1、第九章第九章 冲压工艺及模具设计冲压工艺及模具设计冲压工艺冲压工艺典型的冲压件典型的冲压件 同学们学习这一专业技术并通过课程设计和毕业设计，可以到汽车、机械、电器、航空等工业部门就业，从事冲压工艺及模具设计工作。国产涡喷国产涡喷-7涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机第一节 冲裁工艺(动画)一、概述一、概述1、冲裁、冲裁 利用模具使板料沿着一定的封闭轮廓产利用模具使板料沿着一定的封闭轮廓产生分离的一种冲压工序。生分离的一种冲压工序。冲裁模冲裁模冲裁模包括冲裁模包括落料模和冲孔模落料模和冲孔模分类分类普通冲裁普通冲裁精密冲裁精密冲裁基本工序：落料和冲孔基本工序：落料和冲孔二、二、冲裁变形过程分析冲裁变形
2、过程分析1 1、冲裁变形时板材变形区受力情况分析、冲裁变形时板材变形区受力情况分析 力矩力矩M 使板料首先产生弹性压缩并有弯曲。使板料首先产生弹性压缩并有弯曲。B 点压应力最大，点压应力最大，E 点的拉应力最大。点的拉应力最大。冲裁时作用于板料上的力冲裁时作用于板料上的力 1-凸模凸模 2-板材板材 3-凹模凹模 冲裁应力状态图冲裁应力状态图 2 2、冲裁变形过程、冲裁变形过程冲裁变形过程冲裁变形过程 分为三个阶段：分为三个阶段：弹性变形阶段：弹性变形阶段：板料产生弹性压缩、弯曲、局部拉深；板料产生弹性压缩、弯曲、局部拉深；塑性变形阶段：塑性变形阶段：塑性变形加大，出现微裂纹；塑性变形加大，出
3、现微裂纹；断裂分离阶段断裂分离阶段：裂纹扩展、相遇，板料分离。裂纹扩展、相遇，板料分离。冲裁变形过程冲裁变形过程裂纹扩展相遇裂纹扩展相遇板料分离板料分离3 3、冲裁件质量评价体系、冲裁件质量评价体系垂直、垂直、光洁、光洁、毛刺毛刺小；小；在图纸规在图纸规定的公差定的公差范围内；范围内；外形满足图纸外形满足图纸要求；表面平要求；表面平直，即拱弯小。直，即拱弯小。冲裁件质量冲裁件质量：指指断面状况断面状况、尺寸精度尺寸精度和和形状误差形状误差。冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况a a）冲孔件）冲孔件 b b）落料件）落料件 断断 面面 特特 征征：圆角带圆
4、角带 a a；光亮带光亮带 b；断裂带断裂带 c；毛刺区毛刺区 d。三、冲裁间隙三、冲裁间隙 冲裁间隙冲裁间隙 Z 指冲裁模中指冲裁模中凸、凹模刃口间隙的大小，凸、凹模刃口间隙的大小，一般称为单边间隙。一般称为单边间隙。凸、凹模刃口间隙大小凸、凹模刃口间隙大小影响影响冲裁件质量、冲裁力和冲裁件质量、冲裁力和模具寿命。模具寿命。1 1、间隙大小对冲裁件、间隙大小对冲裁件质量的影响质量的影响 间隙过小间隙过小间隙合适间隙合适间隙过大间隙过大 图中图中 表示表示 值越小表示值越小表示图中图中 Z/t 称为称为相对间隙相对间隙。可。可见见与与 Z/t 有关。有关。一般情况是间隙较大时，落一般情况是间隙
5、较大时，落料件直径小于凹模刃口尺寸；料件直径小于凹模刃口尺寸；冲孔件孔径大于凸模刃口尺寸。冲孔件孔径大于凸模刃口尺寸。间隙较小时，与上述相反。间隙较小时，与上述相反。2 2、间隙大小对冲裁件尺寸精度的影响、间隙大小对冲裁件尺寸精度的影响 冲孔：黄铜，冲孔：黄铜，t=4mm落料：黄铜，落料：黄铜，t=4mm3 3、间隙大小对冲裁力和模具寿命的影响、间隙大小对冲裁力和模具寿命的影响 间隙增大时，冲裁力、卸料力和推件力都将减小。间隙增大时，冲裁力、卸料力和推件力都将减小。间隙增大，提高模具寿命，但影响产品质量。间隙必须取值合理。间隙增大，提高模具寿命，但影响产品质量。间隙必须取值合理。4 4、合理间
