冲压材料及其冲压成型性能 冲压模具变形理论基础
冲压模具的基础知识
冲压模具的基础知识一、冲压模具的定义冲压模具是指用于在冲压加工过程中，将金属板材或带材以一定的轮廓形状和尺寸加工成所需零件的工具。
冲压模具通常由上模（凸模）、下模（凹模）和模具座组成。
二、冲压模具的分类根据冲压零件的形状和结构特点，冲压模具可以分为以下几类：1. 单工位模具：适用于生产数量较少的零件，操作简单，适合手工操作。
2. 连续模具：适用于生产数量较大的零件，可以实现自动化连续生产。
3. 复合模具：由多个工位组成，可以一次性完成多道工序的加工，提高生产效率。
4. 成形模具：用于将金属板材或带材通过冲压工艺加工成所需的形状。
5. 裁剪模具：用于将金属板材或带材按照一定尺寸裁剪成所需的形状。
6. 弯曲模具：用于将金属板材或带材按照一定角度弯曲成所需的形状。
三、冲压模具的工作原理冲压模具通过上模和下模之间的相对运动，将金属板材或带材置于模具座上，然后施加压力使其发生塑性变形，最终得到所需的零件。
四、冲压模具的主要构成部分1. 上模（凸模）：也称为冲头，是冲压模具中与下模相对应的零件，用于施加压力。
2. 下模（凹模）：也称为模座，是冲压模具中与上模相对应的零件，用于支撑工件和定位。
3. 模具座：用于固定上模和下模的基座，通常由钢板焊接而成。
4. 引导柱和导套：用于引导和定位上模和下模的相对位置，确保模具的精度和稳定性。
5. 推杆和导向机构：用于传递压力和控制上模和下模的运动轨迹。
6. 压力调节机构：用于调节上模和下模施加的压力大小。
7. 模具材料：通常采用高硬度、高强度的合金工具钢或硬质合金制作，以保证模具的耐用性和使用寿命。
五、冲压模具的制造工艺冲压模具的制造工艺通常包括以下几个步骤：1. 设计：根据零件的形状和尺寸要求进行模具设计，确定模具的结构和工艺参数。
2. 材料准备：选择合适的模具材料，并进行切割、锻造或热处理等预处理工艺。
3. 加工制造：采用数控机床、电火花机等设备进行精密加工，包括车削、铣削、钻孔等工序。
冲压模具基础知识讲义一
DE 下模板 材質﹕SLD(D2)熱處理 HRC58~60
LB 下墊板 材質﹕YK30 熱處理 HRC48~52
L20P05/0下921模座 B2 下墊塊 B1 下托板 材質: SS41 copy right from Lemon.xu by liguo.shi
19
5.1沖孔模
2005/0921
copy right from Lemon.xu by liguo.shi
定位凸點 以刺 破的方式成形 需脫料 凸點的 高度一般為T0.2
7
成形工序: 凸包與打橋
2005/0921
有工藝孔之 打橋式 先沖 工藝孔再成 形橋式 沖頭 仿形 入塊可 做平的
無工藝孔之 打橋式 用刺 破形式成形 需加脫料
凸包成形 凸包較高較 大時需整形 打凸時沖 頭仿形即可 整形時凸 包四周需做壓筋
U2 上墊塊 材質﹕SS41
EJ 擊出板 材質﹕S50C 熱處理 HRC45~48
UP 上模座 材質﹕SS41
UB 上墊板 材質﹕YK30 熱處理 HRC48~52
PH 上夾板 材質﹕SS41 用來夾持沖頭零件等
PP 止擋板 材質﹕YK30 熱處理 HRC48~52
PS 脫料板 材質﹕SLD(D2)熱處理 HRC58~60
圓形凸包
copy right from Lemon.xu by liguo.shi
8
成形工序: 反折拍平
2005/0921
拍平后兩片料貼在 一起 若反折邊較短 可直接用壓平式成 形 若反折邊較長 則 需用側推形式成形
反折邊較短 一般指不超過 4mm 用壓平
反折邊較長 或 整條大邊反折 用側推成形
copy right from Lemon.xu by liguo.shi
(1-3)冲压变形理论基础
1 2 2 3 3 1 1 2 2 3 3 1
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础
三、塑性力学基础（续）
3．金属塑性变形时的应力应变关系（续） 几点讨论结论： （1）应力分量与应变分量符号不一定一致，• 拉应力不一定对 即 应拉应变，压应力不一定对应压应变； （2）某方向应力为零其应变不一定为零； （3）在任何一种应力状态下，应力分量的大小与应变分量的大 小次序是相对应的，即б1＞б2＞б3，则有ε1＞ε2＞ε3。 （4）若有两个应力分量相等，• 对应的应变分量也相等，即若 则 б1＝б2，则有ε1＝ε2。
