形程度，塑性弯曲可分为三类：
（1）弹塑性弯曲
这类弯曲的变形量仍较小。其板料断面的中心 部分仍保持很大的弹性弯曲变形区域，有内外 表面已进入塑性变形。
2、方法 （1）外缘修整：利用凹模切削余料。 （2）内孔修整：利用凸模切削余料。
一、弯曲变形过程
1、弹性弯曲阶段 2、塑性弯曲阶段 3、弯曲变形过程的特点
二、最小弯曲半径
1、应变中性层的位置 2、最小弯曲半径的确定
三、弯曲回弹现象
1、回弹值的计算 2、影响回弹量的因素 3、减小回弹的措施
四、弯曲件的工艺性
（1）定义：把不致使材料弯曲时发生破坏与折断 时减小弯曲半径的极限值，称为此材料的最小弯 曲半径。常用最小相对弯曲半径rmin／t来表示。
二、最小弯曲半径
2、最小弯曲半径的确定 （2）计算
rm t in222m maaxx1
φ max——材料拉伸试验所得到的最大剖面收缩率。 η——材料减薄系数
一、弯曲变形过程
3、弯曲变形过程的特点 ①变形区主要处在弯曲件的圆角部分，而在远离
圆角区的两端则不发生变形。 ②在弯曲变形区内，其外区的切向金属受拉伸长，
其内区的切向金属受压缩短。在这两个变形区 内，有一层金属层长度不变，即应变中性层。 ③当弯曲半径与板厚之比r／t较小时、变形后的材 料产生厚度变薄现象。
• 冲裁作用 ①直接制成零件。 ②为后续的弯曲、拉深和成型等工序作准备。
一、冲裁过程
1、过程 2、断面 3、提高冲裁质量的措施
1、过程
弹性变形阶段
一、冲裁过程
塑性变形阶段
断裂分离阶段
1、过程
一、冲裁过程
2、断面 光亮带（b） 圆角带（a） 剪裂带（c） 毛 刺（d）
一、冲裁过程
一、冲裁过程
二、最小弯曲半径
1、应变中性层的位置
应变中性层的位置可以利用变形前后体积不变
的条件确定（图11－7）。
L
LbtR2r2 b
2
R 2 t2 2 t（11－2）
L——板料弯曲部分原长； ρε——应变中性层半径 ;
t——板料原厚；
b——板料原宽；
R——弯曲件外半径；
m＝8～12％
下述经验公式来计算合 理间隙：
c=mt
当t>3mm时，由于冲裁力
较大，可适当方大经验 系数，一般放大到1.5倍。
c ——单边间隙
t ——材料厚度 m——经验系数
根据材料性 能及厚度确
定
二、冲裁模间隙
2、冲裁模间隙对冲裁的影响 （1）冲裁模间隙对冲裁质量的影响
间隙过小
光亮带大，毛刺、圆角小，断面裂纹上下偏 移，形成第二光亮带。
二、最小弯曲半径
2、最小弯曲半径的确定 （3）影响材料最小弯曲半径的因素 ①材料的机械性能。 ②弯曲方向。 ③板料边缘状态。 ④弯曲中心角。
三、弯曲回弹现象
弯曲变形结束后不受外力作用时，总是伴有弹 性变形，使弯曲件的弯曲中心角与弯曲半径变 得同模具的尺寸不一致，这种现象称为回弹。 回弹后的中心角变小，曲率半径增大。
一、弯曲变形过程
（2）线性纯塑性弯曲
这类弯曲的变形比弹性变形大，板料内塑性区扩展 到整个板料断面，此时，应力、应变状态仍可看成 线性应力状态，中性层仍处在板材厚度中间。
（3）立体纯塑性弯曲
这类弯曲的材料变形最大，不仅外侧部分的板料 存在纵向拉应力和内侧部分存在纵向压应力，而 且板料厚度方向产生压应力。
三、凸凹模刃口尺寸计算
2、具体计算 落料
D dD ma x xd
D pD dZminp
冲孔
dpdmi nxp
dddpZmi nd
三、凸凹模刃口尺寸计算
3、加工方法 （1）凸凹模具分别加工
圆形、矩形等形状 规则刃口的模具
必须保证：pdZmaxZmin
1、弯曲件的弯曲半径 2、弯曲件的形状 3、弯曲件孔边距离 4、弯曲件直边高度 5、设计工艺孔、槽
一、弯曲变形过程
1、弹性弯曲阶段
特点：变形量很小，应力仅产生于弯曲圆弧的切
线方向。
与凸模接触的靠近内侧的板料，产生收缩变 形，应力状态为单向Fra Baidu bibliotek压。与凹模接触的靠 近外侧的应力状态为单向受拉。
应力中性层：在拉应力与压应力之间，必存在一
（2）配作法（在实际生产中常用） 落料：先按计算尺寸制出凹模，再根据凹模的实 际尺寸，按最小合理间隙配制凸模。
冲孔：先按计算尺寸制造出凸模，再配制凹模。
四、冲裁力及其降低方法
1、冲裁力的计算 2、降低冲裁力的方法
四、冲裁力及其降低方法
1、冲裁力的计算
P——冲裁力（N）；
目的：合理地选用压力机 L——冲裁周边长度
t
