冲压工艺学(全).ppt

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冲压工艺学冲压工艺学211/10/2022目录目录q第一章概述q第二章冲压变形基础q第三章冲裁q第四章弯曲q第五章胀形q第六章直壁形状零件的拉深q第七章曲面形状零件的拉深q第八章翻边311/10/2022第一章第一章概述概述1.定义冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对板料冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对板料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。

又称为冷冲压或板料冲压。

的一种压力加工方法。

又称为冷冲压或板料冲压。

冲压零件冲压零件冲压模具冲压模具工艺条件工艺条件冲压设备冲压设备411/10/2022第一章第一章概述概述2.应用冷冲压广泛用于汽车、电机、电器、仪表及日常生冷冲压广泛用于汽车、电机、电器、仪表及日常生活用品中，在国防工业中占有重要地位。

活用品中，在国防工业中占有重要地位。

冲冲压件比例：

件比例：

l精密机械中8085；仪器、仪表、电机6070l汽车6075%；自行车、缝纫机、手表80；l电视机、收录机、摄像机90511/10/2022第一章第一章概述概述冲压件汽车产品611/10/2022第一章第一章概述概述冲压件家用产品711/10/2022第一章第一章概述概述冲压件军工用品811/10/2022第一章第一章概述概述冲压件其它工业产品911/10/2022第一章第一章概述概述3.特点l应用范用范围广广金属材料非金属材料（胶木、有机玻璃、纸板、皮革）仪表零件（百分之几克）汽车覆盖件、飞机蒙皮、锅炉封头l生生产率高率高、材料利用率高、材料利用率高一般可达几几十件/分，高速冲床几百几千件/分；一般不需加热；材料利用率可达7085以上。

l产品品质量量稳定定加工精度高，互换性好，一般不需进一步加工。

l便于操作、易于便于操作、易于实现机械化、自机械化、自动化化l缺点缺点模具要求高、制造复杂、周期长、制造费昂贵，因而在小批量生产中受到限制。

生产中有噪音。

1011/10/2022第一章第一章概述概述4.工序分类q分离工序：

q成形工序：

冲压件与板料沿一定轮廓线相互分离，同时冲压件分离断面也要满足一定要求。

如落料、冲孔、裁剪、切边、剖切等。

冲压毛坯在不破坏的情况下发生塑性变形，并转化成所要求的成品形状。

同时，应满足尺寸精度方面的要求，如弯曲、拉深、胀形、翻边、扩口、缩口、拉弯及旋压等。

1111/10/2022第一章第一章概述概述分离工序1211/10/2022第一章第一章概述概述成形工序1311/10/2022第一章第一章概述概述5.冲压技术的现状与发展现状：

我国是冲压加工的大国（2004年，仅汽车、冰箱和空调的冲压件消耗的钢材就超过七百万吨，占全国消耗钢材的1/10以上，占全国冷轧板材的70，可见我国的冲压有很大的市场需求和商机，发展前景广阔），冲压产能有很大发展，但冲压行业的基础仍然薄弱，仍以传统型为主，国际竞争力不足。

主要表现在：

（11）工艺原始创新能力不足；）工艺原始创新能力不足；（22）轿车覆盖件冲压模具设计等关键代表性技术的自主开发能力薄弱；）轿车覆盖件冲压模具设计等关键代表性技术的自主开发能力薄弱；（33）材料和能源利用率偏低，耗材耗能较严重；）材料和能源利用率偏低，耗材耗能较严重；（44）冲压企业集中度不足、设备陈旧、数字化水平低等。

）冲压企业集中度不足、设备陈旧、数字化水平低等。

1411/10/2022第一章第一章概述概述面临的挑战：

（1）产品集约化生产、个性化发展、节能性与环保性要求，将促使冲压行业出现新一轮的技术革新和改造；

（2）仿真技术的发展和应用是冲压发展必须借助的手段；（3）自动化和灵活性要求是冲压发展必须考虑的因素；（4）复合材料应用将推动冲压向前进步；（5）新工艺的出现带动行业进步，这些新工艺是：

A、复合材料成形工艺；B、多种厚度激光拼焊板坯的冲压技术；C、内高压胀管技术；D、轻合金成形技术；E、数字化成形技术。

1511/10/2022第一章第一章概述概述发展出路和特征：

加强基础、提升技术和强化创新

（1）突出“精、省和净”；

（2）冲压成形更加“科学化、数字化和可控化”；（3）冲压成形可以实现全过程控制；（4）产品从设计开始即进入控制，考虑工艺；（5）冲压生产的灵活性和柔性；（6）复合技术的应用。