6、隙值的确定、合理间隙值的确定 由冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命三个因素综合由冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命三个因素综合考虑一个合理考虑一个合理间隙间隙范围值。考虑到模具工作后凸、范围值。考虑到模具工作后凸、凹模的磨损，凹模的磨损，设计与制造新模具时应采用最小合理间隙设计与制造新模具时应采用最小合理间隙 Z Zminmin1.1.理论法确定法理论法确定法2.2.经验确定法（查经验确定法（查表）表）对于软性材料，当对于软性材料，当板料厚度为板料厚度为13mm时，取双面间时，取双面间隙值：隙值：2 Zmin=（1015）t 。tan1tan00ththtm mi in nZ Z 上式表明：合
7、理间隙值与板料上式表明：合理间隙值与板料厚度、材料性质有关。厚度、材料性质有关。压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工 艺力的总和艺力的总和 Fz（三）压力机公称压力的确定弹性卸料和下出料方式的冲裁模：弹性卸料和下出料方式的冲裁模：TXZFFFF弹性卸料和上出料方式的冲裁模：弹性卸料和上出料方式的冲裁模：DXZFFFF刚性卸料和下出料方式的冲裁模：刚性卸料和下出料方式的冲裁模：TZFFF各种卸料、出料结构方式各种卸料、出料结构方式1阶梯凸模冲裁阶梯凸模冲裁（四）降低冲裁力的方法2斜刃冲裁斜刃冲裁 3加热冲裁（红冲）加热冲裁（红冲）冲裁件的排样方法有三类
8、：冲裁件的排样方法有三类：有搭边排样有搭边排样少搭边排样少搭边排样无搭边排样无搭边排样 少、无搭边排样，材料的利用率高；少、无搭边排样，材料的利用率高；有搭边排样，冲裁件尺寸精度高。有搭边排样，冲裁件尺寸精度高。搭边数值与材料硬度、板料厚度、零件形状等因素搭边数值与材料硬度、板料厚度、零件形状等因素有关。有关。（七）精密冲裁技术（七）精密冲裁技术凸模凸模第二节 板料弯曲一、概述 弯曲：弯曲：板料、型材等按要求弯成一定的板料、型材等按要求弯成一定的角度或曲率，形成所需弯曲角度或曲率，形成所需弯曲零件零件的冲的冲压工序压工序。1、典型弯曲零件（、典型弯曲零件（）2、典型弯曲零件（、典型弯曲零件（）
9、3、典型弯曲零件（、典型弯曲零件（）4、弯曲件的弯曲方法、弯曲件的弯曲方法 模压模压拉弯拉弯滚压滚压折弯折弯1、弯曲变形过程材料在弯曲模中经由材料在弯曲模中经由 自由自由弹性弹性弯曲弯曲校正弯曲的过程。校正弯曲的过程。自由塑性弯曲自由塑性弯曲弯曲效果：弯曲效果：弯曲半径弯曲半径 r 和弯曲中心角和弯曲中心角减小。减小。二、弯曲变形分析二、弯曲变形分析2、自由弯曲与校正弯曲的不同特点、自由弯曲与校正弯曲的不同特点自由弯曲：自由弯曲：板料弯曲时，外层纤维受拉，板料弯曲时，外层纤维受拉，厚度减薄；厚度减薄；内层纤维受压内层纤维受压，厚度增加；，厚度增加；中性层（应力、应变为零）内移。中性层（应力、应
10、变为零）内移。校正弯曲：校正弯曲：弯曲终了时，弯曲变形区弯曲终了时，弯曲变形区常会受到一定加大压力（校正常会受到一定加大压力（校正压力）的作用，迫使压力）的作用，迫使内层金属内层金属产生切向塑性拉伸应变（类似产生切向塑性拉伸应变（类似于局部受挤）。卸载后，于局部受挤）。卸载后，弯曲弯曲区金属区金属内、外层平衡缩短。内、外层平衡缩短。立体纯塑性弯曲位于立体纯塑性弯曲位于相对弯曲半径（相对弯曲半径（r/t）减小至减小至 35以内。以内。板料弯曲区的应力、板料弯曲区的应力、应变状态还与相对宽度应变状态还与相对宽度 b/t 有关。有关。弯曲坐标网格的变化弯曲坐标网格的变化 弯曲后弯曲后 弯曲前弯曲前r
