沖壓工藝介紹

關(guān)于沖壓工藝介紹常用沖壓工藝介紹

第2頁,共41頁，2024年2月25日，星期天第一講：沖裁與修剪沖裁變形力學(xué)過程作用與特征主要影響序號(hào)名稱1沖擊壓縮階段

材料相應(yīng)處出現(xiàn)小圓角，為沖件斷面塌角部分的形成作了準(zhǔn)備

產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲原因之一2壓入剪切階段

形成沖裁件斷面的塌角部分及不斷生成剪切部分

設(shè)備與模具受力最大的時(shí)刻，沖頭、凹模在高壓下受摩擦，其剪切面愈長，磨損愈嚴(yán)重3裂縫生長階段

產(chǎn)生沖裁件斷面毛刺，繼續(xù)生成剪切面，逐漸形成斷裂面部分

倘若裂縫不會(huì)合或沖裁間隙過小，模具磨損更甚；或間隙過大，則沖件質(zhì)量差、模具壽命短4突然分離階段

裂縫會(huì)合或錯(cuò)開后連合，沖頭突然卸載，一部分材料進(jìn)入凹模內(nèi)而到彼此分離

產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲之主要原因；材料之間、材料與模具之間有摩擦，沖頭凹模受到磨損5推出凹模階段

獲得工件或取走廢料

沖裁工件的剪切面與模具有摩擦，沖頭、凹模受磨損6卸離沖頭階段

取走廢料或取得工件

剪切面與沖頭有摩擦，沖頭受磨損，且引起拉應(yīng)力，造成不對(duì)稱循環(huán)交變應(yīng)力；也是產(chǎn)生噪聲原因之一一、沖裁

1、沖裁變形過程：

根據(jù)實(shí)測到的沖裁力曲線，并經(jīng)過對(duì)沖裁變形的觀察與分析，沖裁變形全過程可以分為以下6個(gè)階段。沖裁變形過程中，材料經(jīng)受各個(gè)變形階段的作用與特征及其對(duì)沖裁加工之實(shí)現(xiàn)諸方面的主要影響見下表。沖裁變形過程各階段的特征與影響第3頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

沖裁變形全過程的6個(gè)階段，所反映的分別是模具工作的沖擊壓縮階段、壓入剪切階段、裂縫生長階段、突然分離階段、一部分材料推出凹模階段、另一部分材料卸離沖頭階段等6個(gè)階段。沖裁變形過程中各個(gè)變形階段的變形情況及其位置關(guān)系如下圖所示：

a)、沖擊壓縮b)、壓入剪切c)、裂縫生長d)、突然分離e)、推出凹模f)、卸離沖頭第4頁,共41頁，2024年2月25日，星期天2、沖裁變形區(qū)與受力分析（1）、沖裁變形區(qū)是指材料被分離斷開的那一部分區(qū)域，但具體的模型未有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)公認(rèn)的有紡錘形變形區(qū)(如下左圖)和8字形變形區(qū)(如下中圖)（2）、變形區(qū)及鄰域的應(yīng)力分析（a）、沖裁力造成的應(yīng)力：如下右圖所示，沖裁變形時(shí)，于沖頭平面下方、凹模平面上方的材料，由于分別受到模具直接傳遞的高壓作用，成為壓應(yīng)力區(qū)。同時(shí)，材料的塌角處，既要支撐變形區(qū)又因摩擦力的作用而受到拉伸，成為拉應(yīng)力區(qū)。

（b）、力偶引起的（彎曲）應(yīng)力：討論這種應(yīng)力時(shí)，首先應(yīng)分清沖裁時(shí)模具結(jié)構(gòu)上加壓料板和不加壓料板有所不同，如右圖所示。第5頁,共41頁，2024年2月25日，星期天3、沖裁變形過程中力的計(jì)算在純剪切的場合，剪切變形的屈服應(yīng)力為拉伸變形屈服應(yīng)力的1/2。雖然可以推論出剪切抗力是抗拉強(qiáng)度的1/2，但因沖裁時(shí)變形范圍較大，它并不是一種純剪切，在其剪切變形中包含有拉伸、壓縮、彎曲等作用，還有工具與材料間的摩擦影響等，因此，沖裁時(shí)的剪切抗力大于這種比值。實(shí)際上作為經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，常取抗剪強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度的0.8倍，即τ=0.8σb

