板料冲压成形工艺课件PPT(共 121张)
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第八章 板料冲压成形工艺
熟悉冲裁、拉深的变形过程、有关工 艺计算及影响成形的因素；
了解冲模的基本类型及冲压工艺的制 定过程。
重点：冲裁、拉深的成形过程及影响 成形的因素。
难点：冲压工艺方案的选择及优化。
板料的冲压成形：利用冲模使板
料产生分离或变形的加工方法。
常温下又叫冷冲压或薄板冲压。 只有当板料厚度>8~10mm时，采用
§8-1 分离工序
使坯料的一部分与另一部分相互分 离的工序。如：落料、冲孔、切断、 精冲、修整等。
一、落料及冲孔（统称冲裁）
使坯料按封闭轮廓分离的工序。 其坯料变形过程和模具结构都是一 样，只是取舍不同。
百度文库
落料：被分离的部分为成品，而周 边是废料。
冲孔：被分离的部分为废料，而周 边是成品。
②变形特点：拉深件的底部一般不变 形，厚度基本不变，直壁厚度有所 减小。
2．拉深中常见的废品及防止措施
最危险部位：直壁与底部过渡圆 角处；
拉应力>材料强度极限时→拉裂
防裂措施：
（1）正确选择拉深系数
m d D
d — 拉深件直径；D — 坯料直径。
m↓→d↓→变形程度↑易成拉裂。 一般m≥0.5~0.8； 坯料的塑性差取上限值，塑性好取 下限值。
值。
4．冲裁力的计算
冲裁力是选用冲床吨位和检验模具强度的 一个重要依据。
平刃冲模的冲裁力P （N）按下式计算：
pKLS
L—冲裁周边长度（mm）；S—坯料厚度（mm）； K—系数，常取1.3；τ—材料抗剪强度（MPa） 查手册，或取 0.8b。
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。
排样方法 a）有废料排样法 b）少废料排样法 c）无废料排样法
排样图
不同排样方式材料消耗对比
落料件的排样有两种类型：
无搭边排样：
①用落料件形状的一个边作为另一 个落料件的边缘；
②材料利用率很高，但毛刺不在同 一平面上，且尺寸不易准确。
有搭边排样：
1）间隙过小
增大了冲裁力、卸料力和推件力； 加剧了凸、凹模的磨损； 降低了模具寿命（冲硬材突出）。 外表尺寸略有增大，内腔尺寸略有
缩小（弹性回复）。
光面宽度增加，塌角、毛刺、斜度 等都有所减小，工件质量较高。
2）间隙过大
断面光面减小，塌角与斜度增大，形 成厚而大的拉长毛刺，且难以去除；
合理的间隙值可查表选取。
冲裁模合理间隙值
3．凸、凹模刃口尺寸的确定
1）设计落料模
落料件确定凹模刃口尺寸； 取凹模作设计基准件→根据间隙Z 确定凸模尺寸； 缩小凸模刃口尺寸保证间隙值。
2）设计冲孔模 冲孔件确定凸模尺寸； 取凸模作设计基准件→根据间
隙Z确定凹模尺寸； 用扩大凹模刃口尺寸保证间隙
冲裁的翘曲现象严重； 外形尺寸缩小，内腔尺寸增大； 模具寿命较高。
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，提高模具寿命。
3）间隙合适
冲裁力、卸料力和推件力适中； 模具有足够的寿命； 光面约占板厚的1/2～1/3左右，切断 面的塌角、毛刺和斜度均很小；
零件的尺寸几乎与模具一致，完全可 以满足使用要求。
①各落料件之间均留有一定尺寸的 搭边；
②毛刺小，且在同一平面上，尺寸 准确，质量高，但材料消耗多。
二、修整
利用修整模沿冲裁件外缘或内 孔刮削一薄层金属，以切掉普通 冲裁时在冲裁件断面上存留的剪 裂带和毛刺； 尺寸精度↑，表面粗糙度↓。
修整后，冲裁件公差等级IT6~IT7 表面粗糙度Ra0.8~1.6μm
材料为钢的拉深件，取r凹=10s （板厚），而r凸=（0.6～1）r凹。 这两个圆角半径过小，产品容易 拉裂。
若m过小→可采用多次拉深。
第一次拉深系数 m1 = d1/D； 第二次拉深系数 m2 = d2/d1； 第n次拉深系数 mn = dn/dn-1； 总的拉深系数 m总 = m1×m2×mn 坯料经过一两次拉深后，应安排工
序间的退火处理。
（2）合理设计拉深模工作零件