11、tb3、纯塑性弯曲区的应力、应变状态、纯塑性弯曲区的应力、应变状态窄板弯曲窄板弯曲 当当板料相对宽度板料相对宽度 b/tb/t 3 3时，属于时，属于窄板弯曲。窄板弯曲。窄板弯曲时，宽度方向窄板弯曲时，宽度方向上的应变与切向应变相反。上的应变与切向应变相反。结论是：结论是：窄板弯曲处于窄板弯曲处于平面应力平面应力和三向立体和三向立体应变状态。应变状态。内层宽度增加，外层宽内层宽度增加，外层宽度减小，原矩形截面变成扇度减小，原矩形截面变成扇形形。r外层外层窄板弯曲窄板弯曲（b/t 3）宽板弯曲宽板弯曲 当板料相对宽度当板料相对宽度 b/t 3时，属于宽板弯曲。时，属于宽板弯曲。宽板弯曲时，宽度方
12、向上宽板弯曲时，宽度方向上变形阻力大，板宽基本不变，变形阻力大，板宽基本不变，宽度方向上内、外层的应变宽度方向上内、外层的应变接近于零。接近于零。结论是：结论是：宽板弯曲处于三向立体应力宽板弯曲处于三向立体应力和平面应变状态。和平面应变状态。内、外层宽度基本不变，即内、外层宽度基本不变，即横截面几乎不变，仍为矩形。横截面几乎不变，仍为矩形。宽板弯曲（宽板弯曲（b/t 3）r 最小弯曲半径最小弯曲半径 r rminmin ：即在板料不发生破坏的条即在板料不发生破坏的条件下，所能弯成零件内表面的件下，所能弯成零件内表面的最小圆角半径。最小圆角半径。板料允许板料允许弯曲极限：弯曲极限：r rminm
13、in/t/t：其值越小，越有利于弯曲其值越小，越有利于弯曲成形。（具体数值查表成形。（具体数值查表9-79-7）冲压工艺分析中用相对弯曲半径（冲压工艺分析中用相对弯曲半径（r/tr/t）和）和弯曲弯曲中心角为中心角为表示板料弯曲变形程度的大小。表示板料弯曲变形程度的大小。1）弯曲弯曲变形程度的表示4、最小弯曲半径问题三、弯曲卸载后的回弹三、弯曲卸载后的回弹 塑性弯曲总伴随有弹性变形。塑性弯曲总伴随有弹性变形。卸载后，卸载后，总变形中的总变形中的弹性变弹性变形会立即回复，使得弯曲件的尺形会立即回复，使得弯曲件的尺寸与模具尺寸不一致。寸与模具尺寸不一致。这种现象就叫这种现象就叫弯曲回弹弯曲回弹。1
14、、回弹现象弯曲回弹弯曲回弹的表现形式：的表现形式：曲率缩小；曲率缩小；弯曲中心角减小。弯曲中心角减小。材料的力学性能：材料的力学性能：2、影响回弹的因素E E/S S越大，回弹越大。越大，回弹越大。相对弯曲半径相对弯曲半径 r/tr/t ：r/t 越大，回弹越大。越大，回弹越大。.弯曲中心角弯曲中心角：越大，越大，变形区的长度越长，变形区的长度越长，回弹积累值回弹积累值 也越大，故回弹角也愈大。也越大，故回弹角也愈大。工件的形状、弯曲方式、弯曲模结构及工件的形状、弯曲方式、弯曲模结构及增大圆角处压缩变形量增大圆角处压缩变形量为板厚的为板厚的25加大校正力加大校正力3、减少回弹的措施1.1.改进
15、弯曲件的设计和合理选材改进弯曲件的设计和合理选材 （1）避免选用过大的避免选用过大的 r/tr/t，在弯曲区压制在弯曲区压制加强筋加强筋，提高零，提高零件的刚度，抑制回弹。件的刚度，抑制回弹。（2）尽量选用）尽量选用s/小、小、力学性能稳定和板料厚度波动力学性能稳定和板料厚度波动小的材料。小的材料。对于硬性材料，弯曲前可对于硬性材料，弯曲前可进行进行退火退火处理。处理。对于回弹较大的材料，可采用对于回弹较大的材料，可采用加热加热弯曲弯曲。2.采用校正弯曲采用校正弯曲增大圆角处压缩变形量增大圆角处压缩变形量为板厚的为板厚的25加大校正力加大校正力3.采用拉弯工艺采用拉弯工艺 拉弯工艺在专用拉拉弯
