《春板料冲压温》PPT课件.ppt

3 冲压工艺 3.1概述 3.2冲裁 3.3弯曲 3.4拉深 3.5胀形与翻边 3.6冲压件的工艺性 4 其他金属塑性成型工艺 4.1轧制 4.2拉拔 4.3挤压 常见的冲压件 现代模塑产品 图 手机外壳 图 轿车后备舱外板 汽车发动机支架： 普通垫片： 常用五金件： 汽车覆盖件 航空航天制造业： 冲压应用领域 汽车行业的冲压 汽车等行业零部件类冲压 电器件冲压 生活日用品冲压 家用电器部件冲压 航空航天工业、国防工业 板料冲压概述 冲压 ：建立在金属 塑性变形的基础上， 在常温下利用安装在 压力机上的模具对材 料施加压力， 使板 料经 分离 或 塑性成形 或 接合 而得到制件的 工艺统称为冲压。 冲压 概述 冲压工艺是塑性加工的基本方法之一。 它主要用于加工板料零件，所以有时也称之 为 板料冲压 。 冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以 加工非金属板料。 图 0 l 冲压 过程 冲模 ： 是冲 压加工中所 用的工艺装 备。加压将 金属或非金 属板料分离、 成形或接合 而得到制件 的工艺装备 叫冲模 。 模具 零件 板材 板料冲压 相关概念 冷冲压： 厚度小于 4mm的金属薄板通常是 在常温下进行冲压的，故称冷冲压。 热冲压： 当板料厚度超过 8-10mm时，采 用加热后进行冲压，称为热冲压。 设备及模具 -板料冲压是在冲床上利用 模具进行冲压加工。（主要有剪床和 冲 床 ） 剪床为冲床备料，将板料切成条料；而冲压加工主 要在各类冲床上进行。 剪床 冲床 冲压设备 类型 设备名称 工作原理 特点 摩 擦 压 力 机 利用摩擦盘与飞轮之间相互接触并传递动力，借助螺杆 与螺母相对运动原理而工作。 结构简单，当超负荷时，只会引起飞轮与摩擦盘之间的滑 动，而不致损坏机件。但飞轮轮缘磨损大，生产率低。适 用于中小型件的冲压加工，对于校正、压印和成形等冲压 工序尤为适宜。 曲 柄 压 力 机 利用曲柄连杆机构进行工作，电机通过皮带轮及齿轮带动 曲轴传动，经连杆使滑块作直线往复运动。曲柄压力机分 为偏心压力机和曲轴压力机，二者区别主要在主轴，前者 主轴是偏心轴，后者主轴是曲轴。偏心压力机一般是开式 压力机，而曲轴压力机有开式和闭式之分。 生产率高，适用于各类冲压加工 高速 冲床 工作原理与曲柄压力机相同，但其刚度、精度、行程次数 都比较高，一般带有自动送料装置、安全检测装置等辅助 装置。 生产率很高，适用于大批量生产，模具一般采用多工位级 进模。 液 压 机 油压机 水压机 利用帕斯卡原理，以水或油为工作介质，采用静压力传递 进行工作，使滑块上、下往复运动。 压力大，而且是静压力，但生产率低。适用于拉深、挤压 等成形工序。 机 械 压 力 机 1、曲柄压力机 传动系统：电机、皮带、皮带轮、齿轮、 传动轴等 工作机构：曲柄、连轴、滑块等 机身：将所有部分联成一个整体 一些压力机还设有顶出机构、压边装臵 1、曲柄压力机 1、曲柄压力机 闭式冲床 开式冲床 闭式冲床 特点： 前后送料（操作与安 装模具都不方便） 床身刚度大 适合： 精度要求高的轻型压 力机 一般要求的中、大型 压力机 曲柄压力机 1、曲柄压力机 开式冲床 特点： 前面、左右面敞开， 操作与安装模具都不 方便 床身刚度小，易变形 适合： 一般要求的中、小型 压力机 常见冲压原材料 要求在常温下具有良好的塑性和较低 的变形抗力。 常用的金属材料有 低碳钢，高塑性低合 金钢，铜、铝、镁及其合金等金属板料、 带料 等。还可以加工 非金属板料，如纸 板、绝缘板、纤维板、塑料板、石棉 板 、硬橡胶板 等。 冲压成形加工特点 冲件尺寸精度由模具保证， “一模一样”、尺寸稳定、互 换性好。 产品具有足够高的精度和较低的表面粗糙度，不经机械加工 即可进行装配。互换性能好。 可加工薄壁、复杂零件，废料少。 由于冷变形使零件产生加工硬化，故冲压件的刚度高、强度 高、质量轻。 