冲压复习知识点_冲压工艺核心知识点

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第一章

1.冲压概念

利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压加工通常是在室温下进行，故称冷冲压（cold preing）。2.冲压成形特点

优点： ①制件复杂废料少；②精细光滑互换好；③刚度较高节省料；④易于控制效率高；⑤大批生产成本低。

缺点：单件小批量生产、精度高、技术要求高，技术密集，要求板材有良好的冲压成形性能，制造成本高。生产中有噪声。所以，冲压成形适宜批量生产。3冲压工序的分类.分离工序：即冲裁工序是指使板料按一定的轮廓线断裂分离而获得一定形状、尺寸的冲压件的工序。分离工序主要有冲孔、落料、切断、切舌、切边、剖切、整修及精冲等。

成形工序：冲压成形时，变形材料内部的等效应力超过屈服极限，但未达到强度极限，使材 料产生塑性变形，从而成形零件。成形工序主要有弯曲、拉深、成形、冷挤压等。

第二章

1.金属塑性变形的基本概念

在外力的作用下，金属产生的形状和尺寸变化称为变形，变形分为弹性变形与塑性变形.弹性：卸载后变形可以恢复特性，可逆性

塑性：物体产生永久变形的能力，不可逆性

2.塑性：指金属在外力的作用下，能稳定的发挥塑性变形而不破坏其完整性的能力。3.变形抗力：金属产生塑性变形的力为变形力，金属抵抗变形的力称为变形抗力。4.加工硬化：材料的强度指标随变形程度的增加而增加,塑性随之降低。

5.硬化指数：是表明材料冷变形硬化性能的重要参数，对板料的冲压性能以及冲压件的质量都有较大的影响。

6.成形极限：指材料在冲压成形过程中能达到的最大变形程度。

成形质量：是指材料经冲压成形以后所得到的冲压件能够达到的质量指标，包括尺寸精度、厚度变化、表面质量及物理力学性能等。

第三章

1.冲裁变形过程：间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段： 1）弹性变形阶段 ：变形区内部材料应力小于屈服应力。

2）塑性变形阶段 ： 变形区内部材料应力大于屈服应力。凸、凹模间隙存在，变形复杂，并非纯塑性剪切变形，还伴随有弯曲、拉伸，凸、凹模有压缩等变形。

3）断裂分离阶段

：变形区内部材料应力大于强度极限。裂纹首先产生在凹模刃口附近的侧面→凸模刃口附近的侧面→上、下裂纹扩展相遇→材料分离。2.冲裁间隙对断面质量影响因素

(１)材料性能的影响(２)模具间隙的影响

间隙小，出现二次剪裂，产生第二光亮带；间隙大，出现二次拉裂，产生二个斜度

(３)模具刃口状态的影响 当凸模刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺；当凹模刃口磨钝时，则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺；当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端都会产生毛刺。3.冲裁间隙尺寸精度及其影响因素

冲裁件的尺寸精度：指冲裁件的实际尺寸与图纸上(或公差）基本尺寸之差。

该差值包括两方面的偏差： 一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差；二是模具本身的制造偏差。

影响因素：（1）冲模的制造精度（零件加工和装配）（2）材料的性质（3）冲裁间隙

4.冲压力：

是指冲压加工过程中，压力机滑块所必须同时担负的各种压力的总和。冲裁时可能产生的压力包括冲裁力、卸料力、推件力及顶件力。模具结构不同，冲压力所包括的上述压力也有所不同。

1）冲裁力的计算

冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力。

用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：

FKLtb注：

F——冲裁力； L——冲裁周边长度；t——材料厚度； 平刃口模具冲裁，估算冲裁力F=Ltσb σb ——材料的抗拉强度

卸料力、推件力及顶件力的计算：



KF卸料力

F X

T



nK

T F

顶件力

FDKDFX

推件力

F采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时： FZFFXFT采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时： FZFFXFD采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时： FZFFT例题：如图，冲裁件材料为10钢，板厚2mm 的支架连接板，年产量20万件，试计算冲压 力，并选择冲压设备。（抗剪强度τ=350MPa）解（1）落料力：

