Chapter 2車身沖壓工藝

1、 沖壓工藝是一種塑性加工的工藝方法。 沖壓工藝：指利用安裝在沖壓設(shè)備上的模具，對（金屬）坯料施加壓力，使坯料產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件或毛坯的加工工藝方法。 沖壓與鑄造、鍛造、切削加工等其它加工方法比較，具有下列優(yōu)點(diǎn)： 1）應(yīng)用范圍廣 可沖壓金屬材料，亦可沖壓非金屬材料；可加工小型零件，亦可加工大型零件；可加工簡單形狀的零件，亦可獲得其它加工辦法難以加工的復(fù)雜曲面零件。 2)生產(chǎn)率高 沖壓大型零件，一臺(tái)沖壓設(shè)備的生產(chǎn)率可達(dá)每分鐘幾件，小件的高速?zèng)_壓則可達(dá)每分鐘上千件。 3)質(zhì)量穩(wěn)定 沖壓件的尺寸精度是靠模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需再機(jī)械加工就可滿足裝配和使用要

2、求。4)省能 沖壓時(shí)不需要加熱，也不像切削加工那樣，將部分金屬切成大量的碎屑而需要消耗很大的能量。5)材料利用率高 沖壓加工可做到少、無廢料生產(chǎn)， 還可以充分利用邊角余料等。6）制件表面質(zhì)量好 沖壓過程中材料表面不受破壞，因此制件表面質(zhì)量好。7）易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化或自動(dòng)化 沖壓操作簡單，又是冷加工，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化或自動(dòng)化。 由于上述優(yōu)點(diǎn)，所以在汽車車身制造中大量采用沖壓加工。車身的絕大多數(shù)零件都是用沖壓方法制造的。特別是大型車身覆蓋件，由于其形狀復(fù)雜，尺寸大，表面質(zhì)量要求高等，采用沖壓工藝來制造是其它任何加工方法都無法比擬的。 但是，由于沖壓模具的制造技術(shù)要求高，制造周期較長，成本高。在單件和小

3、批量生產(chǎn)中的應(yīng)用受到一定的限制。 沖壓工藝方法較多，人們習(xí)慣上按材料變形特點(diǎn)來將其分為：分離工序和成形工序1、分離工序： 指將沖壓件或毛坯沿一定的輪廓線相互分離。要能保證沖壓件分離斷面的質(zhì)量要求。2、成形工序： 指沖壓毛坯在不發(fā)生破壞的條件下產(chǎn)生塑性變形，獲得要求的制件形狀、尺寸精度（包括位置精度和表面粗糙度等級）和所需要的力學(xué)性能的加工方法。 汽車摩托車車身制造過程中常見的沖壓工藝方法有：二、沖壓工序的基本分類一、材料的質(zhì)量和沖壓性能 汽車車身沖壓件的材料除了要保證足夠的強(qiáng)度和剛性以滿足車身的使用性能要求外，還必須滿足沖壓工藝的要求。 沖壓用材料的質(zhì)量是沖壓工藝中一個(gè)非常重要的因素，它直接影

4、響到?jīng)_壓工藝過程設(shè)計(jì)、沖壓件的質(zhì)量和產(chǎn)品使用壽命，還關(guān)系到?jīng)_壓件的成本和組織均衡生產(chǎn)等。 因此，一方面應(yīng)提高沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性來改善沖壓過程的變形條件，以降低對材料的質(zhì)量要求；另一方面應(yīng)選擇具有適當(dāng)沖壓性能的材料。以適應(yīng)沖壓過程的變形要求，保證制件質(zhì)量。 材料的沖壓性能是指材料對各種沖壓加工方法的適應(yīng)能力。 沖壓性能好的材料應(yīng)是便于加工、容易得到高質(zhì)量的沖壓件，生產(chǎn)率高(一次沖壓工序的極限變形程度和總的極限變形程度大)，模具消耗低等。 影響板料沖壓性能的質(zhì)量指標(biāo)：力學(xué)性能、化學(xué)成分、金相組織、表面質(zhì)量和尺寸精度等。 1、力學(xué)性能： 1）延伸率和均勻延伸率： 材料的力學(xué)性能定義大家都很清楚，這里

5、解釋一下均勻延伸率：指試樣在拉伸試驗(yàn)中，達(dá)到強(qiáng)度極限，即試樣開始出現(xiàn)局部頸縮時(shí)的延伸率。 因?yàn)轭i縮后的塑性變形是不均勻的，它對沖壓工藝的貢獻(xiàn)不大。一般來說沖壓成形過程都是在均勻變形范圍內(nèi)進(jìn)行的。 沖壓件的尺寸越大、結(jié)構(gòu)越復(fù)雜等，所用的材料應(yīng)該有較大的均勻延伸率，否則容易拉穿試件。 2） 屈強(qiáng)比 屈強(qiáng)比是材料的屈服極限與強(qiáng)度極限的比值，較小的屈強(qiáng)比幾乎對所有的沖壓成形都是有利的。 屈強(qiáng)比較小，即材料的屈服極限較小或強(qiáng)度極限較大。材料的屈服極限較小時(shí)，材料塑性變形所需要的應(yīng)力小，能夠充分變形，對于彎曲件來說，回彈變形?。欢蛹鸢櫟内厔菪　?qiáng)度極限較大時(shí)，沖壓件不易破裂，有利于提高極限變形程度

6、3） 硬化指數(shù) 常用金屬材料在常溫下的塑性變形過程中要出現(xiàn)硬化效應(yīng)，使材料力學(xué)性能的強(qiáng)度指標(biāo)(屈服極限和強(qiáng)度極限)隨變形程度的加大而增加，同時(shí)使其塑性指標(biāo)(延伸率和斷面收縮率)低。也有少量金屬材料在一定條件下具有加工軟化特性。 材料在塑性變形中，其變形抗力(即每一瞬間的屈服應(yīng)力)隨變形程度的變化可用硬化曲線來表示。在沖壓生產(chǎn)經(jīng)常用指數(shù)曲線來近似表示硬化曲線。 硬化指數(shù)n又稱為n值，它表示在塑性變形中材料的硬化程度。 n值大，表示材料的變形抗力隨變形的進(jìn)展而增大的速度高因此，在同樣的條件下，n值大的材料在沖壓成形中不易出現(xiàn)局部的集中變形和破壞，能擴(kuò)展變形區(qū)，使變形均勻穩(wěn)定，增大極限變形程度。 材

7、料的硬化對沖壓性能也右不利的影響。硬化的結(jié)果使所需要的變形力增大，還限制了毛坯的進(jìn)一步變形。如孔邊緣部分材料硬化后容易在翻邊過程中引起開裂。常用退火熱處理來改善。 沖裁工藝是指利用沖裁模，在壓力機(jī)上使板料的一部分與另一部分分離的一類沖壓工藝。主要包括： 剪切（切斷）、落料、沖孔、修邊（切邊）和切口等。 1、沖孔：沿封閉的輪廓線分離，在工件上沖出所需形狀和尺寸的孔，沖去的為廢料，留在工作臺(tái)上的是零件。 2、落料：沿封閉的輪廓線分離，從板料上沖下所需形狀和尺寸的零件或毛坯，沖下的是零件，留在工作臺(tái)上的為毛坯。一、沖裁過程分析 沖裁是指沖壓分離工序，板料受力是從彈性變形開始，經(jīng)過塑性變形，以斷裂分離

8、結(jié)束。在沖裁過程中，沖裁凸凹模組成上下刃口，板料放在凹模上，在壓力機(jī)(或沖床)壓力作用下凸模逐步下降使板料發(fā)生變形，直至全部分離，完成沖裁。 沖裁變形過程見圖23。1、彈性變形階段 凸模接觸板料后，開始向下壓縮材料，使材料產(chǎn)生彈性壓縮和彎曲變形。板料與凸模和凹模的接觸處形成很小的圓角。隨著凸模的繼續(xù)壓入，材料的內(nèi)應(yīng)力達(dá)到彈性極限。此時(shí)，凸模下的材料略有彎曲，凹模上的材料則向上翹。2、塑性變形階段 當(dāng)凸模繼續(xù)下行、材料的內(nèi)應(yīng)力達(dá)到屈服極限時(shí)，便開始了沖裁的塑性變形階段，沖模間隙的存在，使材料除了有剪切變形外，還同時(shí)伴有彎曲和拉伸變形。隨著凸模擠入材料的深度逐漸增大，即塑性變形程度逐漸增大。材料內(nèi)

