板料冲压www.tool-tool.com

版1ec0-12b00

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板料冲压：利用冲模使板料产生分离或成型的加工方法。

一般冷态下成型，δ＞8—10mm时，热态成型

应用：广泛，航天、航空、汽车、仪表

特点：1 可冲压出成型复杂的件，废料少。

2 产品具有足够高的精度和较低的表面粗糙度，互换性好。

3 质量轻，材料消耗少，强、刚度高。

4 操作简单，便于自动化，生产率高。

5 模具复杂，适于大批量生产。

原材料塑性高：低C钢、铝合金、铜合金、镁合金、塑性高的合金钢。

剪床—剪料 冲床—冲压

§1 分离工序

分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序

一 落料及冲孔（冲裁）

坯料按封闭轮廓分离

落料—被分离的部分为成品，而周边为废料

冲孔—被分离的部分为废料，而周边是成品

1 冲裁变形过程：

1） 弹性变形阶段：冲头接触后，继续向下运动，

产生：弹性压缩、拉伸、弯曲等。

2） 塑性变形阶段： σ≥σs 产生塑变→（冷态）加工硬化，

σ≥σb 微裂纹

3） 断裂分离阶段：冲头继续压入，裂纹上、下扩展，重合。

断面 光亮带—上、下塑性变形，冲头压入形成

剪切带—剪切分离 （断裂带）

圆角带—变形开始弯曲，拉伸所至。

2 凸凹模间隙：

间隙大小影响断面质量、模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。

间隙大：1）材料拉应力大，塑性变形阶段结束早

2）亮带小，剪裂带、毛刺大

3）卸料力和推件力小

间隙小：1）压应力大、拉应力小，抑制裂纹

2） 凸模刃口裂纹比正常向外，毛刺增大

3） 凸模与冲孔、凹模与落料之间摩擦增大

4） 降低模具寿命

总之：冲裁件断面质量要求较高时，选较小间隙

冲裁件断面质量无严格要求时，选较大间隙

一般（5—10%）S 以利于提高冲模寿命

3 凸凹模刃口尺寸确定：

冲孔模：1） 以冲孔件确定凸模尺寸，考虑磨损，凸模选孔的最大尺寸（公差允许内）

2） 以凸模为基准，加上间隙，设计凹模

落料模：a） 以落料件确定凹模刃口尺寸，考虑凹模磨损，凹模刃口尺寸取公差范围最小值。

b）以凹模尺寸为基准，减去间隙，设计冲模

4 冲裁力的计算

选冲床吨位，检验模具强度的依据，

平刃冲模的冲裁力：P=KLSτ （N）

L—冲裁周边长度mm； S—坯料厚度mm

τ—抗剪强度Mpa ； K—系数，间隙不均，刃口钝化等。

5 冲裁件的排样：

排样合理，提高材料利用率

无搭边排样：落料件形状的一个边作为另一个落料件边缘，材料利用率高，尺寸不准，毛刺不在同一平面上。

有搭边排样：各落料件之间有一定尺寸的搭边，毛刺小，在同一平面上，尺寸准，费材料。

二 修整：

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、毛刺，提高冲裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度。