操作简单，劳动强度低，生产率高，工件成本低 但模具结构一般较复杂，周期长，成本高 所以，冲压工艺适宜批量生产 1.2 冲压技术在国民经济中的重要地位 薄板经过成形后，制造了相当于原材料价格 12倍的附加值，在整个国民生产总值中，与 薄板成形相关的产品约占总值的 1/4。在现代 汽车工业中，冲压件的生产总值占 60左右。 可见，冲压技术作为板材投入直接消费前的 主要深加工方法，在国民经济中占有非常重 要的地位。 先进国家的模具工业已发展成为独立的行业。 日本认为：“模具工业是其它工业的先行行业，是 制造富裕社会的动力”。美国工业界认为：“模具 工业是美国工业的基石”。在德国模具工业被冠以 “金属加工业中的帝王”之称。 近 20多年来，美国、日本、德国等发达国家的模具 总产值都已超过机床的总产值。目前，美国、日本 模具工业企业的人年平均产值已高达 5 10万美元。 大多是冷冲压制成的。统计表明： 汽车制造业中， 60 75冲压件 电机仪器仪表业中， 60 70 国防工业中，冲压件的比重也相当大 二、板料冲压的基本工序 当前在生产中所采用的冲压工艺方法也是多 种多样的。按板料在加工中是否分离，冲压 工艺一般可分为 分离工序和成形工序 两大类。 冲压的基本工序 成形工序 分离工序 切断 冲裁（冲孔落料） 拉深 胀形 弯曲 翻边 （一）分离工序 Cutting Process ： 是指板料受力后，应力超过材料的强度极限 b ，而使板 料产生剪裂或局部剪裂。其目的是 使冲压件与板料沿一定的轮 廓线相互分离， 同时，冲压件分离断面的质量也要满足一定的 要求。 包括：切断、冲裁、精密冲裁、切口 等。 （二） 成形工序 Forming Process： 是指板 料受力后，应力超过了材料的屈服极限 s （但小于材料的拉伸强度极限 b ），经过 塑性变形后，成为一定形状的零件的加工工 序。 其目的是使坯料塑性变形（即毛 坯的一部 分相对另一部分产生位移而不破裂的工序）， 获得所需要形状、尺寸的制件的冲压工序。 包括 :弯曲、拉深、成形、翻边、收口。 3、复合工序 把两个或两个以上的基本工序合并成一 个工序，可以提高冲压生产的效率，降低工 件的成本，便于实现自动化生产。 如： 冲孔 落料 落料 拉深 切边 落料 冲孔 弯曲 4 修整工序 当零件精度和剪断面质量要求较高时，在落料和冲孔 后，应进行修整工序。修整分外缘修整和内孔修整。 冲压的基本工序 成形工序 分离工序 切断 冲裁（冲孔 落料） 拉深 胀形 弯曲 翻边 冲压工序的分类 表 1-1 冲压的基本工序 类别 工序 图例 特点及应用范围 分 离 工 序 冲 裁 落 料 用落料模具沿封闭线冲 切板料，冲下的部分为 工件，其余为废料 冲 孔 用冲孔模具沿封闭线冲 切板材，冲下的部分是 废料 剪 切 用剪刀或模具切断板材， 切断线不封闭 类别 工序 图例 特点及应用范围 分 离 工 序 切口 用切口模在坯料上将 板材部分切开，但并 不使坯料完全分离， 切口部分发生弯曲 修 （切） 边 用切边模将拉深或成 形后的半成品边缘部 分的多余材料切掉 剖切 用剖切模将半成品切 成两个或几个工件， 常用于成双冲压 类 别 工序 图例 特点及应用范围 成 形 工 序 弯曲 用弯曲模具使材料弯 曲成一定尺寸和角度， 或者对已经弯曲件作 进一步弯曲 卷圆 将条料端部按照一定半径卷圆 扭曲 用扭曲模将平板毛坯 的一部分相对于另一 部分扭转一个角度 类 别 工序 图例 特点及应用范围 成 形 工 序 拉深 用拉深模将板料毛坯压 制成空心工件，壁厚基 本不变；（区别于变薄 拉深） 翻 边 孔 的 翻 边 用翻边模将板料或工件 上有孔的边缘翻成竖立 边缘 外 缘 翻 边 用翻边模将工件的外缘 翻成圆弧或曲线状的竖 立边缘 类 别 工序 图例 特点及应用范围 成 形 工 序 缩口 在空心件外部施加压力，使局部直径缩小 扩口 在空心件内部施加径 向压力，使局部的口 部扩大，常用于管子 成形 类别 工序 图例 特点及应用范围 成 形 工 序 起伏 用成形模在板料或工 件上压出肋条、花纹 或文字，在起伏处的 整个厚度上都有变薄 卷边 用卷边模将空心件的边缘卷成一定的形状 类别 工序 图例 