第8.4章板料冲压
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如果拉深系数过小，不能一次拉深 如果拉深系数过小， 成形时，则可采用多次拉深工艺。 成形时，则可采用多次拉深工艺。 第一次拉深系数 m1 = d1/D 第二次拉深系数 m2 = d2/d1 第几次拉深系数 mn = dn/dn-1 总的拉深系数 m = m1×m2×mn × ×
金属工艺学
合理设计拉深模工作零件
8.4.2冷冲压的基本工序 冷冲压的基本工序
a）弹性变形、b）塑性变形、c）分离
图8-27 冲裁时金属板料的分离过程示意图
图8-29 修整工序
金属工艺学
落料及冲孔
落料是被分离的部分为成品，而周边是废料； 落料是被分离的部分为成品，而周边是废料； 是被分离的部分为成品 废料 冲孔是被分离的部分为废料，而周边是成品; 冲孔是被分离的部分为废料，而周边是成品 是被分离的部分为废料 成品
金属工艺学
对拉伸件的要求
拉深件外形应简单、对称，且不宜太高。 拉深件外形应简单、对称，且不宜太高。以便使拉 深次数尽量少， 深次数尽量少，并容易成型。 拉深件的圆角半径（如图示）应满足： 拉深件的圆角半径（如图示）应满足：rd≥S， ， R≥2S，r≥（3-5）S。否则，应增加整形工序。 ， （ ） 。否则，应增加整形工序。 拉深件的壁厚变薄量一般要求不应超出拉伸工艺壁 厚变化的规律（最大变薄率约在10%～18%左右）。 左右）。 厚变化的规律（最大变薄率约在 ～ 左右
金属工艺学
冲压件的精度和表面质量
落料不超过IT10，冲孔不超过IT9，弯曲不超过IT9～ 落料不超过 ，冲孔不超过 ，弯曲不超过 ～ IT10。 。 拉深件高度尺寸精度为IT8～IT9，经整形工序后尺寸 拉深件高度尺寸精度为 ～ ， 精度达IT6～IT7。拉深件直径尺寸精度为IT9～IT10。 精度达 ～ 。拉深件直径尺寸精度为 ～ 。
正确选择拉伸系数 合理设计拉深模工作零件
金属工艺学
正确选择拉伸系数
拉深件直径d与坯料直径 的比值称为拉深系数 拉深件直径 与坯料直径D的比值称为拉深系数， 与坯料直径 的比值称为拉深系数， 表示， 用m表示，即m = d/D。 表示 。 拉深系数不小于0.5～ 。坯料的塑性差取上限值， 拉深系数不小于 ～0.8。坯料的塑性差取上限值， 塑性好取下限值。 塑性好取下限值。
金属工艺学
思考题
1. 冲下列零件时，应采用哪些冲压工序？ 冲下列零件时，应采用哪些冲压工序？ 饭盒；煤气罐封头；脸盆；硬币； 饭盒；煤气罐封头；脸盆；硬币； 2.如何利用弯曲回弹现象设计弯曲模， 如何利用弯曲回弹现象设计弯曲模， 如何利用弯曲回弹现象设计弯曲模 使工件得到准确的弯曲角度？ 使工件得到准确的弯曲角度？
金属工艺学
对弯曲件的要求
弯曲件形状应尽量对称， 弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不能小 于材料允许的最小弯曲半径， 于材料允许的最小弯曲半径，并应考虑材 料纤维方向，以免成型过程中弯裂。 料纤维方向，以免成型过程中弯裂。 弯曲边过短不易弯成型， 弯曲边过短不易弯成型，故应使弯曲边 高度H＞ 。 高度 ＞2s。若H＜2s，则必须压槽，或增 ＜ ，则必须压槽， 加弯曲边高度，然后加工去掉（如图）。 加弯曲边高度，然后加工去掉（如图）。 弯曲带孔件时，为避免孔的变形， 弯曲带孔件时，为避免孔的变形， 孔的边缘距弯曲中心应有一定的距 离（如图）。图中L＞1.5～2s。当 如图）。图中 ＞ ～ 。 ）。图中 L过小时 可在弯曲线上冲工艺孔, 过小时,可在弯曲线上冲工艺孔 过小时 可在弯曲线上冲工艺孔 如对零件孔的精度要求较高， 如对零件孔的精度要求较高，则应 弯曲后再冲孔。 弯曲后再冲孔。