方板拉深试验——最小阻力定律试验
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
a)
b)
缩口加工中制件各区的划分 A-传力区；B-变形区；C-已变形区。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
1.当D-d较大，h较小，翻边。 2.当D-d较小，h较大时：
a. 拉深后切底切边缘；
b. 将D0增大，翻边后再切 边缘。
变形趋向性对冲压工艺的影响
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
4．最小阻力定律（续） 控制变形的趋向性： 开流 和 限流 开流：在需要金属流动的地方减少阻力，使其顺利流动。 如加大圆角半径和间隙、减小摩擦等。 限流： 在不需要金属流动的地方增大阻力，限制金属流动。 如减小圆角半径和间隙、增大摩擦等。 板料各区的划分： 变形区，传力区， 不变形区，已变形区 弱区先变形，变形区为弱区
S S
一般应力状态：σ 1-σ 3=β σ
式中 σ1、σ3 、σS——最大主应 力、最小主应力和屈服应力； β——应力状态系数 ，一般近 似取1.1。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
冲压原理及基本变形
（4）加預彎（如圖）
(5)外加調整 (6)設計上 選用彈性系數大， 屈服極限小、機械性能穩定 的材料。
沖壓原理及基本變形
2003.09.10
Page:16
四、彎曲U形件單邊間隙 t:材料厚度
Z=t+△+ct
△料厚正偏差
ct彎曲件高度和彎曲長度而決定之系數 c值一般有 0.04~0.15
五、彎曲問題：1、回彈 1、影響回因素：如前述 2、滑移 產生原因： （1）不對稱工件彎曲
沖壓原理及基本變形
2003.09.10
Page:2
塑性變形:材料在力F2作用下，由OA變形 到OA2， 除去外力，只能回復到OA2’， 不能回復到OA，此時則產生塑性 變形。 （如圖） σ s為屈服極限, σb為強度極限
f
σs
沖壓原理及基本變形
材料拉伸曲線圖
σb
x
Page:3
2003.09.10
三、 1
沖 孔
（2）沖孔面（見下圖）
落 料
沖壓尺寸曲光面尺寸決定，不管是落料還是沖孔。
沖壓原理及基本變形
2003.09.10
Page:5
五、
間隙對沖裁質量影響：
T：料厚、Z：沖裁間隙 1，間隙 合適，b=(1/3-1/2)T （如右圖）
2，間隙過大，b<1/5T 光面少， 不易分離，（如右圖）
3，間隙過小，b>3/4T時，毛刺易掉， 易產生銅絲（如右圖）
b
4, 變形
c
沖壓原理及基本變形
2003.09.10
Page:8
間隙對模具壽命影響：Z 受力F
磨損
在保証沖裁質量和尺寸前提下,Z 磨損 。
越好
Z 受力F 標准間隙： 銅材 3%－5%T， 不鏽鋼板 5%－8%T 、 八、 刀口沖子研磨： A3鋼
冲压及模具的基础知识
整理课件
第一节 冲压成形的特点与分类
一、冲压成形概念 二、冲压成形的特点 三、冲压工序分类 四、冲压变形分类
整理课件
第一节 冲压成形的特点与分类
整理课件
第二节 模具概述
冲模设计与制造必须有系统观点，必须考虑企业实际情况 和产品生产批量，在保证产品质量的前提下，寻求最佳的技术 经济性。
片面追求生产效率、模具精度和使用寿命必然导致成本的 增加，只顾降低成本和缩短制造周期而忽视模具精度和使用寿 命必然导致质量的下降。
整理课件
第三节 冲压成形工艺流程及零件成形 常见问题
冲 压 成 形 产 品 示 例 一
日 常 用 品整理课件
——
第一节 冲压成形的特点与分类
汽 车 覆 盖 件
冲压成形产品示例二——
飞 机
高科技产品
蒙
皮
整理课件
三、冲压的工序
• 由于冲压件的形状、尺寸和精度不同，因此，冲压 所采用的工序种类亦各异。据其变形特点，可以分 为：分离工序、成形工序。
• 一类是分离工序：主要包括切断、冲裁、切口、切 边等。其特点是板料所受外力超过抗剪强度，使其 一部分与另一部相互分离。
整理课件
第四节 操作工应掌握基础知识
A：冲压操作工掌握“三好”“四会”基本内容 a：三好：管好、用好、修好。 1； 管理好设备：操作工管好车间分配责任机台，每天对机
台点检；记好点检记录并保持记录清洁不得丢失。 2；用好设备：严格遵守操作规程，正确使用、合理润滑。
做好下班设备“无脏乱差”、填好规定记录。 3；修好设备：严格执行维护规程，熟悉设备性能，操作原