沖剪力F剪切=τ*t*L式中：τ－材料抗剪強(qiáng)度（kg/mm2）

t－材料厚度（mm）

L－剪切形狀的周長（mm）卸料力F卸料>=10%沖剪力4、沖裁件的質(zhì)量（1）、沖裁斷面如下圖所示，沖裁件的斷面是由4個(gè)部分組成的：

a、塌角（一端圓角部分）

b、剪切面（緊挨圓角的較光潔面部分）

c、斷裂面（粗糙表面部分）

d、毛刺（另一端高出板平面部分）第6頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

（2）、沖裁件的精度關(guān)于沖裁件的精度問題，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（a）、彎拱：從沖裁過程的受力與變形分析中得知，材料受到彎曲力偶的作用，因而沖裁件會(huì)有彎拱出現(xiàn)，嚴(yán)重的會(huì)看到明顯的撓度存在。一般預(yù)防彎拱的錯(cuò)施是：對(duì)于沖孔件，在模具結(jié)構(gòu)上增設(shè)壓料扳；若是落料件，則在凹模孔中加頂料板。彎拱的深度即彎拱撓度取決于材料的特性。容易彎曲變形的材料、加工硬化指數(shù)大的材料，其彎拱較大。另外，間隙愈大，彎拱也愈大。（b）、尺寸精度：沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實(shí)際尺寸與公稱尺寸之差，差值愈小，表明尺寸精度愈高。除了模具制造偏差外，這個(gè)差值主要是指沖裁件相對(duì)于模具尺寸的偏差。比如，沖裁時(shí)所得到的外徑尺寸，如果與凹?？讖匠叽缦嗤?，則認(rèn)為其尺寸精度好。但實(shí)際上工件的外徑與凹?？讖匠叽缤邪俜种畮缀撩椎钠?。這是因沖裁后的彈性回復(fù)所致。沖裁件外徑尺寸的最大處位于剪切面與斷裂面的分界處，假如該分界線在材料中性面層以上時(shí)，彈復(fù)后則尺寸增大；反之，在中性面層以下時(shí)，則尺寸減小。（c）、斜度：沖裁件由于彎曲變形的殘留和彈復(fù)，其剪切面（帶）上會(huì)存在有斜度或叫錐度β。實(shí)際上即便沒有彎拱發(fā)生的某些材料沖裁件斷面也仍有某種程度的斜度存在。第7頁,共41頁，2024年2月25日，星期天5、間隙對(duì)沖裁加工的影響

（1）、間隙對(duì)沖裁件斷面的影響：小間隙沖裁時(shí)，工件的剪切面較大，可超過斷面厚度的1/2以上甚至有二次剪切面（但普通沖裁很少采用接近于零的間隙值）；適中間隙的剪切面一般占斷面的1/3~1/2；間隙太大，則剪切面變小，塌角增大，毛刺也增大。（2）、間隙對(duì)沖件精度的影響：研究表明，間隙對(duì)沖裁件彎拱影響的一般規(guī)律為：小間隙時(shí)，彎拱較大；間隙為（5%~15%）t時(shí)彎拱較?。煌?，隨著間隙的增大彎拱撓度又增大。沖裁件斷面錐度是隨著間隙的增大而不斷增大的。（3）、間隙對(duì)模具壽命的影響：一般地說，間隙愈小，模具作用的壓應(yīng)力愈大，磨損愈嚴(yán)重，壽命愈低。間隙過小造成模具因脹裂而報(bào)廢的懷況也時(shí)有發(fā)生。而間隙太大時(shí)，模具因受到的拉應(yīng)力作用增大會(huì)使模具磨損又變嚴(yán)重，故模具壽命反而又變短。模具壽命是一個(gè)受各種因素綜合影響、相當(dāng)復(fù)雜的問題，間隙只是其中一個(gè)因素，而不是唯一因素。（4）、間隙對(duì)加工能量的影響：從節(jié)省加工能量的角度出發(fā)，采用中等間隙是最好的，可降低沖裁力、沖裁功，減小推料力、卸料力及模具的側(cè)壓力。

第8頁,共41頁，2024年2月25日，星期天(表)沖裁間隙分類分類依據(jù)類別ⅠⅡⅢ沖件剪切面質(zhì)量

剪切面特征塌角深度a(4~7)%t(6~8)%t(8~10)%t光亮帶b(35~55)%t(25~40)%t(15~25)%t剪裂帶e小中大毛刺高度h一般小一般斜度β4°~7°7°~8°8°~11°沖件精度撓度f稍小小較大尺寸精度落料件接近凹模尺寸稍小于凹模尺寸小于凹模尺寸沖孔件接近凸模尺寸稍大于凸模尺寸大于凸模尺寸模具壽命較低較高最高力能消耗沖裁力較低小最小卸、推料力較大最小小沖裁功較大小稍小