特点及应用范围 成 形 工 序 胀形 使空心件（或管料）的 一部分沿径向扩张，呈 凸肚形 旋压 利用擀棒或滚轮将板料 毛坯擀压成一定形状 （分变薄与不变薄两种） 整形 用整形模把形状不太准确的工件校正成形 类别 工序 图例 特点及应用范围 成 形 工 序 校平 用校平模将毛坯或工件 不平的面或弯曲予以压 平 压印 用压印模使材料局部边 习惯流动，改变工件厚 度，在表面上压出文字 或花纹 冲压的基本工序 成形工序 分离工序 切断 冲裁（冲孔落料） 拉深 胀形 弯曲 翻边 1）分离工序 （ 1）冲孔 ： 用冲孔模沿封闭轮廓冲裁工件或毛坯， 冲下部分为废料。 （ 2）落料 ： 用落料模沿封闭轮廓冲裁板料或条 料， 冲下部分为制件。 垫圈制件，中央小孔的冲压为冲孔工序， 外轮廓的冲压为落料工序，所以一个简单 的垫圈制件是由两个工序复合而成的。 落料件的尺寸取决于凹模尺寸 ，因此落料模应先决定 凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙； 冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸， 故冲冲模应先决定凸 模尺寸，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。 （ 3）切断 ： 用剪刃或模具切断板料或条料的部分 周边，并使其分离。 （ 4）切口 ： 用切口模将部分材料切开，但并不 使它完全分离，切开部分材料发生弯曲。 （ 6）剖切 ： 用剖切模将坯件 (弯曲件或拉深件 ) 剖成两部分或几部分。 （ 7）整修： 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。提高冲裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度。 外缘整修 内孔整修 2）塑性变形工序 （ 1）弯曲 ： 把平面毛坯料制成具有一定角度和 尺寸要求的一种塑性成形工艺。 压弯： 用弯曲模将平板 (或丝料、杆件 )毛坯压弯 成一定尺寸和角度，或将已弯件作进一步弯曲。 钢材的成型弯曲 冷弯 当弯曲半径 R大于下列数值时，则可冷弯。 钢板： R2.5（ 钢板厚度）； 工字钢： R 25h或 R 25b（随弯曲方向而定 ， 式中 h 工字钢高度； b 工字钢腿宽度）； 槽钢： R 45b 或 R 25h（随弯曲方向而定 ， h 槽钢高度； b 槽钢腿宽度）； 角钢： R 45b （ B）（对不等边角钢随弯曲方 向而定， b 角钢边宽； B 角钢长边宽度）。 钢材的成型弯曲 热弯 弯曲半径小于上述规定时则应热弯，将钢材 加热到 900 11000C，弯曲时，温度不得低于 7000C， 对普通低合金钢，应注意缓冷。管子的弯曲成型，应 装砂热弯，加热温度在 800 10000C，弯曲过程中温 度不得低于 7000C。管子的弯曲半径 R必须大于管子 直 d的 3倍。（见下图），管子的弯曲半径、圆度允差 及允许的波纹深度见下表。 卷边： 用卷边模将条料端部按一定半径卷成圆形。 扭弯 ： 用扭曲模将平板毛坯的一部分相对另一部 分扭转成一定的角度。 （ 2）拉深 ： 将一定形状的平板毛坯通过拉深模 冲压成各种形状的开口空心件；或以开口空心件 为毛坯通过拉深，进一步使空心件改变形状和尺 寸的冷冲压加工方法。 变薄拉深 ： 用变薄拉深模减小空心件毛坯的直径 与壁厚，以得到底厚大于壁厚的空心件。 （ 3）成形： 通过板料的局部变形来改变毛坯的形 状和尺寸的工序的总称 。 胀形 ： 指从空心件内部施加径向压力，强迫局部 材料厚度减薄和表面积增大，获得所需形状和尺 寸的冷冲压工艺方法。 起伏成形 ： 平板毛坯或制件在模具的作用下，产 生局部凸起（或凹下）的冲压方法。 翻边 ： 指利用模具将工件上的孔边缘或外缘边缘 翻成竖立的直边的冲压工序。 缩口 ： 指将预先拉深好的圆筒或管状坯料，通过 模具将其口部缩小的冲压工序。 整形 ： 利用模具将弯曲或拉深件局部或整体产生 不大的塑性变形的冲压工序。 