冲压成形的基本理论
硬度提升而塑性下降。 加工硬化对塑性变形旳影响: ❖ 不利旳一面——使所需旳变形力增长，而且限制了材料进一
步旳变形。 ❖ 有利旳一面——板料硬化能够减小过大旳局部变形，使变形
趋于均匀，从而增大成形极限，同步也提升了材料旳强度。
19
一临界值（与应力状态无关）时，材料就开始屈服。经过单向
拉伸试验可得出，此临界值等于材料旳屈服极限
。
s
等效应力：
2 2
(1 2 )2 2 3 2 3 12
则密塞斯塑性条件可体现为：
( 1
2 )2
2
3 2
3
1 2
2
2 s
9
1.1 塑性变形与应力应变 经过计算可知，两个条件之间差别很小。若把上式进行简化，
设 1 2， 则 3最大剪应力理论可表达为：
max (1 3 ) 2 s 2
或
1 3 s
这一理论形式简朴，与试验成果基本相符，用于分析板料成形问 题有足够旳精度。但其忽视了中间应力旳作用，所以不够完善。
8
1.1 塑性变形与应力应变
2. 密塞斯塑性条件
密塞斯提出：任意应力状态下，当某点旳等效应力 到达某
屈雷斯卡(H．Tresca) 塑性条件（最大剪应力理论） 密塞斯(von Mises) 塑性条件
7
1.1 塑性变形与应力应变
1. 屈雷斯卡塑性条件（最大剪应力理论） 屈雷斯卡提出：任意应力状态下，只要最大剪应力到达某临界值 （与应力状态无关）后，材料就开始屈服。经过单向拉伸试验可 得出，此临界值等于材料屈服极限旳二分之一。
24
1.2 加工硬化与硬化曲线
② S 硬 化直线 用真实应力与真实应变建立坐标系，硬化曲线上缩颈点处旳切线 斜率为 Sb。
(完整版)五金冲压模具基础知识完整版
侧边弧形度1.0mm/m; 任意板面放在平台上﹐平坦度＜2mm﹒
3﹒不锈钢板SUS
概述﹕ 不锈钢是公司重要的金属材料,广泛用于各机种的许多弹
片﹑后窗﹑隔离片﹑遮片﹑挡片﹑导轨﹑支架等. 材料单价薄带为GI的十倍﹐厚带为GI料的六倍.分为弹性用 （冷作硬化状态）和非弹性用（固溶状态）.
经常因为化学成份﹑拉伸性能﹑硬度不符﹐导致弹性不够 或冲压破裂等﹒
机械性能:
牌号 状 态
固溶
抗拉强度 屈服强度
MPa
520
MPa
205
SUS 精轧1/4 H 860
510
301
1/2 H
930
510
3/4 H
1130
745
固溶
520
205
SUS
304 1/2 H
780
470
3/4 H
930
665
SUS 退火
450
205
430
硬度
HV
218
310 370 200
伸长
8 下模板 SKD11 HRC58 模具的工作部分
9
下墊板 YK30
HRC52
承力部件, 保証沖裁刃口強度及對下模板上入子的固定與 承力
10 下模座 SS41 NONE 承受沖壓力及用于模仁與外導柱的安裝
／销 钉／弹簧及其它零件．
7.传递及改变工作运动方向的零件：如侧楔、滑块等．
編號 品名 材料 熱處理
功能
1 上托板 SS41 NONE 用于模具上模部分在沖床滑塊上的裝夾
2
上墊腳 SS41
NONE
起墊高作用, 用于使模具的合模高度在沖床的適用閉合高 度范圍內, 以及保証夾模器有足夠的安放空間
冲压模具基础培训课件(PPT 68页)
固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其 完整性的能力。 影响金属塑性的因素包括两个方面：
➢ 金属本身的晶格类型、化学成分和金相组织等；
➢ 变形时的外部条件，如变形温度、变形速度以及
变形方式等
（2）变形抗力：
反映了金属在外力作用下抵抗塑性变形的能力。
影响变形抗力的因素：
✓ 金属的内部性质 ✓ 变形条件(即变形温度、变形速度和变形程度)
1 冲压工艺基础
表1-6 冲模常用一般零件的材料及热处理要求
1 冲压工艺基础
表1-7 常用冷变形模具钢的预热和加热规范
钢号
T 8A T 10A 9M n2V CrW M n 9CrW M n 9SiC r G Cr15 C r1 2
Cr12M oV
Cr6W V W 18Cr4V W 6M o5Cr4V2
b) 冲孔模
c) 剪切模
d) 修边模
e) 切口模
图1-1 冲裁模常见结构
f) 剖切模
1 冲压工艺基础
（2）弯曲模 将坯料弯曲成一定形状的模具。
1—上模板；2—凸模；3—压边圈；4—定位板；5—凹模； 6—凹模固定板；7—下模板 图1-2 弯曲模
1 冲压工艺基础
（3）拉深模 将平板料变成一定形状的空心件的模具 （如图1-3）。
