板料的冲压工艺

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3．凸凹模刃口尺寸的确定 ．
冲模在工作过程中的磨损： 冲模在工作过程中的磨损： 落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大； 落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大； 会随凹模刃口的磨损而增大 冲孔件尺寸则随凸模的磨损而减小。 冲孔件尺寸则随凸模的磨损而减小。 则随凸模的磨损而减小
为了保证零件的尺寸要求，并提高模具的使用寿命： 为了保证零件的尺寸要求，并提高模具的使用寿命： 落料时，凹模刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内的最 落料时，凹模刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内的最 应取工件尺寸公差范围内的 小尺寸； 小尺寸； 冲孔时，凸模刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内的最 冲孔时，凸模刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内的最 应取工件尺寸公差范围内的 大尺寸。 大尺寸。
图8-4 同一落料件的四种排样方式
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有搭边排样：各落料件之间均留有一定尺寸的搭边。 有搭边排样：各落料件之间均留有一定尺寸的搭边。 特点： 特点： 毛刺小，而且在同一个平面上； 毛刺小，而且在同一个平面上； 落料件尺寸准确，品质较高； 落料件尺寸准确，品质较高； 但材料消耗多。 但材料消耗多。
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板料冲压所用原材料特点：特别是制造中空杯状 中空杯状和 板料冲压所用原材料特点：特别是制造中空杯状和 钩环状等成品时 必须具有足够的塑性 等成品时， 足够的塑性。 钩环状等成品时，必须具有足够的塑性。 常用金属材料——低碳钢 铜合金、铝合金、 常用金属材料——低碳钢、铜合金、铝合金、镁合 ——低碳钢、 金及塑性高的合金钢等。 金及塑性高的合金钢等。 常用设备——剪床、冲床 ——剪床 常用设备——剪床、
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板料冲压的基本工序 板料冲压的基本工序按变形性质可分为分离工 板料冲压的基本工序按变形性质可分为分离工 变形性质可分为 变形(成形）工序两大类 两大类。 序和变形(成形）工序两大类。
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第八章 板料的冲压工艺
第一节 分离工序 第二节 变形工序 第三节 冲模的分类和构造 第四节 冲压工艺过程的制定
图8-1 冲裁时板料的变形过程 8
（2）塑性变形阶段 ）
冲头继续压入，应力值 屈服极限 塑性变形， 屈服极限→塑性变形 冲头继续压入，应力值→屈服极限 塑性变形，变形 达一定程度时，位于凸、凹模刃口处的材料硬化加剧 硬化加剧— 达一定程度时，位于凸、凹模刃口处的材料硬化加剧— —出现微裂纹；塑性变形阶段结束。 出现微裂纹；塑性变形阶段结束。
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第一节 分离工序
是使坯料的一部分与另一部分 一部分与另一部分相互 分离工序——是使坯料的一部分与另一部分相互 分离的工序 的工序。 落料、冲孔、切断、精冲等 分离的工序。如落料、冲孔、切断、精冲等。
一、 落料及冲孔
落料及冲孔（统称冲裁）是使坯料按封闭 落料及冲孔（统称冲裁）是使坯料按封闭 轮廓分离的工序 分离的工序。 轮廓分离的工序。 落料是被分离的部分为成品， 落料是被分离的部分为成品，而周边是 是被分离的部分为成品 废料； 废料； 冲孔是被分离的部分为废料， 冲孔是被分离的部分为废料， 是被分离的部分为废料 而周边是成品 成品; 而周边是成品;
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板料冲压的特点： 板料冲压的特点：
在常温下加工，金属板料必须具有足够的塑性和较低的变形抗力 具有足够的塑性和较低的变形抗力。 1）在常温下加工，金属板料必须具有足够的塑性和较低的变形抗力。 冷变形强化， 金属板料经冷变形强化 获得一定的几何形状后，结构轻巧， 2）金属板料经冷变形强化，获得一定的几何形状后，结构轻巧，重 量轻，强度和刚度较高。 量轻，强度和刚度较高。 冲压件尺寸精度高，质量稳定，互换性好，一般不需机械加工即 3）冲压件尺寸精度高，质量稳定，互换性好，一般不需机械加工即 可作零件使用，节省原材料。 可作零件使用，节省原材料。 4）冲压生产操作简单，生产率高，便于实现机械化和自动化。 冲压生产操作简单，生产率高，便于实现机械化和自动化。 5）可以冲压形状复杂的零件，废料少。 可以冲压形状复杂的零件，废料少。 复杂的零件 冲压模具结构复杂，精度要求高，制造费用高， 6）冲压模具结构复杂，精度要求高，制造费用高，只适用于大批量 生产。 生产。