9、部的拉應(yīng)力和彎矩也都增大，變形區(qū)材料硬化加劇。直至凸、凹模刃口附近的材料應(yīng)力集中，在拉應(yīng)力作用下出現(xiàn)裂紋時(shí)，塑性變形階段即告結(jié)束。此時(shí)沖裁變形力達(dá)到最大值。3、斷裂分離階段 斷裂分離階段從材料在模具刃口附近出現(xiàn)微裂紋開始。隨著凸模繼續(xù)壓下，已形成的上、下兩面的微裂紋逐漸擴(kuò)大，并向材料內(nèi)延伸。當(dāng)上下兩條裂紋相遇重合時(shí)，材料便被剪斷分離。 二、沖裁件的斷面 材料在沖裁時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變及斷面形狀如圖24所示。沖裁件的斷面具有明顯的區(qū)域性特征，包括塌角、光亮帶、剪裂帶和毛刺等四個(gè)部分。 塌角：在凸模壓入材料時(shí)，刃口附近的材料被牽連拉入變形而形成。 光亮帶：表面光滑，表面質(zhì)量最佳，它是在塑性變形過程中由凸、

10、凸模擠壓切入材料所形成的。 剪裂帶：表面較粗糙，帶斜度而不與板平面垂直它是材料剪斷分離時(shí)所形成的。 毛刺：材料出現(xiàn)微裂紋時(shí)形成，隨凸模的下行被拉長，并殘留在沖裁件上。 1、材料的性能 塑性差的材料斷裂傾向嚴(yán)重，沖裁件斷面大部分是剪裂帶；靠塑性變形形成的光亮帶和塌角所占比例小，毛刺也較小。 而塑性好的材料則與此相反。 2、板料厚度 板料厚度是相對于模具間隙而言的。 3、模具結(jié)構(gòu) 模具結(jié)構(gòu)中對沖裁件斷面質(zhì)量影響最大的是模具間隙： 微裂紋產(chǎn)生的位置并非正對著凸、凹模刃口，而是在離刃口不遠(yuǎn)的側(cè)面上。這就導(dǎo)致沖裁件產(chǎn)生一定的毛刺。沖模間隙合適時(shí)，毛刺高度較小。 另外，凸、凹模刃口鋒利程度的影響也很大。以

11、及壓料力、凸模下對板料加反壓力和模具潤滑等都有影響。 三、沖裁模間隙 Z 指凸、凹模之間的間隙，其對沖裁件的質(zhì)量影響極大，同時(shí)影響：沖裁力、模具壽命。 1、 對沖裁件質(zhì)量的影響 1） 對沖裁件斷面的影響 圖25 沖裁模間隙較大時(shí)，材料中的拉應(yīng)力也較大，容易產(chǎn)生裂紋，塑性變形階段結(jié)束較早，因此光亮帶較小，而剪裂帶、塌角和毛刺都較大，沖裁件的翹曲也較顯著。 間隙較小，情況剛好相反。 間隙過大或過小均導(dǎo)致上、下兩面的剪裂紋不能相交重合于一線。 2） 對沖裁件尺寸精度的影響 沖裁模間隙較大時(shí)，材料受拉伸作用大，沖裁后材料的彈性恢復(fù)也較大，因此，使落料尺寸小于凹模尺寸，沖孔孔徑大于凸模直徑。另一方面，沖

12、裁模間隙較大使翹曲嚴(yán)重，而翹曲的彈性恢復(fù)使落料尺寸增大，沖孔孔徑減小，與材料受拉伸的彈性恢復(fù)正好相反沖裁模間隙較小時(shí)，材料受凸、凹模擠壓力大，沖裁后材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增大，沖孔孔徑減小。 2、對沖裁力的影響 間隙正常時(shí)，沖裁過程中的沖裁力達(dá)到最大值之后急劇減小，這是因?yàn)榭梢允股?、下裂紋重合。 沖裁模間隙較小時(shí)，材料所受的彎矩和拉應(yīng)力較小，材料不易產(chǎn)生斷裂分離，因而使沖裁力增加。 沖裁模間隙對卸料力和推件力的影響比較大。間隙增大后，從凸模上卸料或從凹?？卓谥型瞥隽慵几×Α?、對模具壽命的影響 間隙較小時(shí)，凸模與被沖孔之間、凹模與落料件之間的摩擦較大，卸料和推件時(shí)的摩擦也較大，將加劇凸

13、、凹模側(cè)面的磨損。另外，模具刃口受壓應(yīng)力較大，還容易造成刃口變形，甚至崩刃。所以，常采用較大的沖模間隙來延長模具壽命。4、沖裁模間隙值的確定 由于沖裁模間隙對沖裁件質(zhì)量、模具壽命、卸料力、推件力和沖裁力的影響規(guī)律均不相同，因此不存在一個(gè)絕對的合理間隙值能滿足各方面的要求。 選定間隙值時(shí)通常只考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)主要因素。 表23是依據(jù)沖裁時(shí)上、下裂紋重合而確定的合理間隙值，適用于汽車車身等尺寸公差范圍較大的零件。四、沖裁時(shí)各種力的計(jì)箅 1、 沖裁力 沖裁力是指在沖裁中為使材料分離所需的最大沖壓力。 沖壓力在沖裁過程中不斷變化，在塑性變形階段結(jié)束時(shí)達(dá)到最大值，與沖裁件的周邊長度、板

14、厚、材料力學(xué)性能、沖模間隙和模具刃口的利鈍狀況有關(guān)。 1）平刃沖模的沖裁力： P=K L t 式中 P沖裁力，N； L沖裁周邊長度，mm； t材料厚度，mm; 材料抗剪強(qiáng)度，MPa； K 系數(shù)。 系數(shù)K是考慮到?jīng)_模間隙的波動(dòng)和不均勻、刃口的鈍化、材料厚度及力學(xué)性能的波動(dòng)等因素而給出的一個(gè)修正系數(shù)。一般可取K=1.3。 對鋼材來說： o8bPL t b 式中：b材料的抗拉強(qiáng)度，MPa 。 2） 沖裁力過大時(shí)，可以采取以下一些措施： （1）加熱沖裁： （2）斜刃沖模和沖裁力 圖2-6四、沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 1) 沖孔形狀應(yīng)盡量簡單，最好是規(guī)則的幾何形狀或由規(guī)則的幾何形狀(如圓弧和直線)組成，以方便

15、模具的制造。 2)避免過長的懸臂與狹槽。懸臂和狹槽的寬度b要大于材料厚度t 的2倍(圖2-7a)。以增加模具相應(yīng)部位處的強(qiáng)度。 3)孔與孔之間或孔與零件邊緣之間的距離 a (圖27b)受到模具強(qiáng)度和沖裁件質(zhì)量的限制，不能過小，一般應(yīng)取a2t，且a3-4 mm。 4)沖裁輪廓線的轉(zhuǎn)角處要避免尖角，而采用圓弧轉(zhuǎn)角，以避免模具在熱處理或沖壓時(shí)轉(zhuǎn)角處開裂，防止尖角部位刃口磨損過快。在轉(zhuǎn)角的夾角大于900時(shí)，圓角半徑應(yīng)大于(0.3-0.5)t； 夾角小于900時(shí)，圓角半徑應(yīng)大于(0.60.7)t。如補(bǔ)圖所示。 5)沖孔尺寸不能過小，以保證沖裁凸模的強(qiáng)度和剛度，對于低碳鋼，最小孔徑應(yīng)大于材料的厚度。 6)