校平 ： 指利用模具将有拱弯、翘曲的平板制件压 平的冲压工序。 冲压模具 冲模的分类 简 单 模 （单 工 序 模） 连 续 模 （级 进 模） 复 合 模 模具结构 按功能分类，主要有： 1、工作零件 :直接对坯料板料进行冲压加工的冲模零 件。包括凸模和凹模等零件。 2、定位零件 :确定条料或坯料在冲模中正确位臵的零 件。主要包括挡料销、定位销、侧刃等零件。 3、压料、卸料、顶料零件 :将冲切后的零件或废料会 从模具中卸下来的零件。主要包括卸料板、顶料器、 气动顶料装臵等零件。 4、导向零件 :用以确定上下模的相对位臵，保证运动 导向精度的零件。包括导柱、导套、导板等零件。 5、支持零件 :将凸模、凹模固定于上下模上，以及将 上下模固定在压力机上。包括上、下模板和凸凹模 固定板等零件。 6、紧固零件 :把模具上所有零件连接成一个整体的零 件。包括内六角螺钉、卸料螺钉等零件。 7、缓冲零件 :包括卸料弹簧、聚氨脂橡胶和氮气缸等。 8、安全零件及其它辅助零件 主要有安全侧销、安全螺钉、工作限制器、存放限制 器、上下料架、废料滑槽、起重棒、吊耳等。 安全侧销： 主要作用是防止上模压料板紧固螺钉松动 或断裂，导致压料板落下，造成人员、工装的重大 损失。 存放限制器： 主要作用是防止模具弹性元件长期受压 而失效和防止刃口长期接触影响刃口的寿命。（一 般采用聚氨脂橡胶） 工作限制器： 主要作用是限制凸凹模的吃入深度。 1）单工序模： 在冲压的一次行程过程中，只能 完成一个冲压工序的模具。 冲裁模 1 、 9 -螺钉 2、 11-销钉 3-下模座 4-上模座 5-凹模 6-挡料销 7-凸模固定板 8-凸模 10- 模柄 12-卸料板 13-导套 14-导柱 15-导料板 弯 曲 模 1-模座； 2-销钉； 3-凹模 4-凸模； 5-销； 6-模柄； 7-弹簧； 8-螺钉 拉深模 2）级进模： 在冲压的一次行程过程中，在不同的 工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模 具。 （续） 3）复合模： 在冲压的一次行程过程中，在同一 工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模 具。 （续） 图 6模 -3 落料拉深冲孔复合模 图 6模 4 落料冲孔级进模 冲裁工艺 1冲裁变形过程 2冲裁断面分析 3 影响冲裁件质量的因 素 1. 冲裁变形过程 冲裁变形过程的实质就是对材料施加 一定的力，使其超过强度极限即 B，从而获得需要的形状。 冲裁变形过程： 弹性变形 塑性变形 断裂分离 冲裁变形过程 弹性 变形 阶段 弹、塑变形 断裂、 分离 阶段！ 凸凹模间隙越小，塑性变形过程越长 2 冲裁断面的质量 圆角带 Rollover 光亮带 Burnish Zone 断裂带 fracture 毛刺区 burr 冲裁断面分析 1 圆角带 当凸模刃口压入材 料时，刃口附近的材料产生 弯曲和伸长变形，材料被拉 入间隙的结果。材料塑性越 好，凸凹模间隙越大，圆角 带越大； 2 光亮带 发生在塑性变形 阶段，当刃口切入材料后， 材料被凸凹模切刃的侧表面 挤压而形成光亮垂直的断面， 通常占全断面的 1/3-1/2。间 隙越小，材料塑性越好，光 亮带越宽。 冲裁断面分析 3 断裂带 形成于断裂阶 段。断面粗糙，且略带有 斜度。塑性差的材料撕裂 倾向严重，断裂带所占比 例也大。 4 毛刺区 在模具侧面距 刃尖不远的地方，在拉应 力的作用下，裂纹开始生 长，材料断裂而产生的。 冲裁间隙越小，毛刺的高 度越小。 影响冲裁断面质量的因素 1 材料性能的影响 材料塑性好，冲裁时裂纹出现得较迟， 材料被剪切的深度大，所得断面光 亮带所占比例就大；材料塑性差， 容易拉断，裂纹出现较早，光亮带 少。 2 冲模间隙 3 刃口的锋利程度及冲裁力 冲模间隙 凸模与凹模工作部分尺寸 的差值称为间隙。 公式： Z Dd-dp 公式中 D 凹模尺寸 (mm) Z 冲裁间隙（双边值）（ mm） d 凸模尺寸 (mm) 冲模间隙不仅 对 冲裁过程及冲裁 件断面质量具有 重要影响 ；还影 响到模具寿命和 冲裁力的大小 。 