適用場合沖件剪切面質(zhì)量、尺寸精度要求高時(shí)，采用小間隙。沖模壽命較低沖件剪切面質(zhì)量、尺寸精度要求一般時(shí)，采用中等間隙。沖件剪面質(zhì)量、尺寸精度要求不高時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用大間隙，以利于提高沖模壽命第9頁,共41頁，2024年2月25日，星期天(表)沖裁間隙的選取第10頁,共41頁，2024年2月25日，星期天6、減小沖裁力的設(shè)計(jì)（1）、斜刃模沖裁：斜刃口模具沖裁過程，如同斜刃口剪板機(jī)剪切板料一樣，材料是逐漸地一部分一部分地剪斷分離的，因此，它比平端面刃口沖裁減少很多。為了得到平整零件，落料時(shí)沖頭應(yīng)成平狀，凹模加工成斜刃；沖孔時(shí)則相反，凹模成平狀，沖頭加工成斜刃。如下圖a、b所示。

a）、斜刃落料b）、斜刃沖孔c）、階梯形布置沖頭（2）、階梯形布置沖頭沖裁：在多沖頭模沖裁時(shí)，將各沖頭加工成不同的高度，見上圖c，可使各個(gè)沖裁力的峰值不至于同時(shí)出現(xiàn)，于是降低了總沖裁力。第11頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

在采用階梯形布置沖頭的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)問題：

a、階梯形沖頭的高度差H只要稍大于沖裁件斷面之剪切面高度即可；

b、先開始工作的沖頭最好帶有導(dǎo)正銷；

c、一般先沖大孔，再?zèng)_小孔，這樣可以使小直徑的沖頭做得盡量短一些，增加其抗壓失穩(wěn)的能力；但如果先沖小孔，再?zèng)_大孔，則有可能更符合壓力機(jī)的力-行程曲線；

d、在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意模具的對(duì)稱性，以減小壓力中心和偏移。

（3）、加熱沖裁：材料加熱后，其抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度大為降低，從而能降低沖裁力。這種方法在鐵道機(jī)車工廠及一些小型機(jī)械修配廠有所采用。但加熱沖裁操作麻煩且準(zhǔn)備工作困難，故應(yīng)用范圍并不廣泛。第12頁,共41頁，2024年2月25日，星期天二、修邊剪切

1、修剪適用范圍：

a、剪切邊緣有平度要求；b、材料厚度大于2.0mm；

c、產(chǎn)品對(duì)剪切面有特殊要求；d、對(duì)電鍍要求較高的產(chǎn)品；

2、修剪參數(shù)：《注》修邊剪切應(yīng)為封閉形狀，否則極易跳廢料。

材料

材料厚度

預(yù)切間隙1stTrimming2ndTrimming3rdTrimming余量間隙余量間隙余量間隙SPCCSPCDSPCESECCT<2.06%T0.20.052.0<＝T<3.27%T0.30.050.20.05T>3.28%T0.30.050.250.050.20.05第13頁,共41頁，2024年2月25日，星期天第二講：彎曲與翻邊一、彎曲1、種類：L形彎曲，V形彎曲，U形彎曲，Z形彎曲等；2、特征參數(shù)：

t－－材料厚度；B－－彎曲高度；

BL－－彎曲線長度；

Ri－－彎曲內(nèi)圓角半徑；

Ro－－彎曲外圓角半徑；彎曲時(shí)，內(nèi)角部位存在壓縮應(yīng)力，外角部位存在拉伸應(yīng)力，在拉伸和壓縮應(yīng)力的共同作用下，角部材料變薄。因此在計(jì)算彎曲展開長度時(shí)我們就必須引入彎曲中性層系數(shù)k。

2.1：彎曲展開長度計(jì)算彎曲展開長L＝L1+L2+L3；其中L2＝π/2（Ri+k*t）

2.2：彎曲力、壓料力的計(jì)算彎曲力F彎曲＝0.40*BL*t*τ

壓料力F壓料＝0.13*

BL*t*τ

其中：τ－材料的抗剪強(qiáng)度（kg/mm2）第14頁,共41頁，2024年2月25日，星期天2.3：影響特征效果的主要因素：（1）、材料的特性（如屈服強(qiáng)度、楊氏模量）（2）、材料的厚度公差（3）、彎曲內(nèi)徑對(duì)材料厚度的比值（4）、彎曲結(jié)構(gòu)（5）、彎曲線的方向