a）随着温度的升高，发生了回复与再结晶
主
b） 温度升高，临界剪应力降低，滑移系增加
要
原
c） 新的塑性变形方式—热塑性的产生。
因
d） 温度升高导致晶界的切变抗力显著降低，
晶界易于滑动
✓ 变形速度（单位时间内的变化量） a）高速时，位错更快的运动，金属晶体的临界 剪应力升高，塑性降低
b）变形速度低，变形体吸收的变形能可转化为 热能，使变形体温度升高，使金属软化。 ✓ 应力应变状态
板料冲压成形性能及冲压材料
板料冲压成形性能及冲压材料板料的冲压成形性能板料对各种冲压成形加工的适应能力称为板料的冲压成形性能。
具体地说，就是指能否用简便地工艺方法，高效率地用坯料生产出优质冲压件。
冲压成形性能是个综合性的概念，它涉及到的因素很多，其中有两个主要方面：一方面是成形极限，希望尽可能减少成形工序；另一方面是要保证冲压件质量符合设计要求。
下面分别讨论。
(一)成形极限在冲压成形中，材料的最大变形极限称为成形极限。
对不同的成形工序，成形极限应采用不同的极限变形系数来表示。
例如弯曲工序的最小相对弯曲半径、拉深工序的极限拉深系数等等。
这些极限变形系数可以在各种冲压手册中查到，也可通过实验求得。
依据什么来确定极限变形系数呢？这要看影响成形过程正常进行的因素是哪些。
冲压成形时外力可以直接作用在毛坯的变形区（例如胀形），也可以通过非变形区，包括已变形区（例如拉深）和待变形区（例如缩口、扩口等），将变形力传给变形区。
因此，影响成形过程正常进行的因素，可能发生在变形区，也可能发生在非变形区。
归纳起来，大致有下述几种情况：1.属于变形区的问题伸长类变形一般是因为拉应力过大，材料过度变薄，局部失稳而产生断裂，如胀形、翻孔、扩口和弯曲外区等的拉裂。
压缩类变形一般是因为压应力过大，超过了板材的临界应力，使板材丧失稳定性而产生起皱，如缩口、无压边圈拉深等的起皱。
2.属于非变形区的问题传力区承载能力不够：非变形区作为传力区时，往往由于变形力超过了该传力区的承载能力而使变形过程无法继续进行。
也分为两种情况：1)拉裂或过度变薄；例如拉深是利用已变形区作为拉力的传力区，若变形力超过已变形区的抗拉能力，就会在该区内发生拉裂或局部严重变薄而使工件报废。
2)失稳或塑性镦粗：例如扩口和缩口工序是利用待变形区作为压力的传力区，若变形力超过了管坯的承载能力，待变形区就会因失稳而压屈，或者发生塑性镦粗变形。
非传力区在内应力作用下破坏：非变形区不是传力区时，由于变形过程中金属流动的不均匀性，也可能产生过大的内应力而使之破坏。
冲压工艺基础知识
231车间 周武 2009年10月
目录
一、冲压工艺概述 二、冲压材料概述 三、冲压模具概述 四、冲压零件概述
一、冲压工艺概述
（一）冲压定义及特点
1、冲压的定义
冲压是塑性加工的基本方法之一，它是利用安装在压力机上的 模具，对板料施加压力使其变形和分离，从而获得具有一定形状、 尺寸的零件的压力加工方法。因为它主要用于加工板料零件，所 以有时也叫板料冲压。常温下进行的板料冲压称为冷冲压。
（二）常用冲压材料牌号及工艺性能
用途
一般用 （CQ）
特点
具有足够的延展性，适用于简单成型、弯曲或焊接 加工
冲压用 （DQ）
具有比一般级较大的延展性，适用于制造冲压成型 及较复杂变形加工的零部件
深冲压用 （DDQ）
具有比冲压级较大的延展性，更为均匀的性能，适 用于制造深冲压成型及更为复杂变形加工的零 部件
一、冲压工艺概述
2、弯 曲：将板料、棒料、管料或型材等弯成一定形状和角度零件的成 形方法，是板料冲压中常见的加工工序之一。 ---知识点--弯曲变形的特点： 1）曲变形区主要是弯曲件的园角部分，直线部分一般不产生塑性变形 2）存在不拉长、不压缩的中性层 3）弹性回弹是弯曲成形常见的现象
一、冲压工艺概述
钢板及钢带，HR30T适用于厚度不大于0.6mm的钢板及钢带。
三、冲压模具概述
（一）模具按工序分类的种类及结构
1）拉延成形模：结构部件分为上模（凹模）、下模（凸模）、压边圈、导向 板、限位块、限位螺栓、定位器、起吊棒
三、冲压模具概述
2）切边冲孔模：结构部件分为上模座、下模座、切边镶块、切边凸模、压料 器、氮气弹簧、导栓导套、导向板、冲头、凹模、铆板、顶料气缸、定位器、 限位器、存放块、起吊棒
冲压模具基础习题与解答
第2章冲压变形基础（答案）一、填空1．在室温下，利用安装在压力机上的模具对被冲材料施加一定的压力,使之产生分离和塑性变形，从而获得所需要形状和尺寸的零件(也称制件）的一种加工方法。
2．用于实现冷冲压工艺的一种工艺装备称为冲压模具。
