模具設計-沖壓?？荚囉脡嚎s刪除廢話版

1、模具設計基礎模具設計基礎 西安交通大學模具與塑性加工研究所西安交通大學模具與塑性加工研究所 郭郭 成成 教教 授授 王立忠王立忠 副教授副教授課程安排、要求和教材課程安排、要求和教材A A 課程安排課程安排1) 1)沖壓工藝與模具設計沖壓工藝與模具設計 課內教學課內教學1616學時學時; ;課外完成一個沖壓件的工藝課外完成一個沖壓件的工藝設計和一套沖壓模具結構設計。設計和一套沖壓模具結構設計。2 2）注塑工藝與模具設計）注塑工藝與模具設計 課內教學課內教學1616學時學時; ;課外完成一個注塑件的模具課外完成一個注塑件的模具結構設計。結構設計。B B 教學要求教學要求1 1）沖壓工藝與模具設計

2、部分）沖壓工藝與模具設計部分（1 1）掌握沖裁、彎曲、拉深、脹形、翻邊等）掌握沖裁、彎曲、拉深、脹形、翻邊等基本工序的變形特點及主要工藝參數(shù)基本工序的變形特點及主要工藝參數(shù)（2 2）熟悉各種沖壓件的工藝性）熟悉各種沖壓件的工藝性（3 3）了解典型沖壓模具的結構組成及其類型）了解典型沖壓模具的結構組成及其類型2 2）注塑工藝與模具設計部分）注塑工藝與模具設計部分（1 1）掌握塑料制品的設計原則）掌握塑料制品的設計原則（2 2）了解注塑成型過程及注塑成型工藝的影）了解注塑成型過程及注塑成型工藝的影響因素響因素（3 3）熟悉典型注塑模具的結構組成及其澆注、）熟悉典型注塑模具的結構組成及其澆注、溫度調

3、節(jié)、型腔、導向及推出、側向分型與抽溫度調節(jié)、型腔、導向及推出、側向分型與抽芯系統(tǒng)的特點芯系統(tǒng)的特點3 3）成績評定）成績評定 根據(jù)李樂山教授提出的成績評定原則。人文根據(jù)李樂山教授提出的成績評定原則。人文素質占素質占50%50%；考試占；考試占50%50%。課外兩個作業(yè)，既。課外兩個作業(yè)，既沖壓件工藝與模具設計和注塑件模具設計歸入沖壓件工藝與模具設計和注塑件模具設計歸入人文素質中。人文素質中。 調整調整: :人文素質占人文素質占30%30%；考試占；考試占70%70%。C C 教材教材11郭成、儲家佑主編郭成、儲家佑主編. . 現(xiàn)代沖壓技術手冊，北現(xiàn)代沖壓技術手冊，北京：中國標準出版社京：中國標

4、準出版社, 2005.10, 2005.1022李德群主編李德群主編. .塑料成型工藝及模具設計塑料成型工藝及模具設計, ,北京北京: :機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社, 1994,10, 1994,10 沖壓工藝與模具設計沖壓工藝與模具設計第第1章章 沖壓技術概論沖壓技術概論 沖壓是借助沖壓設備的動力，通過模具的沖壓是借助沖壓設備的動力，通過模具的作用，使板料分離或經(jīng)塑性成形而獲得一定形作用，使板料分離或經(jīng)塑性成形而獲得一定形狀、尺寸和性能制件的加工技術。沖壓加工是狀、尺寸和性能制件的加工技術。沖壓加工是金屬塑性加工的主要方法之一，也是先進制造金屬塑性加工的主要方法之一，也是先進制造技術中的一