16、沖裁件的外形應(yīng)盡可能符合少廢料或無廢料的排樣要求，以降低材料消耗。 一、概述 把平板毛坯、型材或管材彎成一定的曲率和角度， 以形成一定形狀零件的工序稱為彎曲。 彎曲成形在汽車車身制造中應(yīng)用很廣。圖2-8是幾種典型的彎曲件。 在生產(chǎn)中，彎曲成形因采用不同的工具設(shè)備而形成不同的彎曲方法。如在普通壓力機(jī)上使用彎曲模的壓彎，折彎機(jī)上的折彎，滾彎機(jī)上的滾彎以及拉彎設(shè)備上拉彎等。各種彎曲方法雖然不同，但其變形過程和變形特點(diǎn)有一些共同的規(guī)律。下面主要對壓彎進(jìn)行分析。 二、彎曲變形分析 1、 彎曲變形過程2-4 彎曲工藝 2、 彎曲變形特點(diǎn) 由板料側(cè)壁的坐標(biāo)網(wǎng)格在彎曲變形前后的變化以及彎曲件圓角部分的斷面形狀

17、(圖210)可見，彎曲變形有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 1）彎曲變形區(qū)主要在圓角部分，在直邊部分“沒有變形”（僅在靠近圓角的直邊部分有少量變形）。 2）變形區(qū)內(nèi)，板料的外區(qū)(靠凹摸一側(cè)的部分)受切向拉伸而伸長，bb弧長 bb間距；內(nèi)區(qū)(靠凸模一側(cè)的部分)受切向壓縮而縮短，aa弧長 aa間距。由內(nèi)、外表面至板料中心，伸長和縮短的程度逐漸變小。在內(nèi)、外區(qū)之間，有一長度不發(fā)生變化的應(yīng)變中性層。 3）當(dāng)相對彎曲半徑(彎曲半徑r與板厚t之比r/t)較小時(shí)，彎曲變形區(qū)中的板料厚度變薄。 4）窄板(板料寬度B3t)彎曲后：橫斷面幾乎不變?nèi)詾榫匦?，圖210d。 3、 彎曲變形時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài) 彎曲變形時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)

18、如表26所示。 窄板彎曲時(shí)，板料變形區(qū)內(nèi)切向上的應(yīng)力和應(yīng)變?yōu)樽畲?，且?yīng)力和應(yīng)變的方向一致。內(nèi)區(qū)的切向應(yīng)力1是壓應(yīng)力，切向應(yīng)變1是壓縮應(yīng)變；外區(qū)的切向應(yīng)力1是拉應(yīng)力，切向應(yīng)變1是拉伸應(yīng)變。由于窄板在寬度方向上能自由變形，所以材料在寬度方向上的應(yīng)力接近于零。在寬度方向上，內(nèi)區(qū)的應(yīng)變2是拉伸應(yīng)變，外區(qū)的應(yīng)變2是壓縮應(yīng)變。在厚度方向上，由于外區(qū)的材料有向內(nèi)移動(dòng)的趨勢，使內(nèi)、外區(qū)都受到壓應(yīng)力3作用，內(nèi)區(qū)的應(yīng)變3是拉伸應(yīng)變，外區(qū)的應(yīng)變3是壓縮應(yīng)變。由此可見，窄板彎曲變形區(qū)處于平面應(yīng)力狀態(tài)和立體應(yīng)變狀態(tài)。 寬板彎曲時(shí)，切向和厚度方向的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)與窄板相同。但寬板在寬度方向上變形困難，寬度基本不變，內(nèi)、外區(qū)

19、的寬度方向應(yīng)變都接近于零。內(nèi)區(qū)寬度方向的應(yīng)力2是壓應(yīng)力，阻止材料變寬；外區(qū)寬度方向的應(yīng)力2是拉應(yīng)力，阻止材料變窄。寬板彎曲變形區(qū)處于立體應(yīng)力狀態(tài)和平面應(yīng)變狀態(tài)。 三、彎曲件的回彈 1、 回彈及其影響因素 回彈是彎曲件質(zhì)量的主要問題之一。 和任何一種塑性變形一樣，在外載荷作用下，彎曲件產(chǎn)生的變形由塑性變形和彈性變形兩部分組成。當(dāng)外載荷卸除后，彎曲件的塑性變形保留下來，而彈性變形則完全消失。彎曲件的形狀和尺寸都會(huì)發(fā)生與加載時(shí)變形方向相反的變化(圖2-11)，這種現(xiàn)象稱為彎曲件的回彈。 彎曲件回彈時(shí)，彎曲角由變?yōu)?(圖211)，彎曲半徑由r變?yōu)榱藃0。通常用回彈角來表示彎曲件的回彈程度： = 0 (

20、211) 回彈角越大，表示回彈越嚴(yán)重。 影響回彈的因素主要有以下幾點(diǎn)：1)材料的力學(xué)性能 材料的屈服極限較大、彈性模數(shù)較小或硬化指數(shù)較大時(shí)，回彈角較大。2)相對彎曲半徑 rt rt越大，彎曲件的變形程度越小， 但其中彈性變形所占的比例卻越大，因此回彈角越大。3)彎曲中心角 彎曲件圓角部分的中心角越大，表示變形區(qū)的長度越大，回彈角也越大。4)彎曲力 、彎曲方式 當(dāng)對毛坯施加的彎曲力超過彎曲變形所需的力時(shí)，就對毛坯有一個(gè)校正作用。這種校正彎曲比自由彎曲的回彈角小。校正力越大，回彈角越小。5)形狀復(fù)雜的彎曲件 若一次彎成，由于各部分互相牽制，回彈角減小。如雙角壓彎的U形件比單角壓彎的V形件回彈角要小

21、些。6)模具間隙 在U形件的彎制中，模具間隙越大，回彈角就越大。 此外，材料性能的波動(dòng)、板厚的偏差等，都會(huì)引起回彈角的變化。 2、控制回彈的措施 由于塑性變形的同時(shí)總是存在著彈性變形，所以要完全消除彎曲件的回彈是不可能的。在生產(chǎn)中，可以采取一些措施來減少回彈或補(bǔ)償回彈所產(chǎn)生的誤差。 彎曲回彈主要導(dǎo)致成形零件的形狀和尺寸精度低。因此我們要設(shè)計(jì)合理的彎曲成形工藝和模具來降低回彈的影響，提高彎曲件的精度等級。具體是根據(jù)影響回彈的各個(gè)因素，先算出回彈角，以此來修正模具角度，補(bǔ)償回彈產(chǎn)生的誤差。 減小回彈的措施：1）選用合適材料及改進(jìn)零件局部結(jié)構(gòu) 彎曲零件的回彈量大小與板料的力學(xué)性能間有著直接的關(guān)系。

22、加強(qiáng)彎曲件變形部位的剛度：例如 (圖212)壓制加強(qiáng)筋、翻邊、或采用較小的彎曲半徑。以改變變形區(qū)材料應(yīng)力、應(yīng)變分布，不僅可以增加零件的剛度，而且可以減小彎曲回彈量。 在滿足產(chǎn)品使用要求的前提下，從彎曲件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上加以改進(jìn)，增加變形部位的剛度和提高材料的塑料變形程度，以減輕回彈。 2）校正法 彎曲成形終了時(shí)，板料坯料與模具貼合以后，對坯料施加一定的附加壓力以校正彎曲變形區(qū)，迫使變形區(qū)內(nèi)層纖維沿切向產(chǎn)生拉伸應(yīng)變。這樣經(jīng)校正后的板料內(nèi)、外層纖維都被伸長變形，卸載后，內(nèi)、外層纖維都要縮短，其回彈趨勢互相抵消，從而達(dá)到減少回彈量的目的。 調(diào)整機(jī)械壓力機(jī)滑塊的下止點(diǎn)位置或延長油壓機(jī)保壓時(shí)間，從而改變校正