① 凸凹模的圆角半径
热冲压。
板料冲压的特点：
（1）可冲出形状复杂的零件，废料较 少；
（2）产品精度高，表面粗糙度较低， 互换性好；
（3）能获得质量轻、材料消耗少、强 度和刚度较高的零件；
（4）操作简单，工艺过程便于机械化， 自动化，生产率很高，成本低。
故应用广泛，特别在汽车、拖拉机、 航空、电器、仪表及国防等工业， 占有极其重要的地位。
三、精密冲裁
特点：公差IT6~IT8级，表面粗糙造度 Ra0.8~0.4μm，且生产率高。 基本出发点：改变冲裁条件，以增大变 形区的静水压作用，抑制材料的断裂，使 塑性剪切变形延续到剪切的全过程，在材 料不出现剪裂纹的冲裁条件下实现材料的 分离→得到断面光滑而垂直的精密零件。
精冲法与普通冲裁法所用模具的比较
§8-2 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位移而不破 裂的工序。
如：拉深、弯曲、翻边、胀型、 旋压等。
一、拉深
1．拉深过程及变形特点
利用模具使平面坯料变成开口空心 件的冲压工序；
可制成筒形、阶梯形、盒形、球形、 锥形及其它复杂形状的薄壁零件。
拉深的特点
①凸模和凹模特点：与冲裁模不同， 它们都有一定的圆角而不是锋利的 刃口，其间隙一般稍大于板料厚度。
如平面垫圈： 制取外形→落料。 如制取内孔→冲孔。
1．冲裁变形过程
冲裁件质量、冲裁模结构与冲裁时 板料变形过程关系密切。 其过程分三个阶段： （1）弹性变形阶段 （2）塑性变形阶段 （3）断裂分离阶段
冲裁变形区的应力与变形情况和冲 裁件的切断面的状况：
2．凸、凹模间隙
不仅严重影响冲裁件的断面质 量，而且影响模具寿命、卸料力、 推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸 精度。
常用金属材料：低碳钢、铜合金、 铝合金、镁合金及塑性高的合金钢等。
常用设备：剪床、冲床。 冲压生产可进行多种工序，其基本 工序：分离工序、变形工序。
开式冲床
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
熟悉冲裁、拉深的变形过程、有关工 艺计算及影响成形的因素；
了解冲模的基本类型及冲压工艺的制 定过程。
重点：冲裁、拉深的成形过程及影响 成形的因素。
难点：冲压工艺方案的选择及优化。
板料的冲压成形：利用冲模使板
料产生分离或变形的加工方法。
常温下又叫冷冲压或薄板冲压。 只有当板料厚度>8~10mm时，采用
§8-1 分离工序
使坯料的一部分与另一部分相互分 离的工序。如：落料、冲孔、切断、 精冲、修整等。
一、落料及冲孔（统称冲裁）
使坯料按封闭轮廓分离的工序。 其坯料变形过程和模具结构都是一 样，只是取舍不同。
百度文库
落料：被分离的部分为成品，而周 边是废料。
冲孔：被分离的部分为废料，而周 边是成品。
②变形特点：拉深件的底部一般不变 形，厚度基本不变，直壁厚度有所 减小。
2．拉深中常见的废品及防止措施
最危险部位：直壁与底部过渡圆 角处；
拉应力>材料强度极限时→拉裂
防裂措施：
（1）正确选择拉深系数
m d D
d — 拉深件直径；D — 坯料直径。
m↓→d↓→变形程度↑易成拉裂。 一般m≥0.5~0.8； 坯料的塑性差取上限值，塑性好取 下限值。
值。
4．冲裁力的计算
冲裁力是选用冲床吨位和检验模具强度的 一个重要依据。
平刃冲模的冲裁力P （N）按下式计算：
pKLS
L—冲裁周边长度（mm）；S—坯料厚度（mm）； K—系数，常取1.3；τ—材料抗剪强度（MPa） 查手册，或取 0.8b。
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。
排样方法 a）有废料排样法 b）少废料排样法 c）无废料排样法
排样图
不同排样方式材料消耗对比
落料件的排样有两种类型：
无搭边排样：
①用落料件形状的一个边作为另一 个落料件的边缘；
②材料利用率很高，但毛刺不在同 一平面上，且尺寸不易准确。
有搭边排样：
1）间隙过小