冲裁间隙对冲裁质量的影响 间隙小 ， 出现二次 剪裂 ， 产生第二 光亮带 间隙大 ， 出现二次 拉裂 ， 产生二个斜度 *冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（ Zmin）。 1.间隙小 优点 ：冲裁件质量好； 缺点： 增大了冲裁力、卸料力和推件力，加剧了凸、 凹模的磨损，缩短了模具寿命。 板料在过小间隙冲裁时受到挤压而产生压 缩变形，所以冲裁件的尺寸略有变化 : 落料件的外形尺寸增大； 冲孔件的孔腔尺寸缩小。 缺点： 因弹性回复而使落料件 的外形尺寸缩小，冲孔件的 内腔尺寸增大，品质较差。 (2)间隙过大 断面特点 ： 切断面光亮带减小，圆角带与锥度增大，形 成厚大的拉长毛刺。 优点： 推件力与卸料力减小，甚至为 零，材料对凸、凹模的摩擦作用大大 减弱，所以模具寿命较长。 应用 :对于批量较大而公差又无特殊 要求的冲裁件，可适当采用“大间隙” 冲裁。 正确选择合理的间隙值 当冲裁件断面质量要求较高时， 应选取较小的间隙 值。 对冲裁件断面质量无严格要求时， 应尽可能加大间 隙，以利于提高冲模寿命。 合理冲裁单面间隙间隙值 Z/2= mt t ：冲裁板料厚度， mm； m：与材料性能及板厚有关的系数，通常（ 3-8） %， 设计落料模先确定凹模刃口尺寸。 以凹模为基准，冲裁间 隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。 设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。 以凸模为基准，冲裁间 隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。 二、凸、凹模刃口尺寸计算原则 落料件的大端尺寸 等于凹模尺寸，冲 孔件的小端尺寸等 于凸模尺寸。 在测量与使用中， 落料件以大端尺寸 为基准，冲孔件以 小端尺寸为基准。 凸凹模刃口尺寸的确定： 落料模： 凹模刃口尺寸 = 工件要求尺寸； 凸模刃口尺寸 = 凹模刃口尺寸 -间隙值 冲孔模： 凸模刃口尺寸 = 工件要求尺寸； 凹模刃口尺寸 = 凸模刃口尺寸 + 间隙值 落料件尺寸取决于 凹模刃口尺寸， 冲孔件的尺寸取决于 凸模刃口（冲子）尺寸。 影响冲裁断面质量的因素 1 材料性能的影响 2 冲模间隙 3 冲裁力及刃口的锋利程度 (3) 冲裁力对冲裁质量的影响 冲裁力 ：冲裁过程中 凸模 对板料施加的压力。 为选择冲压设备和设计模具提供依据 平刃冲裁力按下式计算： P =KLtLt b P 冲裁力 ， N； L 冲裁周边长度 ， mm； t 板料厚度 ， mm； 材料抗剪强度 ， MPa； b 材料抗拉强度 ， MPa； K 安全系数，一般取 K=1.3。 1弯曲变形过程的特点 2弯裂 最小弯曲半径 3弯曲回弹 1弯曲变形过程的特点 变形特点： 变形区域主要 在圆角部位； 外层金属受拉应力， 内层金属受压应力 。 变形区变薄； 中性层 Neutral Line：切向应力或 切向应变为零，位 于板料中心部位 拉应力 压应力 2 弯裂及最小弯曲半径 相对弯曲半径（ r/t） ： 表示弯曲变形程度 坯料越厚，弯曲半径越小，其变形程度越 大，压缩及拉伸应力就最大，也最容易破 裂。为防止弯裂，必须规定出最小弯曲半 径 rmin。 最小相对弯曲半径 rmin/t （ 0.25-1.0）。 影响最小弯曲半径的主要因素 （ 1）材料的力学性能 塑性越好，弯曲半径越小 （ 2）弯曲件角度 理论上讲，直边部分不参 加变形，因而与弯曲角无关，但是实际弯曲过程 中，圆角附近的直边参与了弯曲，即扩大了弯曲 变形区的范围，弯曲角越小，圆角部分外表面纤 维的变形分散效果越显著，最小弯曲半径数值也 越小 （ 3）板料的纤维方向和表面质量 弯曲件的弯 曲线与轧制方向平行时，最小弯曲半径最大；弯 曲时，冲裁件断面上的断裂带及毛刺在拉应力作 用下会产生应力集中，导致弯曲件从侧边开始破 裂。 