第3.4章 板料沖壓

4.1沖壓成形特點(diǎn)與分類一、沖壓成形沖壓成形是指在壓力機(jī)上通過模具對(duì)板料（金屬或非金屬）加壓，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而得到一定形狀、尺寸和性能要求的零件的加工方法，它屬于塑性加工方法之一。這種方法又稱為冷沖壓或板料沖壓。沖壓模具設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)沖壓工藝的核心4.2沖壓成形特點(diǎn)與分類二、沖壓成形的特點(diǎn)1、可以獲得其他加工方法不能加工或難以加工的形狀復(fù)雜的零件，如汽車覆蓋件等。2、沖壓生產(chǎn)的零件的尺寸精度主要是靠沖壓模具來保證的，加工出的沖壓零件質(zhì)量穩(wěn)定，一致性好，具有“一模一樣”的特性。3、材料的利用率高，屬于少、無切屑加工。4、可以利用金屬材料的塑性變形來提高工件的強(qiáng)度。5、生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。6、模具使用壽命長，生產(chǎn)成本低。4.2沖壓成形特點(diǎn)與分類三、沖壓工序的分類沖壓工序分離工序在外力作用下，因剪切而發(fā)生分離成形工序在外力作用下，而發(fā)生塑性變形p≥τb

τ＞p＞ReL按照變形性質(zhì)4.2沖壓成形特點(diǎn)與分類類別工序名稱分離工序沖孔落料切斷切舌切邊剖切……4.2沖壓成形特點(diǎn)與分類類別工序名稱成形工序彎曲拉深卷邊起伏翻邊脹形縮口……4.3影響沖壓變形的因素塑性是指固體材料在外力作用下發(fā)生永久變形，而不破壞起完整性的能力。在成形工序中，總希望被沖壓的材料具有良好的塑性。

固體材料永久變形保持完整性塑性在同一變形條件下，不同材料具有不同的塑性。同一材料在不同的變形條件下又會(huì)有不同的塑性。一、塑性1.3影響沖壓變形的因素柔軟性只是物質(zhì)變形抗力的標(biāo)志，它與金屬的塑性沒有直接的關(guān)系。柔軟性好的材料不一定塑性好；同樣，塑性好的材料不一定是柔軟的。2、影響塑性變形的因素主要有兩個(gè)方面：內(nèi)部和外部的因素（1）內(nèi)部：金屬材料本身的特性，如：化學(xué)成分、金相組織等；（2）外部：指外部條件，如：變形溫度、變形速度等。一般來講，金屬的元素越少（如純金屬）、變形溫度越高，其塑性越好。1、金屬的塑性和柔軟性概念不同一、塑性4.3影響沖壓變形的因素二、加工硬化在金屬變形過程中，隨著塑性變形過程的增加，其變形抗力增加，硬度提高，而塑性降低，這種現(xiàn)象稱為加工硬化。三、板料的力學(xué)性能一般只研究板料的下屈服強(qiáng)度ReL，屈強(qiáng)比ReL/Rm，伸長率A，彈性模量Ε等。一般地，板料的屈服強(qiáng)度越小，屈強(qiáng)比越小，伸長率越大，彈性模量越大，其沖壓成形性能就越好。4.4沖壓常用材料黑色金屬金

屬

材

料非金屬材料有色金屬普通碳素鋼：Q235優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：08、10低合金結(jié)構(gòu)鋼：Q345電工硅鋼：DT1、DT2，俗稱硅鋼片不銹鋼：1Cr18Ni9Ti銅及銅合金：T1、T2、H62、H68鋁及鋁合金：2A12、1060膠木橡膠塑料石棉毛氈常用沖壓材料絕緣墊片沖壓生產(chǎn)常用的是條料、帶料。

