板料冲压课件.ppt

1、学习目的及要求学习目的及要求：1.1.基本掌握板料冲压的基本工序；基本掌握板料冲压的基本工序；2.2.掌握凸凹模间隙及凸凹模刃口尺寸的确定；掌握凸凹模间隙及凸凹模刃口尺寸的确定；3.3.了解拉伸系数的应用；了解拉伸系数的应用；4.4.掌握冲压件的结构工艺性。掌握冲压件的结构工艺性。重点及难点：重点及难点：1.1.分离与变形机理；分离与变形机理；2 2冲压件结构工艺性。冲压件结构工艺性。板料冲压：板料冲压：是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。通常在冷状是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。通常在冷状态下进行，又叫冷冲压。当板料超过态下进行，又叫冷冲压。当板料超过8-10mm8-10mm

2、时，采用热冲压。时，采用热冲压。视视频频。板料冲压的特点：板料冲压的特点：优点：优点：1 1）可以冲出形状复杂的零件，且废料少；）可以冲出形状复杂的零件，且废料少；2 2）产品由足够高的精度和较低的表面粗糙度，互换性好；）产品由足够高的精度和较低的表面粗糙度，互换性好；3 3）能获得重量轻、材料消耗少、强度和刚度均较高的零件；）能获得重量轻、材料消耗少、强度和刚度均较高的零件；4 4）冲压操作简单，工艺过程便于机械化和自动化，生产率高）冲压操作简单，工艺过程便于机械化和自动化，生产率高。故零件成本低。故零件成本低。缺点：缺点：冲模制造复杂、成本较高，只适用于大批量生产。冲模制造复杂、成本较高，

3、只适用于大批量生产。板料冲压的原材料：应具有足够的塑性。板料冲压的原材料：应具有足够的塑性。常用材料有：常用材料有：低碳钢、铜合金、铝合金、镁合金及塑性好的合金钢。形状低碳钢、铜合金、铝合金、镁合金及塑性好的合金钢。形状上分板料、条料及带料等。上分板料、条料及带料等。常用设备：常用设备：1 1、剪板机、剪板机 -用来把板料剪切成一定宽度的条料，以供下一用来把板料剪切成一定宽度的条料，以供下一步的冲压工序用。步的冲压工序用。-剪床剪床。2 2、冲床、冲床 用来实现冲压工序，以制成所需形状和尺寸的用来实现冲压工序，以制成所需形状和尺寸的成品零件。成品零件。-曲柄压力机。曲柄压力机。冲床结构：冲床结

4、构：视频视频。冲压设备：冲压设备：视频视频。冲压生产自动线：。冲压生产自动线：视频视频。冲压生产的基本工序：冲压生产的基本工序：分离工序和变形工序两大类。分离工序和变形工序两大类。分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序。如分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序。如落料、冲孔、切断和修整等。落料、冲孔、切断和修整等。一、落料及冲孔一、落料及冲孔-统称统称“冲裁冲裁”冲裁是使坯料按封闭轮廓分离的工序。分为：落料和冲孔。冲裁是使坯料按封闭轮廓分离的工序。分为：落料和冲孔。落料：落下部分为工件，周边为废料。落料：落下部分为工件，周边为废料。冲孔：冲下部分为废品，周边为工冲孔：冲下部

5、分为废品，周边为工 件。获得带孔的冲裁件。件。获得带孔的冲裁件。落料和冲孔：落料和冲孔：视频视频1 1、冲裁变形过程：分为三个过程。、冲裁变形过程：分为三个过程。1 1）弹性变形阶段）弹性变形阶段 将使板料产生弹性压缩、拉伸与弯曲变将使板料产生弹性压缩、拉伸与弯曲变形。间隙形。间隙，弯曲和上翘越明显。，弯曲和上翘越明显。2 2）塑性变形阶段）塑性变形阶段 板料应力值达到屈服极限板料应力值达到屈服极限,板料产生塑性板料产生塑性变形变形.凸凹模刃口处的金属硬化加剧，出现微裂纹。凸凹模刃口处的金属硬化加剧，出现微裂纹。3 3）断裂分离阶段）断裂分离阶段 裂纹逐渐扩展裂纹逐渐扩展.上下裂纹相遇重合后上