2.4：現(xiàn)有產(chǎn)品特征參數(shù)范圍：3、根據(jù)材料厚度、尺寸及公差分類：

3.1：材料厚度小于1.5mm3.1.1：具體參數(shù)范圍

tBLBT1T3T20.1~1.5mm0.5t~10.0t1.5t~5.0t±0.05mmorMORE0.05mmorMORE冷軋鋼：如SPCC、SPCE不銹鋼、鋁及鋁合金、銅及銅合金

材料厚度（t）0.1mm～3.5mm

彎曲線長度（BL）0.5t～10.0t

彎曲高度（B）1.5t～5.0t

彎曲高度公差（T1）±0.05mmorMORE

垂直度公差（T2）0.05mmorMORE

彎曲邊距離公差（T3）±0.05mmorMORE

材質(zhì)第15頁,共41頁，2024年2月25日，星期天3.1.2：展開長度計(jì)算

根據(jù)實(shí)際的彎角形狀，我們假定：Ro=Ri+1.3t

通常，展開長度按下列公式計(jì)算：

①：L=A+B+0.4t；（經(jīng)驗(yàn)公式）或②：L=L1+L2+L3；其中L2＝π/2（Ri+k*t）一般Ri的取值為0.3t；對(duì)于SPCC材料，當(dāng)Ri=0.3t時(shí)，k約為0.33；

3.1.3：模具結(jié)構(gòu)參數(shù)右圖是標(biāo)準(zhǔn)的90o彎曲設(shè)計(jì)，各參數(shù)按下表來選取：

僅當(dāng)彎曲高度公差小于或等于0.06時(shí)，才使用高度限位塊。Ri0.3tRp1.5/2.5H(3~5)t第16頁,共41頁，2024年2月25日，星期天3.2：材料厚度大于或等于1.5mm3.2.1：具體參數(shù)范圍

3.2.2：展開長度計(jì)算展開長度計(jì)算公式為：L=L1+L3+π/2（Ri+k*t）中性層系數(shù)k的取值見下表：

3.2.3：模具結(jié)構(gòu)參數(shù)（見右圖）（1）：彎頭結(jié)構(gòu)參數(shù)（見下圖）材質(zhì)：DC53

外形尺寸應(yīng)考慮其強(qiáng)度和剛度。

tBLBT1T3T21.5~3.5mm0.5t~10.0t1.5t~5.0t±0.05mmorMORE0.05mmorMORERi/t0.20.30.40.50.60.70.750.80.91.0Ro/t1.661.681.721.771.841.921.962.002.092.17k0.3160.3430.3640.3790.3870.3950.3990.4030.4050.410第17頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

（2）：壓肩鑲塊結(jié)構(gòu)參數(shù)（見右圖）材質(zhì)：DC53VCM產(chǎn)品彎曲時(shí)，在彎曲高度和彎曲寬度上應(yīng)同時(shí)限位。

3.3：彎曲高度小于1.5t3.3.1：具體參數(shù)范圍

3.3.2：該特征所面臨的問題原因在于彎曲直邊短，彎曲根部堆積的材料未來的及被彎曲邊所吸收時(shí)，彎曲過程結(jié)束。同時(shí)由于彎頭在彎曲過程中對(duì)彎腳頂部材料產(chǎn)生擠壓，端部厚度小于材料厚度t。見圖：

tBLBT1T3T21.5~3.5mm0.5t~10.0t1.5t~5.0t±0.05mmorMORE0.05mmorMORE彎曲后直邊不滿足要求第18頁,共41頁，2024年2月25日，星期天3.3.3：該特征設(shè)計(jì)改進(jìn)方案（1）：彎曲外側(cè)打U型槽（見下圖）

A、模具結(jié)構(gòu)參數(shù)該U型槽為半圓形，即COINING沖頭半徑為Hp。

B、模具結(jié)構(gòu)參數(shù)可查表：第19頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

（2）：彎曲線內(nèi)側(cè)打V型槽（見下圖）

A、模具結(jié)構(gòu)參數(shù)

B、彎曲完成后外觀比較好，但彎曲線內(nèi)側(cè)有縫隙，油污清洗不盡，可能產(chǎn)生電不良。第20頁,共41頁，2024年2月25日，星期天二、翻邊