1611/10/2022第二章第二章冲压变形基础冲压变形基础2.1冲压变形中的应力与变形特点冲压变形中的应力与变形特点冲压过程中，板料毛坯的塑性变形，都是模具对毛坯施加的外力所引起的内力或内力直接作用的结果作用的结果。

一定的力的作用方式和力的大小都对应着一定的变形。

因此，为了研究和分析金属的塑性变形过程，首先必须了解毛坯内的作用力与塑性变形间的关系。

1711/10/2022第二章第二章冲压变形基础冲压变形基础1.应力若若PP是表示作用在物体某一微元面积是表示作用在物体某一微元面积FF上的内力，则上的内力，则应力应力SS是内力是内力pp与面积与面积FF（当（当FF趋于零时）比值的极限：

趋于零时）比值的极限：

全应力全应力SS可分解为三个应力：

可分解为三个应力：

一个正应力（与平面垂直）一个正应力（与平面垂直）+两个剪切力（与平面相切）两个剪切力（与平面相切）1811/10/2022第二章第二章冲压变形基础冲压变形基础毛坯内的每一个点的应力状态可由九个应力分量确定:

由于剪应力是互等的，即：

所以只需六个应力分量即可确定一点的应力状态。

1911/10/2022第二章第二章冲压变形基础冲压变形基础总可以找到三个互相垂直的平面，其上仅有正应力而无剪应力，这三个应力叫主应力。

在冲压变形中，用主应力来表示应力状态很方便，一般取其变形坯料的经向（径向）、板厚方向及纬向（切向、周向）作主轴方向，常用来表示主应力状态。

应力状态的简化:

因为板料变形时，厚度方向应力与其它两个方向应力相比很小或为零，即，故通常按平面应力状态（两向应力状态）处理，平面应力状态的分析比三向应力问题要简单一些。

为了研究方便，把板料平面内相互垂直的两个应力看作主应力，二者即为使毛坯变形区产生塑性变形的应力。

2011/10/2022第二章第二章冲压变形基础冲压变形基础2.应变冲压过程中，毛坯的形状和尺寸都发生变化，变化的大小可用应变表示。

线应变与切应变。

1）相对应变）相对应变相对应变为变形长度与原始长度之比这种变形表示方法没有考虑材料的变形是一个逐渐积累的过程，因此其计算结果与实际情况比较是有误差的，且变形量越大，误差越大，因此只能用于小变形中。

（1时，板材厚度方向上的变形比宽度方向上的变形困难，起皱趋向性降低，利于拉深成形。

r值与拉深系数密切相关（如图）。

考虑到板材方向性，可取5411/10/2022第二章第二章冲压变形基础冲压变形基础（7）板平面方向性系数）板平面方向性系数大，板材方向性强，引起塑性变形分布不均，拉深件出现突耳，因此，大对冲压成形不利。

可用下式表示：

r值大，亦大，而r值大利用拉深变形，大不利于拉深变形，故选材时，对r值的影响要综合考虑。

5511/10/2022第二章第二章冲压变形基础冲压变形基础5611/10/2022第二章第二章冲压变形基础冲压变形基础2.成形极限图（FLD）/成形极限线（FLC）胀形变形区各个部位上受到的拉应力比值可能在01之间变化，即，而大多数常用冲压板材都存在统一的成形极限图。

5711/10/2022第二章第二章冲压变形基础冲压变形基础1）图形图形胀形成形极限线仅为图形上半部分,由keeler提出，下半部分由Goodwin补充，统称为成形极限图。