23、力或增加校正作用時(shí)間，以控制回彈。 3)改進(jìn)模具結(jié)構(gòu) 在凸模上作出補(bǔ)償角(圖213)， 使彎曲件回彈后達(dá)到要求的形狀尺寸。 另外，做成弧形(圖214)，局部凸起 (圖215)，突肩(圖216) 。 彎曲半徑越小，板料的切向變形程度越大。如果彎曲半徑太小，板料外區(qū)表面的變形將超過材料的許可范圍而產(chǎn)生裂紋。在保證板料表面不發(fā)生破壞的條件下，工件能夠彎成的內(nèi)表面最小圓角半徑稱為最小彎曲半徑rmin。 影響最小相對彎曲半徑rmin/t的因素有： 1)材料的力學(xué)性能 材料的塑性越好，塑性指標(biāo)(延伸率、斷面收縮率等)越高，其rmin/t越小。 2)彎曲線方向 彎曲件的彎曲線與板料軋制方向垂直時(shí)，rmin/

24、t最小；彎曲線與軋制方向平行時(shí)，rmin/t最大。如補(bǔ)圖2-18-1所示。四、最小相對彎曲半徑 rmin/t 3)板料邊緣斷面質(zhì)量 彎曲件毛坯在下料時(shí)產(chǎn)生的硬化使邊緣的材料塑性降低，下料形成的毛刺使彎曲時(shí)應(yīng)力集中，從而使rmin/t值增大。 4)彎曲中心角 彎曲件上靠近圓角部分的直邊也有一定的變形，可以起到減輕圓角部分的變形程度的作用。彎曲中心角越小，圓角部分的切向長度越小， 這種減輕作用就越顯著，rmin/t就越小。 5)板料厚度 在相同條件下，板料厚度越小，切向應(yīng)變在厚度方向上的變化梯度越大。厚度較小時(shí)，與切向變形最大的外表面相鄰的部分變形較小，可以起到阻止板料外表面產(chǎn)生局部不穩(wěn)定變形的作

25、用。因而，可以允許較大的彎曲變形，板料厚度越小，rmin/t就越小。 表27給出了鋼板的最小相對彎曲半徑。 彎曲件毛坯長度可以根據(jù)應(yīng)變中性層在彎曲前后長度不變的特點(diǎn)來確定，即應(yīng)變中性層的展開長度就是毛坯長度。 應(yīng)變中性層的位置與彎曲變形程度有關(guān)。當(dāng)變形程度較小(相對彎曲半徑rt較大)時(shí)，應(yīng)變中性層在板料厚度的中間，其曲率半徑為： =r+0.5 t (212)式中: 應(yīng)變中性層的曲率半徑，mm； r彎曲件的彎曲半徑，mm； t板料厚度，mm。當(dāng)彎曲變形程度較大(相對彎曲半徑rt較小)時(shí)，應(yīng)變中性層不在板料厚度的中間，而是向內(nèi)側(cè)偏移。五、彎曲件毛坯尺寸的確定 生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算此時(shí)的中性層

26、曲率半徑： r+K t (21 3)式中: K中性層位移系數(shù)，其值可參照表28選取。 應(yīng)變中性層的曲率半徑確定以后，可由此算出圓角部分應(yīng)變中性層的長度。將彎曲件各直邊長度和各圓角中性層長度加起來就是毛坯長度。 對于圓角半徑很小(r2t(圖221)。h過小時(shí)，彎邊在模具上支持的長度過小，不易形成足夠的彎矩，很難得到形狀準(zhǔn)確的制件。零件的使用功能要求h很小時(shí)，可先加高直邊，彎曲后再切掉；也可先在彎曲線上壓槽(圖221)，以減小彎曲所需的彎矩。如果彎曲件直邊側(cè)面帶有斜邊， 而且斜邊到達(dá)了變形區(qū)(圖222a)，則在直邊高度小于2t的區(qū)段不能彎曲到要求的角度，而且此處易開裂。必須改變零件形狀，加高直邊，

27、使h=(24)t3mm(圖222b)。 3)局部彎曲時(shí)，彎曲根部容易開裂。此時(shí)應(yīng)減小不彎曲部分的寬度B(圖223a)，使其退出彎曲變形區(qū)；或者在彎曲部分與不彎曲部分之間切槽(圖223b)。 4)彎曲有孔的板料時(shí)，如果孔位于彎曲變形區(qū)附近，則在彎曲時(shí)孔的形狀會(huì)改變。因此，應(yīng)盡量使這些孔分布在變形區(qū)以外。如果孔邊至彎曲變形區(qū)太近，可在彎曲線上沖工藝孔或切槽，以減少對孔的影響。若對孔的精度要求較高，則應(yīng)把孔的加工安排在彎曲工序之后。 5)彎曲件形狀應(yīng)對稱，以保證彎曲時(shí)板料不會(huì)因摩擦阻力不均勻而產(chǎn)生滑動(dòng)。若工件不對稱時(shí)，必須在設(shè)計(jì)模具時(shí)考慮增設(shè)壓料板或定位裝置。 拉深又叫拉延或壓延, 是利用拉深模將已

28、沖裁好的平板毛坯（或?qū)⒁褖褐频拈_口空心毛坯淺的空心杯）壓制成各種所需形狀和尺寸的開口空心零件（板料厚度基本不變）的沖壓成形工序。用拉深工藝可以制成筒形、階梯形、錐形、球形、方盒形和其它不規(guī)則形狀的開口空心薄壁類零件，如所示。 拉深件種類很多，形狀各異，各種零件的變形區(qū)位置、受力情況、變形特點(diǎn)和成形機(jī)理等也不相同，甚至有本質(zhì)的區(qū)別。因此確定工藝參數(shù)、工序順序及設(shè)計(jì)模具的原則和方法也有很大差異。為了便于工藝分析，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，可按拉深件的變形力學(xué)特點(diǎn)，將其分為：直壁旋轉(zhuǎn)體(如圓筒形)零件、曲面旋轉(zhuǎn)體(如球形)零件、直壁非旋轉(zhuǎn)體(如盒形)零件和曲面非旋轉(zhuǎn)體 (如復(fù)雜曲面的汽車車身覆蓋件不規(guī)則形狀)零

29、件等四種類型。1、 圓筒形零件拉深的變形分析 圓筒形零件的拉深是平板毛坯在凸模的作用于逐漸被壓入凹模而形成圓筒的形狀。下面來分析拉深前平板圓形毛坯上的一個(gè)扇形部分(圖224a)在拉深過程中的變形特點(diǎn)。 扇形毛坯的OC0 D0部分在全部拉深過程中都與凸模端面相接觸，始終保持其平面形狀，基本上不產(chǎn)生塑性變形或只產(chǎn)生很小的塑性變形，最終成為圓筒形的底部。這個(gè)部分在拉深過程中把凸模的作用力傳遞給圓筒側(cè)壁，起到傳遞拉深力作用。它本身處于兩向拉應(yīng)力狀態(tài)（切向、徑向，圖225)。 在拉深過程中形成的圓筒形側(cè)壁部分CDFE(圖224b)是平板毛坯扇形的C0 D0 F0 E0部分變形而成的，它是結(jié)束了塑性變形的

30、已變形區(qū)。在以后的拉深過程中，這個(gè)部分起傳遞拉深力作用，把凸模的作用力傳遞到平面法蘭ABFE部分，側(cè)壁部分是單向拉應(yīng)力狀態(tài) (圖2-25)。 平面法蘭部分ABFE(圖224b）是拉深時(shí)的主要變形區(qū)。它在徑向拉應(yīng)力作用下產(chǎn)生塑性變形，并向中心移動(dòng)，逐漸進(jìn)入凸、凹模之間的間隙而形成圓筒形側(cè)壁。變形區(qū)在向模具中心移動(dòng)時(shí)，圓周方向上的尺寸隨之減小，由于受相鄰材料的作用，在圓周方向上產(chǎn)生切向壓應(yīng)力。因此，變形區(qū)處于徑向受拉和切向受壓的應(yīng)力狀態(tài)(圖225)。變形區(qū)在切向產(chǎn)生壓縮變形，其外邊緣由初始長度 R0 縮小為 d2 (圖224)；變形區(qū)在徑向產(chǎn)生伸長變形，由毛坯的初始尺寸 R0 一d0 2 變?yōu)閳A筒