弯曲时的纤维方向 坯料纤维方向：与弯曲线垂直（如图） 对板料进行弯曲要注意： 1.弯曲线力求与锻造流纹垂直，否则，弯曲半径要大； 3 弯曲时的回弹现象 回弹 Spring Back： 当外力去掉后，塑性变形 保留下来，而弹性变形部分则消失，使弯曲 件的角度和弯曲半径与模具的尺寸和形状不 一致。回弹角 (0 10)0 影响回弹角因素： 材料的力学性能 （屈服极限越高， 角越大） 、板料厚度、弯曲形状、相对弯曲半径 以及弯曲力的大小等。 减小弯曲回弹的措施 在设计弯曲模具时，应使模具的弯曲角 度 0比弯曲件弯曲角度 小一个回弹角 =（ - 0）。 改进模具 校正 改进模具以减小回弹角 1拉深过程 2拉深件受力 3 拉深件的主要缺陷及其 防止缺陷的方法 拉深 Drawing又称拉延 1 拉伸变形过程 ： 凸模底部金属不 变形 底部以外环形部 分变形后形成侧 壁 凸缘部分为变形 区，其它部分为 传力区，不参加 主要变形 应力分布 底部：径向和切向拉 应力 侧壁：单向轴向拉应 力 环形区：径向拉应力 和切向压应力（切向 压缩，径向伸长） 壁厚变化 侧壁上部壁厚最大 靠近底部圆角附近壁 厚最小，最易破裂 2 拉深件的主要质量问题 主要缺陷： 起皱 拉裂 ： 起皱原因 变形区一旦起皱，对拉深的正常进行 是非常不利的。因为毛坯起皱后，拱起的皱 褶很难通过凸、凹模间隙被拉入凹模，如果 强行拉入，则拉应力迅速增大，容易使毛坯 受过大的拉力而导致断裂报废。即使模具间 隙较大，或者起皱不严重，拱起的皱褶能勉 强被拉进凹模内形成筒壁，皱折也会留在工 件的侧壁上，从而影响零件的表面质量。同 时，起皱后的材料在通过模具间隙时与凸模、 凹模间的压力增加，导致与模具间的摩擦加 剧，磨损严重，使得模具的寿命大为降低。 因此，起皱应尽量避免。 产生缺陷的原因： 起皱 Wrinkles：凸缘区 ， 切向压应力最大，当 3 过大，材料又较薄， 3 超过此时材料所能承受的 临界压应力时，材料就会 失稳弯曲而拱起。 拉裂 ： 筒形件底部圆角附 近。加工硬化，且壁厚减 薄最严重。 防止起皱的方法 可采用设臵压边圈 通过增加毛坯的相对厚度或拉深系数的途径来防止。 （ 板料越薄，拉深系数越小，则越容易起皱。 ） 起皱主要是由 于凸缘切向压 应力超过了板 材临界压应力 所引起的，与 压杆失稳类似。 凸缘起皱不仅 取决于切向压 应力的大小， 而且取决于凸 缘的相对厚度。 拉裂的原因 拉深件的厚度沿底部向口部 方向是不同的。在圆筒件侧 壁的上部厚度增加最多，约 为 30；而在筒壁与底部转 角稍上的地方板料厚度最小， 厚度减少了近 10，该处拉 深时最容易被拉断。通常称 此断面为“危险断面”。当 该断面的应力超过材料此时 材料的强度极限时，零件就 在此处产生破裂。即使拉深 件未被拉裂，由于材料变薄 过于严重，也可能使产品报 废。 (2) 防止拉裂的方法 1、选择合理的 拉深系数 。 2、凹、凸模的转角处必须有圆角，以使材料 在此处容易流动。 3、控制凹、凸模间隙，一般取 Z=(1.1-1.2) （ 间隙 ( C)偏小，易拉穿工件，使模具加速磨损，降低寿 命；间隙 (C)偏大，拉深件精度变差，易起皱。 ） 4、注意模具的润滑，拉深时要加润滑剂，可 降低侧壁部分的拉深应力，也能减小模具磨 损。 拉深系数 Drawing Coefficience： 工 件直径 d与毛坯直径 D的比值称为拉伸系 数 m =d/D0 d 拉深后的工件直径， mm； D0 拉深前坯料直径， mm。 极限拉伸系数： 保证危险 面不被拉裂的拉深系数 的最小值； 若 m小于极限拉深系数，不 能一次拉伸成形，则可 以采用多次拉深工艺。 拉深次数 各道工序的拉深系 数： m1=d1/D m2=d2/d1 mn=dn/dn-1 m总 =m1*m2*m n =dn/D 连续拉深次数不宜太多，如低碳钢或铝，不 多于 45次，否则工件因加工硬化会使塑性下 降，导致拉裂。 穿插中间退火可消除硬化。 