钣金基础知识

a）冲孔件
b）落料件
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3）、冲裁件质量及其影响因素（续）
1.冲裁件断面质量影响因素 (１)材料性能的影响 a、b、d大，c小 (２)模具间隙的影响
间隙小，出现二次剪裂，产生第二光亮带 间隙大，出现二次拉裂，产生二个斜度 (３)模具刃口状态的影响 当凸模刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺； 当凹模刃口磨钝时，则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺； 当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端都会产生 毛刺。
1.冲模的分类 （1）根据工艺性质分类： 冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模等。 （2）根据工序组合程度分类：
单工序模、复合模、级进模
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三、冲模（续）
2.冲模组成零件 冲模通常由上、下模两部分构成。组成模具的零件主要有两类：
①工艺零件：直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，
包括：工作零件、定位零件、卸料与压料零件等；
4．冲压材料 （1）对冲压材料的要求
a．对冲压成形性能的要求 b．对材料厚度公差的要求 c．对表面质量的要求 （2）常用冲压材料 黑色金属、有色金属、非金属材料
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四、冲压材料及其冲压成形性能（续）
冲压用冷连轧钢带系列（Q／BQB 408-1999） ·BLC 低屈服点冷连轧钢带 ·BLD 抗时效性低屈服点冷连轧钢带
防止拉裂：
一方面要通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度； 另一方面通过正确制定拉深工艺和设计模具，降低筒壁所 受拉应力。
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九、冲压设备
液 压 机
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九、冲压设备
小 型 压 力 机
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压力机的闭合高度：指滑块在下止点时，滑块底面到工作
台上平面（即垫板下平面）之间的距离。
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八、圆筒形件拉深变形分析
凸 缘 变 形 区 的 起 皱
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八、圆筒形件拉深变形分析
筒 壁 的 拉 裂
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八、圆筒形件拉深变形分析
2）、拉深件的起皱与拉裂（续）
1.凸缘变形区的起皱
主要决定于：
一方面是切向压应力σ 3的大小，越大越容易失稳起皱； 另一方面是凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力。 凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量越 小，抵抗失稳能力越小。
与一般冷连轧钢带相比，其屈服点（屈服强度）
低，容易加工，形状稳定性好。BLD与BLC相比， BLD的深冲性更好，且不易产生滑移线。
·BUSD、BUFD 非时效性超深冲冷连轧钢带
·BSUFD
非时效性极超深冲冷连轧钢带
在制定BUSD、BUFD、BSUFD 生产工艺时，充
分考虑了材质的加工性能，有利于用户在加工零件时
②结构零件： 不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接
触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模 具功能起完善作用，包括：导向零件、紧固零件、 标准件及其它零件等.
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冲压模具
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冲压模具
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冲压模具
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冲压模具
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冲压模具
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3）、冲裁件质量及其影响因素（续）
3．冲裁件形状误差及其影响因素 冲裁件的形状误差：指翘曲、扭曲、变形等缺陷。
翘曲：冲裁件呈曲面不平现象。它是由于间隙过大、弯矩增大、
变形拉伸和弯曲成分增多而造成的，另外材料的各向异 性和卷料未矫正也会产生翘曲。
扭曲：冲裁件呈扭歪现象。它是由于材料的不平、间隙不均匀、
八、圆筒形件拉深变形分析
拉深变形过程
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八、圆筒形件拉深变形分析
拉 深 的 网 格 试 验
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八、圆筒形件拉深变形分析
2）、拉深件的起皱与拉裂
拉深过程中的质量问题：
主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。
凸缘区起皱：由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲； 传力区拉裂：由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。