5、種少無切削加工方法，是一種多、技術中的一種少無切削加工方法，是一種多、快、好、省的加工技術。快、好、省的加工技術。 沖壓加工通常在室溫下進行，故稱之為沖壓加工通常在室溫下進行，故稱之為冷沖壓。沖壓加工用的原材料大多為板料，故冷沖壓。沖壓加工用的原材料大多為板料，故也稱之為板料沖壓。也稱之為板料沖壓。 沖壓加工隸屬于材料成形與控制工程或材沖壓加工隸屬于材料成形與控制工程或材料加工工程的學科范圍。料加工工程的學科范圍。1.1 沖壓技術的先進性沖壓技術的先進性(1)(1)生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高 一般沖壓設備的行程次數(shù)為每一般沖壓設備的行程次數(shù)為每分鐘幾十次，而高速壓力機的行程次數(shù)高達數(shù)分鐘幾十次，而高

6、速壓力機的行程次數(shù)高達數(shù)百次，甚至千次。百次，甚至千次。 (2)(2)節(jié)約材料、節(jié)省能源節(jié)約材料、節(jié)省能源 沖壓加工的材料利用率沖壓加工的材料利用率一般可達一般可達70708585。例如，汽車發(fā)動機用曲。例如，汽車發(fā)動機用曲柄皮帶輪采用鑄造和切削加工，材料利用率為柄皮帶輪采用鑄造和切削加工，材料利用率為45.545.5，每個皮帶輪凈重，每個皮帶輪凈重5Kg5Kg，而改用沖壓皮帶，而改用沖壓皮帶輪，材料利用率增至輪，材料利用率增至71.571.5，且凈重降低一半，且凈重降低一半，僅為，僅為2.5Kg2.5Kg。(3)(3)易于實現(xiàn)機械化與自動化易于實現(xiàn)機械化與自動化(4)(4)沖壓件尺寸精度穩(wěn)定

7、，表面質量好沖壓件尺寸精度穩(wěn)定，表面質量好(5)(5)沖壓件強度高、剛度大、重量輕沖壓件強度高、剛度大、重量輕 (6)(6)沖壓加工可以制造形狀復雜的零件沖壓加工可以制造形狀復雜的零件(7)(7)沖壓生產(chǎn)操作容易，不需要高級操作技工沖壓生產(chǎn)操作容易，不需要高級操作技工 圖圖1-1 行星齒輪機構行星齒輪機構 圖圖1-2 液壓泵液壓泵圖圖1 13 3 金屬器皿及制品金屬器皿及制品 圖圖1-4 241-4 24腿引線框架腿引線框架（194銅合金，銅合金，t0.254mm） 圖圖1-5 手機外殼手機外殼圖圖1-6 液壓成形技術在汽車輕量化中的應用及轎車車身的分塊液壓成形技術在汽車輕量化中的應用及轎車車

8、身的分塊圖圖1-7 轎車后備艙外板轎車后備艙外板 1.2 沖壓技術在國民經(jīng)濟中的重要地位沖壓技術在國民經(jīng)濟中的重要地位 薄板經(jīng)過成形后，制造了相當于原材料價格薄板經(jīng)過成形后，制造了相當于原材料價格1212倍的附加值，在整個國民生產(chǎn)總值中，與薄倍的附加值，在整個國民生產(chǎn)總值中，與薄板成形相關的產(chǎn)品約占總值的板成形相關的產(chǎn)品約占總值的1/41/4。在現(xiàn)代汽車。在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，沖壓件的生產(chǎn)總值占工業(yè)中，沖壓件的生產(chǎn)總值占5959左右?？梢?，左右。可見，沖壓技術作為板材投入直接消費前主要深加工沖壓技術作為板材投入直接消費前主要深加工方法，在國民經(jīng)濟中占有非常重要地位。方法，在國民經(jīng)濟中占有非常重要地