6、下裂纹相遇重合后,板板料被剪断分离。料被剪断分离。动画演示动画演示。冲裁件分离面的质量冲裁件分离面的质量：主要与主要与凸凹模间隙、刃口锋利程度凸凹模间隙、刃口锋利程度有关有关，同时也受模具结构、材料性能及板料厚度等因素有关。，同时也受模具结构、材料性能及板料厚度等因素有关。2 2、凸凹模间隙：、凸凹模间隙：是冲裁模具设计的关键参数。影响有：是冲裁模具设计的关键参数。影响有：1.1.凸凹模间隙决定了冲裁件的尺寸精度，断口边缘质量。凸凹模间隙决定了冲裁件的尺寸精度，断口边缘质量。2.2.凸凹模间隙也影响模具寿命。凸凹模间隙也影响模具寿命。3.3.合理选择间隙值对冲压生产是关键因素所在。合理选择间隙

7、值对冲压生产是关键因素所在。间隙间隙-摩擦越严重，模具寿命摩擦越严重，模具寿命。间隙过小间隙过小 -外表尺寸略有增大，内腔尺寸略有外表尺寸略有增大，内腔尺寸略有缩小（弹性回复）。缩小（弹性回复）。光面宽度增加，塌角、毛刺、斜度等都有所减光面宽度增加，塌角、毛刺、斜度等都有所减小，工件质量较高。小，工件质量较高。但上下裂纹也不能很好重合。但上下裂纹也不能很好重合。动画演示动画演示。通常工件尺寸精度要求高时，间隙值相对减通常工件尺寸精度要求高时，间隙值相对减少，冲裁件无断面质量要求时，尽量选用大间隙值少，冲裁件无断面质量要求时，尽量选用大间隙值。以提高模具寿命。以提高模具寿命。间隙间隙-卸料力和推

8、件力越小。卸料力和推件力越小。间隙过大间隙过大 -断面光面减小，塌角与斜度增大，形成厚而大的断面光面减小，塌角与斜度增大，形成厚而大的拉长毛刺，且难以去除，同时冲裁的翘曲现象严重。外形尺寸缩拉长毛刺，且难以去除，同时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。小，内腔尺寸增大，模具寿命较高。动画演示动画演示。间隙合适时间隙合适时 -这时光面约占板厚的这时光面约占板厚的1/21/21/31/3左右，切断面左右，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。可以满足使用要求。动画演示动画演示

9、。正确选择间隙：单边间隙为正确选择间隙：单边间隙为c c，则经，则经验公式计算：验公式计算：c=m,c=m,-板料厚，板料厚，m m 与板料性能与板料性能及厚度相关的系数。及厚度相关的系数。低碳钢、纯铁低碳钢、纯铁 m=0.06-0.09m=0.06-0.09铜、铝合金铜、铝合金 m=0.06-0.1m=0.06-0.1高碳钢高碳钢 m=0.08-0.12m=0.08-0.12板料厚板料厚-冲裁力冲裁力-应适当把应适当把 m m放放大。大。3 3、凸凹模刃口尺寸的确定：、凸凹模刃口尺寸的确定：凸凹模刃口尺寸取决于冲裁件尺寸和冲模间隙值凸凹模刃口尺寸取决于冲裁件尺寸和冲模间隙值c c。设计落料模

10、：设计落料模：应先按落料件确定凹模刃口尺寸，取凹模作设计基准件，然应先按落料件确定凹模刃口尺寸，取凹模作设计基准件，然后根据间隙确定凸模尺寸，即缩小凸模保证后根据间隙确定凸模尺寸，即缩小凸模保证c c。落料凹模基本尺寸落料凹模基本尺寸：应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。设计冲孔模：设计冲孔模：先按冲孔件确定凸模刃口尺寸，取凸模作设计基准件，然后先按冲孔件确定凸模刃口尺寸，取凸模作设计基准件，然后根据间隙确定凹模尺寸，即扩大凹模保证根据间隙确定凹模尺寸，即扩大凹模保证c c。冲孔凸模基本尺寸冲孔凸模基本尺寸：应取工件尺寸公差范围内的较大应取工件尺寸公差范围内的较

11、大尺寸。尺寸。具体设计时应注意，孔和落料具体设计时应注意，孔和落料件的公差范围，以提高冲模的合理使件的公差范围，以提高冲模的合理使用寿命。用寿命。冲裁力的计算：冲裁力的计算：平刃冲模的冲裁力按下式计算：平刃冲模的冲裁力按下式计算：P=KLsP=KLs式中：式中：P P 冲裁力，冲裁力，N N；L L 冲裁周边长（冲裁周边长（mmmm）；）；s s 坯料厚度（坯料厚度（mmmm）；）；K K系数，常取系数，常取1.31.3；材料抗剪强度（材料抗剪强度（MPaMPa），取），取=0.8b=0.8b。4 4、冲裁件的排样、冲裁件的排样是指落料件在条料、带料或板料上合理布置的方法。排样合是指落料件在条