金属工艺学
弯曲变化过程
弯曲是将坯料弯成一定的角度， 弯曲是将坯料弯成一定的角度，一定的 曲率形成一定形状零件的工序。 曲率形成一定形状零件的工序。
弯曲时还应尽可能使弯曲线与 坯料纤维方向垂直。 坯料纤维方向垂直。 回弹现象--由于弹性变形的恢复 由于弹性变形的恢复， 回弹现象 由于弹性变形的恢复， 坯料略微弹回一点， 坯料略微弹回一点，使被弯曲的角度 增大。一般回弹角为0～10°。 增大。一般回弹角为 ～ °
凸凹模的圆角半径。材料为钢的拉深件，取r凹 凸凹模的圆角半径。材料为钢的拉深件， 凹 =10s，而r凸=（0.6～1）r凹。这两个圆角半径过小， ， 凸 （ ～ ） 凹 这两个圆角半径过小， 产品容易拉裂。 产品容易拉裂。 凸凹模间隙。一般取 （ ～ ） 凸凹模间隙。一般取Z=（1.1～1.2）s.
金属工艺学
8.4.1冲压设备
1-脚踏板、2-工作台、3-滑块、4-连杆、5-偏心套 6-制动器、7-偏心轴、8-离合器、9皮带轮 10-电动机、11-床身、12-操作机构、13-垫板
图8-26
开式冲床
金属工艺学
1、分离工序 它是使板料的一部分与另一部分分离的加工工序。 （1）切断：使板料按不封闭轮廓线分离的工序叫切断； （2）落料：是从板料上冲出一定外形的零件或坯料，冲下部分是成品。 （3）冲孔：是在板料上冲出孔，冲下部分是废料。冲孔和落料又统称为冲裁。 冲裁可分为普通冲裁和精密冲裁。普通冲裁的刃口必须锋利，凸模和凹模之间 留有间隙，板料的冲裁过程可分为三个阶段，如图8-27所示：
金属工艺学
a)翻边
b)胀形
c)缩口
图8-31
其它成形工序
图8-30 拉深过程简图
金属工艺学
拉深中常见的废品及防止措施
从拉深过程中可以看到， 从拉深过程中可以看到，拉伸件中最危险的 部位是直壁与底部的过渡圆角处， 部位是直壁与底部的过渡圆角处，当拉应力超过 材料的强度极限时，此处将被“拉裂” 材料的强度极限时，此处将被“拉裂”。防止 拉裂”的措施有： “拉裂”的措施有：
金属工艺学
变形工序
2、变形工序 变形工序是使坯料的一部分相对于另一部分产生塑性变形而不被 、 破坏的工序，如弯曲、拉深、翻边等。 破坏的工序，如弯曲、拉深、翻边等。 将金属材料弯曲成一定角度和形状的工艺方法称为弯曲， （1）弯曲工序 将金属材料弯曲成一定角度和形状的工艺方法称为弯曲，弯曲 ） 方法可分为：压弯、拉弯、折弯、滚弯等。最常见的是在压力机上压弯。 方法可分为：压弯、拉弯、折弯、滚弯等。最常见的是在压力机上压弯。 拉深是使平面板料成形为中空形状零件的冲压工序。如图8-30所示。 所示。 （2）拉深 拉深是使平面板料成形为中空形状零件的冲压工序。如图 ） 所示 拉深工艺可分为不变薄拉深和变薄拉深两种， 拉深工艺可分为不变薄拉深和变薄拉深两种，不变薄拉深件的壁厚与毛坯厚度 基本相同，工业上应用较多，变薄拉深件的壁厚则明显小于毛坯厚度。 基本相同，工业上应用较多，变薄拉深件的壁厚则明显小于毛坯厚度。 所示。 （3）翻边：将工件上的孔或边缘翻出竖立或有一定角度的直边，如图 ）翻边：将工件上的孔或边缘翻出竖立或有一定角度的直边，如图8-31所示。 所示 （4）胀形：利用模具使空心件或管状件由内向外扩张的成形方法，如图 ）胀形：利用模具使空心件或管状件由内向外扩张的成形方法，如图8-31所 所 示。 （5）缩口：利用模具使空心件或管状件的口部直径缩小的局部成形工艺，如图 ）缩口：利用模具使空心件或管状件的口部直径缩小的局部成形工艺， 8-31所示。 所示。 所示
8.4板料冲压 板料冲压
• 8.4.1冲压设备 冲压设备 • 8.4.2冲压工序 冲压工序 • 8.4.3冲模 冲模