31、形的高度 H (H R0 一d0 2)。 在拉深時(shí)，板料的厚度也發(fā)生變化(圖226)。 在圓筒形拉深件的側(cè)壁上部厚度增加最多，這是因?yàn)樽冃螀^(qū)的材料除了向徑向延展外，在切向壓應(yīng)力作用下還向厚度方向流動(dòng)，越靠毛坯外緣，加厚的趨勢越大。在側(cè)壁下端靠圓角處的厚度減小量最大，這是由于這個(gè)部位受拉應(yīng)力作用的持續(xù)時(shí)間最長。這里是最容易被拉裂的危險(xiǎn)斷面。 拉深件毛坯除了在法蘭部分產(chǎn)生主要的變形之外，還在凸模圓角處和凹模圓角處產(chǎn)生彎曲變形。板料進(jìn)入凹模圓角區(qū)時(shí)要產(chǎn)生彎曲變形，通過凹模圓角區(qū)后又被反向彎曲而拉直。側(cè)壁的拉伸作用使處于凸模圓角區(qū)的板料也有類似的雙向彎曲變形。 除拉裂(如補(bǔ)圖2-26-3/4）以外，起

32、皺(如補(bǔ)圖2-26-5，與因?yàn)榻饘俨牧狭W(xué)性能各向異性導(dǎo)致的拉深件的制耳或稱凸耳不同。）也是拉深中經(jīng)常出現(xiàn)的一個(gè)主要質(zhì)量問題。拉深變形區(qū)的板料在切向壓應(yīng)力作用下，很容易失穩(wěn)而發(fā)生起皺現(xiàn)象。毛坯厚度越薄，拉深變形程度越大，就越易起皺。產(chǎn)生嚴(yán)重起皺后，材料不能流入凸、凹模間隙，毛坯會(huì)被拉斷。即使輕微起皺，材料勉強(qiáng)進(jìn)入凹模，也會(huì)在拉深件側(cè)壁留下起皺的痕跡，影響其表面質(zhì)量。最常用的防皺方法是在毛坯的法蘭面上加壓料圈(圖227)，使毛坯在壓料圈與凹模面之間的縫隙中通過。 單動(dòng)壓力機(jī)上，壓料力Q是彈性壓料裝置的彈性力或氣墊中的壓縮空氣作用力；雙動(dòng)壓力機(jī)上的壓料力Q則由壓力機(jī)的壓料滑塊直接提供。1) 拉深系

33、數(shù) m 由于各種拉深件的深度與直徑的比值不同，有的可以只用一次拉深工序制成，也有需要進(jìn)行多次拉深工序才能制成的。拉深的次數(shù)關(guān)系到拉深件的經(jīng)濟(jì)性和質(zhì)量。拉深次數(shù)的確定，既要保證拉深能夠正常進(jìn)行，不發(fā)生拉裂或起皺，又要充分利用材料的塑性變形能力。 在確定拉深次數(shù)和進(jìn)行拉深工序過程設(shè)計(jì)時(shí)，通常用拉深系數(shù)作為計(jì)算的依據(jù)。拉深系數(shù)m是指拉深后的圓筒形零件直徑d與拉深前毛坯直徑D之比： m=d/D (218) 拉深系數(shù)反映了拉深前后毛坯直徑的變化量，和毛坯邊緣在拉深時(shí)切向壓縮變形的大小。是拉深變形程度的一種表示方法。m越小，表示拉深變形程度越大。2、 圓筒形零件拉深工藝參數(shù) 對于第二次及其以后各次的拉深工

34、序，拉深系數(shù)也用類似的公式表示(如圖2-28所示)： mn =dn / dn-1 (219) 式中: mn第n次拉深工序的拉深系數(shù)； dn第n次拉深工序后所得到的圓筒形零件直徑，mm； dn-1第n次拉深工序所用的圓筒形毛坯直徑，mm。 為了減少拉深次數(shù)，通常希望采用盡可能小的拉深系數(shù)。但是當(dāng)拉深系數(shù)過小時(shí)，毛坯變形區(qū)產(chǎn)生塑性變形就需要很大的拉應(yīng)力，可能導(dǎo)致傳力區(qū)產(chǎn)生不允許的塑性變形，甚至被拉裂，變形區(qū)也容易起皺。在保證變形區(qū)為弱區(qū)，使拉深過程能正常進(jìn)行的條件下，可能采用的最小拉深系數(shù)稱為極限拉深系數(shù)。 表210是適用于低碳鋼的極限拉深系數(shù)。影響拉深系數(shù)的主要因素： （1）材料的力學(xué)性能 強(qiáng)度

35、高、塑性好(即屈強(qiáng)比s /b小)的材料，拉深性能好，拉深系數(shù)可取小些。 （ 2）材料的相對厚度 材料相對厚度 tD 較大時(shí)，拉深過程中不易起皺，所需壓料力小，拉深系數(shù)可取小些。 （3）模具圓角 凸、凹模圓角半徑較大時(shí)，毛坯在圓角處的彎曲變形小，拉深變形所需的拉應(yīng)力相應(yīng)減小，毛坯不易拉裂，因此拉深系數(shù)可以取小些。 （4）潤滑 毛坯與凹模、壓料圈之間的潤滑較好時(shí)，可降低毛坯側(cè)壁所受的拉應(yīng)力，拉深系數(shù)可以取小些。 而毛坯與凸模之間的摩擦力有減小危險(xiǎn)斷面?zhèn)鬟f拉應(yīng)力的作用，所以生產(chǎn)中常采用毛坯單面潤滑法。實(shí)際上，具體為只潤滑凹模腔和凹模上平面。2）拉深力 拉深力和壓料力是選擇設(shè)備的主要依據(jù)之一。 拉深力

36、與拉深系數(shù)、材料的力學(xué)性能、零件的尺寸、模具的結(jié)構(gòu)以及潤滑等有關(guān)。生產(chǎn)中常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算拉深力： P1=d1tb K1 (220) Pn=dntb Kn (221) 式中： P1 、Pn分別為第一次拉深力和以后各次拉深力，N； d1、dn分別為第一次拉深和以后各次拉深所得到的拉 深件直徑，mm； t材料厚度，mm；b 材料的強(qiáng)度極限，MPa； K1 、 Kn 系數(shù)，可從表211和表212中查取。3） 壓料力 壓料力的大小對拉深過程有顯著的影響。壓料力太小，防皺效果不好；壓料力太大，會(huì)增加毛坯的內(nèi)應(yīng)力，增加拉裂的危險(xiǎn)。通常取壓料力稍大于防皺所需的最低值，可按下式確定： Q=F q (222)式中

37、： Q壓料力，N； F拉深開始時(shí)的壓料面積，mm2 ； q單位壓料力，MPa。 單位壓料力q值決定于材料的力學(xué)性能、拉深系數(shù)、板料的相對厚度和潤滑等。一般說來，當(dāng)板料的強(qiáng)度高、相對厚度小、拉深系數(shù)小時(shí)，必需的q 值較大。 對于深拉深用鋼板，t0.5mm 時(shí)，取 q=2.53.0 MPa。4） 圓筒形拉深件毛坯尺寸的確定 確定拉深件毛坯時(shí)，可以忽略毛坯厚度在拉深過程中的變化，按照拉深件的表面積與毛坯面積相等的原則計(jì)算毛坯尺寸。 旋轉(zhuǎn)體拉深件的毛坯形狀是圓形的，如圖230所示計(jì)算毛坯尺寸。先把拉深件加上切邊余量h(可按表21 3選取)， 再劃分成若干個(gè)便于計(jì)算的部分， 分別算出各部分的面積，相加后