3．冲压工艺分为两大类，一类叫分离工序，一类是变形工序。
4．物体在外力作用下会产生变形，若外力去除以后，物体并不能完全恢复自己的原有形状和尺寸，称为塑性变形.5．变形温度对金属的塑性有重大影响。
就大多数金属而言，其总的趋势是：随着温度的升高,塑性增加，变形抗力降低。
6．以主应力表示点的应力状态称为主应力状态，表示主应力个数及其符号的简图称为主应力图。
可能出现的主应力图共有九种。
7．塑性变形时的体积不变定律用公式来表示为：ε1+ε2+ε3=0。
8．加工硬化是指一般常用的金属材料,随着塑性变形程度的增加，其强度、硬度和变形抗力逐渐增加，而塑性和韧性逐渐降低。
9．在实际冲压时，分离或成形后的冲压件的形状和尺寸与模具工作部分形状和尺寸不尽相同，就是因卸载规律引起的弹性回复（简称回弹）造成的。
10. 材料对各种冲压成形方法的适应能力称为材料的冲压成形性能。
冲压成形性能是一个综合性的概念，它涉及的因素很多,但就其主要内容来看，有两个方面：一是成形极限,二是成形质量。
二、判断（正确的在括号内打√,错误的打×）1．（× )主应变状态一共有9种可能的形式。
2．（×）材料的成形质量好，其成形性能一定好。
3．（√）热处理退火可以消除加工硬化（冷作硬化）。
4．（√）屈强比越小，则金属的成形性能越好。
5．（×）拉深属于分离工序。
三、选择1．主应力状态中， A ，则金属的塑性越好。
A．压应力的成份越多,数值越大 B. 拉应力的成份越多，数值越大。
2．当坯料三向受拉，且σ1＞σ2＞σ3＞0时,在最大拉应力σ1方向上的变形一定是 A ，在最小拉应力σ3方向上的变形一定是 BA．伸长变形 B。
冲压工艺基础知识及实战
弯曲后直边不满足要求
三、冲压工序
2.5弯曲 把板料沿直线弯成各种形状，可以加工形状极为复杂的零件。
回弹现象——由于弹性变形的恢复，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°
四、冲压模具
模具基本结构 冲模通常由上、下模（凸、凹模）两部分构成 2.1工作部分 2.2导向 2.3定位 2.4限位 2.5弹性元件 2.6起吊和翻转 2.7常见部件
落料
zzzzzzzzz
分离工序（冲裁）
废料
零件
用冲模沿封闭曲线冲切，冲下的部分是废料。用于制造各种平板形状的零件。
冲孔
用冲模沿不封闭的曲线进行分切产生分离
切断
将成型零件边缘切齐或者一定形状切成。
修边
零件
废料
1. 冲裁变形过程
弹性变形
塑性变形
断裂分离
影响冲裁的主要因素：冲模间隙、刃口的锋利程度及冲裁力。
一、冲压概述
冲压零件
设备
材料
模具
冲压设备 机械压力机 液压机
冲压模具 冲压加工的主要工艺装备 冲压件质量与模具关系最大
冲压材料 板材 带材 管材及其他型材
3. 冲压三要素
常用冲压材料
黑色金属
金属材料
非金属材料
有色金属
各种钢 不锈钢：1Cr18Ni9Ti
铜及铜合金：T1、T2、H62、H68 铝及铝合金：2A12 、1060
三、冲压工序
三、冲压工序
1.分离工序（切断面结构）
磨具冲头
原料
磨具凹模
磨具压块
三、冲压工序
1.分离工序（切断面结构）
磨具冲头
原料
磨具凹模
凹模和凸模的间隙，一般为板厚的5%~10%
冲压模具结构基础知识
五.模具中最基本数值常识
1.冲子（凸模）长度L = P03A+S02A+S01A+1.0
P03A？
P01A=50.0 / 55 .0 mm
P02A=13.000 mm
P03A=18.000mm
S02A=10.950 mm
S01A=20.000mm
D03A=20.000 mm
S01A (SKD11) STRIPPER PLATE卸料板
下模部分（三块）:
D03A（SKD11）DIE PLATE下模板
D02A (SKD11) BACKING(P) PLATE下模垫板
D01A (S45C)DIE(P) SET下模座
模具材料补充：
1. SKD11是日本牌号相对中国材料是Cr12MoV。
5.方便修模设计
方便移位修正尺寸
三、折弯工站设计技巧
1.折弯零件强度的合理性（折弯凸凹模）
先压料后成形
2.考量零件的加工性能（折弯凸凹模）：设计的零件便于加工，能用磨床研磨的就不要线割，磨床研磨加工比线切割或电火花放电加工效率高的多
3.方便修模设计：研磨后仍可保证不影响折弯成形
4.保持折弯稳定性
尽可能在料带连接强度好的情况下折弯成形，保证有足够的压料