上表只适合 08及 10号钢的拉深件 课后思考 1、拉深工序中的起皱、拉裂现象是如何产 生的，如何防止它？ 2、拉深过程中润滑的目的是什么？如何合 理润滑？ 3、说出圆筒形拉深件壁部破裂，凸缘起皱 的原因，并指出预防方法。 测验题 填空 1、拉深变形程度用 拉深系数 m 表示。 判断 1、后次拉深的拉深系数可取得比首次拉深的拉深系数 小。（ ） 2、拉深系数越小，说明拉深变形程度越大。（ ） 3、要分多次拉深的圆筒形件，每次拉深系数应该大于或 等于图表推荐值。（ ） 计算 返 回 测验题 判断 填空 1、一般情况下，拉深模的凹模的圆角表面粗糙度应比凸 模的圆角表面粗糙度小些。（ ） 2、在拉深过程中，压边力过大或过小均可能造成拉裂。 （ ） 1、拉深模中压边圈的作用是防止工件在变形过程中发生 起皱 。 2、拉深加工时，润滑剂涂在与 凹模 接触的 毛坯 表面上。 3、拉深过程中的辅助工序有 中间退火 、 润滑 、 酸洗 等。 返 回 其它塑性加工方法 轧制 拉拔 挤压 压力加工分类 锻压 锻造 模锻 自由锻 手工自由锻 （打铁） 机器自由锻 （锤类、 压力机） 冲压 挤压 拉拔 轧 制 。 一般来说， 轧制、挤压、拉拔 以生产原 材料为主，主要用于获得型材、棒材、线 材、板材及各种管材等； 锻造 和 冲压 用来 生产毛坯或零件。 借助于摩擦力 和压力使金属坯 料通过两个旋转 的轧辊间的空隙 而变形的压力加 工方法。 用于生产各 种规格钢板 、 型 钢和钢管等钢材 。 轧制成形 轧制成形 一、纵轧 轧辊轴线与坯料轴线互相垂直 的轧制方法。 包括各种型材轧 制、辊锻轧制、辗环轧制等。 1.辊锻轧制： 使坯料通过装有 圆弧形模块的一对相对旋转的 轧辊时受压而变形的生产方法。 产品： 扁断面的长杆件，如扳手、 活动扳手、链环等。 带有不变形头部而沿长度方 向横截面面积递减的锻件，如 叶片等。 连杆成形。 辊锻示意图 2.辗环轧制： 扩大环形坯料的外径和内径，从而获得各 种环状零件的轧制方法。 产品： 火车轮箍、轴承座圈、齿轮及法兰等 辗环轧制示意图 二、横轧： 轧辊轴线与坯料轴线互相平行的轧制方法。 产品：齿轮轧制等 三、斜轧： 亦称螺旋斜轧。 轧辊轴线与坯料轴线相交一定角度的 轧制方法。 产品：高速钢滚刀、冷轧丝杠、钢球轧制等。 横轧示意图 螺旋斜轧示意图 利用拉力，将金属坯料拉过 拉拔模的模孔而成形的压力加工 方法。常需经多次拉拔，依次通 过形状和尺寸逐渐变化的模孔， 才能得到所需截面的产品。 2 拉拔成形 2 拉拔成形 二、拉拔形式： 1 线材拉拔： 生产各种金属导线 2 棒料拉拔： 截面形状，如圆形、方形、矩形、六角形等 3 型材拉拔： 生产特殊截面或复杂截面形状的异形型材生产 4 管材拉拔： 以圆管为主，也可拉制椭圆形管、矩形管和其他截 面形状的管材。管材拉拔后管壁将增厚，如果希望管壁厚度变化 时，拉拔过程中要加芯棒。 拉拔生产 所获得的产品具有较高的精度与表面光洁度，故亦 常用于对轧制件 (棒料，管材 )的再加工以提高产品质量。 低 碳钢和大多数有色金属及其合金 部可以经拉拔成形。 3 挤压 将金属坯料放在挤压筒内，用强大的压力从 一端的模孔中挤出而变形的加工方法。 3 挤 压 (一 )分类 1 按金属流动方向分： 正挤压：金属流动方向与凸模运动方向相同。 反挤压：金属流动方向与凸模运动方向相反。 复合挤压：正反挤压同时发生。 径向挤压：金属流动方向与凸模运动方向成 90 。 （二）特点： 1 三向压应力，提高金属塑性 2 零件精度高，粗糙度低， IT6-IT7,Ra3.2-0.8 3 形状复杂件，深孔、薄壁、异形断面件。 4 机械性能高，纤维合理。 5 节省原材料，生产率高，材料利用可达 70%，易自动化。 2 按变形温度： 热挤压： T T再 变形抗力小，表面粗糙。 冷挤压： T T再 变形抗力大，表面光洁，组织硬化，强度高。 温挤压：介冷热之间，低于 T再 下某一温度，氧化脱碳少（与热 比），变形抗力小（与冷比），中碳钢、合金钢均可挤。 