翻邊是將金屬平板坯或半成品工序的某一部分，沿其一定的輪廓線使其內(nèi)法蘭部分變大、成為有豎邊邊緣零件的沖壓成形方法。也有不變成豎邊，只把坯料中某一部分的孔加以擴(kuò)大的。圓孔翻邊是翻邊的基本形式，亦有叫翻孔的。雖然還有一些翻邊形式在變形特點(diǎn)與應(yīng)力狀態(tài)上較圓孔翻邊要復(fù)雜些，但究其基礎(chǔ)仍然是圓孔翻邊。說翻邊是拉伸類沖壓成形的典型工序之一，也是基于這個(gè)道理。下面簡單介紹一下翻孔成形的一些基本概念及特征參數(shù)。1、翻孔的基本概念：翻孔是沿內(nèi)孔周圍將材料翻成側(cè)立凸緣的沖壓工序。翻孔一般用作小螺紋底孔、裝配時(shí)的定位以及接合由薄料（0.6mm以下）制成的零件。2、翻孔的基本形式：常見的翻孔形式有如下三種：①平面翻孔②拉深件翻孔③拉深后翻孔

第21頁,共41頁，2024年2月25日，星期天3、錐形沖頭翻孔特征參數(shù)：

t－－材料厚度；

Ds1－－預(yù)孔直徑；

Ds2－－板材直徑；

Dp－－沖頭直徑；

rp－－沖頭圓角半徑；

a－－沖頭角度；

C－－凸凹模間隙；

rd－－凹模圓角半徑；4、錐形沖頭翻孔成形過程：翻孔時(shí)，帶圓孔的板材被壓料板夾緊，變形區(qū)凹模圓角以內(nèi)，并在凸模輪廓的約束下受到拉應(yīng)力作用。隨著凸模下降，板材上的圓孔不斷脹大，凸模下面的材料向側(cè)面轉(zhuǎn)移，直到完全貼靠凹模側(cè)壁，形成直立的豎邊。翻孔過程中，孔緣處只受切向拉應(yīng)力作用，厚度變薄最為嚴(yán)重，因此，主要危險(xiǎn)在孔緣拉裂處。由此也可以說明，翻孔屬伸長類變形。第22頁,共41頁，2024年2月25日，星期天5、翻孔的成形極限：翻孔的變形程度用翻孔系數(shù)K表示：K=do/Dm

式中do：板材上的預(yù)孔直徑；Dm：翻孔后豎邊的中徑；翻孔的成形極限是根據(jù)孔緣是否發(fā)生破裂來確定。改善翻孔成形性的措施：（1）、提高材料的塑性。材料延伸率和應(yīng)變硬化指數(shù)n大，K就小，有利于翻孔。（2）、翻孔孔緣無毛刺和硬化層時(shí)，K較小，成形極限較大。為此可在沖孔后進(jìn)行修整，消除毛刺、撕裂帶和硬化層或在沖孔后退火。為消除孔緣表面的硬化，可以用鉆削代替沖孔。為了避免毛刺而降低成形極限，翻孔時(shí)須將預(yù)制孔有毛刺的一面朝向凸模放置。（3）、用球形、錐形和拋物線形凸模翻孔時(shí)，孔緣會(huì)被圓滑地張開，變形條件比平底凸模優(yōu)越。（4）、板材相對(duì)厚度越大，在斷裂前（5）、若翻孔過程中板材外徑（法蘭部分）可能產(chǎn)生的絕對(duì)伸長越大，K越小，成形極限越大。發(fā)生收縮，翻孔就無法進(jìn)行，這時(shí)就要增加一些附加工序，如增大板材外徑，防止外徑收縮；增加翻孔后再修正外徑的工序；或落料后先進(jìn)行拉深，然后再?zèng)_孔、翻孔。（6）、翻孔高度（包括圓角半徑在內(nèi)）要滿足h>1..5r，否則得不到垂直的豎邊，為此要增加翻孔高度，翻孔后再對(duì)高度進(jìn)行修整。