利用千分表量测，將手壓在模板另一端，運用變形支點原理，觀察另一端千分錶刻度是否有變化来量测模板有否翘曲，正反面以及四个对角点均要量测，模板的變形及翘曲量一般不超过0.003mm
7-3模板累計誤差测量：
将模板組合在一起用千分表测量模板翘曲及平行度，并将六組以上的数据計录下来，理輪上要求變形量不超过0.016 mm（提示：测量时整个面不能低于六点）
冲压模具设计(1-3)
• 有对色优金质属碳：素铜结及构其合薄金钢、板铝及，其国合家金、原镁则合规金、定钛，合钢金等。 非板金旳属表材面料质：量纸可板分、胶为木Ⅰ板(、特塑别料高板、级纤旳维精板和整云表母面等。 ),Ⅱ(高级旳精整表面),Ⅲ(较高旳精整表面
成形质量
材料旳冲压性能好是指便于冲压加工,详细而言指: 成形极限高(成形过程中材料能到达旳最大变形程度,即抗破裂性好)
成形质量好(形状尺寸精度,厚度变化,表面质量以及成形后旳物理机械性能， 即贴模性、定形性好)
第一章 冲压工艺概述
直接反应，但需 专业设备或工装
第三节 冲压变形理论基础
五、冲压材料及其冲压成形性能（续） 以便，易行
例如： 室温下奥氏体不锈钢旳塑性很好，能经受很大旳
变形而不破坏，但它旳变形抗力却非常大；
过热和过烧旳金属与合金，其塑性很小，甚至完 全失去塑性变形旳能力，而变形抗力也很小；
室温下旳铅，塑性很高而变形抗力又小。
变形抗力：
使金属产生塑性变形旳力为变形力，金属抵 抗变形旳力称为变形抗力。
塑性与变形抗力是两个不同旳概念：
第一章 冲压工艺概述
第三节 冲压变形理论基础
三、塑性力学基础（续）
3．金属塑性变形时旳应力应变关系（续） 几点讨论结论
（1）应力分量与应变分量符号不一定一致， 即拉应力不一定 相应拉应变，压应力不一定相应压应变；举例。 （2）某方向应力为零其应变不一定为零； （3）在任何一种应力状态下，应力分量旳大小与应变分量旳 大小顺序是相相应旳，即б1＞б2＞б3，则有ε1＞ε2＞ε3。 （4）若有两个应力分量相等， 则相应旳应变分量也相等，即 若б1＝б2，则有ε1＝ε2。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
冲压材料及其冲压成型性能冲压模具变形理论基础来源：未知模具站责任编辑：模具站发表时间:2010-06-26 00:06冲压模具变形冲压材料冲压成型性能塑胶模具五金模具锻压模具模具综合核心提示：冲压成形加工方法与其它加工方法一样，都是以自身性能作为加工依据，材料实施冲压成形加工必须有好的冲压成形性能。
1.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称为材料的冲压成形性能。
材料的冲压性能好，就是指其便于冲压加工，一次冲压工序的极限变形…冲压成形加工方法与其它加工方法一样，都是以自身性能作为加工依据，材料实施冲压成形加工必须有好的冲压成形性能。
1.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称为材料的冲压成形性能。
材料的冲压性能好，就是指其便于冲压加工，一次冲压工序的极限变形程度和总的极限变形程度大，生产率高，容易得到高质量的冲压件，模具寿命长等。
由此可见，冲压成形性能是一个综合性的概念，它涉及的因素很多，但就其主要内容来看，有两方面：一是成形极限，二是成形质量。
（1）成形极限在冲压成形过程中，材料能达到的最大变形程度称为成形极限。
对于不同的成形工艺，•成形极限是采用不同的极限变形系数来表示的。
•由于大多数冲压成形都是在板厚方向上的应力数值近似为零的平面应力状态下进行的，因此，不难分析：在变形坯料的内部，凡是受到过大拉应力作用的区域，就会使坯料局部严重变薄，甚至拉裂而使冲件报废；凡是受到过大压应力作用的区域，若超过了临界应力就会使坯料丧失稳定而起皱。
因此，从材料方面来看，为了提高成形极限，就必须提高材料的塑性指标和增强抗拉、抗压能力。
•冲压时，当作用于坯料变形区内的拉应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是伸长变形，故称这种冲压变形为伸长类变形（如胀形、扩口、内孔翻边等）。
•当作用于坯料变形区内的压应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是压缩变形，故称这种冲压变形为压缩类变形（如拉深、缩口等）。
伸长类变形的极限变形系数主要决定于材料的塑性；压缩类变形的极限变形系数通常是受坯料传力区的承载能力的限制，有时则受变形区或传力区的失稳起皱的限制。