38、即得到拉深件的總面積F，然后按下式計(jì)算出圓形毛坯的直徑D： FD41） 盒形零件的拉深變形特點(diǎn) 盒形零件的拉深變形在性質(zhì)上是與圓筒形零件相同的，變形區(qū)也是一拉一壓的應(yīng)力狀態(tài)。但是圓筒形零件的拉深變形在周邊上是均勻的，而盒形零件的拉深變形在周邊上則是不均勻的。這就是這兩種零件拉深的主要差別。 盒形零件可以劃分為長度分別為A2r和B2r的4個(gè)直邊部分和半徑為 r 的4個(gè)圓角部分(圖231)。若直邊部分和圓角部分的變形沒有聯(lián)系，則盒形件的拉深就是由直邊部分的彎曲和圓角部分的拉深所組成。 但直邊部分和圓角部分是一整體，必然有相互的作用和影響協(xié)調(diào)變形協(xié)調(diào)變形，因此它們的成形不是簡單的彎曲和拉深，兩部分之

39、間并不存在明確的界限。 拉深前：在毛坯表面上的圓角部分劃上徑向放射線與同心圓組成的網(wǎng)格線，在直邊部分劃上相互垂直的等距網(wǎng)格線，距離分別為 l 和 h (圖231)。觀察拉深后網(wǎng)格變化，可以了解盒形零件的拉深變形情況。 拉深后：直邊部分上的網(wǎng)格發(fā)生了橫向壓縮和縱向伸長。網(wǎng)格的橫向尺寸：l3 l2 l1h2h1h 。由尺寸變化可以看出，直邊部分的變形是不均勻的。不論是橫向壓縮還是縱向拉伸，都是直邊中間部分變形最小，靠近圓角部分變形最大，靠近底部部分變形最小，靠近上口部分變形最大。 拉深后，圓角部分的網(wǎng)格不是與底面垂直的等距離平行線，而是上口處距離大，底部距離小的斜線。 上述現(xiàn)象表明，由于直邊部分存

40、在橫向壓縮變形，使圓角部分的拉深變形程度和變形引起的硬化程度都有所降低，變形所需要的徑向拉應(yīng)力也低于相同尺寸的圓筒形零件拉深。此外，在拉深過程中，變形區(qū)內(nèi)直邊部分材料的流動(dòng)速度大于圓角部分材料的流動(dòng)速度，直邊部分材料流動(dòng)對圓角部分材料流動(dòng)的帶動(dòng)作用使圓角部分側(cè)壁底部危險(xiǎn)斷面的拉應(yīng)力有所降低。2） 盒形件拉深的極限變形程度 由于盒形件的直邊部分緩解了圓角部分的變形程度，降低了危險(xiǎn)斷面的拉應(yīng)力；因此，盒形件的極限變形程度大于圓筒形件。盒形件的相對圓角半徑 rB(圖231)越小，直邊部分的影響就越大，極限變形程度就越高；rB越大，直邊部分的影響越小，而當(dāng) rB=0.5時(shí)，盒形件變成圓筒形件，其極限變

41、形程度也就是圓筒形件的極限變形程度了。 盒形件初次拉深的極限變形程度可以用相對高度 Hr 來表示。由平板毛坯一次拉深可能沖成的盒形件高度決定于盒形件的相對圓角半徑 rB 、相對厚度 tB 和材料的沖壓性能。對深拉深用鋼板，可按表214查取一次拉深的最大相對高度。當(dāng) tB 0.015，且AB 2時(shí)，取表中較大值。 假如盒形件的相對高度 Hr 不超過表214中所列的數(shù)值， 則盒形件可一次拉深成形。否則，必須采用多次拉深。3）盒形件毛坯形狀和尺寸的確定 盒形件毛坯的確定也按照毛坯面積等于零件表面積的原則。此外，毛坯的形狀還應(yīng)保證材料在周邊上的分布能夠滿足零件形成等高側(cè)壁的需要。 由于盒形件拉深時(shí)變形

42、的不均勻性以及零件尺寸、材料性能、模具結(jié)構(gòu)、工序數(shù)目等因素對變形的影響，現(xiàn)在還不可能比較精確地用理論計(jì)算來確定毛坯的形狀和尺寸。生產(chǎn)中常利用一些簡單的計(jì)算方法經(jīng)驗(yàn)公式初步確定一個(gè)供試驗(yàn)用的毛坯形狀和尺寸，然后按試沖結(jié)果對毛坯形狀和尺寸進(jìn)行修正。拉深一般不可能得到上口十分平齊的零件，還要對其進(jìn)行修邊。 一次拉深成形較淺的盒形件，可用下述方法初步計(jì)算毛坯的形狀和尺寸。先將盒形件的直邊按彎曲變形，圓角部分按四分之一圓筒形件拉深變形在盒形底部平面上展開(圖232)，得毛坯外形ABCDEF。直邊部分的展開長度 l: l = H+0.57 rp (223)式中: H盒形件的沖壓高度，即盒形件高度 h 與修

43、邊余量h 之 和，mm；(對于一次拉深成形，可取h=0.03h0.04h) rp盒形件底部的圓角半徑，mm。 圓角部分的展開半徑 R: 此時(shí)的毛坯形狀不具有圓滑過渡的輪廓，也沒有考慮到材料由圓角部分向直邊部分的轉(zhuǎn)移。因此，再進(jìn)行如下的修正：分別從BC的中點(diǎn)G和DE的中點(diǎn)H向圓弧R作切線，再用圓弧將切線和直邊展開線聯(lián)接起來。于是就得到毛坯的外形ALGHMF。)16. 0(86. 022pprrrrHrR 對于需要多次拉深的較深的方盒形件，可以采用圓形毛坯(圖233)，其直徑D： 對于高度和角部圓角半徑都較大的矩形盒，可以采用長圓形(圖234)或橢圓形毛坯。毛坯窄邊的曲率半徑按半個(gè)方盒計(jì)算，即取R

44、=D2。)18. 011. 0(4)5 . 0(72. 1)43. 0(413. 12rrrrHrrHBBDppp 曲面形狀零件包括球形零件、錐形零件、拋物面形狀零件和其它復(fù)雜形狀的曲面零件。車身覆蓋件大多是復(fù)雜曲面零件。曲面形狀零件拉深的變形區(qū)位置、受力情況、變形特點(diǎn)和成形機(jī)理都與圓筒形件拉深有很大的差別。下面以曲面旋轉(zhuǎn)體零件為例來分析曲面形狀零件的拉深特點(diǎn)。 圓筒形件的拉深變形區(qū)僅僅限于壓料圈下的法蘭部分，即寬度為AB的環(huán)形部分(圖235)。而在曲面形狀零件的拉深中，除了法蘭部分為變形區(qū)外，毛坯中間半徑為OB的圓形部分將由平面變?yōu)榍?，也是變形區(qū)，在很多情況下甚至是主要變形區(qū)。 圖236是

45、一個(gè)曲面零件拉深后實(shí)測的變形分布結(jié)果。括號外的數(shù)字是緯向變形值(直徑的變化量)，括號內(nèi)的數(shù)字是經(jīng)向變形值；正號表示伸長，負(fù)號表示壓縮。圖中第5點(diǎn)在拉深前后直徑?jīng)]有變化，形成一個(gè)直徑為D分界的分界圓，把毛坯的中間部分(即圖235中的OB部分)劃分成兩個(gè)不同的變形區(qū)。分界圓以內(nèi)的毛坯處于兩向受拉的應(yīng)力狀態(tài)，毛坯厚度變薄，表面積增大，其成形機(jī)理為脹形；分界圓以外的部分(即圖235中的BF部分)，毛坯處于經(jīng)向受拉和緯向受壓的應(yīng)力狀態(tài)，其成形機(jī)理為本身的拉深變形與內(nèi)部的脹形變形。 而在毛坯法蘭部分(即圖235中的AB部分)的應(yīng)力狀態(tài)和變形特點(diǎn)則完全與圓筒形件的拉深相同。由此可知，曲面形狀零件拉深的成形機(jī)