16、工艺在专用拉弯机上进行。弯机上进行。板料受拉力作用而板料受拉力作用而弯曲，卸载后，内、外弯曲，卸载后，内、外层纤维的回弹趋势相互层纤维的回弹趋势相互抵消，能够减少回弹。抵消，能够减少回弹。当然也可以利用模当然也可以利用模具并施加拉力而对板料具并施加拉力而对板料进行弯曲。进行弯曲。4.用补偿法消除回弹用补偿法消除回弹 一是根据回弹值直接对模具工作部分的形状和尺寸一是根据回弹值直接对模具工作部分的形状和尺寸进行修正，合理修改设计图纸，对回弹进行补偿。进行修正，合理修改设计图纸，对回弹进行补偿。二是采取一定的技术措施从模具结构中想办法。二是采取一定的技术措施从模具结构中想办法。带压料板的带压料板的单
17、角弯曲单角弯曲多角弯曲多角弯曲带斜度模具带斜度模具多角弯曲多角弯曲顶料顶料（一）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。等于中性层的展开长度。中性层位置以中性层位置以曲率半径曲率半径表示，即表示，即ktr k k中性层位移系数。中性层位移系数。四、弯曲件的工艺计算四、弯曲件的工艺计算（二）弯曲件坯料尺寸的计算（二）弯曲件坯料尺寸的计算1 1、圆角半径圆角半径 r0.5t r0.5t 的弯曲件的弯曲件)(1801802121ktrllllL弯弯2、圆角半径、圆角半径 r0.5t 的弯曲件的弯曲件 按变形前后按变形前后体积不变
18、体积不变 条件条件确定坯料长度。确定坯料长度。通常采用经验公式计算，通常采用经验公式计算，即即：L弯弯=（0.40.8）t3、铰链式弯曲件 （0.60.63.53.5）的铰链件）的铰链件tkrlrtkrlLz117.47.5)(5.1k1t例：例：计算下图所示弯曲件的坯料展开长度解：解：R/4/2=20.513)235.06(1802180221）（）（弯直ktrllllzL L总总=（653022）+215.1 +60/18013 +2120/180 13 131 mm。（四）弯曲力的计算一）自由弯曲力的计算V V 形件弯曲力形件弯曲力trbtFbK278.0自自U U 形件弯曲力形件弯曲力
19、trbtFbK291.0自自 前面已经说明，材料在弯曲模中经由自由前面已经说明，材料在弯曲模中经由自由弹性弹性弯曲、弯曲、自由塑性弯曲和校正弯曲的过程。自由塑性弯曲和校正弯曲的过程。各阶段弯曲力与歪曲行程的关系如图所示。各阶段弯曲力与歪曲行程的关系如图所示。b b弯曲件的宽度；弯曲件的宽度；弯曲材料的厚度；弯曲材料的厚度；弯曲件的内弯曲半径；弯曲件的内弯曲半径；式中式中 F F自自自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力；自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力；b材料的抗拉强度。材料的抗拉强度。式中式中二）校正弯曲力的计算 ApF校A A 校正部分的投影面积；校正部分的投影面积；P 单位面积校正力，其值见表
20、单位面积校正力，其值见表9-59-5。三）顶件力或压料力 若弯曲模设有顶件装置或压料装置，其顶（推、若弯曲模设有顶件装置或压料装置，其顶（推、压压）件力件力 F FD D（F FT T、F FY Y）可近似取自由弯曲力的可近似取自由弯曲力的 3080，即：即：自FFD)8.03.0(对于有压料的自由弯曲对于有压料的自由弯曲四）压力机公称压力的确定对于校正弯曲对于校正弯曲）（自YFFF)3.12.1(压压机机校校压压机机FF)3.12.1(第三节 板料拉深圆筒形件圆筒形件二、拉深件类型二、拉深件类型1 1）规则拉深件）规则拉深件 a a）轴对称旋转体）轴对称旋转体 b)b)盒形件盒形件c)c)不
21、对称拉深件不对称拉深件2）不规则拉深件）不规则拉深件汽车覆盖件汽车覆盖件三、圆筒形件拉深中圆筒形件拉深中应力与应变分析一）一）拉深变形过程拉深变形过程1变形现象变形现象 先给予先给予圆形圆形板料四周压边，凸模下板料四周压边，凸模下 移使移使板料板料受力，有以下受力，有以下变形现象发生。变形现象发生。板料凸缘弯曲绕过凹模圆角，板料凸缘弯曲绕过凹模圆角，然后顺然后顺凹模孔凹模孔拉直，形成竖直筒壁。拉直，形成竖直筒壁。变形区变形区凸缘；凸缘；已变形区已变形区筒壁；筒壁；不变形区不变形区底部；底部；筒筒 壁壁传力区。传力区。rpdptZ/2rddd二)坯料内的应力与应变状态 坯料坯料应力分布应力分布可