F落=1.3Ltτ=1.3×150×2×350=136.5KN

（2）冲孔力

F冲=2×1.3Ltτ=2×1.3πdt τ

=2×1.3×3.14×8.5×2×350=48.58KN

（3）卸料力

F卸=K卸F落=0.05×136.5=6.83KN

（4）推件力

F推=nK推F冲=4×0.055×48.58=10.69KN

该落料冲孔复合模采用倒装结构及弹压卸料和下料（冲孔废料）方式，则总冲压力为：

F总=F落+F冲+F卸+F推

=（136.5+48.58++6.83+10.69）=202.6KN 5.压力中心的确定

冲压力合力的作用点。模具的压力中心应该通过模柄的中心线(压力机滑块的中心线)，否则冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理的间隙得不到保证，从而影响冲件的质量和降低模具寿命甚至损坏模具。压力中心确定方法 :解析法、作图法、悬挂法 6.冲裁件的工艺性

是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的结构、形状、尺寸及公差等技术要求是否符合冲裁加工的工艺要求。

冲裁工艺性好是指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。

（1）．冲裁件的结构工艺性

1）冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用。

2）冲裁件内外形的转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过渡，以便于模具制造，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。

3）尽量避免冲裁件上过长的凸出悬臂和凹槽，悬臂和凹槽也不宜过小。4）冲裁件的最小孔边距，为避免工件变形，孔边距不能过小。

5）在弯曲件或拉深件上冲孔时，孔边与直壁之间应保持一定距离，以免冲孔时凸模受水平推力而折断。

6）冲孔时因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断或压弯。（2）冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度

冲裁件的精度一般可分为精密级与经济级两类。

1）冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般要求落料件公差等级最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。如果工件要求的公差等级较高时，冲裁后采用整修或采用精密冲裁。2）冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁模间隙、刃口锐钝以及冲模结构等有关。当冲裁厚度为2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra一般可达12.5～3.2μm。（3）冲裁件尺寸标注

冲裁件尺寸的基准应尽可能与其冲压时定位基准重合，并选择在冲裁过程中基本上下不变动的面或线上。

（4）冲裁加工的经济性分析

1）冲裁件的制造成本

冲裁件的制造成本包括：C C材2）降低冲压件成本的途径

C工C模

⑴降低小批量生产中的冲压件成本； ⑵使工艺合理化； ⑶多件同时冲压；⑷冲压过程的高速自动化； ⑸提高材料的利用率； ⑹节约模具费用。7.精密冲裁特点

(1)变形区处于三向压应力状态

使材料以纯剪切的形式实现分离。通过①小间隙

②齿压边圈+顶件块压紧材料来实现。

（2）小间隙

约为普通冲裁的10%

（3）凹模带有小圆角

R=0.1t，避免刃口处应力集中

以上三点使材料冲裁时不出现开裂和撕裂，获得平滑塑性剪切断面。

（4）更大的冲裁力

F=(2.3~2.5)F普通

第四章

1.弯曲变形区的应力、应变分析

板料在塑性弯曲时,变形区内的应力应变状态取决于弯曲毛坯的相对宽度 b/t 以及弯曲变形程度。

2.应力中性层：板料截面上的应力由外层的拉应力过渡到内层的压应力，其间金属的切向应力为零的金属层。

变形程度较小时，应力中性层和应变中性层相重合，均位于板料截面中心的轨迹上。

变形程度比较大时，由于径向压应力的作用，应力中性层和应变中性层都从板厚的中央向内侧移动，应力中性层的位移量大于应变中性层的位移量。

应变中型层：是指在变形前后金属纤维的长度没有发生改变的那一层金属纤维。3.偏移：

在弯曲过程中，坯料沿凹模边缘滑动时要受到摩擦阻力的作用，当坯料各边所受到的摩擦力不等时，坯料会沿其长度方向产生滑移，从而使弯曲后的零件两直边长度不符合图样要求，这种现象称为偏移。

1）产生偏移的原因

(1)弯曲件坯料形状不对称

(2)弯曲件两边折弯的个数不相等

(3)弯曲凸、凹模结构不对称。此外，坯料定位不稳定、压料不牢、凸模与凹模的圆角不对称、间隙不对称和润滑情况不一致时，也会导致弯曲时产生偏移现象。2）控制偏移的措施