减少冲压道次，BSUFD 的深冲及拉伸性能特别优越， 适用于难成型部件以及冲压工序所需时间的缩短。
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冲压用冷连轧钢带牌号命名方法
ＢＬＣ Ｂ-----宝 钢 （BAOSTEEL ）缩写 Ｌ-----低 碳（Low Carbon） Ｃ-----一般用 （Commercial ） ＢＬＤ Ｂ-----宝 钢 （BAOSTEEL ）缩写 Ｌ-----低 碳（Low Carbon） Ｄ-----冲压用（Drawing ）
1.基本概念（续）
冲
压 生
合理的冲压工艺(材料）
产 的
先进的模具
三 要
高效的冲压设备
素
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一、冲压与冲模概念
1.基本概念（续）
特别强调：冲压模具重要性 冲模一种特殊工艺装备。
冲模与冲压件有 “一模一样”的关系。冲模没有通用 性。
冲模是冲压生产必不可少的工艺装备，决定着产品的质量、
效益和新产品的开发能力。
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3）、冲裁件质量及其影响因素（续）
2.冲裁件尺寸精度及其影响因素 冲裁件的尺寸精度：
指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本尺寸之差。 该差值包括两方面的偏差：
一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差； 二是模具本身的制造偏差。
影响因素：（1）冲模的制造精度（零件加工和装配） （2）材料的性质 （3）冲裁间隙
中性层位置以曲率半径
表示（右图），通常用 下面经验公式确定：
r xt
式中：
x ——中性层位移系数，
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七、弯曲
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七、弯曲
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八、 圆筒形件拉深变形分析
1）、拉深变形过程
圆筒形件是最典型的拉深件。 （一）拉深成形时板料的受力分析
（二）拉深变形过程及特点（见下页） 1．变形现象 平板圆形坯料的凸缘——弯曲绕过凹模圆角， 然后拉直——形成竖直筒壁。 变形区——凸缘； 已变形区——筒壁； 不变形区——底部。 底部和筒壁为传力区。
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一、冲压与冲模概念
1.基本概念（续） 加工对象：主要金属板材 加工依据：板材冲压成形性能（主要是塑性） 加工设备：主要是压力机 加工工艺装备：冲压模具
冲压模具： 在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）
的一种特殊工艺装备，称为冲压模具（俗称冲 模）。
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一、冲压与冲模概念
最易起皱的位置：凸缘边缘区域
防止起皱：压边
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八、圆筒形件拉深变形分析
2）、拉深件的起皱与拉裂（续）
2.筒壁的拉裂
主要取决于：
一方面是筒壁传力区中的拉应力； 另一方面是筒壁传力区的抗拉强度。
当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在 底部圆角与筒壁相切处——“危险断面”产生破裂。
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一、冲压与冲模概念
2．冲压成形加工特点
低耗、高效、低成本 “一模一样”、质量稳定、高一致性 可加工薄壁、复杂零件
板材有良好的冲压成形性能 模具成本高
所以，冲压成形适宜批量生产。
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二、冲压工序的分类
根据材料的变形特点分：分离工序、成形工序
分离工序： 冲压成形时，变形材料内部的应力超过强度极限，
九、冲压设备
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四、冲压材料及其冲压成形性能（续）
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五、简单冲压件生成的过程
1、简单冲压件形成过程：
落料——成形——冲孔
2、一般汽车大型覆盖件形成过程：
拉延——修边冲孔——冲孔翻边——翻边成形
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五、简单冲压件生成的过程
简
单
冲 压
入
件料
形
成
过
程
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五、简单冲压件生成的过程
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八、圆筒形件拉深变形分析
1）、拉深变形过程（续）
2．金属的流动过程
工艺网格实验（见下页）
材料转移：高度、厚度发生变化。
3．拉深变形过程
外力
凸缘产生内应力：径向拉应力σ1；切向压应力σ3 凸缘塑性变形：径向伸长，切向压缩，形成筒壁
直径为ｄ高度为Ｈ的圆筒形件（H>（D-d）/2）
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一、冲压与冲模概念 二、冲压工序的分类 三、冲模 四、冲压材料及其冲压成形性能 五、一个冲压件生成的过程 六、冲裁 七、弯曲 八、圆筒形件拉深变形分析
九、冲压设备
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一、冲压与冲模概念
1.基本概念
冲压： 室温下 压力机 模具 材料 分离或塑性变形。
冲 压 生 产 场 景
3）、冲裁件质量及其影响因素（续）
断面特征