增大了冲裁力、卸料力和推件力； 加剧了凸、凹模的磨损； 降低了模具寿命（冲硬材突出）。 外表尺寸略有增大，内腔尺寸略有
缩小（弹性回复）。
光面宽度增加，塌角、毛刺、斜度 等都有所减小，工件质量较高。
2）间隙过大
断面光面减小，塌角与斜度增大，形 成厚而大的拉长毛刺，且难以去除；
合理的间隙值可查表选取。
冲裁模合理间隙值
3．凸、凹模刃口尺寸的确定
1）设计落料模
落料件确定凹模刃口尺寸； 取凹模作设计基准件→根据间隙Z 确定凸模尺寸； 缩小凸模刃口尺寸保证间隙值。
2）设计冲孔模 冲孔件确定凸模尺寸； 取凸模作设计基准件→根据间
隙Z确定凹模尺寸； 用扩大凹模刃口尺寸保证间隙
冲裁的翘曲现象严重； 外形尺寸缩小，内腔尺寸增大； 模具寿命较高。
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，提高模具寿命。
3）间隙合适
冲裁力、卸料力和推件力适中； 模具有足够的寿命； 光面约占板厚的1/2～1/3左右，切断 面的塌角、毛刺和斜度均很小；
零件的尺寸几乎与模具一致，完全可 以满足使用要求。
①各落料件之间均留有一定尺寸的 搭边；
②毛刺小，且在同一平面上，尺寸 准确，质量高，但材料消耗多。
二、修整
利用修整模沿冲裁件外缘或内 孔刮削一薄层金属，以切掉普通 冲裁时在冲裁件断面上存留的剪 裂带和毛刺； 尺寸精度↑，表面粗糙度↓。
修整后，冲裁件公差等级IT6~IT7 表面粗糙度Ra0.8~1.6μm
材料为钢的拉深件，取r凹=10s （板厚），而r凸=（0.6～1）r凹。 这两个圆角半径过小，产品容易 拉裂。
若m过小→可采用多次拉深。
第一次拉深系数 m1 = d1/D； 第二次拉深系数 m2 = d2/d1； 第n次拉深系数 mn = dn/dn-1； 总的拉深系数 m总 = m1×m2×mn 坯料经过一两次拉深后，应安排工
序间的退火处理。
（2）合理设计拉深模工作零件
① 凸凹模的圆角半径
热冲压。
板料冲压的特点：
（1）可冲出形状复杂的零件，废料较 少；
（2）产品精度高，表面粗糙度较低， 互换性好；
（3）能获得质量轻、材料消耗少、强 度和刚度较高的零件；
（4）操作简单，工艺过程便于机械化， 自动化，生产率很高，成本低。
故应用广泛，特别在汽车、拖拉机、 航空、电器、仪表及国防等工业， 占有极其重要的地位。
三、精密冲裁
特点：公差IT6~IT8级，表面粗糙造度 Ra0.8~0.4μm，且生产率高。 基本出发点：改变冲裁条件，以增大变 形区的静水压作用，抑制材料的断裂，使 塑性剪切变形延续到剪切的全过程，在材 料不出现剪裂纹的冲裁条件下实现材料的 分离→得到断面光滑而垂直的精密零件。
精冲法与普通冲裁法所用模具的比较
§8-2 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位移而不破 裂的工序。
如：拉深、弯曲、翻边、胀型、 旋压等。
一、拉深
1．拉深过程及变形特点
利用模具使平面坯料变成开口空心 件的冲压工序；
可制成筒形、阶梯形、盒形、球形、 锥形及其它复杂形状的薄壁零件。
拉深的特点
①凸模和凹模特点：与冲裁模不同， 它们都有一定的圆角而不是锋利的 刃口，其间隙一般稍大于板料厚度。
如平面垫圈： 制取外形→落料。 如制取内孔→冲孔。
1．冲裁变形过程
冲裁件质量、冲裁模结构与冲裁时 板料变形过程关系密切。 其过程分三个阶段： （1）弹性变形阶段 （2）塑性变形阶段 （3）断裂分离阶段
冲裁变形区的应力与变形情况和冲 裁件的切断面的状况：
2．凸、凹模间隙
不仅严重影响冲裁件的断面质 量，而且影响模具寿命、卸料力、 推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸 精度。
常用金属材料：低碳钢、铜合金、 铝合金、镁合金及塑性高的合金钢等。
常用设备：剪床、冲床。 冲压生产可进行多种工序，其基本 工序：分离工序、变形工序。
开式冲床
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