12、料、带料或板料上合理布置的方法。排样合理可使废料最少，材料利用率最高。理可使废料最少，材料利用率最高。落料件排样有：无搭边和有搭边。落料件排样有：无搭边和有搭边。二、修整二、修整是利用修整模沿冲裁件外缘或内是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，以切掉冲裁件上孔刮削一薄层金属，以切掉冲裁件上的剪裂带和毛刺，从而提高冲裁件的的剪裂带和毛刺，从而提高冲裁件的尺寸精度，降低表面粗糙度值。尺寸精度，降低表面粗糙度值。修整后冲裁件公差等级达修整后冲裁件公差等级达IT6IT6IT7IT7，表面粗糙度，表面粗糙度RaRa为为0.80.81.6m1.6m。三、切断（剪切）三、切断（剪切）是指用剪刃或冲模

13、将板料沿不是指用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓进行分离的工序。封闭轮廓进行分离的工序。剪刃安装剪床上，把大板料剪刃安装剪床上，把大板料剪成一定宽度的条料，供下一步冲剪成一定宽度的条料，供下一步冲压工序用，而冲模安装在冲床上。压工序用，而冲模安装在冲床上。一、拉深一、拉深 拉深拉深：是利用模具使冲裁后得到的平板坯料变形成开口空心是利用模具使冲裁后得到的平板坯料变形成开口空心零件的工序。茶杯、餐具等。零件的工序。茶杯、餐具等。视频视频。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。裂的工序。-有拉深、弯曲、翻边、成形等工序。有拉深、

14、弯曲、翻边、成形等工序。1 1、拉深过程、拉深过程 变形过程：变形过程：把平板坯料放在凹模上，在凸模把平板坯料放在凹模上，在凸模作用下，坯料被拉入凸模和凹模的间作用下，坯料被拉入凸模和凹模的间隙中，形成空心拉深件。隙中，形成空心拉深件。动画演示动画演示。变形特点：变形特点：1 1）底部金属一般不变形，只传递拉力，厚度基本不变；）底部金属一般不变形，只传递拉力，厚度基本不变；2 2）环形部分金属，切向受压应力）环形部分金属，切向受压应力,径向受拉应力径向受拉应力 屈服应力；屈服应力；3 3）形成的直壁本身受轴向拉力，厚度有所减小；）形成的直壁本身受轴向拉力，厚度有所减小；4 4）过度圆角处被拉薄

15、得最严重。）过度圆角处被拉薄得最严重。2 2、拉深中的废品、拉深中的废品 拉穿：拉应力超过材料强度极限时。拉穿：拉应力超过材料强度极限时。起皱：间隙过大。起皱：间隙过大。动画演示动画演示。拉深件的拉穿影响因素：拉深件的拉穿影响因素：1 1）凸凹模的圆角半径：）凸凹模的圆角半径：钢钢-r-r凹凹=10=10，而，而r r凸凸=(0.6-1)r=(0.6-1)r凹凹。2 2）凸凹模间隙）凸凹模间隙c c：过小过小,摩擦力摩擦力易拉和表面擦伤易拉和表面擦伤,降低模具寿命。过大降低模具寿命。过大,易起皱易起皱，降低精度。一般单边间隙，降低精度。一般单边间隙c=(1.1-1.2)c=(1.1-1.2)。

16、3 3）拉深系数：）拉深系数：m=d/Dm=d/D，m m越小，表明越小，表明d d越小，变形越大，易拉穿。一般越小，变形越大，易拉穿。一般m0.5-m0.5-0.80.8。坯料的塑性差取上限值，塑性好取下限值。坯料的塑性差取上限值，塑性好取下限值。如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可采用多次如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可采用多次拉深工艺。拉深工艺。第一次拉深系数第一次拉深系数 m m1 1=d=d1 1/D/D第二次拉深系数第二次拉深系数 m m2 2=d=d2 2/d/d1 1第几次拉深系数第几次拉深系数 m mn n=d=dn n/d/dn n-1-1总的拉深系数总的拉

17、深系数 m=mm=m1 1m m2 2m mn n拉深工序：拉深工序：视频视频。4 4）润滑：）润滑：减小摩擦、降低拉应力和减小模具的磨损。减小摩擦、降低拉应力和减小模具的磨损。起皱是在法兰部分容易产生：起皱是在法兰部分容易产生：起皱现象与毛坯的相对厚度起皱现象与毛坯的相对厚度(/D)(/D)和和 m m 有关。相对厚度或有关。相对厚度或m m越小，越容易起皱。防止起皱可用设置压边圈。越小，越容易起皱。防止起皱可用设置压边圈。拉深缺陷及防止措施：拉深缺陷及防止措施：视频视频。3 3、旋压、旋压有些空心的回转体件还可用旋压方法来制造。旋压是在专用有些空心的回转体件还可用旋压方法来制造。旋压是在专