46、理同時(shí)存在著拉深和脹形兩種形式。 圖235中的BF部分處于不與模具表面接觸的懸空狀態(tài)，抗失穩(wěn)能力較差，拉深時(shí)在緯向壓應(yīng)力作用下容易起皺，這種毛坯中間部分起皺的現(xiàn)象時(shí)常成為曲面零件拉深時(shí)必須解決的主要問題。加大毛坯直徑、增加壓料力和采用有拉深筋的沖模都可以減小毛坯中間部分起皺的趨勢。這三種措施的共同特點(diǎn)，都是用增大毛坯法蘭邊的變形阻力和摩擦阻力的方法來提高徑向拉應(yīng)力的數(shù)值，增大毛坯中間部分的脹形成分，從而減小毛坯中間部分受緯向壓應(yīng)力作用的區(qū)域，降低緯向壓應(yīng)力的值。一、脹形 脹形是一種成形工序。在車身沖壓生產(chǎn)中，脹形主要用于平板毛坯的局部成形，如在沖壓件上壓制凹坑、凸臺(tái)、加強(qiáng)筋和文字等。脹形也是沖

47、壓的一種基本變形形式，常常與其它變形形式一起出現(xiàn)在復(fù)雜形狀零件的沖壓過程中。如曲面形狀零件拉深時(shí)，毛坯中間部分就要產(chǎn)生脹形變形。 在平板毛坯上局部脹形如圖237所示。當(dāng)毛坯外徑較大，超過凹?？讖饺兑陨蠒r(shí)，由于毛坯外環(huán)發(fā)生切向收縮的阻力很大，外環(huán)成為相對的強(qiáng)區(qū)。而凸模直接作用下的毛坯部分則成為弱區(qū)，所以塑性變形就局限在這個(gè)范圍里。脹形時(shí)，變形區(qū)內(nèi)的板料處于雙向拉應(yīng)力狀態(tài)， 。變形過程中，材料不向變形區(qū)外轉(zhuǎn)移，也不從外部進(jìn)入變形區(qū)內(nèi)。變形區(qū)內(nèi)板料形狀的變化是由其厚度變薄、表面積增大來實(shí)現(xiàn)的。 由于脹形時(shí)板料處于雙向受拉的應(yīng)力狀態(tài)，變形區(qū)的毛坯一般不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)起皺現(xiàn)象，沖成的零件表面光滑、質(zhì)量好。

48、由于脹形時(shí)在板料厚度方向上的拉應(yīng)力分布比較均勻，內(nèi)、外表面上的拉應(yīng)力之差較小，因而制件形狀穩(wěn)定，回彈很小，容易得到尺寸精度較高的零件。所以，有時(shí)還采用脹形的方法對沖壓成形之后的零件進(jìn)行校形，以提高尺寸精度。對于曲率不大，比較平坦的車身覆蓋件，也常用脹形方法或帶有很大脹形成分的拉深方法(如模具采用具有很強(qiáng)作用的拉深筋)來成形。 脹形的極限變形程度主要取決于材料的塑性。塑性越好，延伸率越大，極限變形程度就越大。此外，材料的硬化指數(shù)n較大、凸模圓角半徑較大、或模具表面摩擦較小時(shí)，都有利于板料的變形均勻，可使脹形的極限變形程度提高。 局部脹形的深度受極限變形程度的限制。為了避免裂紋產(chǎn)生，脹形深度不能過

49、大。對于低碳鋼，若用球形凸模，即圖237中所示 r=d2時(shí)，脹形可達(dá)到的極限深度約為 hd3；若用平端面凸模，脹形可達(dá)到的深度為 h(0.150.20)d，具體數(shù)值取決于凸模的圓角半徑 r。 在平板上壓制加強(qiáng)筋可能達(dá)到的深度決定于材料的塑性和加強(qiáng)筋的幾何形狀。對于低碳鋼，當(dāng)加強(qiáng)筋斷面具有圓滑過渡的形狀時(shí)，壓筋深度h可達(dá)到筋的寬度b的30%左右，即 h0.3b。 用剛體凸模時(shí)，平板毛坯脹形力可按下式估算： P=K L t b (226)式中： P脹形力，N; K系數(shù)，可取0.71.0，變形程度大時(shí)取較大值； L脹形區(qū)周邊長度，mm； t板料厚度，mm； b 材料的抗拉強(qiáng)度極限，MPa。 翻邊是在

50、毛坯的平面或曲面部分上使板料沿一定的曲線翻成豎立邊緣的沖壓方法。 車身沖壓件常用翻邊來作為焊接和裝配面，用翻邊來增加零件的剛度，用翻邊使覆蓋件邊緣光滑、整齊和美觀。翻邊在車身沖壓中的應(yīng)用很普遍。 按變形的性質(zhì)，翻邊可以分為伸長類翻邊和壓縮類翻邊。伸長類翻邊的切向變形是伸長變形，翻邊后的板料邊緣輪廓變長；壓縮類翻邊的切向變形是壓縮變形，翻邊后的板料邊緣輪廓變短。 當(dāng)翻邊是在毛坯的平面部分上進(jìn)行時(shí)，又稱為平面翻邊；當(dāng)翻邊是在毛坯的曲而部分上進(jìn)行時(shí)，稱為曲面翻邊。 圓孔翻邊(圖238)和常見的非圓孔內(nèi)凹曲線翻邊(圖239)屬于伸長類翻邊。 圓孔翻邊前的毛坯孔直徑為d0 (圖238)， 翻邊變形區(qū)是內(nèi)

51、徑為d0 、 外徑為D的環(huán)形部分。翻邊過程中，變形區(qū)的內(nèi)徑在凸模作用下不斷增大，直到等于凸模直徑dp時(shí)，翻邊結(jié)束，形成豎直的邊緣。翻邊過程中，變形區(qū)受切向拉應(yīng)力和徑向拉應(yīng)力兩向拉應(yīng)力作用。切向拉應(yīng)力是最大主應(yīng)力；徑向拉應(yīng)力值較小，它是由于毛坯與模具之間的摩擦而產(chǎn)生的。內(nèi)孔邊緣處于單向應(yīng)力狀態(tài)，它受到的切向拉應(yīng)力最大，產(chǎn)生的變形也最大，是翻邊破裂的危險(xiǎn)部位。 圓孔翻邊的變形程度用翻邊系數(shù)K來表示： K= d0 / D (227)1、 內(nèi)孔翻邊式中： d0翻邊前孔的直徑，mm； D翻邊后孔的直徑，若考慮板厚，可取板厚中線處 的直徑，mm。 翻邊系數(shù)K值越大，變形程度越??；K值越小，變形程度越大。翻

52、邊孔不致破裂所能達(dá)到的最小翻邊系數(shù)稱為極限翻邊系數(shù)。極限翻邊系數(shù)與許多因素有關(guān)：材料的塑性越好，極限翻邊系數(shù)越?。徊牧系南鄬穸仍酱?即 d。t 越小)，極限翻邊系數(shù)越?。?凸模工作邊緣的圓角半徑越大，極限翻邊系數(shù)越??；毛坯孔邊緣表面質(zhì)量高，無撕裂、毛刺、硬化等現(xiàn)象時(shí)，極限翻邊系數(shù)較小。低碳鋼的極限圓孔翻邊系數(shù)可按表215選取。 非圓孔的翻邊線是曲率變化的曲線(圖239)在變形區(qū)內(nèi)，翻邊線的曲率半徑越大，切向拉應(yīng)力和切向伸長變形都越小。在直線上則僅在凹模圓角處產(chǎn)生彎曲變形，沒有切向伸長變形。但由于曲線部分和直線部分是一個(gè)整體，曲線部分上的翻邊變形在一定程度上擴(kuò)展到直線部分，使直線部分也產(chǎn)生一定

53、的切向伸長，從而曲線部分的切向伸長變形程度得以減輕。因此，非圓孔的極限翻邊系數(shù)K，比圓孔的K小一些，其值可按下式近似計(jì)算: (2-28)式中: K圓孔的極限翻邊系數(shù)； 曲線部分的中心角，度。 當(dāng)大于180 0時(shí)，直線部分的影響已很不明顯，此時(shí)應(yīng)按圓孔翻邊來確定極限翻邊系數(shù)。 圓孔翻邊的毛坯孔徑 d0 (圖240)可按彎曲變形長度展開的方法做近似的計(jì)算，計(jì)算公式: (229) 式中符號的意義如圖2-40中所示 。0180KK )22. 043. 0(20trHDd 外緣翻邊有伸長類翻邊，也有壓縮類翻邊。如圖241所示的沿內(nèi)凹曲線的平面翻邊和如圖242所示的曲面翻邊是伸長類翻邊；如圖243所示的沿