依据：保证冲裁时材料上、 c——单边间隙
下两剪切裂纹重合而交 于一条连线。
t ——材料厚度 b——光亮带宽度
b/t——产生裂纹时凸模挤 入材料的相对深度
β——剪裂纹与垂直线之间 的夹角
二、冲裁模间隙
1、冲裁模间隙值的确定
软钢、纯铁 m＝6～9％
（2）经验确定法
铜、铝合金 m＝6～10％
根据实践经验，往往采用 硬钢
• 包装工业中的金属容器一般都属于薄壁容器， 加工时需要采用冷冲压工艺。
第一节 冲裁工艺
• 冲裁概念 • 冲裁作用 一、冲裁过程 二、冲裁模间隙 三、凸凹模刃口尺寸计算 四、冲裁力及其降低方法 五、精密冲裁 六、修整
第二节 弯曲成型
一、弯曲变形过程 二、最小弯曲半径 三、弯曲回弹现象 四、弯曲件的工艺性
寸决定于凸模尺寸。 （2）由于模具在冲裁过程中存在磨损，因此，设
计落料模时，凹模公称尺寸应取工件尺寸公差 范围内的较小尺寸。 （3）确定冲模刃口制造公差时，同时应考虑工件 的公差要求。
2、具体计算
三、凸凹模刃口尺寸计算
δp
Zmin
Δ
δd
Dp Dd
Dmax
dmin dp dd
• Dd——落料时凹模刃口的名义尺寸 • Dp——落料时凸模刃口的名义尺寸 • dd——冲孔时凹模刃口的名义尺寸 • dp——冲孔时凸模刃口的名义尺寸 • Dmax——落料件的最大极限尺寸 • dmin——冲裁孔的最小极限尺寸 • ∆——冲裁件公差 • Zmin——最小双边合理间隙 • Zmax——最大双边合理间隙 • x——磨损量系数 • x∆——磨损量 • δd，δp——凹模与凸模的制造公差
②冲裁力大； ③冲裁间隙很小； ④比精冲法简单，不需专用设备。 适用：塑性好的材料。
五、精密冲裁
2、半精冲 （2）负间隙冲裁
特点：负间隙是指凸模直径大于凹模直径，一般约大 （0.05～0.30）t。冲裁过程中变形特点是出现的裂纹 方向与普通冲裁相反，形成一个倒锥形毛坯，落料从 带小圆角的凹模孔口中挤出，因此，负间隙冲裁力比 普通冲裁力大得多，凹模承受压力很大，应采用良好 的润滑，以防止材料粘模，延长模具寿命。 适用：塑性好的软材料，如软钢、铜和软铝等。
一、弯曲变形过程
3、弯曲变形过程的特点 ④弯曲变形区的板料横截面分为两类：板宽b与
板料厚度t之比b／t＞3时，称为宽板；b<3t时， 称为窄板。宽板弯曲时，横截面保持原有矩形， 而窄板弯曲时，原矩形截面变成扇形（图 11— 6）。 ⑤随着板料b／t的比值不同而具有不同的应力一 应变状态。窄板弯曲时的变形区属于三向应变 状态，但属于平面应力状态；宽板弯曲时属于 平面应变状态，但属于三向应力状态。
第三节 拉深原理
• 概念 一、拉深变形过程 二、拉深过程的力学分析 三、拉深系数与拉深次数 四、拉深件的工艺性和拉深工序计算
• 冲裁是利用冲模使材料分离的一种冲压工艺， 包括落料、冲孔、切口、剖切和修边等工序， 但在一般情况下往往指落料和冲孔。
• 落料：从板材上冲下所需形状的零件或毛坯。
• 冲孔：在工件上冲出所需形状的孔。
1、精冲 2、半精冲
五、精密冲裁
五、精密冲裁
1、精冲 当对冲压件的尺寸精度、断面光洁度和垂直度 等有较高的要求时，应采用精密冲裁、半精冲 或整修等工艺方法。
（1）精冲模的特点 ①凹凸模间隙极小； ②比普通冲裁多齿圆压板和顶出器； ③凹凸模刃口带圆角。
1、精冲
五、精密冲裁
1－顶出器 2－凹模 3－材料 4－齿圆压板 5－凸模
章金属容器冲压工艺
6学时讲授＋1学时练习
包装容器制造概论
教学重点
1、冲裁的概念及作用 2、冲裁模间隙对冲裁的影响 3、冲裁力及其降低方法 4、应变（应力）中性层 5、最小弯曲半径 6、拉深概念及过程 7、拉深毛坯结构 8、拉深系数
概述
• 金属容器是包装容器中规格、尺寸最完善的一 类，具有较高的标准化程度。一般的金属容器 都有身、顶、底和开启部分构成，在顶或底与 身连接时一般都采用卷封形式，常用五层卷边 （二重卷边），大型容器采用七层卷边（三重 卷边）。
间隙过小
模具磨损大，模具寿命短。（若模具不垂直 则更为显著）
间隙过大
提高模具寿命。
二、冲裁模间隙
2、冲裁模间隙对冲裁的影响
三、凸凹模刃口尺寸计算
1、模具刃口尺寸及其制造公差的决定原则 2、具体计算 3、加工方法
三、凸凹模刃口尺寸计算
1、模具刃口尺寸及其制造公差的决定原则 （1）落料件尺寸决定于凹模尺寸，冲孔时孔的尺