(1)采用压料装置，使坯料在压紧状态下逐渐弯曲成形，从而防止坯料的滑动，而且还可得到平整的弯曲件。

(2)利用毛坯上的孔或弯曲前冲出工艺孔，用定位销插人孔中定位，使坯料无法移动。(3)根据偏移量大小，调节定位元件的位置来补偿偏移。

(4)对于不对称的零件，先成对地弯曲，弯曲后再切断。

(5)尽量采用对称的凸、凹结构，使凹模两边的圆角半径相等，凸、凹模间隙调整对称。4.最小弯曲半径rmin：

在板料不发生破坏的条件下，所能弯成零件内表面的最小圆角半径。

常用最小相对弯曲半径rmin/t表示弯曲时的成形极限。其值越小越有利于弯曲成形。

影响最小弯曲半径的因素: １）材料的力学性能：材料塑性好，允许变形量大，rmin越小.2）弯曲中心角 弯曲时，直边部分纤维将牵制弯曲区受拉状态。

当弯曲中心角＞90°时：对减小rmin作用不大。3）材料的纤维方向（弯曲方向)

当弯曲中心角＜90°时：弯曲角愈小，对减小rmin愈有利；

板料经轧制以后产生纤维组织，使板料性能呈现明显的方向性。一般顺着纤维方向的力学性能较好，不易拉裂。

4）板料的表面质量与剪切断面质量

质量越好，rmin越小。5）板料的相对宽度 6）板料的厚度 5.弯裂

弯曲时板料的外侧受拉伸，当外侧的拉伸应力超过材料的抗拉强度以后，在板料的外侧将产生裂纹，此种现象称为弯裂。

实践证明，板料是否会产生弯裂，在材料性质一定的情况下，主要与弯曲半径r与板料厚度t的比值r／t(称为相对弯曲半径)有关，r／t越小，其变形程度就越大，越容易产生裂纹。

6.回弹

塑性弯曲时伴随有弹性变形，当外载荷去除后，塑性变形保留下来，而弹性变形会完全消失，使弯曲件的形状和尺寸发生变化而与模具尺寸不一致，这种现象叫回弹。

7.影响回弹的因素

１).材料的力学性能

屈模比σs/E越大，回弹越大。即：σs越高，弹性模量E越小，回弹量越大。（塑性变形前的弹性变形量大）

2).相对弯曲半径r/t

相对弯曲半径r/t越小，变形量越大，弹性变形量所占比例越小，回弹越小。

3).弯曲中心角α

弯曲中心角α越大，表明变形区的长度越长，故回弹的积累值越大，其回弹角越大。但对弯曲半径的回弹影响不大。

4)弯曲方式及校正力大小

（1）在无底凹模内作自由弯曲时，回弹最大。（2）在有底凹模内作校正弯曲时，回弹较小。校正弯曲圆角部分的回弹比自由弯曲时大为减小。校正弯曲时圆角部分的较小正回弹与直边部分负回弹的抵销，回弹可能出现正、零或是负三种情况。（3）在弯曲U形件时，凸、凹模之间的间隙对回弹有较大的影响。间隙越大，回弹角也就越大。

5)工件的形状

工件的形状越复杂，一次弯曲所成形的角度数量越多，使回弹困难，因而回弹角减小。

6)模具间隙

在压弯U形件时，间隙大，材料处于松动状态，回弹就大；间隙小，材料被挤压，回弹就小。

8.弯曲件坯料尺寸的计算

1)圆角半径r>0.5t的弯曲件

按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，即

Lzl1l2180l1l2180(rKt)2)圆角半径r

按变形前后体积不变条件确定坯料长度。通常采用经验公式计算

Ll1l2(0.4~0.6)t8.弯曲件的工序安排原则

１．形状简单的弯曲件：采用一次弯曲成形；形状复杂的弯曲件：采用二次或多次弯曲成形。２．批量大而尺寸较小的弯曲件：尽可能采用级进模或复合模。

３．需多次弯曲时：先弯两端，后弯中间部分，前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠的定位，后次弯曲不能影响前次已成形的形状。

４．弯曲件形状不对称时：尽量成对弯曲，然后再剖切（见图）

冲压工艺与模具设计 知识点总结

1，P1，冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成形，有时对板材施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。 冲压工艺可以分成分离工序和成......

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