本节重点：了解金属塑性成型的理论基础； 本节重点：了解金属塑性成型的理论基础；
掌握金属的塑性成型方法及工艺； 掌握金属的塑性成型方法及工艺； 金属的塑性成型方法及工艺 掌握薄板冲压成形工艺 包括各种成形模具结构、 薄板冲压成形工艺， 掌握薄板冲压成形工艺，包括各种成形模具结构、 基本工序和典形零件的工艺制定。 基本工序和典形零件的工艺制定。
冲裁件的形状应力求简单、对称， 冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理 利用（ 利用（图9-20）同时应避免长槽与细长悬臂结构（图9）同时应避免长槽与细长悬臂结构（ 21），否则制造模具困难。 ），否则制造模具困难 ），否则制造模具困难。 利用率高
利用率高
零件形状与节约材料的关系
落料外形不 合理
金属工艺学
与坯料纤维方向垂直
金属工艺学
冲模的分类和构造
简单冲模
在冲床的一次冲程中只完成一个工序的 冲模，称为简单冲模。模具简单,造价低 造价低。 冲模，称为简单冲模。模具简单 造价低。
简单冲模
金属工艺学
连续冲模
冲床的一次冲程中， 冲床的一次冲程中，在模具不同部位上 同时完成数道冲压工序的模具，称为连续模。 同时完成数道冲压工序的模具，称为连续模。 生产率高，要求定位精度高。 生产率高，要求定位精度高。
连续冲模
金属工艺学
复合模
冲床的一次冲程中， 冲床的一次冲程中，在模具同一部位上 同时完成数道冲压工序的模具，称为复合模。 同时完成数道冲压工序的模具，称为复合模。 精度高，模具复杂。 精度高，模具复杂。
落料拉伸复合模 金属工艺学
拉伸件
小结来自百度文库
冲压工艺的制定过程 分析冲压件的结构工艺性 对冲裁件的要求
落料过程仿真 金属工艺学
冲孔过程仿真
凸凹模刃口尺寸的确定
设计落料模时 应先按落料件确定凹模刃 设计落料模时，应先按落料件确定凹模刃 落料模 按落料件确定 口尺寸，取凹模作设计基准件， 口尺寸，取凹模作设计基准件，然后根据间隙 Z确定凸模尺寸（即用缩小凸模刃口尺寸来保 确定凸模尺寸（ 确定凸模尺寸 证间隙值）。 证间隙值）。 设计冲孔模时 先按冲孔件确定凸模尺寸， 设计冲孔模时，先按冲孔件确定凸模尺寸， 冲孔模 冲孔件确定凸模尺寸 取凸模作设计基准件，然后根据间隙Z确定凹 取凸模作设计基准件，然后根据间隙 确定凹 模尺寸（ 模尺寸（即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙 值）。
本节难点：铁碳合金状态图的理解； 本节难点：铁碳合金状态图的理解；
金属工艺学
基本知识
板料冲压又叫冷冲压，它是利用冲模使板料产生变形或分离，从而获得 具有一定形状和尺寸的锻件的工艺方法。 冷冲压所用材料一般为小于4mm的板料、条料、带料等，所用设备为冲 床和剪床。 冷冲压的特点 （1）可生产形状复杂的零件 零件精度高、表面粗糙度低、互换性好。零件的强度高、刚度好。 （2）材料的利用率高，一般可达70—80%。 （3）适应性强，金属及非金属均可用冲压方法加工。零件可大可小。 （4）生产率高，每分钟可冲压小件数千件，易实现机械化和自动化。 （5）模具结构复杂、制造成本高。
金属工艺学
合理设计拉深模工作零件
8.4.2冷冲压的基本工序 冷冲压的基本工序
a）弹性变形、b）塑性变形、c）分离
图8-27 冲裁时金属板料的分离过程示意图
图8-29 修整工序
金属工艺学
落料及冲孔
落料是被分离的部分为成品，而周边是废料； 落料是被分离的部分为成品，而周边是废料； 是被分离的部分为成品 废料 冲孔是被分离的部分为废料，而周边是成品; 冲孔是被分离的部分为废料，而周边是成品 是被分离的部分为废料 成品
