1、沖壓工藝和模具設計第1頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一（f)加工中的硬化現象引起材料力學性能的改變， 使得強度指標（屈服強度、抗拉強度）增大； 塑性指標（伸長率、斷面收縮率）下降。 不利進一步加工變的困難 有利能夠減小過大的局部變形，變形趨于平穩、均勻、 增大變形極限，提高材料的強度第2頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一1-3 各種沖壓成形方法的力學特點與分類一、沖壓成形時的力學特點變 形 區 毛坯在力的作用下產生變形非變形區 已經經歷過變形的已變形區 尚為參與變形的待變形區 不變形區（傳力區） 在應力狀態下，滿足屈服準則的區域內產生塑性變形，沒有

2、滿足屈服準則的區域不產生塑性變形 第3頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一1、兩向受拉的應力狀態 （脹形、翻孔） 環形毛坯的變形趨向（）變形前的模具與毛坯（）拉深（）翻邊（）脹形 最大拉應力方向上的變形一定是伸長變形，應力為零的方向上的變形一定是壓縮變形。由此判斷在兩向拉應力作用下的變形會使材料邊薄。第4頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一2、一拉一壓，以拉為主的應力狀態（擴口）3、一壓一拉，以壓為主（拉深）4、 兩向受壓（縮口）材料變厚材料變厚材料變薄第5頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一二，沖壓變形的分類1、伸長類變形當作用在板

3、料變形區的拉應力絕對值大的時候，這個方向上一定是伸長變形，板料的成形主要靠材料的伸長變形和厚度的減薄來實現。2、壓縮類變形當作用在板料變形區的壓應力絕對值大的時候，這個方向上一定是壓縮變形，板料的成形主要靠材料的壓縮變形和厚度的增加來實現。第6頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一3、板料成形中的問題（1）傳力區是否有足夠的強度不被拉裂（2）成形區可能會出現的問題 失穩，起皺（壓縮變形） 失穩、拉裂（伸長變形） 要使材料成形順利，必須采取措施，提高極限變形參數，防止起皺和拉裂第7頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一三，提高成形極限的措施1、提高伸長類成形極

4、限的措施（1）減小變形不均勻程度 伸長類變形的拉裂是因為局部過度變薄而出現的，因此應盡量減小局部的集中變形，使總的均勻變形程度增加。 A、如在脹形時潤滑凸模，可使變形趨于平穩； B、采用硬化指數高的材料以防止過分集中的局部變形（2）提高材料的塑性 采用變形前退火，成形中間退火，消除成形過程中形成的硬化，提高成形極限。第8頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一（3）修整毛坯邊緣 毛坯邊緣的毛刺。裂紋，硬化層等因素會導致材料破裂，因此在成形前對毛坯清除毛刺，整修邊緣，均可減少伸長類變形的破裂現象。2、提高壓縮類極限的措施 壓縮類變形的破壞形式主要是傳力區受拉失穩破裂和變形區受壓失

5、穩起皺。（1）提高傳力區承載能力，降低變形區的抗力和摩擦阻力。 A 、采用彈性凹模拉深和凸模加熱拉深，可使成形極限得以提高。 第9頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一（2）防止失穩起皺 A，采用壓邊圈 B、設計具有較高抗失穩能力的中間半成品形狀 C、采用厚向異性指數大的材料 r=寬/厚 （3）采用以降低變形抗力為目的的退火 A、以多次拉深的中間退火，其根本作用是提高傳力區承載能力與變形區變形抗力的比值 B、伸長類變形的退火是以恢復材料的塑性為目的的。 B 、選用屈強比低的材料也可以實現承載能力的提高，變形抗力的降低，以達到易于成形的目的。第10頁，共26頁，2022年，5月

6、20日，8點28分，星期一第二章 沖裁工藝和沖裁模設計沖裁是利用安裝在壓力機上的沖裁模使材料產生分離的沖壓工序通常包括落料、沖孔、切口、切邊、剖切、切斷等。沖裁模落料模、沖孔模，切邊模，沖切模等直接制作零件或者為彎曲，拉深、成形等工藝準備毛坯。第11頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一21沖裁變形分析一、沖裁變形過程壓力作用開始 彈性變形1、彈性變形階段 當材料內部的應力沒有超過彈性極限時，凸模卸載后，板料立即恢復原狀。塑性變形屈服極限2、塑性變形階段 板料應力達到屈服極限時，板料開始產生塑性剪切變形第12頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一裂紋開始斷裂

7、分離3、斷裂分離階段 隨著凸模不斷壓入材料，已形成的微裂紋沿最大剪應變速度方向向材料內延伸。 合理的間隙既理想狀態，上下裂紋完全重合，板料就被拉斷分離。第13頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一二、沖裁件斷面質量及其影響因素 1、斷面特征 （a）圓角帶沖裁過程中，由于纖維的彎曲與拉伸而形成的，軟材料比硬材料的圓角大。（b）光亮帶塑性變形形成，凸凹模側壓力將毛坯壓平而形成光亮垂直的斷面，通常占全部端面的1/2 1/3。材料塑性越好，光亮帶所占的比例越大。間隙越大，光亮帶所占的比例越小。第14頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一（c）斷裂帶 刃口處的微裂在拉