第23頁,共41頁，2024年2月25日，星期天6、翻孔成形的影響因素：（1）、模具幾何形狀和尺寸；

a、翻孔沖頭接觸形狀翻孔沖頭對(duì)翻孔結(jié)果的影響，歸根到底，就是在翻孔成形的過程中，沖頭與板材接觸部分對(duì)翻孔的影響。在翻孔成形的過程中，沖頭與板材曾經(jīng)接觸的部分，稱為沖頭接觸形狀。對(duì)于一定厚度的板材，沖頭接觸形狀由沖頭圓角半徑、沖頭角度以及預(yù)孔半徑共同決定。顯而易見，就整個(gè)翻孔成形來說，同一個(gè)沖頭接觸形狀，可以有多種不同的條件（沖頭圓角半徑、沖頭角度和預(yù)孔半徑）組合。因此，沖頭接觸形狀對(duì)翻孔結(jié)果的影響，就是這三個(gè)因素共同作用的結(jié)果。

b、翻孔內(nèi)徑大小

c、翻孔間隙（2）、沖壓條件

a、預(yù)孔大小

b、預(yù)孔的加工方法

c、板材大小

d、摩擦系數(shù)

e、壓料力第24頁,共41頁，2024年2月25日，星期天第三講：脹形與熨薄一、脹形脹形即凸張成形，是一種凸緣流變?yōu)榱慊驑O小，僅利用模孔內(nèi)材料的厚度變薄和表面積增大，來獲得部品幾何形狀的變形工藝。凸張成形大多使用在寬廣面積中局部需膨脹的情況。1、凸張成形的分類與特點(diǎn)

分類特點(diǎn)1、局部凸張1）：為實(shí)際凸張成形中的最多形式；2）：該種成形加工相當(dāng)接近于凸張成形極限；3）：典型結(jié)構(gòu)，如壓花加工和加強(qiáng)筋；2、整體凸張1）：為在一較廣泛領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行比較均勻的凸張；2）：破斷危險(xiǎn)性較高；3）：典型結(jié)構(gòu)，如拉深預(yù)處理中采用的凸張成形及摩托車的擋泥板等。3、大曲面凸張1）：為大曲率半徑下較淺的凸張，平均伸長率為1％～3％左右；2）：完全沒有破斷的危險(xiǎn)；3）：典型結(jié)構(gòu)，如汽車零件的外板；4、凸脹主要指管件等利用液壓或沖擊波等進(jìn)行的凸張成形；5、復(fù)合成形為拉深于與凸張成形的復(fù)合，介于純拉深與凸張之間；第25頁,共41頁，2024年2月25日，星期天2、凸張成形的力學(xué)特點(diǎn)凸張成形的過程中，變形區(qū)限制在?？滓詢?nèi)的板材上，在凸模力作用下，與沖頭面接觸的板材處于兩向受拉的應(yīng)力狀態(tài)（忽略板厚方向的應(yīng)力），沿切向和徑向產(chǎn)生拉伸變形，使板材厚度減薄、表面積增大，得到與凸模一致的凸包。由于凸張時(shí)板材處于雙向拉應(yīng)力狀態(tài)，板材不會(huì)產(chǎn)生壓縮失穩(wěn)，主要應(yīng)防止拉伸破裂。3、利用柔軟模具的凸張成形加工用作凸張成形加工的柔軟模具，多為橡皮或液體。（1）、對(duì)向液壓凸張法對(duì)向液壓凸張成形方法，是在薄板的反方向賦予預(yù)備凸張后壓入剛體沖頭的方法。使用剛體模具作凸張成形時(shí)，其平均伸長率有10％左右，而使用此方法時(shí)可達(dá)到30％以上，可大幅度提高凸張高度。（2）、復(fù)式液壓凸張法復(fù)式液壓凸張成形法，是以液壓凸張作為預(yù)備成形，并以剛體沖模壓向已經(jīng)凸張的狀態(tài)，藉凸張用液壓與金屬模獲得最終形狀的方法，使用于平底形狀的成形。第26頁,共41頁，2024年2月25日，星期天（3）、強(qiáng)制潤滑凸張法

強(qiáng)制潤滑凸張成形法，利用液體進(jìn)行強(qiáng)制潤滑，改善凸模的潤滑環(huán)境，降低摩擦系數(shù)，從而增加凸張成形的高度。4、凸張成形性的支配因子凸張成形性主要受以下兩大因子所支配：（1）、應(yīng)變的均勻性；（2）、材料的延性（成形極限）；4.1、應(yīng)變的均勻性應(yīng)變的均勻性如圖所示，A與B不同。當(dāng)凸張至相同深度時(shí)，應(yīng)變均勻的A材料由于各部分普遍均勻伸長，其最大應(yīng)變部的應(yīng)變量較低，至成形極限尚有盈余，還可以進(jìn)行更深的成形。而另一方面，B材料應(yīng)變局部集中，變形已達(dá)成形極限，無法再作更深的成形。由此可知，應(yīng)變均勻，即可進(jìn)行深度成形。4.2、材料的延性材料的延性如圖所示。延性的大小意味著成形極限應(yīng)變的高低，成形極限應(yīng)變較大者，當(dāng)然成形深度也較大。