22、分可分为五个区域：为五个区域：指指拉深过程中某一瞬间坯料所处的拉深过程中某一瞬间坯料所处的应力、应变应力、应变状态状态。2.2.凹模圆角部分凹模圆角部分 3.3.筒壁部分筒壁部分4.4.凸模圆角部分凸模圆角部分5.5.筒底部分筒底部分 坯料各区的应力与应变是很不均匀的。坯料各区的应力与应变是很不均匀的。1.凸缘部分凸缘部分筒壁筒壁（传力区）（传力区）筒底：筒底：双向受拉双向受拉区域应力、区域应力、应变分析：应变分析：整体分析整体分析凸缘部分凸缘部分凹模圆角凹模圆角筒壁部分筒壁部分凸模圆角凸模圆角筒底部分筒底部分三）拉深件的起皱与拉裂 拉深过程中的质量问题：主要是拉深过程中的质量问题：主要是起皱
23、起皱、拉裂拉裂。凸缘区起皱凸缘区起皱 ：切向压应力引起板料失稳切向压应力引起板料失稳 而产生周向弯曲；而产生周向弯曲；常采用压边圈均匀给圆板常采用压边圈均匀给圆板料四周压边力料四周压边力FY 以预防起皱。以预防起皱。FY传力区拉裂传力区拉裂 ：径向拉应力超过板料抗拉强径向拉应力超过板料抗拉强度会引起度会引起凸模圆角偏上处（危险凸模圆角偏上处（危险断面）发生断面）发生断裂。断裂。压边力压边力FY 过大和凸缘起皱也过大和凸缘起皱也会导致拉深件拉裂。会导致拉深件拉裂。1.采用适量的拉深比（采用适量的拉深比（D/d）；）；2.适当减小压边力适当减小压边力FY；3.增大凸模端面的粗糙度；增大凸模端面的粗
24、糙度；4.适量调修加大凸模圆角。适量调修加大凸模圆角。防止拉裂的措施防止拉裂的措施:四、圆筒形件拉深的工艺计算按图得：按图得：故故i i3 32 21 12 2A AA AA AA AD D4 4i iA AD D423221)2(48)2(24)(rdArrdrArHdA一）旋转体拉深件坯料尺寸的确定一）旋转体拉深件坯料尺寸的确定222256.072.148)2(2)(4)2(rdrdHdrrdrrHdrdD整理后可得坯料直径为整理后可得坯料直径为:d d 零件零件直径直径/mm；r r 凸模圆角半径凸模圆角半径/mm；h h 零件高度零件高度/mm；h 修边余量修边余量/mm；（与零件高度
25、有（与零件高度有 关，查表关，查表9-8）式中式中 D D 坯料直径坯料直径/mm；H H h hh h二）拉深系数与拉深次数的确定 拉深系数即拉深后拉深系数即拉深后的零件直径的零件直径d d 与拉深前与拉深前的坯料直径的坯料直径D D（或工序（或工序件件直径直径d dn n）之比）之比：1 1、圆筒形件圆筒形件的拉深系数的拉深系数:m m第一次：第一次：Ddm11第二次：第二次：122ddm 第第 n n 次：次：1nnnddm m=d/D 对于对于多次拉深多次拉深，其拉深系数：其拉深系数：拉深系数拉深系数m m 愈小，拉深变形程度愈大愈小，拉深变形程度愈大;相反，变形相反，变形程度愈小程度
26、愈小,拉深效率愈低。拉深效率愈低。拉深件的拉深件的总拉深系数总拉深系数等于各次等于各次拉深系数拉深系数的乘积，的乘积，即即 如果如果 m m 取得过小，拉深件起皱、断裂或严重变取得过小，拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。薄超差。于是，于是，拉深系数拉深系数m 的减小必须有一个界限。的减小必须有一个界限。这个界限叫做这个界限叫做极限拉深系数极限拉深系数 m mminmin 。n nn nn nn nn nn nn nmmmmmddddddddDdDdm132112123121 、影响极限拉深系数的因素（1 1）材料的晶体组织与力学性能；）材料的晶体组织与力学性能；（3 3）拉深工作条件）拉深工作条