冲床
剪床用来把板料剪切成一定宽度的条料， 剪床用来把板料剪切成一定宽度的条料，以供下一 用来把板料剪切成一定宽度的条料 步的冲压工序用。 步的冲压工序用。 冲床用来实现冲压工序， 冲床用来实现冲压工序，以制成所需形状和尺寸的 用来实现冲压工序 成品零件，冲床的最大吨位已达 成品零件，冲床的最大吨位已达40000 kN。 。
冲裁力， ； 式中 P──冲裁力，N； 冲裁力 L──冲裁件周长，mm； 冲裁件周长， 冲裁件周长 ； 板料厚度， δ ──板料厚度，mm； 板料厚度 ； K──安全系数，通常取1.3。 安全系数，通常取 。 安全系数 τ──材料的抗剪强度，MPa；查手册或τ = 0.8σ b 材料的抗剪强度， 材料的抗剪强度 ；查手册或τ σ
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3．凸凹模刃口尺寸的确定 ．
凸模和凹模刃口的尺寸取决于冲裁件尺寸和冲模间隙， 凸模和凹模刃口的尺寸取决于冲裁件尺寸和冲模间隙，因此 必须正确决定冲模刃口尺寸。 必须正确决定冲模刃口尺寸。 设计落料模时：先按落料件确定凹模刃口尺寸。 设计落料模时：先按落料件确定凹模刃口尺寸。 取凹模作设计基准件， 取凹模作设计基准件，然后根据间隙确定凸模 尺寸，即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值。 缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值 尺寸，即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值。 设计冲孔模时：先按冲孔件确定凸模刃口尺寸。 设计冲孔模时：先按冲孔件确定凸模刃口尺寸。 取凸模作设计基准件，然后根据 取凸模作设计基准件， 间隙确定凹模尺寸， 间隙确定凹模尺寸， 即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值。 即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值。 扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值
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冲裁件分离面质量的影响因素：
冲裁件的断面情况 凸凹模间隙 刃口锋利程度 模具结构 材料性能 板料厚度
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2. 冲裁凸凹模间隙
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冲裁间隙是指冲裁凸模与凹模之间工作部分的尺寸之差， 冲裁间隙是指冲裁凸模与凹模之间工作部分的尺寸之差，如 凸模与凹模之间工作部分的尺寸之差 图所示， 图所示，即： Z = D凹－D凸 冲裁间隙不仅对冲裁件的质量起决定性的作用， 质量起决定性的作用 冲裁间隙不仅对冲裁件的质量起决定性的作用，而且直 接影响模具的使用寿命 使用寿命。 接影响模具的使用寿命。
（3）断裂分离阶段 ）
冲头继续压入， 冲头继续压入，已 形成的上 形成的上、下微裂纹 扩大——向内扩展， 向内扩展， 扩大 向内扩展 下裂纹相遇重合 上、下裂纹相遇重合 时，材料被剪断分离。 材料被剪断分离。
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（2）冲裁件切断面上的区域特征 ）
冲裁变形过程.swf 冲裁变形过程
冲裁件的断面有三个特征区，即圆角带、 冲裁件的断面有三个特征区，即圆角带、光亮带和断裂带 蹋角（圆角） 刃口附近材料被弯曲和拉伸的结果。 ① 蹋角（圆角）带：刃口附近材料被弯曲和拉伸的结果。
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4. 冲裁力的计算
冲裁时材料对模具的最大抗力称为冲裁力。 冲裁时材料对模具的最大抗力称为冲裁力。 材料对模具的最大抗力称为冲裁力 冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必须的依据。 冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必须的依据。 的主要依据 设计模具所必须的依据 冲裁力大小与板料的材质、厚度及冲裁件周边的长度有关。 冲裁力大小与板料的材质、厚度及冲裁件周边的长度有关。 有关 普通平刃口冲裁模冲裁力的计算方法如下： 普通平刃口冲裁模冲裁力的计算方法如下： P=KLδτ
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1. 冲裁变形过程
冲裁件质量、 冲裁件质量、冲裁模结构与冲裁时板料变形过程关系密切
板料的冲裁示意图
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（1）冲裁变形过程的三个阶段
