塑性成形工艺与模具设计

第一章

塑性成形（塑性加工、压力加工）：金属材料在一定的外力作用下，利用金属的塑性而使其成形为具有一定形状及一定力学性能的加工方法。

塑性成形工艺与其他加工工艺相比，特点：

1、材料利用率高

2、力学性能好

3、尺寸精度高

4、生产效率高

塑性成形工艺的分类

按加工对象的属性：一次塑性加工（轧制、挤压、拉拔等）、二次塑性加工

按塑性成形毛坯特点：体积成形（块形成形）、板料成形

轧制：纵轧、横轧、斜轧

挤压（坯料后端施加压力）：正挤压、反挤压、复合挤压

拉拔（坯料前端施加压力）

板料成形（冲压、冷冲压、板料冲压），按性质分为：分离工序（落料、冲孔、切断、切边、剖切等）、成形工序（弯曲、拉深、翻边、胀形、扩口、缩口、旋压等）

体积成形，分为锻造（自由锻、模锻）、挤压（开式模锻、闭式模锻）

自由锻，主要用于单件、小批量生产、大锻件生产或冶金厂开坯。

冲压工艺分类

按变形性质分类：

1、分离工序

2、成形工序

*按基本变形方式分类：

1、冲裁

2、弯曲

3、拉深

4、成形

*按工序组合形式分类

1、简单工序

2、组合工序（1、复合冲压2、连续冲压

3、连续-复合冲压）

板料成形的失稳现象：

拉伸失稳（板料在拉应力作用下局部出现缩颈或断裂）

压缩失稳（板料在压应力作用下出现起皱）

*板料冲压成形性能影响较大的力学性能指标：

1、屈服强度σs(小好)

2、屈强比σs/σb（小好）

3、伸长率

4、硬化指数n

硬化指数：单向拉伸硬化曲线可写成σ=cε^n，其中指数n即为硬化指数，表示在塑性变形中材料的硬化程度。

*Q：什么叫加工硬化和硬化指数?加工硬化对冲压成形有有利和不利的影响？

A：加工硬化：指随着冷变形程度的增加，金属材料的强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降的现象。

优：由于加工过硬化使变形抗力提高，又提高了材料承载能力。

缺：加工硬化变形越大，会使断面在局部地方易形成缩颈，容易被拉断不利于成形。

5、厚向异性系数γ（大好）

厚向异性系数越大，表示板料越不易在厚度方向上产生变形，不易出现变薄和增厚。

6、塑性成型基本规律：

①加工硬化规律；②卸载弹性恢复规律；③最小阻力定律；④塑性变形体积不变定律

第二章

*冲裁过程：

1、弹性变形阶段

2、塑性变形阶段

3、断裂分离阶段

*冲裁件质量指标

1、断面质量

2、尺寸精度（模具制造精度的影响、模具间隙的影响、材料性质厚度与轧制方向的影响、

零件形状尺寸的影响）

3、形状误差

*冲裁断面的组成

1、圆角带（小好）

2、光亮带（宽好）措施：减小间隙

3、断裂带（窄好）

4、毛刺（小好）

*影响断面质量的因素：

1、材料性能的影响

2、模具间隙的影响

3、模具刃口钝利情况的影响

4、模具和设备的导向情况（影响最大）

*间隙对模具寿命的影响（零件质量、冲裁力、模具寿命）

间隙小：引起冲裁力、侧压力、摩擦力、卸料力、推件力增大，甚至会使材料粘连刃口，这

就加剧了刃口的磨损；如果出现二次剪切，产生的碎屑也会使磨损加大。间隙小，落料件或废料往往梗塞在凹模洞口，导致凹模胀裂。

间隙大：零件毛刺增大，卸料力增大，反而使刃口磨损加大。

排样的分类

1、有废料排样

2、少废料排样

3、无废料排样

排样选择的影响因素

1、零件的形状

2、零件的断面质量、精度

3、材料的利用率

4、冲模结构

5、模具寿命

6、操作的方便与安全

7、生产率

*冲裁顺序的安排

1、级进冲裁的顺序安排（先冲孔；采用定距侧刃时，侧刃切边工序一般安排在前，与首次

冲孔同时进行，以便控制送料进距，采用两个定距侧刃时，也可安排成一前一后；套料级进冲裁按由里向外的顺序，先冲内轮廓，后冲外轮廓。）

2、多工序工件用单工序冲裁时的顺序安排（先落料使毛坯与条料分离，然后以外轮廓定位

进行其他冲裁；冲裁大小不同、相距较近的孔时，为减少孔的变形，应先冲大孔，后冲小孔。）

*Q:试比较单工序模、级进模和复合模的结构特点及应用？

*Q:冲裁模一般由哪几类零部件组成？它们在冲裁模中分别起什么作用？

*模具零件的分类

1、工艺零件（工作零件、定位零件、压料出件卸料零部件）

2、结构零件（导向零件、紧固及其他零件）

标准模架：上模座、下模座、导柱、导套等

*Q：确定冲裁工艺方案的依据是什么？冲裁工艺的工序组合方式是根据什么来确定的？A：应在工艺分析的基础上制订几种可能的方案，再根据工件的批量、形状、尺寸等多方面的因素，全面考虑、综合分析，选取一个较为合理的冲裁方案。

根据影响因素：

1、生产批量

2、冲裁件尺寸精度

3、对工件尺寸、形状的适应性

4、模具制造、安装调整和成本

5、操作方便和安全

*模具压力中心的确定

冲压模中心应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合，以使冲模平稳地工作，减少导向件的磨损，提高模具及压力机寿命。

第三章

*弯曲：将板料、棒料、管料和型材等弯曲成一定形状及角度的零件的成形方法。

*弯曲现象及弯曲中的问题

1、回弹

2、弯裂

3、变形区变薄

4、长度增加