因此，我們研討凸張成形性，也就是要闡明影響應(yīng)變均勻性和延性的因素及其影響結(jié)果。第27頁,共41頁，2024年2月25日，星期天5、影響變形均勻性的主要因素5.1、材料性質(zhì)的影響

a、加工硬化指數(shù)nn值一般與材料的抗拉強(qiáng)度與屈服點(diǎn)的比值（σb/σc）約成正比。加工硬化指數(shù)n值對(duì)應(yīng)變均勻性的影響很大。n值大，材料的硬化效應(yīng)大，變形抗力增大，從而使應(yīng)變分布趨于均勻化。

b、厚向異性系數(shù)rr值表示板面方向與板厚方向的變形容易程度的差異，又稱垂直異方性系數(shù)。依條件的不同，r值的增加對(duì)應(yīng)變均勻性有好與壞兩種效果。5.2、模具結(jié)構(gòu)及尺寸的影響

a、沖頭形狀采用平底沖頭進(jìn)行凸張時(shí)，應(yīng)變基本集中于沖頭角部彎曲半徑附近。當(dāng)沖頭頭部材料往側(cè)壁流入時(shí)，由于受到?jīng)_頭肩部摩擦力的阻礙而沒有什么伸長，在沖頭肩部稍往側(cè)壁處的材料產(chǎn)生很大的變形而造成很大的伸長和板厚的減小，自沖頭肩部至沖模肩部側(cè)的材料則變形極小。利用球形沖頭凸張時(shí)，其應(yīng)變的分布變得緩和，且應(yīng)變最高點(diǎn)的位置也易受摩擦的影響而變動(dòng)。

b、模具幾何尺寸沖頭直徑、圓角及凹模圓角等模具幾何尺寸對(duì)變形的均勻性具有很大的影響。5.3、沖壓條件的影響

a、潤滑效果對(duì)于凸張成形，潤滑效果常有正面作用。潤滑效果可以全面提升破斷部以外的應(yīng)變水準(zhǔn)，改善應(yīng)變的不均勻性，同時(shí)對(duì)破斷位置也有影響。第28頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

平底沖頭凸張成形的破斷位置局限在沖頭肩部，而球頭沖頭凸張則因潤滑性能的不同，破斷位置會(huì)有很大的變化。降低潤滑性能使摩擦系數(shù)較大的情況下，破斷位置會(huì)大大遠(yuǎn)離中心，反之則會(huì)靠近中心。

b、沖壓速度提高變形速度，則可降低摩擦系數(shù)，從而降低金屬流動(dòng)的阻力，改變變形的不均勻性。6、影響延性的主要因素材料的延性之一為母材的延性，決定于均勻分散的介在物及晶粒度等平均的性質(zhì)，另一個(gè)影響因素為受到表面附近大型介在物的直接影響。在薄板中會(huì)造成問題的一般是屬于前者形態(tài)的延性，而在凸張同時(shí)另附加有彎曲要素的中厚板，其成形則受后者形態(tài)所支配。6.1、延伸率δ

延伸率由均勻延伸率和局部延伸率所構(gòu)成。延伸率大，破裂前允許的變形程度大，成形極限也就大。6.2、材料厚度t

在凸張成形中，基本存在板厚效應(yīng)。（1）、隨著板厚的增加，破斷極限應(yīng)變會(huì)增加；（2）、板厚較大時(shí)，若將成形極限以破斷極限來看，破斷附近的領(lǐng)域（應(yīng)變非常大的領(lǐng)域）占整體的比例會(huì)變大而增加成形極限深度。此種現(xiàn)象也意味著較厚的板件在頸縮開始至破裂的時(shí)間較長。料厚與制件尺寸的比值較小時(shí)，板厚效應(yīng)不顯著。

薄板的凸張成形性由應(yīng)變的均勻性與延性決定，但當(dāng)制件尺寸較小時(shí)，最大應(yīng)變領(lǐng)域占整體的比例較大，因此延性的效果較大。反之，在大尺寸的凸張成形中，應(yīng)變均勻性的效果較大。