54、外凸曲線的平面翻邊和如圖2-44所示的曲面翻邊是壓縮類翻邊。 伸長類外緣翻邊變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)與變形特點(diǎn)與圓孔翻邊是相同的，但與圓孔翻邊的不同之處是外緣翻邊的應(yīng)力和變形沿翻邊線的分布是不均勻的。在翻邊曲線的中間部分切向拉應(yīng)力和切向伸長變形最大，而在曲線兩端的邊緣上切向拉應(yīng)力和切向伸長變形都為零。切向伸長變形對毛坯在翻邊高度上變形的影響，使翻邊后的豎邊高度中間小，兩端大，而且豎邊的端線不垂直，向內(nèi)傾斜成一定角度，為了得到平齊一致的翻邊高度，應(yīng)對毛坯兩端的輪廓線做必要的修正，采用如圖245中虛線所示的形狀。修正量視r(shí)R和的大小而定。若翻邊高度不大，翻邊曲線曲率半徑很大，也可以不修正。2、 外緣翻邊

55、 壓縮類翻邊過程中，在毛坯變形區(qū)內(nèi)除了靠近豎邊根部圓角半徑附近的部分產(chǎn)生彎曲變形外，其豎邊部分受到切向壓應(yīng)力和徑向拉應(yīng)力的作用，產(chǎn)生切向壓縮和徑向伸長變形，而且是以受切向壓應(yīng)力和產(chǎn)生切向壓縮變形為主。實(shí)質(zhì)上，壓縮類翻邊的應(yīng)力狀態(tài)和變形特點(diǎn)與拉深是相同的。壓縮類翻邊可看作是沿不封閉曲線進(jìn)行的非軸對稱的拉深變形。其極限變形程度主要受變形區(qū)毛坯失穩(wěn)起皺的限制。 壓縮類外緣翻邊變形區(qū)的切向壓應(yīng)力和徑向拉應(yīng)力沿翻邊線的分布是不均勻的，在曲率半徑越小的部位或是越靠近曲線中間位置的部位，切向壓應(yīng)力和徑向拉應(yīng)力都越大，而在翻邊線的兩端則最小。如果采用等寬的毛坯翻邊邊緣，翻邊后會(huì)形成中間高兩端低的豎邊，兩端的豎

56、邊邊緣線向外傾斜。這個(gè)情形正好與伸長類外緣翻邊相反。為了得到豎邊高度平齊而兩端邊緣垂直的零件，需要按如圖246中虛線所示形狀對毛坯做必要的修正。 曲面翻邊時(shí)，必須使凸模和壓料面的幾何形狀與毛坯的曲面形狀相同(圖247)，而凹模的形狀則應(yīng)根據(jù)翻邊變形的規(guī)律來確定。 伸長類翻邊時(shí)，將凹模工作部分做成不同高度或斜度的斜面(圖247)，或者把凹模做成如圖248所示的形狀，使翻邊首先從毛坯的兩端開始，隨著凸模的下降，變形逐漸擴(kuò)展到毛坯的中間部分。這樣可以把材料向毛坯中間部分集中，防止開裂。 壓縮類翻邊時(shí)，將凹模做成圖249所示的形狀，使翻邊首先從毛坯的中間部分開始，隨著沖壓的進(jìn)行，切向壓縮逐漸向兩側(cè)擴(kuò)展

57、，這就把中間堆積的材料向兩側(cè)轉(zhuǎn)移，從而減少了起皺的可能性。一、壓力機(jī)的類型 1、 壓力機(jī)的分類 沖壓設(shè)備的種類很多，其中使用最普遍的是壓力機(jī)。壓力機(jī)可按下列方法進(jìn)行分類： 1 )按動(dòng)力傳遞的形式可分為機(jī)械壓力機(jī)和液壓機(jī)。 2 )按床身型式可分為開式壓力機(jī)和閉式壓力機(jī)(圖250)。 對于開式壓力機(jī)，操作者可以從三個(gè)方向接近工作臺(tái)，操作方便，結(jié)構(gòu)簡單，但是床身剛度小，易變形，對沖壓件的精度和模具的壽命有影響。因此，開式壓力機(jī)多為小型壓力機(jī)。還有一種開式可傾壓力機(jī)，床身可以傾斜，便于使工件自動(dòng)滑下去落入料箱。 對于閉式壓力機(jī)，操作者只能從前后兩個(gè)方向接近工作臺(tái)，床身的強(qiáng)度和剛度好，多為大、中型壓力機(jī)

58、。 3 )按曲柄壓力機(jī)的曲軸支承形式可分為單柱式壓力機(jī)和雙柱式壓力機(jī)(圖251) 單柱式的曲軸僅在曲柄的一側(cè)有支承座；雙柱式的曲軸在曲柄的兩側(cè)都有支承座。顯然雙柱式的精度較高。 4)按曲柄壓力機(jī)的連桿數(shù)目可分為單點(diǎn)壓力機(jī)、雙點(diǎn)壓力機(jī)、和四點(diǎn)壓力機(jī)。 單點(diǎn)壓力機(jī)的滑塊由一個(gè)連桿帶動(dòng)，通常是工作臺(tái)面較小的壓力機(jī)。雙點(diǎn)壓力機(jī)的滑塊由兩個(gè)連桿帶動(dòng)(圖252)，有兩曲軸轉(zhuǎn)向相同和相反的兩種傳動(dòng)形式。兩個(gè)曲軸轉(zhuǎn)向相反可使兩個(gè)連桿的水平作用力互相抵消，有利于滑塊運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。雙點(diǎn)壓力機(jī)的工作臺(tái)面在左右方向上較寬。四點(diǎn)壓力機(jī)的滑塊由4個(gè)連桿帶動(dòng)，它的工作臺(tái)面在前后、左右方向上都較大。 5 )按壓力機(jī)的公稱壓力可分

59、為小型壓力機(jī)、中型壓力機(jī)和大型壓力機(jī)。 公稱壓力在lOOt以下的是小型壓力機(jī)；在100300t的是中型壓力機(jī)；在300t以上的大型壓力機(jī)。 6 )按滑塊數(shù)目可分為單動(dòng)壓力機(jī)、雙動(dòng)壓力機(jī)和三動(dòng)壓力機(jī)。 單動(dòng)壓力機(jī)有一個(gè)滑塊，用于沖壓一般的沖壓件。雙動(dòng)壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊，其中一個(gè)用于拉深時(shí)壓料用，專門用于拉深大型復(fù)雜的制件。 2、壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù) 與沖壓工藝有關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)有： 1 )公稱壓力Pg ：160/200/250/315/400/500/630/800/1000/ 1250/1600/2000/2500/3150/4000t等 壓力機(jī)的公稱壓力是指滑塊在離下死點(diǎn)某一特定距離(稱為公稱壓力

60、行程Sp )或曲柄轉(zhuǎn)到某一特定角度位置(稱為公稱壓力角p )時(shí)，滑塊所允許的最大作用力。公稱壓力按噸計(jì)量。 2 )滑塊行程 S ：250/315/400/500/630mm等 滑塊行程是指從滑塊上死點(diǎn)至滑塊下死點(diǎn)的距離。它等于曲柄半徑的兩倍。 3)滑塊行程次數(shù) n ：20/16/12/10/8等 滑塊行程次數(shù)是指壓力機(jī)在空載時(shí)，每分鐘內(nèi)滑塊從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)、又回到上死點(diǎn)的連續(xù)運(yùn)行次數(shù)。 4 )最大閉合高度 Hmax 和最小閉合高度 Hmin 把滑塊調(diào)整至最上位置，且滑塊位于下死 點(diǎn)時(shí)，滑塊下平面至工作臺(tái)上平面的距離就是最大閉合高度Hmax。而把滑塊調(diào)整至最下位置且位于下死點(diǎn)時(shí)的滑塊下平面至工作