金属工艺学
对拉伸件的要求
拉深件外形应简单、对称，且不宜太高。 拉深件外形应简单、对称，且不宜太高。以便使拉 深次数尽量少， 深次数尽量少，并容易成型。 拉深件的圆角半径（如图示）应满足： 拉深件的圆角半径（如图示）应满足：rd≥S， ， R≥2S，r≥（3-5）S。否则，应增加整形工序。 ， （ ） 。否则，应增加整形工序。 拉深件的壁厚变薄量一般要求不应超出拉伸工艺壁 厚变化的规律（最大变薄率约在10%～18%左右）。 左右）。 厚变化的规律（最大变薄率约在 ～ 左右
金属工艺学
冲压件的精度和表面质量
落料不超过IT10，冲孔不超过IT9，弯曲不超过IT9～ 落料不超过 ，冲孔不超过 ，弯曲不超过 ～ IT10。 。 拉深件高度尺寸精度为IT8～IT9，经整形工序后尺寸 拉深件高度尺寸精度为 ～ ， 精度达IT6～IT7。拉深件直径尺寸精度为IT9～IT10。 精度达 ～ 。拉深件直径尺寸精度为 ～ 。
正确选择拉伸系数 合理设计拉深模工作零件
金属工艺学
正确选择拉伸系数
拉深件直径d与坯料直径 的比值称为拉深系数 拉深件直径 与坯料直径D的比值称为拉深系数， 与坯料直径 的比值称为拉深系数， 表示， 用m表示，即m = d/D。 表示 。 拉深系数不小于0.5～ 。坯料的塑性差取上限值， 拉深系数不小于 ～0.8。坯料的塑性差取上限值， 塑性好取下限值。 塑性好取下限值。
金属工艺学
思考题
1. 冲下列零件时，应采用哪些冲压工序？ 冲下列零件时，应采用哪些冲压工序？ 饭盒；煤气罐封头；脸盆；硬币； 饭盒；煤气罐封头；脸盆；硬币； 2.如何利用弯曲回弹现象设计弯曲模， 如何利用弯曲回弹现象设计弯曲模， 如何利用弯曲回弹现象设计弯曲模 使工件得到准确的弯曲角度？ 使工件得到准确的弯曲角度？
金属工艺学
对弯曲件的要求
弯曲件形状应尽量对称， 弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不能小 于材料允许的最小弯曲半径， 于材料允许的最小弯曲半径，并应考虑材 料纤维方向，以免成型过程中弯裂。 料纤维方向，以免成型过程中弯裂。 弯曲边过短不易弯成型， 弯曲边过短不易弯成型，故应使弯曲边 高度H＞ 。 高度 ＞2s。若H＜2s，则必须压槽，或增 ＜ ，则必须压槽， 加弯曲边高度，然后加工去掉（如图）。 加弯曲边高度，然后加工去掉（如图）。 弯曲带孔件时，为避免孔的变形， 弯曲带孔件时，为避免孔的变形， 孔的边缘距弯曲中心应有一定的距 离（如图）。图中L＞1.5～2s。当 如图）。图中 ＞ ～ 。 ）。图中 L过小时 可在弯曲线上冲工艺孔, 过小时,可在弯曲线上冲工艺孔 过小时 可在弯曲线上冲工艺孔 如对零件孔的精度要求较高， 如对零件孔的精度要求较高，则应 弯曲后再冲孔。 弯曲后再冲孔。
金属工艺学
弯曲变化过程
弯曲是将坯料弯成一定的角度， 弯曲是将坯料弯成一定的角度，一定的 曲率形成一定形状零件的工序。 曲率形成一定形状零件的工序。
弯曲时还应尽可能使弯曲线与 坯料纤维方向垂直。 坯料纤维方向垂直。 回弹现象--由于弹性变形的恢复 由于弹性变形的恢复， 回弹现象 由于弹性变形的恢复， 坯料略微弹回一点， 坯料略微弹回一点，使被弯曲的角度 增大。一般回弹角为0～10°。 增大。一般回弹角为 ～ °
凸凹模的圆角半径。材料为钢的拉深件，取r凹 凸凹模的圆角半径。材料为钢的拉深件， 凹 =10s，而r凸=（0.6～1）r凹。这两个圆角半径过小， ， 凸 （ ～ ） 凹 这两个圆角半径过小， 产品容易拉裂。 产品容易拉裂。 凸凹模间隙。一般取 （ ～ ） 凸凹模间隙。一般取Z=（1.1～1.2）s.