板料條料剪板機(jī)4.4沖壓常用材料4.5沖壓設(shè)備一、壓力機(jī)的分類驅(qū)動(dòng)滑塊力的種類1滑塊個(gè)數(shù)2機(jī)身結(jié)構(gòu)3機(jī)械壓力機(jī)液壓壓力機(jī)氣壓壓力機(jī)單動(dòng)壓力機(jī)雙動(dòng)壓力機(jī)三動(dòng)壓力機(jī)開式壓力機(jī)閉式壓力機(jī)壓力機(jī)4.5沖壓設(shè)備1、按驅(qū)動(dòng)滑塊力的種類分類壓力機(jī)機(jī)械壓力機(jī)氣壓壓力機(jī)液壓壓力機(jī)最常用速度快，行程短常用速度慢，行程長不常用4.5沖壓設(shè)備摩擦壓力機(jī)曲柄壓力機(jī)機(jī)械壓力機(jī)電機(jī)通過帶和齒輪帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，曲軸通過連桿帶動(dòng)滑塊沿導(dǎo)軌作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)模具實(shí)施沖壓。從電機(jī)到飛輪，通過摩擦傳動(dòng)幅來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。沖床4.5沖壓設(shè)備2、按滑塊個(gè)數(shù)分類單動(dòng)壓力機(jī)三動(dòng)壓力機(jī)雙動(dòng)壓力機(jī)壓力機(jī)只有一個(gè)滑塊由內(nèi)、外兩個(gè)滑塊，外滑塊用于壓邊，內(nèi)滑塊用于拉深，又稱拉深壓力機(jī)。在雙動(dòng)拉深壓力機(jī)的工作臺(tái)上增加一個(gè)氣墊，氣墊可進(jìn)行局部拉深。壓力機(jī)4.5沖壓設(shè)備3、按機(jī)身結(jié)構(gòu)分類開式壓力機(jī)閉式壓力機(jī)床身為C型，工作臺(tái)三面敞開，便于前后、左右送料。剛性差，用于1000KN以下的小型壓力機(jī)。床身左右封閉，只有前后兩面敞開，剛度好，精度高，1000KN以上的大、中型壓力機(jī)多采用。壓力機(jī)4.5沖壓設(shè)備三、曲柄壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)1、公稱壓力2、滑塊行程3、裝模高度4、工作臺(tái)尺寸5、漏料孔尺寸6、模柄孔尺寸7、滑塊底面尺寸……4.6沖裁工藝沖制墊圈沖制外形屬于落料工序沖制內(nèi)形屬于沖孔工序沖孔工序落料工序一、沖裁工藝1、沖裁工序分類（例）4.6.1沖裁概念2、沖裁模結(jié)構(gòu)示意圖

沖裁過程演示一、沖裁工藝1—下模座；2，15—銷；3—凹模；4—銷套；5—導(dǎo)柱；6—導(dǎo)套；7—上模座；8—卸料板；9—橡膠；10—凸模固定板；11—墊板；12—卸料螺釘；13—凸模；14—模柄；15，16，17—螺釘4.6.2普通沖裁機(jī)理一、沖裁變形過程1、彈性變形階段

2、塑性變形階段

3、斷裂階段

一、沖裁變形過程1、彈性變形階段

現(xiàn)象：凸模下面的板料略有彎曲，凹模上面的板料開始上翹，若卸去凸模壓力，板料能夠恢復(fù)原狀，不產(chǎn)生永久變形。只到彈性變形的極限，沒有塑性變形。P＜σs一、沖裁變形過程2、塑性變形階段

現(xiàn)象：凸模和凹模都切入板料，形成光亮的剪切斷面。發(fā)生塑性剪切變形，形成光亮帶，但沒有產(chǎn)生分離，沒有裂紋，還是一個(gè)整體。τ＞p≥σs一、沖裁變形過程3、斷裂階段

板料的內(nèi)應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限，在凸模、凹模的刃口接觸處，產(chǎn)生微小裂紋。p≥τ在應(yīng)力作用下，裂紋不斷擴(kuò)展。當(dāng)上、下裂紋匯合時(shí)，板料發(fā)生分離斷裂分離裂紋延伸產(chǎn)生裂紋②③①二、沖裁件的斷面特征沖孔件斷面特征1、塌角區(qū)2、光亮帶3、斷裂帶4、毛刺沖裁過程演示——又稱圓角區(qū)，彈性變形時(shí)產(chǎn)生，塑性變形時(shí)定形?！苄约羟凶冃螘r(shí)產(chǎn)生?！獩_裁時(shí)產(chǎn)生裂紋及裂紋擴(kuò)展后形成的?！址Q環(huán)狀毛刺，是由于斷面的撕裂而產(chǎn)生的。二、沖裁件的斷面特征1、塌角區(qū)2、光亮帶3、斷裂帶4、毛刺落料件斷面特征倒裝式復(fù)合沖裁模動(dòng)畫演示一、拉深工藝4.7拉深工藝——拉深是指利用模具將平板毛坯沖壓成開口空心零件或進(jìn)一步改變開口空心零件形狀和尺寸的工藝，是冷沖壓工藝中重要的工藝方法之一。