（1）弹性变形阶段（图8-1） ）弹性变形阶段（ ） 冲头接触板料后， 冲头接触板料后，继续向下 运动的初始阶段， 运动的初始阶段，使板料产 生弹性压缩、拉伸与弯曲等 弹性压缩、拉伸与弯曲等 变形。 变形。 此时， 此时，凸模下的材料略有弯 曲，凹模上的材料则向上翘， 凹模上的材料则向上翘， 间隙↑→弯曲、上翘↑ 弯曲、上翘 间隙 弯曲
（2）间隙过大 ）
间隙过大→拉伸变形增加， 间隙过大 拉伸变形增加，上、下裂 拉伸变形增加 纹向内错开，光亮带减小，圆角带 向内错开，光亮带减小， 厚大的拉长毛刺， 与锥度增大→厚大的拉长毛刺 与锥度增大 厚大的拉长毛刺，冲 裁的翘曲现象严重。 裁的翘曲现象严重。 对于批量较大而公差又无特殊要求 的冲裁件——采用“大间隙”冲裁， 采用“大间隙”冲裁， 的冲裁件 采用 提高模具寿命。 提高模具寿命。
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光亮带：塑性变形过程中凸模 或凹模）挤压切入材料， 凸模（ ② 光亮带：塑性变形过程中凸模（或凹模）挤压切入材料，使其 受到剪切和挤压应力的作用而形成。表面光滑，断面质量最好。 受到剪切和挤压应力的作用而形成。表面光滑，断面质量最好。 剪裂（断裂） 由于刃口处的微裂纹 拉应力作用下不断扩 刃口处的微裂纹在 ③ 剪裂（Leabharlann Baidu裂）带：由于刃口处的微裂纹在拉应力作用下不断扩 展断裂而形成。表面粗糙，略带斜度。 展断裂而形成。表面粗糙，略带斜度。 毛刺：微裂纹出现时产生,冲头继续下行时被拉长。 ④ 毛刺：微裂纹出现时产生,冲头继续下行时被拉长。
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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：是指落料件在条料，带料或板料上合理布置的方法。 排样合理则废料最少，材料利用率最大。 排样合理则废料最少，材料利用率最大。
落料件的排样有两种类型： 落料件的排样有两种类型：
无搭边排样：用落料件的一个边作为另一个落料件的边。 无搭边排样：用落料件的一个边作为另一个落料件的边。图d 特点： 特点： 材料利用率很高； 材料利用率很高； 尺寸不够准确； 尺寸不够准确； 适用于对落料件品质要求不高 适用于对落料件品质要求不高 的场合。 的场合。
第八章 板料的冲压工艺
板料冲压：是利用装在冲床上的冲模对金属板料 板料冲压：是利用装在冲床上的冲模对金属板料 冲床上的冲模 加压，使之产生变形 分离， 变形或 加压，使之产生变形或分离，从而获得零件或毛坯 的加工方法。 的加工方法。 板料冲压通常在室温下进行，故又称冷冲压 冷冲压。 板料冲压通常在室温下进行，故又称冷冲压。 当板料厚度超过8∼10 mm 时，需采用热冲压。 需采用热冲压 热冲压。 当板料厚度超过 ∼
图 冲裁间隙
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（1）间隙过小 ）
间隙过小——上、下裂纹向外错开→中间材料被二次剪切→第二个光 上 下裂纹向外错开 间隙过小 且材料与凸、凹模之间的摩擦力增加→冲裁力 卸料力、 冲裁力、 亮带，且材料与凸、凹模之间的摩擦力增加 冲裁力、卸料力、推件 模具寿命↓ 力↑，凹凸模磨损加剧 模具寿命 ，凹凸模磨损加剧→模具寿命
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（3）间隙合适 ）
裂纹重合一线，冲裁力、卸料力、 间隙合适—上、下裂纹重合一线，冲裁力、卸料力、推件 力适中，模具寿命足够，零件尺寸几乎与模具一样。 力适中，模具寿命足够，零件尺寸几乎与模具一样。 较小的间隙有利于提高冲裁件的质量。 较小的间隙有利于提高冲裁件的质量。 有利于提高冲裁件的质量 较大的间隙则有利于提高模具的寿命。 较大的间隙则有利于提高模具的寿命。 则有利于提高模具的寿命 间隙合理模具有足够长的寿命， 间隙合理模具有足够长的寿命，零件的 模具有足够长的寿命 尺寸几乎与模具一致。 尺寸几乎与模具一致。 冲裁模合理间隙值见表8-1 冲裁模合理间隙值见表
图8-4 同一落料件的四种排样方式
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二、修整
修整是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属， 修整是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，以切掉 是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属 冲裁件上的剪裂带和毛刺，从而提高冲裁件的尺寸精度 提高冲裁件的尺寸精度( 冲裁件上的剪裂带和毛刺，从而提高冲裁件的尺寸精度(IT6～IT7)， ～ ) 降低表面粗糙度值( 降低表面粗糙度值(Ra0.8～1.6µm)。 ～ ) 修整冲裁件的外形称外缘修整，修整冲裁件的内孔称内孔修整。 修整冲裁件的外形称外缘修整，修整冲裁件的内孔称内孔修整。 外缘修整 内孔修整