27、件（2 2）板料的相对厚度：）板料的相对厚度：t/D t/D；1 1）模具凸、模具凸、凹模相对凹模相对 圆角半径；圆角半径；2 2）摩擦润滑条件；摩擦润滑条件；3 3）压料圈的压料力；压料圈的压料力；4 4）拉深方法、拉深次数、拉深速度、拉深方法、拉深次数、拉深速度、拉深件的形状等。拉深件的形状等。Dt/mmin、极限拉深系数的确定 圆筒形件各次拉深的极限拉深系数参见表圆筒形件各次拉深的极限拉深系数参见表9-99-9。设计中应取设计中应取略大于极限拉深系数略大于极限拉深系数 m mminmin 的值。的值。拉深次数的确定拉深次数的确定 4、拉深次数与工序件尺寸 当当 m总总m mminmin
28、时，拉深件可一次拉成，否则需要时，拉深件可一次拉成，否则需要多次拉深。多次拉深。确定拉深次数一般采用确定拉深次数一般采用推算法推算法计算或查表验算。计算或查表验算。2 2各次拉深工序件尺寸的推算各次拉深工序件尺寸的推算2 2）工序件直径的计算）工序件直径的计算 然后通过然后通过适当放大并推算、调整各次适当放大并推算、调整各次拉深系数拉深系数，使之满足：使之满足：1 12 2 总总d/D 12 1 11 1 ）拉深系数的确定）拉深系数的确定 首先查出极限拉深系数，主要依据是板料牌号及首先查出极限拉深系数，主要依据是板料牌号及板料的相对厚度：板料的相对厚度：t/D。注意：注意：如果第一次所确定的拉
29、深系如果第一次所确定的拉深系数及最终计算出的零件直径与实际数及最终计算出的零件直径与实际要求尺寸不符，这时就要适当调整要求尺寸不符，这时就要适当调整中间各次拉深系数并重新计算工中间各次拉深系数并重新计算工 序序件直径，直到最终与零件实际要求件直径，直到最终与零件实际要求尺寸符合为止。尺寸符合为止。3）工序件高度的计算 先定出各工序件的底部圆角半径，先定出各工序件的底部圆角半径，按下列公式计算按下列公式计算工序件高度：工序件高度：nnnnnnnrddrddDhrddrddDhrddrddDh32.043.025.0.32.043.025.032.043.025.02222222221111112
30、1注：最终底部圆角半径注：最终底部圆角半径 rn 应与零件要求相同。应与零件要求相同。计算示例：计算示例：求图所示筒形件的坯料尺寸及拉深各工序件求图所示筒形件的坯料尺寸及拉深各工序件 尺寸。材料为尺寸。材料为1010钢，板料厚度钢，板料厚度2 2。解：解：1 1，按板厚中径尺寸计算。，按板厚中径尺寸计算。）计算坯料直径）计算坯料直径 零件相对高度为：零件相对高度为：7.22875230176dH查表得修边余量为查表得修边余量为mmh6坯料直径为：坯料直径为：2256.072.1)(4rdrhHddD98.298.2）确定拉深次数）确定拉深次数坯料相对厚度为坯料相对厚度为 首次拉深仍采用压边圈。
31、首次拉深仍采用压边圈。据据/2.032.03，查表得，查表得各次拉深系数各次拉深系数：1 1min 0.500.50；2 20.750.75；3 30.780.78；4 40.800.80；。%2%03.2%1002.982Dt故故 11 0.5098.249.2 2210.7549.236.9 3320.7836.928.8 4430.828.8 23 此时此时42328，应该应该至少采用至少采用 4 次拉深次拉深才能获得才能获得428的零件。的零件。）调整拉深系数，计算各次拉深工序件的尺寸经经调整调整后的后的各次拉深系数各次拉深系数为：为：1 10.520.52；2 27878；3 30.