圆角带a：刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。 光亮带b：塑性剪切变形。质量最好的区域。 断裂带c： 裂纹形成及扩展。 毛刺区d： 间隙存在，裂纹产生不在刃尖，毛刺不可避免。
此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大毛刺。
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断面特征
冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况
简
单
冲 压
落
件料
形
成
过
程
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五、简单冲压件生成的过程
简
单
冲 压
Biblioteka Baidu
压
件形
形
成
过
程
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五、简单冲压件生成的过程
简
单
冲 压
压
件形
形
成
过
程
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五、简单冲压件生成的过程
简
单
冲 压
冲
件孔
形
成
过
程
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五、简单冲压件生成的过程
简
单
冲 压
冲
件孔
形
成
过
程
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五、简单冲压件生成的过程
压力机的装模高度：指压力机的闭合高度减去垫板厚度的
差值。
模具的闭合高度：指冲模在最低工作位置时，上模座上平
面至下模座下平面之间的距离。
理论上为：
Hmin-H1≤H≤Hmax－H1
实用上为：
Hmin-H１＋10≤H≤Hmax-H１－5
模具闭合高度与装模高度的关系
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一、冲压与冲模概念 二、冲压工序的分类 三、冲模 四、冲压材料及其冲压成形性能 五、简单冲压件生成的过程 六、冲裁 七、弯曲 八、圆筒形件拉深变形分析
凹模后角对材料摩擦不均匀等造成的。
变形：由于坯料的边缘冲孔或孔距太小等原因，因胀形而产生的。
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七、弯曲
用 模 具 成 形 弯 曲 件
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七、弯曲
弯 曲 前 坐 标 网 格 的 变 化
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七、弯曲
弯曲中性层位置的确定
据中性层的定义，弯曲件的坯料长度应等于中性层的展开长度。
使材料发生断裂而产生分离，从而成形零件。分离 工序主要有剪裁和冲裁等。
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二、冲压工序的分类（续）
成形工序：冲压成形时，变形材料内部应力超过屈服极限，但
未达到强度极限，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、翻边等。
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典型的汽车零件
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三、冲模
我们再回顾一下冲压件成形过程 1、简单冲压件形成过程：
落料——成形——冲孔
2、一般汽车大型覆盖件形成过程：
拉延——修边冲孔——冲孔翻边——翻边成形
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六、 冲裁
1）、冲裁变形时板材变形 区受力情况分析
四对力
凸、凹模间隙存在，产生弯矩。
冲裁时作用于板料上的力 1-凸模 2-板材 3-凹模
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2）、冲裁变形过程
间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段：
1．弹性变形阶段
变形区内部材料应力小于屈服应力 。
2．塑性变形阶段
变形区内部材料应力大于屈服应力。 凸、凹模间隙存在，变形复杂，并非纯塑性剪切变形，还伴 随有弯曲、拉伸，凸、凹模有压缩等变形。
3．断裂分离阶段
变形区内部材料应力大于强度极限。
ＢＵＦＤ Ｂ-----宝 钢 （BAOSTEEL ）缩写 Ｕ-----超 级（Ultra） Ｆ-----成 型（Formability） Ｄ-----冲 压（Drawing） Ｂ ＳＵ Ｆ Ｄ Ｂ-----宝 钢 （BAOSTEEL ）缩写 Ｓ Ｕ-----超高级 （Ultra+Super） Ｆ-----成 型（Formability） Ｄ-----冲 压（Drawing）
冲压模具
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四、冲压材料及其冲压成形性能
1．冲压成形性能 材料的冲压成形性能： 材料对各种冲压加工方法的适应能力。
冲压加工的依据。 成形极限高 材料的冲压性能好 成形质量好 便于冲压加工
成形极限高 冲压成形性能是一个综合性的概念
成形质量好
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四、冲压材料及其冲压成形性能（续）
裂纹首先产生在凹模刃口附近的侧面 凸模刃口附近的侧面 上、下裂纹扩展相遇 材料分离
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冲裁变形过程
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3）、冲裁件质量及其影响因素
冲裁件质量：指断面状况、尺寸精度和形状误差。
垂直、 光洁、 毛刺小
图纸规定 的公差范 围内
外形满足图纸 要求；表面平 直，即拱弯小
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