18、用旋压机旋压机(数控数控)上进行。上进行。视频视频。特点：特点：不需要复杂的冲模，变形力小，但不需要复杂的冲模，变形力小，但生产率较低。一般用于中小批生产，某生产率较低。一般用于中小批生产，某些厚板和大型容器。些厚板和大型容器。二、弯曲二、弯曲弯曲是将坯料弯成具有一定角度和曲率的变形工序。弯曲是将坯料弯成具有一定角度和曲率的变形工序。动画演动画演示示1 1、2 2、3 3、4 4。弯曲部分的内侧受压，而外侧受拉伸。弯曲部分的内侧受压，而外侧受拉伸。拉应力拉应力 抗拉强度抗拉强度时造成破裂。板料越厚，内弯曲时造成破裂。板料越厚，内弯曲r r越小，则拉应力越大，越容易弯越小，则拉应力越大，越容易弯

19、裂。裂。为防止弯裂应为防止弯裂应要注意：要注意：1.弯曲角要大于最小弯曲半径。弯曲角要大于最小弯曲半径。rmin=(0.251)2.要注意材料的纤维方向。要注意材料的纤维方向。尽可能使弯曲线与板料纤维组织尽可能使弯曲线与板料纤维组织垂直。垂直。3.使模具角度比成品角度小一个回弹角。使模具角度比成品角度小一个回弹角。弯曲结束后，由于弯曲结束后，由于弹性变形的恢复，使被弯曲的角度增大，回弹。一般弹性变形的恢复，使被弯曲的角度增大，回弹。一般0-100-10。三、翻边三、翻边翻边是在带孔的平坯料上用扩孔的方法获得凸缘的工序。内翻边是在带孔的平坯料上用扩孔的方法获得凸缘的工序。内孔翻边和外缘翻边。孔翻

20、边和外缘翻边。当零件所需凸缘的高度较大时，则可采用先拉深、后冲孔当零件所需凸缘的高度较大时，则可采用先拉深、后冲孔、在翻边的工艺。、在翻边的工艺。四、成形四、成形成形是利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序。成形是利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序。成型工艺分为：胀型和压型。成型工艺分为：胀型和压型。胀形：主要用于平板毛坯的局部胀形（或叫起伏成型），如胀形：主要用于平板毛坯的局部胀形（或叫起伏成型），如压制凹坑，加强筋，起伏形的花纹及标记等。压制凹坑，加强筋，起伏形的花纹及标记等。另外，管类毛坯的另外，管类毛坯的胀形（如波纹管）、平板毛坯的拉形等，均属胀形工艺。胀形（如波纹管）、平板毛

21、坯的拉形等，均属胀形工艺。主要用于制造刚性的筋条，或增大半成品的部分内经等。主要用于制造刚性的筋条，或增大半成品的部分内经等。冲模的结构合理与否对冲压件质量、生产率及模具寿命等都冲模的结构合理与否对冲压件质量、生产率及模具寿命等都有很大的影响。有很大的影响。冲模原理演示冲模原理演示。冲模分类：可分为单模、连续模和复合模三种。冲模分类：可分为单模、连续模和复合模三种。一、简单冲模一、简单冲模是在冲床的一次冲程中只完成一个工序的冲模，称为简单冲是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 -落料用的冲模。模具简单，造价低。落料用的冲模。模具简单，造价低。二、连续冲模二、连续冲模它是在冲

22、床的一次冲程中，在模具的不同部位同时完成数道它是在冲床的一次冲程中，在模具的不同部位同时完成数道工序的模具。工序的模具。-冲孔和落料同时进行。冲孔和落料同时进行。生产率高，要求定位精度高。生产率高，要求定位精度高。三、复合冲模三、复合冲模它是在冲床的一次冲程中，在模具的同一部位同时完成数道它是在冲床的一次冲程中，在模具的同一部位同时完成数道工序模具。特点是模具中有一个凸凹模工序模具。特点是模具中有一个凸凹模-落料和冲孔同时进行。落料和冲孔同时进行。精度高，模具复杂。精度高，模具复杂。冲模分类：冲模分类：视频视频。冲模装配冲模装配模拟模拟、视频视频。冲模拆卸冲模拆卸模拟模拟。先进的板料冲压工艺：