32、830.83；4 4=0.846=0.846。各次工序件直径各次工序件直径为为 各次工序件各次工序件底部圆角半径底部圆角半径取以下数值：取以下数值：1 18 8；2 25 5；3 34 4中间三次中间三次工序件高度工序件高度分别为分别为 35.435.4；53.753.7；67.3mm67.3mm。4）绘制工序件草图 六、凸、凹模结构六、凸、凹模结构1、首次拉深模1.无压边装置的拉深模无压边装置的拉深模1-定位板定位板 2-下模板下模板 3-拉深凸模拉深凸模 4-拉深凹模拉深凹模 2、带压边装置的、带压边装置的首次拉深模拉深模3、有压边装置拉深模的结构、有压边装置拉深模的结构 及零件名及零件名
33、模柄模柄 上模座上模座 凸模固定板凸模固定板 弹簧弹簧 压边圈压边圈 定位板定位板 凹模凹模 下模座下模座 卸料螺钉卸料螺钉 1010凸模凸模 1 1上模座上模座2 2推杆推杆 3 3推件板推件板4 4锥形凹模锥形凹模5 5限位柱限位柱6锥形压边圈锥形压边圈7拉深凸模拉深凸模8固定板固定板9下模座下模座 带锥形压边圈的倒装拉深模带锥形压边圈的倒装拉深模第四节 胀形与翻边一、胀形一、胀形条件：条件：坯料外径与成形直径的比值坯料外径与成形直径的比值 满足：满足：/。特点：特点：其成形集中在直径为的圆其成形集中在直径为的圆 周内利用模具使金属坯料厚度周内利用模具使金属坯料厚度 减薄减薄并实现局部并实
34、现局部表面积增加表面积增加。坯料处于两向受、单向受压坯料处于两向受、单向受压 的三向应变状态。的三向应变状态。1、平板坯料的起伏成形、平板坯料的起伏成形 起伏成形俗称起伏成形俗称局部胀形局部胀形，可以压制加强肋、凸包、，可以压制加强肋、凸包、凹坑、花纹图案、字体、及商标编码等。凹坑、花纹图案、字体、及商标编码等。1 1压加强肋压加强肋 对于对于简单的起伏成形件简单的起伏成形件，其极限变形程度其极限变形程度可按下式近可按下式近似确定似确定：)75.07.0(00lll相对伸长率相对伸长率板料延伸率板料延伸率加强肋加强肋凸包凸包字体字体 若零件的加强肋超过极限变形程度时，可以采用若零件的加强肋超过
35、极限变形程度时，可以采用多次胀形多次胀形。2压凸包压凸包 如坯料外径与如坯料外径与凸包直径的比值凸包直径的比值/p4，则外凸缘部分则外凸缘部分坯料将向中心收坯料将向中心收缩，属于缩，属于拉深变形拉深变形。否则，即否则，即 /p p4 4，坯料外凸缘不容易向中心坯料外凸缘不容易向中心收缩，这才属于收缩，这才属于胀形。胀形。2、圆柱形空心胀形胀形(俗称凸肚凸肚)坯坯料或管状坯料向外扩料或管状坯料向外扩张张,胀出曲面凸起胀出曲面凸起如壶嘴、皮带轮、如壶嘴、皮带轮、波纹管等波纹管等 材料沿径向拉伸。材料沿径向拉伸。凹模凹模压板压板凸模凸模拉簧拉簧锥形芯柱锥形芯柱顶板顶板2）软模胀形 思路：思路：用聚氨
36、酯橡胶或高压液体替代刚性凸模，为用聚氨酯橡胶或高压液体替代刚性凸模，为刚性轴向压缩和高压液体联合作用的结果。刚性轴向压缩和高压液体联合作用的结果。特点：特点：传力均匀，生产成本低，制件精度和表面质传力均匀，生产成本低，制件精度和表面质量好，易于成形复杂的空心零件。生产中广为采用。量好，易于成形复杂的空心零件。生产中广为采用。3、胀形的变形程度常用胀形系数表示：常用胀形系数表示：DdKmax和坯料伸长率和坯料伸长率的关系为1maxKDDd4、胀形坯料尺寸的计算坯料直径坯料直径坯料长度坯料长度KdDmaxblL)4.03.0(1 式中式中l 变形区母线长度；变形区母线长度；坯料切向拉伸的伸长率；坯