1、拉深拉深拉深平板毛坯拉深一、拉深工藝4.7.1拉深工藝1、拉深使用的材料為金屬材料。壓邊圈。一、拉深工藝?yán)罴男螤詈芏啵Ｒ姷挠校海?）旋轉(zhuǎn)體類（2）盒形類（3）不對(duì)稱形狀類

2、拉深件的形狀4.1拉深工藝一、拉深工藝3、拉深工藝分類（1）按壁厚的變化情況分一般拉深變薄拉深（工件壁厚不變）（工件壁厚變?。?）按使用毛坯的形狀分首次拉深以后各次拉深（使用平板毛坯）（以開口空心件為毛坯）中間各次拉深最后一次拉深4.1拉深工藝二、拉深變形分析以最常見的圓筒形件的拉深為例進(jìn)行分析。1、在拉深過程中存在金屬的塑性流動(dòng)二、拉深變形分析2、拉深網(wǎng)格試驗(yàn)現(xiàn)象及原因分析1、筒底的網(wǎng)格基本上保持不變。

這說明筒底的金屬?zèng)]有明顯的流動(dòng)，基本上不變形。二、拉深變形分析2、拉深網(wǎng)格試驗(yàn)現(xiàn)象及原因分析2、拉深前等距離的同心圓，拉深后變成與筒底平行的、距離不等的水平圓周線，且越往上部，間距增加得越大。即：

a1＞a2＞a3＞a4＞a5

這說明越靠近外部，多余的金屬量越大金屬的徑向流動(dòng)量越大。二、拉深變形分析2、拉深網(wǎng)格試驗(yàn)現(xiàn)象及原因分析3、拉深前等角度的輻射線，拉深后變成了等距離、相互平行、垂直于筒底的平行線。這說明金屬有切向縮小的應(yīng)變，且越往外部，應(yīng)變量越大。二、拉深變形分析4.2拉深變形過程2、拉深網(wǎng)格試驗(yàn)現(xiàn)象及原因分析4、拉深前筒壁上的扇形網(wǎng)格，拉深后變成矩形網(wǎng)格。一、起皺4.7.2拉深件的起皺與破裂拉深件的起皺與破裂是拉深過程中最主要的質(zhì)量問題。在拉深時(shí)，凸緣材料存在著切向壓應(yīng)力，當(dāng)壓應(yīng)力大到一定程度時(shí)，板料切向?qū)⒁蚴Х€(wěn)而拱起，這種現(xiàn)象稱為起皺。一、起皺1、產(chǎn)生起皺的原因——切向壓應(yīng)力σ3過大。

σ3過大一、起皺2、首先起皺的部位起皺首先發(fā)生在平面凸緣部分的最外緣。因?yàn)檫@里的變形量最大，受到的切向壓應(yīng)力σ3也最大。σ3σ3一、起皺3、防止起皺的措施主要是減小切向壓應(yīng)力σ3的影響。在拉深模結(jié)構(gòu)上加壓邊圈，對(duì)平面凸緣施壓厚度方向上的壓應(yīng)力σ2，以防止拱起。減小變形程度，減小σ3的大小。（如：降低拉深件的高度）加大板料厚度，降低σ3的影響。σ2二、破裂起皺并不表示板料變形達(dá)到了極限，因?yàn)橥ㄟ^加壓邊圈等措施后變形程度仍然可以提高。隨著變形程度的提高，變形力也相應(yīng)提高，當(dāng)變形力大于傳力區(qū)（筒壁）的承載能力時(shí)，拉深件則被拉破。二、破裂1、破裂的原因——徑向拉應(yīng)力σ1過大σ1＞σs斷面變薄σ1＞σb制件被拉破σ1——徑向拉應(yīng)力σs

——屈服強(qiáng)度σb

——抗拉強(qiáng)度二、破裂2、破裂的位置——在危險(xiǎn)斷面處在凸模圓角部位的金屬承載能力很低，但因?yàn)橥鼓５哪Σ磷饔茫话悴粫?huì)發(fā)生破裂。筒壁與筒底圓角相切處稍靠上的位置，板料的厚度最薄，我們通常稱此斷面為危險(xiǎn)斷面。二、破裂3、防止破裂的措施主要是減小徑向壓應(yīng)力σ1的影響。增大凹模圓角半徑和進(jìn)行合理地潤滑，以降低所需的徑向拉應(yīng)力σ1。增大凸模