（2）成形质量冲压件的质量指标主要是尺寸精度、厚度变化、表面质量以及成形后材料的物理机械性能等。
影响工件质量的因素很多，不同的冲压工序情况又各不相同。
材料在塑性变形的同时总伴随着弹性变形，当载荷卸除后，由于材料的弹性回复，•造成制件的尺寸和形状偏离模具，影响制件的尺寸和形状精度。
因此，掌握回弹规律，•控制回弹量是非常重要的。
冲压成形后，一般板厚都要发生变化，有的是变厚，有的是变薄。
•厚度变薄直接影响冲压件的强度和使用，对强度有要求时，往往要限制其最大变薄量。
材料经过塑性变形后，除产生加工硬化现象外，还由于变形不均，造成残余应力，从而引起工件尺寸及形状的变化，严重时还会引起工件的自行开裂。
所有这些情况，•在制定冲压工艺时都应予以考虑。
影响工件表面质量的主要因素是原材料的表面状态、晶粒大小、冲压时材料粘模的情况以及模具对冲压件表面的擦伤等。
原材料的表面状态直接影响工件的表面质量；•晶粒粗大的钢板拉伸时产生所谓“桔子皮”样的缺陷（表面粗糙）；•冲压易于粘模的材料则会擦伤冲压件并降低模具寿命。
此外，模具间隙不均，模具表面粗糙也会擦伤冲压件。
2．板材冲压成形性能的试验方法板料的冲压成形性能是通过试验来测定的。
板料的冲压性能试验方法很多，大致可分为间接试验和直接试验两类。
间接试验方法有拉伸试验、剪切试验、硬度试验、金相试验等，由于试验时试件的受力情况与变形特点都与实际冲压时有一定的差别，因此这些试验所得结果只能间接反映出板料的冲压成形性能。
但由于这些试验在通用试验设备上即可进行，故常常采用。
直接试验方法有反复弯曲试验、胀形性能试验、拉深性能试验等，这类试验方法试样所处的应力状态和变形特点基本上与实际的冲压过程相同，所以能直接可靠地鉴定板料某类冲压成形的性能，但需要专用试验设备或工装。
下面仅就最常用的间接试验——拉伸试验作介绍。
材料的拉伸试验：在待试验板料的不同部位和方向上截取试样，按标准制成如图1.3.12所示的拉伸试样，然后在万能材料试验机上进行拉伸。
根据试验结果或利用自动记录装置，可得到如图1.3.13所示应力与应变之间的关系曲线，即拉伸曲线。
通过拉伸试验可测得板料的各项机械性能指标。
板料的机械性能与冲压成形性能有很紧密的关系，可从不同角度反映板材的冲压成形性能。
一般而言，板料的强度指标越高，产生相同变形量的力就越大；•塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大；刚度指标越高，•成形时抵抗失稳起皱的能力就越大。
现就其中较为重要的几项说明如下：(1）总延伸率δ与均匀延伸率δbδ是在拉伸试验中试样破坏时的延伸率，称为总延伸率，简称延伸率。
δb是在拉伸试验中开始产生局部集中变形时（刚出现细颈时）的延伸率，叫做均匀延伸率。
δb表示板料产生均匀变形或稳定变形的能力。
一般情况下，冲压成形都在板材的均匀变形范围内进行，故δb 对冲压性能有较为直接的意义。
在伸长类变形工序中，例如圆孔翻边、胀形等工序中，δb 愈大，则极限变形程度愈大。
图1.3.12 拉伸试验用的标准试样图1.3.13 拉伸曲线(2）屈强比（ζs／ζb）ζs/ζb是材料的屈服极限与强度极限的比值，称为屈强比。
屈强比小，即ζb与ζs之间的差值大，材料易塑性变形而不易断裂，允许的塑性变形区间大，这对所有冲压成形都是有利的。
在压缩类变形工艺中，例如拉深时，当屈强比小，即材料的屈服点ζs低时，•则变形区的切向压应力较小，板料失稳起皱的趋势小，•防止起皱所需的压料力和需要克服的摩擦力也相应减小，从而降低了总的变形力，也就减轻了传力区的载荷。
而强度极限ζb高，•则传力区的承载能力大，所以说屈强比小有利于成形极限的提高。
在伸长类变形工艺中，例如胀形，当屈强比小时，由于塑性成形所需拉力与坯料破坏时的拉断力之差较大，因而塑性变形过程的稳定性高，坯料拉破的可能性小，即不容易出废品。
(3)弹性模量E弹性模量是材料的刚度指标。
弹性模量愈大，在成形过程中抗压失稳能力愈强，•卸载后弹性恢复愈小，有利于提高零件的尺寸精度。
(4）硬化指数n硬化指数n表示材料在冷塑性变形中材料硬化的强度。
n值越大的材料，硬化效应就大，这对于伸长类变形来说是有利的。
因此n值增大，则变形过程中材料局部变形程度的增加会使该处变形抗力增大，•这样就可以补偿该处因截面积减小而引起的承载能力的减弱，从而制止了局部集中变形的进一步发展，具有扩展变形区、•使变形均匀化和增大极限变形程度的作用。