金属工艺学
8.4.1冲压设备
1-脚踏板、2-工作台、3-滑块、4-连杆、5-偏心套 6-制动器、7-偏心轴、8-离合器、9皮带轮 10-电动机、11-床身、12-操作机构、13-垫板
图8-26
开式冲床
金属工艺学
1、分离工序 它是使板料的一部分与另一部分分离的加工工序。 （1）切断：使板料按不封闭轮廓线分离的工序叫切断； （2）落料：是从板料上冲出一定外形的零件或坯料，冲下部分是成品。 （3）冲孔：是在板料上冲出孔，冲下部分是废料。冲孔和落料又统称为冲裁。 冲裁可分为普通冲裁和精密冲裁。普通冲裁的刃口必须锋利，凸模和凹模之间 留有间隙，板料的冲裁过程可分为三个阶段，如图8-27所示：
金属工艺学
a)翻边
b)胀形
c)缩口
图8-31
其它成形工序
图8-30 拉深过程简图
金属工艺学
拉深中常见的废品及防止措施
从拉深过程中可以看到， 从拉深过程中可以看到，拉伸件中最危险的 部位是直壁与底部的过渡圆角处， 部位是直壁与底部的过渡圆角处，当拉应力超过 材料的强度极限时，此处将被“拉裂” 材料的强度极限时，此处将被“拉裂”。防止 拉裂”的措施有： “拉裂”的措施有：
金属工艺学
变形工序
2、变形工序 变形工序是使坯料的一部分相对于另一部分产生塑性变形而不被 、 破坏的工序，如弯曲、拉深、翻边等。 破坏的工序，如弯曲、拉深、翻边等。 将金属材料弯曲成一定角度和形状的工艺方法称为弯曲， （1）弯曲工序 将金属材料弯曲成一定角度和形状的工艺方法称为弯曲，弯曲 ） 方法可分为：压弯、拉弯、折弯、滚弯等。最常见的是在压力机上压弯。 方法可分为：压弯、拉弯、折弯、滚弯等。最常见的是在压力机上压弯。 拉深是使平面板料成形为中空形状零件的冲压工序。如图8-30所示。 所示。 （2）拉深 拉深是使平面板料成形为中空形状零件的冲压工序。如图 ） 所示 拉深工艺可分为不变薄拉深和变薄拉深两种， 拉深工艺可分为不变薄拉深和变薄拉深两种，不变薄拉深件的壁厚与毛坯厚度 基本相同，工业上应用较多，变薄拉深件的壁厚则明显小于毛坯厚度。 基本相同，工业上应用较多，变薄拉深件的壁厚则明显小于毛坯厚度。 所示。 （3）翻边：将工件上的孔或边缘翻出竖立或有一定角度的直边，如图 ）翻边：将工件上的孔或边缘翻出竖立或有一定角度的直边，如图8-31所示。 所示 （4）胀形：利用模具使空心件或管状件由内向外扩张的成形方法，如图 ）胀形：利用模具使空心件或管状件由内向外扩张的成形方法，如图8-31所 所 示。 （5）缩口：利用模具使空心件或管状件的口部直径缩小的局部成形工艺，如图 ）缩口：利用模具使空心件或管状件的口部直径缩小的局部成形工艺， 8-31所示。 所示。 所示
8.4板料冲压 板料冲压
• 8.4.1冲压设备 冲压设备 • 8.4.2冲压工序 冲压工序 • 8.4.3冲模 冲模
本节重点：了解金属塑性成型的理论基础； 本节重点：了解金属塑性成型的理论基础；