外缘修整：修冲裁件外形

内缘修整：内孔

与切削加工相似，间隙小，可采用负间隙，凸模大于凹模，

精度达 IT6—IT7 表面粗糙度为Ra0.8—1.6 ▽7—▽8

三 切断：

用剪床或冲模把板料沿不封闭轮廓进行分离的工序

剪切：大板料剪成条料

冲模：生产简单、精度要求不高的平板件

§2 变形工序

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，拉深、弯曲、翻边、成型等。

一 拉深

1 拉深过程： 1） D直径平板放在凹模上。

2） 凸模向下运动，板料被拉入凸、凹模的间隙中，形成空心零件。

受力分析： 底部：不变形、传递拉力，厚度基本不变。

环形部分：拉力，厚度略减小。

法兰部分：切向受压力，变厚。

底角部分：拉力、变厚。

2 拉深中的废品：

1） 拉裂 σt＞σb 无其底角部分

拉裂影响因素：

（1） 凸凹模的圆角半径：不可太锋利，否则易拉裂，

钢件：r凹=10s r凸= （0.6—1）r凹

（2） 凸凹模间隙：过小，模具与拉深件间的摩擦力增大，易拉裂工件，同时擦伤工件表面，

降低模具寿命（磨损）。 Z=（1.1—1.2）S

过大：起皱

（3） 拉深系数： m=d/D 衡量拉深变形程度，m越小，变形越大，易拉穿，材料塑性好m可↓，一般：m≥0.5—0.8（易塑性来取）

若m过小，则采用多数拉深，mn＞mn－1＞mn－2…… 两次拉深之间退火,消除加工硬化，

m总= mn ×mn－1×mn－2……

（4） 润滑：加润滑剂，减小摩擦，降低拉力，减小模具磨损。

2） 起皱：

发兰受切向压力，起皱，起皱后坯料拉不进凹模，在凹模入口处，

拉裂，若能拉入，产品侧壁有痕迹。

影响因素： t/D 小，起皱，m小，起皱

防止方法：压边圈

3 毛坯尺寸及拉深力的确

按变形前后板料面积不变，计算毛坯尺寸，

拉深力： Pmax=3（σb ＋σS）（D－d－r凹）S

Pmax——最大拉深力（N）， σb 、σS 抗拉、屈服强度，

D——毛坯直径mm， d——凹模直径mm

r凹——凹模圆角半径mm S——材料厚度mm

4 旋压法生产拉深件

旋压件上生产，不用冲模，变形小，能生产大型封头。

二 弯曲：

坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工序

1 受力分析：外侧受拉，内侧受压，σt＞σb，外侧拉裂

板厚 S↑ r↓ 则σt↑ 易裂

2 最小弯曲半径rmin= （0.25—1）S 塑↑ rmin可小些

3 弯曲方向：弯曲时尽可能使弯曲线与毛坯的纤维方向一致

4 回弹：回弹现象 0——10°

防止方法：（1）弯曲的模具角度小一个回弹角

（2）弯曲时两端加拉力，压力→拉力

三 翻边：在带孔的平坯上用扩孔的方法获得凸缘的工序，

r凸=（4—9）t

k0=d0/d＜1 （镀锡铁皮k0≥0.65——0.7 酸洗钢 k0≥0.68——0.72）

若k0 过小，可先拉深-----冲孔-------翻边

四 成形 （胀形）

局部变形 制造加强筋 局部直径扩大

§3 冲模的分类和构造

冲模结构合理与否对冲压件质量、冲压生产的效率及模具寿命等都有很大的影响。

一 简单冲模： 一次冲程只完成一个工序

凸模被压板固定在上模板上，上模板通过模柄与冲床滑块连接，凹模被压板固定在下模板上，下模板用螺钉固定在工作台上，凹模上装有导料板，导料板前有定位销，导料板上装有卸料板，防止凸模把料带上去。导柱、导套：保证凸凹模对正，间隙均匀。

二 连续冲模：连模具不同部位，一次冲程能完成几道工序，垫片------先冲孔、后落料。

三 复合模：在模具的同一部分上同时完成几道工序

§4 冲压件结构工艺性

设计冲压件不仅要满足零件的使用性能，还应有良好的工艺性能，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质量。

一 冲压件的形状和尺寸

1 冲裁件：

1）落料件外形和冲孔件的孔形应力求简单、对称，排样时废料少、，尽可能采用圆形、矩形，避免长槽、长悬结构，总之：利于制造模具，提高模具寿命，节省材料。

2） 冲孔时 d≥t 方孔L≥0.9t t——料厚，凸模↑

孔距， 孔与边距≥t 保证凹模寿命，外缘凸出或凹进的尺寸≥1.5t，保证件不变形。

3）冲裁件：两相邻边要用圆弧联接，避免应力集中，

2 弯曲件：

1） r ＞rmin 弯曲半径左右对称，若弯曲非对称件，用坯料上孔定位。

2） 短边弯曲，弯曲高度 h＞2t ，若过短，先弯长，后切短。

3） 带孔件弯曲 L＞（1.5—2）t

若孔与立壁近，先弯后冲

3 拉深件

1）外形对称简便，不宜太高，—便于制模具，成形容易。

2）拉深件不能同时保证内外尺寸，必须注明其一。（∵有间隙）

3）拉深件圆角半径不能小于允许值。

4）对半敞开件，可先拉深——后切断，工件组成对称件。

5）带凸缘件，凸缘大小要合适。过大，增加拉深次数；过小，压边圈失效，易起皱。

合适尺寸：d+12t≤d凸≤d+25t

对各类冲压件的共同要求：

1 材料的选择：普通材料——贵重材料，塑性↑ 薄件，加筋提高刚度。

2 外形对称：受力均匀，模具易制造。

3 复杂件：冲——焊， 冲——铆结合。

二 冲压件的厚度

强度，刚度允许，尽量用薄料，可采用加强筋（胀形），提高刚度，省材料。

三 冲压件的精度和表面质量

不能超过最高可能的精度，表面质量不能高于原材料表面质量。

一般精度：薄件： IT10； 冲孔： IT9 ； 弯曲：IT9——IT10

拉深高度公差：IT8——IT10； 经整形：IT6——IT7； 直径公差：IT9——IT10

作业： 1 用φ50冲孔模具加工φ50薄料件能否保证精度？

2用φ250×1.5料拉深φ50筒件，能否一次拉出？

1 （1）分清冲孔、薄料概念

（2）冲孔，薄料模具设计原则

（3）精度差

2 （1）拉深系数 m≥0.5——0.8

（2）m1＜m2＜m3……………

（3） 附加：润滑、退火

（4） d1=250×0.5=125 若d/125=50/d d＞75≈75

取d=25 75/125=0.6 50/75=0.67

m1=0.5 m2=0.6 m3=0.67

125 75 50

3 试述下图冲压件的生产过程（工序排列）

落料——冲孔——弯曲

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