8、應力作用下不斷擴展而形成的撕裂面，其斷面粗糙，具有金屬本色且帶有斜度。 （d）毛刺 在拉應力的作用下，裂紋加長，材料斷裂而產生毛刺，裂紋首先在凹模刃口側壁產生，繼而才在凸模刃口側面產生，所以裂紋形成時，就在落料件上端留下了毛刺。沖孔件下端留下毛刺。第15頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一 2、材料性能對斷面質量的影響 當材料的塑性較好時，沖裁時裂紋出現的較遲，材料被剪切的深度較大，所得斷面光亮帶所占比例大，圓角和穹彎也大，斷裂帶較窄。 3、模具沖裁間隙大小對斷面質量的影響 （斷裂的產生方式） （1）間隙過小壓應力成分增大，拉應力成分減小，材料塑性好，裂紋 的產生被推遲，光

9、亮帶厚度增加，其他弊病減少，工件質量較好。但是，上下裂紋不容易重合，形成第而二個光亮帶，中間留有斷裂層第16頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一（2）、間隙過大增大了拉應力，材料容易產生裂紋，塑性盡早結束 斷面光亮帶變窄，其它弊病增加，質量不理想。 （3）、間隙合適時上下裂紋合成一條線，零件比較平直，圓角，毛刺、斜度都不大，有較好的綜合端面質量。第17頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一（4）模具刃口狀態對斷面質量的影響 刃口越鋒利，則光亮帶質量越好。 凸模較鈍時，落料件上毛刺增大 凹模較鈍時，沖孔件上毛刺增大當凸、凹模刃口同時磨鈍時，則沖裁件上、下端都

10、會產生毛刺。 當模具間隙不均勻時，斷面會出現不均勻的情況，對斷面的質量也有影響。第18頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一2-2 沖裁模具的間隙 沖裁間隙指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸DA與凸模刃口橫向尺寸dT的差值。沖裁的間隙不僅影響了制件的斷面質量，對模具壽命、卸料力，沖裁力等也有很大的影響。 一、間隙對沖裁件尺寸精度的影響 當完成沖裁以后，由于彈性的“恢復”使得制件相對與凸凹模尺寸產生偏差。第19頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一1、當凸凹模間隙較大時，材料受拉深力的作用，彈性恢復使得工件向實體方向收縮孔變大，落料件變小 （推料力和卸料力大為減小，甚

11、至為零）2、當凸凹模間隙較小時，材料受擠壓力的作用，彈性恢復使得工件向實體外方向伸張孔變小，落料件變大3 、當C=t（1424）%時，毛刺高度較小，變化不大， 稱為毛刺穩定區。4、軟鋼的彈性變形量較小，硬鋼的彈性變形量較大。 沖裁件的制件精度也需要模具的制造精度來保證，故 凸凹模刃口的制造公差要按照工件的尺寸要求來確定。第20頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一模具壽命分為刃磨壽命和模具總壽命。模具失效的原因一般有：磨損、變形、崩刃、折斷和漲裂。 小間隙將使磨損增加，甚至使模具與材料之間產生粘結現象，并引起崩刃、凹模脹裂、小凸模折斷、凸凹模相互啃刃等異常損壞。 所以，為了延

12、長模具壽命，在保證沖裁件質量的前提下適當采用較大的間隙值是十分必要的。 一般模具制造精度高于工件23級，材料薄的工件其精度可以適當的低些。二、間隙對模具壽命的影響第21頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一三、間隙對沖裁工藝中力的影響1 、間隙增大拉力增大（材料易斷）沖裁力減小 卸料力、推料力減小 單邊間隙為（5% 20%）t時，沖裁力下降不會超過5% C=（15% 25%）t時，卸料力、推料力幾乎等于零。 但繼續增大，則毛刺增大，又引起卸料力、推料力的迅速增大。 第22頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一 在沖壓實際生產中，主要根據沖裁件斷面質量、尺寸精

13、度和模具壽命這三個因素綜合考慮，給間隙規定一個范圍值。考慮到在生產過程中的磨損使間隙變大，故設計與制造新模具時應采用最小合理間隙 Zmin1.理論法確定法2.經驗確定法 （表）（表）四、間隙值的確定 通常是一個合適的范圍 ，并盡可能采用最小間隙值 薄板 6 mm第23頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一 對模具壽命要求比較高，材料等級高， 在合理值范圍內取大值。 對模具壽命要求比較低，材料等級低， 在合理值范圍內取小值 高耐磨性材料本身硬度高，耐磨性好，其沖裁力， 磨損小，一定壽命范圍內保證制件精度。第24頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一5、沖裁的概

14、念？沖裁變形過程分為哪幾個階段？ 裂紋在哪個階段產生？首先在什么位置產生？ 6、沖裁件的斷面分成哪幾個特征區？ 影響沖裁件斷面質量的因素有哪些？7、影響沖裁件尺寸精度、形狀誤差的因素有哪些？8、間隙的重要性？如何確定合理間隙值？ 1、什么是材料的塑性？ 影響金屬塑性變形的主要因素有哪些？2、什么叫靜水壓力？ 靜水壓力對金屬的塑性有什么影響？3、伸長類變形的特點？ 提高伸長類零件成形極限的措施有哪些？4、壓縮類變形的特點？ 提高壓縮類零件成形極限的措施有哪些？思 考 題第25頁，共26頁，2022年，5月20日，8點28分，星期一成形零件 凸模和凹模 直接使制件成形的零件，沖裁時要求刃口鋒利，凸凹模橫向尺寸之差（間隙）均勻。 定位零件擋料銷、導料板 確定條料在模具中的正確位置，對條料起定距、引導作用，進行斷定位和側定位。卸料及壓料零件 不同種類的沖模有不同的卸料及壓料方式。 常用的彈壓卸料板，往往起到壓料和卸料的作用導向零件 導柱、導套等 保證模具各部分相對運動處于良好狀態的零件， 對于大型