第29頁,共41頁，2024年2月25日，星期天二、熨薄（擠扁）

熨薄工藝是根據(jù)材料體積相等的原理來改變零件形狀，以達(dá)到客戶圖紙所要求的尺寸規(guī)格。

1、熨薄的工藝流程如下：（1）、預(yù)切：為打扁作準(zhǔn)備，外形單邊留0.2mm的修邊量。（2）、打扁：一般打扁0.1～0.15mm，用于消除材料不均勻?qū)D扁的影響。（3）、倒角：卸料板一側(cè)，防止擠扁時(shí)材料流入鑲塊與鑲塊之間的間隙內(nèi)。（4）、修邊：彎曲線處需往里挖，以防擠扁時(shí)材料鼓出。修邊后寬度比最終擠扁寬度單邊小0.04mm。（5）、切斷：依據(jù)材料體積不變?cè)?，確定切斷寬度，切斷時(shí)一般對(duì)材料兩側(cè)進(jìn)行倒角。（6）、預(yù)彎：用于減小擠扁時(shí)的受力和提高擠扁的穩(wěn)定性。預(yù)彎角度一般為45度。鑲塊讓位寬度間隙為單邊0.02mm。（7）、擠扁：擠扁沖頭兩擠扁面間距離按最終尺寸單邊加0.05mm設(shè)計(jì)，擠扁面寬度按最終尺寸設(shè)計(jì)。（有回彈）

2、熨薄影響因素①：沖頭角度；②：沖頭圓角；③：熨薄量；④：摩擦系數(shù)；第30頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

3、熨薄模具結(jié)構(gòu)參數(shù)

t－－材料厚度

c－－熨薄后薄壁厚度

Rp－－沖頭圓角

a－－沖頭角度由于熨薄高度較難控制，通常我們?cè)黾酉尬粊砜刂票”诘母叨瘸叽缇龋罕”诟叨葹閔±σ(σ>0.15)，則限位尺寸設(shè)計(jì)為(h+σ-0.05)。限位鑲塊與熨薄沖頭之間要有0.01的間隙，以避免熨薄沖頭表面的鍍層被破壞。熨薄量t-c(%t)沖頭角度a(°)沖頭圓角Rp(mm)0＜t-c≤10％602.010%＜t-c≤20％1201.520%＜t-c≤30％1201.530%＜t-c≤40％901.540%＜t-c≤50％1202.5t-c＞50%402.0第31頁,共41頁，2024年2月25日，星期天第四講：拉深成形一、材料特性與拉深性能第32頁,共41頁，2024年2月25日，星期天（續(xù)表）第33頁,共41頁，2024年2月25日，星期天二、模具結(jié)構(gòu)參數(shù)注：多步拉深時(shí)，相應(yīng)變量附以角標(biāo)，如第二步的Punch直徑為Dp2。第34頁,共41頁，2024年2月25日，星期天三、拉深成形的基本概念1、工藝特點(diǎn)拉深與凸張成形的區(qū)別就是凸張成形靠減少板厚來增加表面積，而拉深并非以減少板厚為目的。從理論上來講，拉深可以成形任何深度的零件。

從成形極限深度考慮拉深與凸張成形的區(qū)別（見右圖）2、拉深加工的力學(xué)特性根據(jù)受力及變形性質(zhì)，可將其分為五個(gè)區(qū)，參見下圖：（1）、底部平面應(yīng)力狀態(tài)，厚向應(yīng)變很?。唬?）、Punch圓角部拉深與凸張成形的區(qū)別受兩向拉伸作用，厚向受壓，拉深斷裂常在此處產(chǎn)生；（3）、側(cè)壁傳力區(qū)，平面應(yīng)變狀態(tài)；（4）、Die圓角部凸緣與側(cè)壁之過渡部分，受拉壓作用；（5）、凸緣部凸緣徑向受拉，切向受壓，此即為產(chǎn)生皺紋的內(nèi)在原因。

拉深的區(qū)域說明第35頁,共41頁，2024年2月25日，星期天3、拉深加工的現(xiàn)象（1）、材料流動(dòng)狀況（見下圖一）（2）、等效應(yīng)力分布（見下圖二）（圖一）（圖二）（3）、拉深過程中沖頭力的變化拉深過程初期至中期，加工硬化的程度超過凸緣面積減少的程度，因此沖頭力隨之增大。在行程中期，沖頭力達(dá)到穩(wěn)定值，這是因?yàn)閮烧咛幱诰鉅顟B(tài)。如若繼續(xù)成形，則凸緣面積減少的速度會(huì)超