可以证明，材料的硬化指数n，其值为细颈点应变εj，•所以硬化指数n愈高，材料均匀变形的能力愈强。
(5）板厚方向性系数ｒ板厚方向系数ｒ是指板料试样单向拉伸时,•宽向应变与厚向应变之比（又称塑性应变比），即式中b0，ｂ，t0与ｔ分别为变形前后试样的宽度与厚度。
一般规定ｒ值按延伸率为20％时试样测量的结果进行计算。
ｒ值的大小反映平面方向和厚度方向变形难易程度的比较，ｒ值愈大，则板平面方向上愈容易变形，而厚度方向上较难变形，这对拉深成形是很有利的。
例如，•在曲面零件拉深成形时，板料的中间部分在拉应力作用下，厚度方向上变形比较困难，即变薄量小，•而在板平面内与拉应力相垂直的方向上的压缩变形比较容易，•则板料中间部分起皱的趋向低，有利于拉深的顺利进行和工件质量的提高；同样，•在用ｒ值大的板料进行筒形件拉深时，筒壁在拉应力作用下不易变薄，不易拉破，而凸缘区的切向压缩变形容易，•起皱趋势降低，压料力减小，反过来又使筒壁拉应力减小，使筒形件的拉深极限变形程度增大。
冲压加工所用板料，都是经过轧制的材料。
因纤维组织的影响，其纵向与横向上性能有明显差异，在不同方向上ｒ值也不相同，因此通常取其平均值。
式中r0，r90，r45分别为板料在纵向、横向和45°方向上的板厚方向性系数。
(6）板平面方向性板料经轧制后其机械、物理性能在板平面内出现各向异性，称为板平面方向性。
•方向性越明显，对冲压成形性能的影响就越大。
例如弯曲，•当弯曲件的折弯线与板料的纤维方向垂直时，允许的极限变形程度就越大，而折弯线平行于纤维方向时，•允许的极限变形程度就小，方向性越明显，降低量越大。
又如筒形拉深件中，•由于板平面方向性使拉深件口部不齐，出现“凸耳”，方向性越明显，则“凸耳”的高度越大。
板平面方向性主要表现为机械性能在板面内不同方向上的差别，•但在表示板材机械性能的各项指标中，板厚方向性系数对冲压性能的影响比较明显，故板平面方向性的大小一般用板厚方向性系数ｒ在几个方向上的平均差值△ｒ来衡量，规定为由于板平面方向性对冲压变形和制件的质量都是不利的，所以生产中应尽量设法降低板材的△ｒ值。
表1.3.4所示为一些材料的r值和Δr值。
3．冲压材料（1）对冲压材料的要求冲压所用的材料，不仅要满足产品设计的技术要求，•还应当满足冲压工艺的要求和冲压后继的加工要求（如切削加工、焊接、电镀等）。
冲压工艺对材料的基本要求主要是：a．对冲压成形性能的要求为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有良好的冲压成形性能。
•而冲压成形性能与材料的机械性能密切相关，通常要求材料应具有：良好的塑性，屈强比小，•弹性模量高，板厚方向性系数大，板平面方向性系数小。
•不同冲压工序对板材性能的具体要求如表1.3.5所示。
b．对材料厚度公差的要求材料的厚度公差应符合国家规定标准。
因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，•材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。
c．对表面质量的要求材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。
•表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量好。
(2）常用冲压材料冲压用材料的形状有各种规格的板料、带料和块料。
板料的尺寸较大，•一般用于大型零件的冲压，对于中小型零件，多数是将板料剪裁成条料后使用。
•带料（又称卷料）有各种规格的宽度，展开长度可达几千米，适用于大批量生产的自动送料，•材料厚度很小时也是做成带料供应。
块料只用于少数钢号和价钱昂贵的有色金属的冲压。
冷冲压常用材料有：a.黑色金属：普通碳素结构钢、优质碳素钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工硅钢等。
对厚度在4mm以下的轧制薄钢板，按国家标准GB/T708-1991规定，•钢板的厚度精度可分为A(高级精度)，B(较高精度)，C(普通精度)级对优质碳素结构钢薄钢板，根据GB/T710-1991规定，钢板的表面质量可分为Ⅰ（特别高级的精整表面），Ⅱ（高级的精整表面），Ⅲ（较高的精整表面），Ⅳ（普通的精整表面）组；每组按拉深级别又可分为ｚ（最深拉深），ｓ（深拉深），ｐ（普通拉深）级：b. 有色金属：铜及铜合金、铝及铝合金、镁合金、钛合金等。