37、料切向拉伸的伸长率；切边余量，一般取切边余量，一般取10102020。L5、胀形力的计算、胀形力的计算胀形时，所需的胀形力胀形时，所需的胀形力可按下式计算：可按下式计算：胀形单位面积压力胀形单位面积压力可用下式计算：可用下式计算：pAF max215.1dtpzx式中：式中：胀形变形区实际应力，近似估算时取胀形变形区实际应力，近似估算时取zxbzx（材料的抗拉强度）（材料的抗拉强度）或或b b15.1p（A A 胀形面积）胀形面积）二、翻边 这是将平板坯料的预制孔边缘或外边缘冲制成竖这是将平板坯料的预制孔边缘或外边缘冲制成竖立直边的成形方法。立直边的成形方法。内孔翻边内孔翻边拉深件翻边拉深件翻
38、边圆筒扩高翻边圆筒扩高翻边内外双向翻边内外双向翻边外缘内翻边外缘内翻边双向凸缘翻边双向凸缘翻边1、圆孔翻边、圆孔翻边双向受拉，圆孔不断扩大。双向受拉，圆孔不断扩大。2 2）圆孔翻边的变形程度：）圆孔翻边的变形程度：DdK 极限翻边系数极限翻边系数 minK见表见表 9-15 9-15。翻边后竖边边缘的厚度翻边后竖边边缘的厚度可按下式估算：可按下式估算：KtDdtt式中：式中：d 预制孔径；预制孔径；D 翻边后翻边后孔径。孔径。3）圆孔翻边凸模的形状和尺寸2、外缘翻边按变形性质分为按变形性质分为：伸长类翻边伸长类翻边1）内凹外缘翻边内凹外缘翻边近似于局部圆孔翻边近似于局部圆孔翻边压缩类翻边压缩类
39、翻边2）外凸外缘翻边）外凸外缘翻边近似于局部浅拉深近似于局部浅拉深 应在坯料的两端应在坯料的两端对坯料的轮廓线做必对坯料的轮廓线做必要修正。要修正。变形程度变形程度bRbEs内凹外缘翻边特点内凹外缘翻边特点特点特点：切向受拉，边切向受拉，边 缘处变形最大。缘处变形最大。u修正值：修正值：R-b-ru=2545式中式中 b 外缘宽度；外缘宽度；R 内凹圆半径。内凹圆半径。外凸外缘翻边特点外凸外缘翻边特点采用采用防皱防皱的压料装置的压料装置 变形程度变形程度bRbE压修正坯料的展开形状修正坯料的展开形状工艺要点：工艺要点：外凸外缘翻边外凸外缘翻边特点：特点：径向受拉，切向受压，径向受拉，切向受压，
40、最外边缘变形最大。最外边缘变形最大。修正值：修正值：R+b+r =-（2545）第十章第十章 金属塑性成形新技术金属塑性成形新技术汽车转向系类冷挤压样件汽车转向系类冷挤压样件 花键冷挤压机花键冷挤压机-径向挤压成型工件径向挤压成型工件 肯尼福径向挤压成型技术肯尼福径向挤压成型技术 二、拉拔成形二、拉拔成形 金属在外加拉力作用下于模孔内塑性成形。金属在外加拉力作用下于模孔内塑性成形。应力状态：应力状态：一向拉伸，两向压缩。一向拉伸，两向压缩。产品分类：产品分类：实心实心拉拔、空拉拔、空心心拉拔拉拔。拉拔拉拔和和管材拉拔管材拉拔应用最广。应用最广。u管材拉拔分为管材拉拔分为空拉（空拉（a a）、长
41、芯杆拉拔（）、长芯杆拉拔（b b）、）、固定芯头拉拔（固定芯头拉拔（c c）、游动芯头拉拔（）、游动芯头拉拔（d d）、顶）、顶管（管（e e）、扩径拉拔（）、扩径拉拔（f f）等，如图所示。）等，如图所示。拉拔工艺要点：拉拔工艺要点：u拉拔配模拉拔配模 压缩区压缩区 定径区定径区 出口区出口区锥形模锥形模弧线模弧线模u拉拔拉拔固定短芯头和游动芯头两种。固定短芯头和游动芯头两种。u 拉拔芯头拉拔芯头圆柱形圆柱形固定短芯头固定短芯头锥形锥形固定芯头固定芯头游动芯头游动芯头三、轧制成形三、轧制成形轧轧 制制 型型 材材 类类 别别制坯制坯加热加热切管切管减轻张力减轻张力校直校直探伤探伤水压试验水压试验成品包装成品包装穿孔穿孔加热加热