23、先进的板料冲压工艺：视频视频。冲压件的设计不仅应保证具有良好的使用性能，而且也应具冲压件的设计不仅应保证具有良好的使用性能，而且也应具有良好的工艺性能，以减少材料的消耗、延长模具寿命、提高生有良好的工艺性能，以减少材料的消耗、延长模具寿命、提高生产率、降低成本及保证冲压件的质量等。产率、降低成本及保证冲压件的质量等。影响冲压件工艺性的主要因素：冲压件的形状、尺寸、精影响冲压件工艺性的主要因素：冲压件的形状、尺寸、精度及材料等。度及材料等。一、冲压件的形状及尺寸一、冲压件的形状及尺寸1 1、对落料件和冲孔件（冲裁件）的要求、对落料件和冲孔件（冲裁件）的要求1 1）落料件的外形冲孔件的孔形应力求简

24、单对称。尽可能采用）落料件的外形冲孔件的孔形应力求简单对称。尽可能采用圆形或矩形等规则形状。避免长槽或细长悬臂结构。圆形或矩形等规则形状。避免长槽或细长悬臂结构。否则制造模否则制造模具困难。具困难。落料外形不落料外形不合理合理零件形状与节约材料的关系：零件形状与节约材料的关系：利用率高利用率高利用率高利用率高2 2）冲裁件的结构尺寸（如孔径、孔距）必须考虑板材厚度。）冲裁件的结构尺寸（如孔径、孔距）必须考虑板材厚度。一般越厚，取大。一般越厚，取大。冲孔件尺寸与厚度关系合理。冲孔件尺寸与厚度关系合理。3 3）冲裁件上直线与直线）冲裁件上直线与直线、曲线与直线的交接处、曲线与直线的交接处,均应均应

25、用圆弧连接。用圆弧连接。表表3-3 3-3 落料件落料件、冲孔件的最小圆角半径。、冲孔件的最小圆角半径。2 2、对弯曲件的要求、对弯曲件的要求1 1）形状应尽量对称，弯曲半径大于最小弯曲半径）形状应尽量对称，弯曲半径大于最小弯曲半径 r rminmin=(0.25(0.251)1)。2 2）弯曲边不宜过短）弯曲边不宜过短 H 2H 2。3 3）弯曲带孔件时）弯曲带孔件时 L (1.5L (1.52)2)。3 3、对拉深件的要求、对拉深件的要求1 1）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，并容易成型。以便使拉深次数尽量少，并容易成型。2

26、2）应注意拉深件的最小圆角半径。）应注意拉深件的最小圆角半径。二、简化工艺及节省材料的设计二、简化工艺及节省材料的设计1 1、对于形状复杂的冲压件，可以将其分成若干个简单件，分、对于形状复杂的冲压件，可以将其分成若干个简单件，分别冲压后，再焊接成为整体组件。别冲压后，再焊接成为整体组件。2 2、采用冲口工艺，以减少组合件、采用冲口工艺，以减少组合件数量，节省材料和简化工艺过程。数量，节省材料和简化工艺过程。3 3、在使用性能不变的情况下，应、在使用性能不变的情况下，应尽量简化拉深件结构，以达到减少工序尽量简化拉深件结构，以达到减少工序、节省材料和降低成本的目的。、节省材料和降低成本的目的。三、

27、冲压件的厚度三、冲压件的厚度 在强度和刚度允许的条件下，应在强度和刚度允许的条件下，应尽可能采用较薄的材料，以减少金属尽可能采用较薄的材料，以减少金属的消耗。的消耗。可采用加强筋措施以薄材代可采用加强筋措施以薄材代替厚材。替厚材。四、冲压件的精度和表面质量四、冲压件的精度和表面质量 对冲压件的精度要求，不应超过冲压工艺所能达到的一般精对冲压件的精度要求，不应超过冲压工艺所能达到的一般精度，并应在满足需要的情况下，尽量降低要求。以简化工艺，降度，并应在满足需要的情况下，尽量降低要求。以简化工艺，降低成本，提高生产率。低成本，提高生产率。冲压件的一般精度：冲压件的一般精度：落料件落料件IT10IT10；冲孔件；冲孔件IT9IT9；弯曲件；弯曲件IT10IT10IT9IT9；拉深件高度；拉深件高度高度尺寸精度为高度尺寸精度为IT10IT10IT8IT8，直径尺寸精度为，直径尺寸精度为IT10IT10IT9IT9；经整形；经整形后的尺寸精度可达后的尺寸精度可达IT7IT7IT6IT6。冲压件的表面质量取决于原材料的表面质量。冲压件的表面质量取决于原材料的表面质量。柴油机底油箱的冲压过程实例：柴油机底油箱的冲压过程实例：视频视频。自学自学