金屬工藝學(xué)薄板的沖壓成型

金屬工藝學(xué)薄板的沖壓成型第1頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四3.4薄板的沖壓成型3.4.1分離工序3.4.2變形工序3.4.3沖模的分類和構(gòu)造3.4.4沖壓工藝過程的制定第2頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四3.4.1分離工序

分離工序是使坯料的一部分與另一部分相互分離的工序。如落料、沖孔、切斷、精沖等。第3頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四3.4.1.1落料及沖孔

落料是被分離的部分為成品，而周邊是廢料；沖孔是被分離的部分為廢料，而周邊是成品;落料過程仿真沖孔過程仿真第4頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四沖裁變形過程彈性變形階段塑性變形階段斷裂分離階段沖裁變形過程仿真第5頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四凸凹模間隙對沖裁件質(zhì)量的影響當(dāng)間隙過小時，如圖示，外表尺寸略有增大，內(nèi)腔尺寸略有縮?。◤椥曰貜?fù)）。光面寬度增加，塌角、毛刺、斜度等都有所減小，工件質(zhì)量較高。當(dāng)間隙過大時，如圖示，斷面光面減小，塌角與斜度增大，形成厚而大的拉長毛刺，且難以去除，同時沖裁的翹曲現(xiàn)象嚴(yán)重。外形尺寸縮小，內(nèi)腔尺寸增大，模具壽命較高。當(dāng)間隙合適時，如圖所示，這時光面約占板厚的1/2～1/3左右，切斷面的塌角、毛刺和斜度均很小。零件的尺寸幾乎與模具一致，完全可以滿足使用要求。間隙小間隙大間隙適中第6頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四凸凹模刃口尺寸的確定設(shè)計落料模時，應(yīng)先按落料件確定凹模刃口尺寸，取凹模作設(shè)計基準(zhǔn)件，然后根據(jù)間隙Z確定凸模尺寸（即用縮小凸模刃口尺寸來保證間隙值）。設(shè)計沖孔模時，先按沖孔件確定凸模尺寸，取凸模作設(shè)計基準(zhǔn)件，然后根據(jù)間隙Z確定凹模尺寸（即用擴大凹模刃口尺寸來保證間隙值）。第7頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四落料凹模和沖孔凸模尺寸落料凹?；境叽鐟?yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小的尺寸。沖孔凸?；境叽鐟?yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。第8頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四沖裁力的計算平刃沖模的沖裁力按下式計算:P=KLsτ式中：P沖裁力，N；L沖裁周邊長（mm）；

s坯料厚度（mm）；K系數(shù)，常取1.3；

τ材料抗剪強度（MPa），取τ=0.8σb。沖裁件的排樣排樣是指落料件在條料，帶料或板料上合理布置的方法。落料件的排樣有兩種類型：無搭邊排樣和有搭邊排樣。第9頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四3.4.1.2修整

修整是利用修整模沿沖裁件外緣或內(nèi)孔刮削一薄層金屬，以切掉普通沖裁時在沖裁件斷面上存留的剪裂帶和毛刺，從而提高沖裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度。修整后沖裁件公差等級達(dá)IT6～I(xiàn)T7，表面粗糙度Ra為0.8～1.6μm。修整工序簡圖第10頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四改變沖裁條件，以增大變形區(qū)的靜水壓作用，抑制材料的斷裂，使塑性剪切變形延續(xù)到剪切的全過程，在材料不出現(xiàn)剪裂紋的沖裁條件下實現(xiàn)材料的分離，從而得到斷面光滑而垂直的精密零件。精密沖裁法3.4.1.3精密沖裁

第11頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四3.4.2變形工序3.4.2.1拉深變化過程拉深過程及變形特點：拉深過程如圖示，其凸模和凹模有一定的圓角，其間隙一般稍大于板料厚度。拉深件的底部一般不變形，厚度基本不變。直壁厚度有所減小。圓筒形零件的拉深第12頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四拉伸過程動畫仿真第13頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四正確選擇拉伸系數(shù)合理設(shè)計拉深模工作零件拉深中常見的廢品及防止措施從拉深過程中可以看到，拉伸件中最危險的部位是直壁與底部的過渡圓角處，當(dāng)拉應(yīng)力超過材料的強度極限時，此處將被“拉裂”。防止“拉裂”的措施有：第14頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四正確選擇拉伸系數(shù)拉深件直徑d與坯料直徑D的比值稱為拉深系數(shù)，用m表示，即m=d/D。拉深系數(shù)不小于0.5～0.8。坯料的塑性差取上限值，塑性好取下限值。

如果拉深系數(shù)過小，不能一次拉深成形時，則可采用多次拉深工藝。第一次拉深系數(shù)m1=d1/D

第二次拉深系數(shù)m2=d2/d1

第幾次拉深系數(shù)mn=dn/dn-1

總的拉深系數(shù)m=m1×m2×mn第15頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四合理設(shè)計拉深模工作零件凸凹模的圓角半徑。材料為鋼的拉深件，取r凹=10s，而r凸=（0.6～1）r凹。這兩個圓角半徑過小，產(chǎn)品容易拉裂。凸凹模間隙。一般取Z=（1.1～1.2）s.第16頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四3.4.2.2彎曲變化過程