径向锻造： 是在坯料周围 对称分布几个锤头，对坯 料沿径向进行高频率同步 锻打，坯料通常边旋转边 作轴向送进，使坯料断面 尺寸减小，轴向延伸，同 时加压方向绕轴回转，使 断面成对称状，其使用的 设备为径向锻机。 其它塑性加工方法 -4 径向锻造 径向锻造 可锻造圆形，方形、多边形的台阶轴和 内孔复杂或者内径很小而长度较长的空心轴。 其它塑性加工方法 -5 摆动碾压 大截面饼类锻件的成形 需要吨位很大的锻压设 备和工艺装备。如果实 模具局部压缩坯料，变 形只在坯料内部的局部 产生，而且使这个塑性 变形区沿坯料作相对运 动，使整个坯料逐步变 形，这样就能大大降低 锻造压力和设备吨位容 量。这种工艺方法即为 摆动碾压。 6 液态模锻 将一定量的 液态金属直接注入金属模膛，随后在 压力的作用下，使处于熔融或半熔融状态的金属 液发生流动并凝固成形，同时伴有少量塑性变形， 从而获得毛坯或零件的加工方法。 1.工艺流程： （ 1）金属液和模具准备（ 2）浇注 （ 3）合模施压（ 4）开模取件 液态模锻 液态模锻 2.特点： （ 1）液态金属自始至终承受等静压，在压力下完成结晶 凝固。 （ 2）已凝固金属在压力作用下产生塑性变形，保证尺寸 精度。 （ 3）凝固过程中能得到强制补缩，比压铸件组织致密 。 （ 4）可成形形状复杂的锻件。 3.应用： 活塞、压力表壳体、汽车油泵壳体、摩托车零件等铝合 金零件；齿轮、蜗轮、高压阀体等铜合金零件；钢弹头、 凿岩机缸体等碳钢、合金钢零件。 end 7 爆炸成形 利用爆炸物质在爆炸瞬间释放 出巨大的化学能对金属坯料进 行加工的高能率成形方法。 特点： 模具简单，仅用凹模即可。 简化设备。 能提高材料的塑性变形能力， 适用于塑性差的难成形材料。 适用于大型零件成形。 爆炸成形 一、简单模 在冲床的一 次冲程中只 完成一个冲 压工序的模 具，称为简 单模。 二、连续模 在冲床的一次行程 中，在模具的不同 部位上同时完成数 道冲压工序的模具， 称为连续模。 使用连续模可以减 少模具和设备数量， 提高生产效率，但 模具结构较复杂。 凸、凹模做成一体 三、复合模 在冲床的一次 冲程中，在模 具的同一部位 上同时完成数 道冲压工序的 模具，称为复 合模。 复合模结构较 复杂，适用于 精度高的冲压 件。 V型弯曲加工方式并不尽如人意，主 要有两点： 1) 变形部位。 V形件实际需要弯曲的区段并不长，但弯曲过 程材料的变形区却扩及很大的范围，使不需要弯曲的两侧， 也产生了弯曲变形。为了消除这种不需要的多余弯曲，就只 好增大凹模深度 L0来进行反弯校直定形，而增大深度 L0又进 一步扩大了变形区范围。 2) 变形方式。工件只要求正向弯曲，但在弯曲过程中却出现 了反向弯曲，使弯曲变形及其回弹的规律更加复杂化，更加 难于掌握和控制，以致影响弯曲件的尺寸精度。这种反向弯 曲，对工件材质性能、模具寿命及力能消耗也有不利影响。 怎样避免出现反向弯曲，避免变形区出现超出实际需要弯曲 的范围等不利现象，做到“按需变形”，即按 V形件实际需 要的弯曲部位和弯曲方式变形呢，下面通过两种特殊情况来 说明。 第二章 金属的工艺性能 回到主页 挤压时金属应力状态 拉拔时金属应力状态 自动推件圆形件一次弯曲模 摩擦压力机 传动原理 卸料力 ： 二、卸料力、推件力及顶件力的计算 推件力 ： 顶件力 ： 从凸模上卸下箍着的 料所需要的力。 将梗塞在凹模内的料 顺冲裁方向推出所需要的力。 逆冲裁方向将料从凹 模内顶出所需要的力。 冲裁压力由冲裁力、弹压卸料力、推料力和顶件力组成 . 卸料力 二、卸料力、推件力及顶件力的计算 推件力 顶件力 FKF XX FnKF TT FKF DD 卸料力 、 推件力 、 顶件力系数 ， 见表 2.13； n 同时卡在凹模内的冲裁件 (或废料 )数 。 DTX KKK 、 t hn 式中 h 凹模洞口的直刃壁高度； t 板料厚度 。 式中 实际生产中常用经验公式： 其它塑性加工方法 -1辊轧 拉拨通常分为 冷拔 和 拉丝 之分。 冷拔： 常温下的拉拔； 拔丝： 对直径为 0.14-10.00mm的黑色金属和 直径为 0.01-16.00mm的有色金属的拉拔。 拉拔的制品有线材，棒材，异型管材等。