OA线：

，双向等拉，OB线：

单向拉伸，考虑各向异性有横轴：

平面应变应变点在安全区，表示零件冲压成功，在破裂区表示零件破裂，在临界区，成品率降低。

5811/10/2022第二章第二章冲压变形基础冲压变形基础2）绘制方法绘制方法成形极限线的绘制以工艺试验为基础，可用拉伸试验、胀形试验等。

首先在毛坯上制好网格，再改变润滑条件、毛坯尺寸、成形力等，以建立不同双向拉应力比值下的实验变形条件，以获得不同的极限变形时的值。

测量成形后的网格尺寸，以确定的极限值，得到一系列，便可作出成形极限线。

网格的印制方法：

光化学法、电化学法和混合法。

5911/10/2022第二章第二章冲压变形基础冲压变形基础3）用途用途成形极限线为提高冲压成形极限和产品质量提供了理论依据和工艺方向。

如某胀形件某点的应变为u，通过制订合理冲压工艺、修改冲模、毛坯及产品形状，使u变到u1或u2等临界线以内的位置就安全了，从而提高成形极限。

6011/10/2022第二章第二章冲压变形基础冲压变形基础3.几种直接试验方法几种直接试验方法1）杯突试验（杯突试验（Erichsen试验）试验）胀形试验，当试件发生破裂时，凸模压入深度称爱利克辛值，可直接反映板材胀形性能。

试验模具有标准尺寸，其它参数如表：

6111/10/2022第二章第二章冲压变形基础冲压变形基础2）极限拉深比试验（极限拉深比试验（LDR试验、试验、swift试验）试验）采用不同直径的圆形毛坯，取侧壁不破坏的最大毛坯直径D0max与冲头直径之比表示板材拉深性能。

试验繁琐，影响因素多。

6211/10/2022第二章第二章冲压变形基础冲压变形基础（3）拉深力对比试验（）拉深力对比试验（TZP法）法）在一定的拉深变形程度下（取毛坯与凸模直径之比D0/dp=52/30）的最大拉深力与在实验中已经获得的成形试样侧壁拉断力的比值表示板材拉深性能。

TZP值越大，表示板材拉深性能越好。

6311/10/2022第二章第二章冲压变形基础冲压变形基础（4）锥形件复合性能试验（）锥形件复合性能试验（Fukui试验）试验）是拉深性能与胀形性能综合试验。

用球形凸模和60度角的凹模在无压边情况下对圆形毛坯拉深，底部破裂时上口直径称CCV值。

CCV值越小，板材冲压性能越好。

（5）液压胀形试验；（6）扩孔试验；（7）弯曲性能试验；（8）拉皱试验（YBT试验）6411/10/2022第二章第二章冲压变形基础冲压变形基础q小结q掌握冲压成型方法分类q能够由各种成形方法的应力特点分析变形特点q掌握拉伸试验结果对冲压性能的影响q掌握冲压性能的直接试验方法及性能指标6511/10/2022第三章第三章冲裁冲裁冲裁冲裁是利用冲模使材料分离的一种冲压工序，它包括切断、修边、落料、冲孔等。

主要指落料、冲孔。

落料制取一定外形的冲落部分冲孔制取内孔冲裁可以制毛坯，也可以生产零件。

6611/10/2022第三章第三章冲裁冲裁动画：

几种典型的冲裁模具结构6711/10/2022第三章第三章冲裁冲裁3.1冲裁过程分析1.受力情况分析Fp1、Fp2凸、凹模对板料的垂直作用力；F1、F2凸、凹模对板料的侧压力；Fp1、Fp2凸、凹模端面与板料间的摩擦力，其方向与间隙大小有关，一般从模具刃口指向外；F1、F2凸、凹模侧面与板料间的摩擦力由于M使板料弯曲并从模具表面上翘起，使模具表面和板料的接触面仅限在刃口附近的狭小区域，其接触面宽度约为板厚的0.20.4。

接触面间相互作用的垂直压力并不均匀，随着向模具刃口的逼近而急剧增大。

6811/10/2022第三章第三章冲裁冲裁2.变形过程模具间隙正常时，金属材料的冲裁过程可分三个阶段：

弹性变形阶段板料产生弹性压缩、弯曲和拉伸等变形；塑性变形阶段板料的应力达到屈服极限，板料开始产生塑性剪切变形；断裂分离阶段已成形的裂纹沿最大剪应变速度方向向材料内延伸，呈楔形状发展6911/10/2022第三章第三章冲裁冲裁分离过程的三个阶段，使冲裁件断面明显分为四个部分：

a塌角；b光亮带；c剪裂带；d毛刺7011/10/2022第三章第三章冲裁冲裁3.冲裁件质量及影响因素主要指断面质量、表面质量、形状误差和尺寸精度主要影响因素主要影响因素：

1）间隙对切断面质量的影响；2）间隙对尺寸精度的影响；3）刃口状态对断面质量的影响；4）材料性能的影响。

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