彎曲是將坯料彎成一定的角度，一定的曲率形成一定形狀零件的工序。第17頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四彎曲時還應(yīng)盡可能使彎曲線與坯料纖維方向垂直。回彈現(xiàn)象--由于彈性變形的恢復(fù)，坯料略微彈回一點，使被彎曲的角度增大。一般回彈角為0～10°。與坯料纖維方向垂直第18頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四3.4.2.3其它沖壓成型脹形主要用于平板毛坯的局部脹形（或叫起伏成型），如壓制凹坑，加強筋，起伏形的花紋及標(biāo)記等。另外，管類毛坯的脹形（如波紋管）、平板毛坯的拉形等，均屬脹形工藝。脹形第19頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四翻邊是在坯料的平面部分或曲面部分上使板料沿一定的曲率翻成豎立邊緣的沖壓成型方法。內(nèi)孔翻邊（圖9-15）和外緣翻邊。翻邊旋壓的基本要點是：(1)合理的轉(zhuǎn)速(2)合理的過渡形狀(3)合理加力旋壓翻邊筒旋壓第20頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四3.4.3.1簡單沖模在沖床的一次沖程中只完成一個工序的沖模，稱為簡單沖模。模具簡單,造價低。3.4.3沖模的分類和構(gòu)造簡單沖模第21頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四沖床的一次沖程中，在模具不同部位上同時完成數(shù)道沖壓工序的模具，稱為連續(xù)模。生產(chǎn)率高，要求定位精度高。3.4.3.2連續(xù)沖模（級進(jìn)模）連續(xù)沖模第22頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四沖床的一次沖程中，在模具同一部位上同時完成數(shù)道沖壓工序的模具，稱為復(fù)合模。精度高，模具復(fù)雜。3.4.3.3復(fù)合模落料拉伸復(fù)合模拉伸件第23頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四

3.4.4.1分析沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性對沖裁件的要求沖裁件的形狀應(yīng)力求簡單、對稱，有利于材料的合理利用（圖9-20）同時應(yīng)避免長槽與細(xì)長懸臂結(jié)構(gòu)（圖9-21），否則制造模具困難。利用率高利用率高落料外形不合理3.4.4沖壓工藝的制定過程零件形狀與節(jié)約材料的關(guān)系第24頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四沖裁件的內(nèi)、外形轉(zhuǎn)角處，要盡量避免尖角，應(yīng)以圓弧連接。以避免尖角處應(yīng)力集中被沖模沖裂。沖孔件尺寸與厚度關(guān)系合理第25頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四彎曲件形狀應(yīng)盡量對稱，彎曲半徑不能小于材料允許的最小彎曲半徑，并應(yīng)考慮材料纖維方向，以免成型過程中彎裂。彎曲邊過短不易彎成型，故應(yīng)使彎曲邊高度H＞2s。若H＜2s，則必須壓槽，或增加彎曲邊高度，然后加工去掉（如圖）。彎曲帶孔件時，為避免孔的變形，孔的邊緣距彎曲中心應(yīng)有一定的距離（如圖）。圖中L＞1.5～2s。當(dāng)L過小時,可在彎曲線上沖工藝孔,如對零件孔的精度要求較高，則應(yīng)彎曲后再沖孔。對彎曲件的要求第26頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四對拉伸件的要求拉深件外形應(yīng)簡單、對稱，且不宜太高。以便使拉深次數(shù)盡量少，并容易成型。拉深件的圓角半徑（如圖示）應(yīng)滿足：rd≥S，R≥2S，r≥（3-5）S。否則，應(yīng)增加整形工序。拉深件的壁厚變薄量一般要求不應(yīng)超出拉伸工藝壁厚變化的規(guī)律（最大變薄率約在10%～18%左右）。第27頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四落料不超過IT10，沖孔不超過IT9，彎曲不超過IT9～I(xiàn)T10。拉深件高度尺寸精度為IT8～I(xiàn)T9，經(jīng)整形工序后尺寸精度達(dá)IT6～I(xiàn)T7。拉深件直徑尺寸精度為IT9～I(xiàn)T10。3.4.4.3擬訂沖壓工藝方案1.選擇沖壓基本工序沖壓基本工序的選擇，主要是根據(jù)沖壓件的形狀、尺寸、公差及生產(chǎn)批量確定的。(1)剪裁和沖裁剪裁與沖裁都能實現(xiàn)板料的分離。(2)彎曲(3)拉深3.4.4.2

沖壓件的精度和表面質(zhì)量第28頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四

(1)對于有孔或有切口的平板零件，當(dāng)采用單工序模沖裁時，一般應(yīng)先落料，后沖孔（或切口）；當(dāng)采用連續(xù)模沖裁時，則應(yīng)先沖孔（或切口）后落料。

(2)對于多角彎曲件，當(dāng)采用簡單彎模分次彎曲成型時，應(yīng)先彎外角，后彎內(nèi)角。對于孔位于變形區(qū)（或靠近變形區(qū)）或孔與基準(zhǔn)面有較高的要求時，必須先彎曲，后沖孔。否則，都應(yīng)先沖孔，后彎曲。

(3)對于旋轉(zhuǎn)體復(fù)雜拉深件，一般是由大到小的順序進(jìn)行拉深，或先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的內(nèi)形；對于非旋轉(zhuǎn)體復(fù)雜拉深件，則應(yīng)先拉深小尺寸的內(nèi)形，后拉深大尺寸的外形。

(4)對于有孔或缺口的拉深件，一般應(yīng)先拉深，后沖孔（或缺口）。對于帶底孔的拉深件，有時為了減少拉深次數(shù)，當(dāng)孔徑要求不高時，可先沖孔，后拉深。當(dāng)?shù)卓滓筝^高時，一般應(yīng)先拉深后沖孔，也可先沖孔，后拉深，再沖切底孔邊緣達(dá)到要求。

(5)校平、整形、切邊工序，應(yīng)分別安排在沖裁、彎曲拉深之后進(jìn)行。2.確定沖壓工序的順序與數(shù)目第29頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四3.4.4.4確定模具類型與結(jié)構(gòu)形式根據(jù)確定的沖壓工藝方案選用