掌握金属的塑性成型方法及工艺； 掌握金属的塑性成型方法及工艺； 金属的塑性成型方法及工艺 掌握薄板冲压成形工艺 包括各种成形模具结构、 薄板冲压成形工艺， 掌握薄板冲压成形工艺，包括各种成形模具结构、 基本工序和典形零件的工艺制定。 基本工序和典形零件的工艺制定。
冲裁件的形状应力求简单、对称， 冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理 利用（ 利用（图9-20）同时应避免长槽与细长悬臂结构（图9）同时应避免长槽与细长悬臂结构（ 21），否则制造模具困难。 ），否则制造模具困难 ），否则制造模具困难。 利用率高
利用率高
零件形状与节约材料的关系
落料外形不 合理
金属工艺学
与坯料纤维方向垂直
金属工艺学
冲模的分类和构造
简单冲模
在冲床的一次冲程中只完成一个工序的 冲模，称为简单冲模。模具简单,造价低 造价低。 冲模，称为简单冲模。模具简单 造价低。
简单冲模
金属工艺学
连续冲模
冲床的一次冲程中， 冲床的一次冲程中，在模具不同部位上 同时完成数道冲压工序的模具，称为连续模。 同时完成数道冲压工序的模具，称为连续模。 生产率高，要求定位精度高。 生产率高，要求定位精度高。
连续冲模
金属工艺学
复合模
冲床的一次冲程中， 冲床的一次冲程中，在模具同一部位上 同时完成数道冲压工序的模具，称为复合模。 同时完成数道冲压工序的模具，称为复合模。 精度高，模具复杂。 精度高，模具复杂。
落料拉伸复合模 金属工艺学
拉伸件
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冲压工艺的制定过程 分析冲压件的结构工艺性 对冲裁件的要求
落料过程仿真 金属工艺学
冲孔过程仿真
凸凹模刃口尺寸的确定
设计落料模时 应先按落料件确定凹模刃 设计落料模时，应先按落料件确定凹模刃 落料模 按落料件确定 口尺寸，取凹模作设计基准件， 口尺寸，取凹模作设计基准件，然后根据间隙 Z确定凸模尺寸（即用缩小凸模刃口尺寸来保 确定凸模尺寸（ 确定凸模尺寸 证间隙值）。 证间隙值）。 设计冲孔模时 先按冲孔件确定凸模尺寸， 设计冲孔模时，先按冲孔件确定凸模尺寸， 冲孔模 冲孔件确定凸模尺寸 取凸模作设计基准件，然后根据间隙Z确定凹 取凸模作设计基准件，然后根据间隙 确定凹 模尺寸（ 模尺寸（即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙 值）。
本节难点：铁碳合金状态图的理解； 本节难点：铁碳合金状态图的理解；
金属工艺学
基本知识
板料冲压又叫冷冲压，它是利用冲模使板料产生变形或分离，从而获得 具有一定形状和尺寸的锻件的工艺方法。 冷冲压所用材料一般为小于4mm的板料、条料、带料等，所用设备为冲 床和剪床。 冷冲压的特点 （1）可生产形状复杂的零件 零件精度高、表面粗糙度低、互换性好。零件的强度高、刚度好。 （2）材料的利用率高，一般可达70—80%。 （3）适应性强，金属及非金属均可用冲压方法加工。零件可大可小。 （4）生产率高，每分钟可冲压小件数千件，易实现机械化和自动化。 （5）模具结构复杂、制造成本高。