9、位。 先進國家的模具工業(yè)已發(fā)展成為獨立的行先進國家的模具工業(yè)已發(fā)展成為獨立的行業(yè)。日本認為：業(yè)。日本認為：“模具工業(yè)是其它工業(yè)的先模具工業(yè)是其它工業(yè)的先行行業(yè)，是制造富裕社會的動力行行業(yè)，是制造富裕社會的動力”。美國工。美國工業(yè)界認為：業(yè)界認為：“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”。在德國模具工業(yè)被冠以在德國模具工業(yè)被冠以“金屬加工業(yè)中的帝金屬加工業(yè)中的帝王王”之稱。近之稱。近2020多年來，美國、日本、德國多年來，美國、日本、德國等發(fā)達國家的模具總產(chǎn)值都已超過機床的總等發(fā)達國家的模具總產(chǎn)值都已超過機床的總產(chǎn)值。目前，美國、日本模具工業(yè)企業(yè)的人產(chǎn)值。目前，美國、日本模具工業(yè)企業(yè)

10、的人年平均產(chǎn)值已高達年平均產(chǎn)值已高達5 51010萬美元。萬美元。 1.3 沖壓工序的分類沖壓工序的分類 表表1-1 1-1 沖壓的基本工序沖壓的基本工序類別類別工序工序圖例圖例特點及應用范圍特點及應用范圍分分離離沖沖裁裁落落料料用模具沿封閉線沖切板用模具沿封閉線沖切板料，沖下的部分為工件，料，沖下的部分為工件，其余為廢料其余為廢料沖沖孔孔用模具沿封閉線沖切板用模具沿封閉線沖切板材，沖下的部分是廢料材，沖下的部分是廢料剪剪切切用剪刀或模具切斷板材，用剪刀或模具切斷板材，切斷線不封閉切斷線不封閉類別類別工序工序圖例圖例特點及應用范圍特點及應用范圍分分離離切口切口在坯料上將板材部分在坯料上將板材部

11、分切開，切口部分發(fā)生切開，切口部分發(fā)生彎曲彎曲修邊修邊將拉深或成形后的半將拉深或成形后的半成品邊緣部分的多余成品邊緣部分的多余材料切掉材料切掉剖切剖切將半成品切成兩個或將半成品切成兩個或幾個工件，常用于成幾個工件，常用于成雙沖壓雙沖壓類別類別工序工序圖例圖例特點及應用范圍特點及應用范圍 成成 形形彎曲彎曲用模具使材料彎曲成用模具使材料彎曲成一定形狀一定形狀卷圓卷圓將板料端部卷圓將板料端部卷圓扭曲扭曲將平板毛坯的一部分將平板毛坯的一部分相對于另一部分扭轉相對于另一部分扭轉一個角度一個角度類別類別工序工序圖例圖例特點及應用范圍特點及應用范圍 成成 形形拉深拉深將板料毛坯壓制成空心將板料毛坯壓制成空

12、心工件，壁厚基本不變工件，壁厚基本不變翻翻邊邊孔孔的的翻翻邊邊將板料或工件上有孔的將板料或工件上有孔的邊緣翻成豎立邊緣邊緣翻成豎立邊緣外外緣緣翻翻邊邊將工件的外緣翻成圓弧將工件的外緣翻成圓弧或曲線狀的豎立邊緣或曲線狀的豎立邊緣類別類別工序工序圖例圖例特點及應用范圍特點及應用范圍 成成 形形縮口縮口將空心件的口部縮小將空心件的口部縮小擴口擴口將空心件的口部擴大，將空心件的口部擴大，常用于管子成形常用于管子成形類別類別工序工序圖例圖例特點及應用范圍特點及應用范圍成成形形起伏起伏在板料或工件上壓出在板料或工件上壓出肋條、花紋或文字，肋條、花紋或文字，在起伏處的整個厚度在起伏處的整個厚度上都有變薄上都

13、有變薄卷邊卷邊將空心件的邊緣卷成將空心件的邊緣卷成一定的形狀一定的形狀類別類別工序工序圖例圖例特點及應用范圍特點及應用范圍成成形形脹形脹形使空心件（或管料）的使空心件（或管料）的一部分沿徑向擴張，呈一部分沿徑向擴張，呈凸肚形凸肚形旋壓旋壓利用搟棒或滾輪將板料利用搟棒或滾輪將板料毛坯搟壓成一定形狀毛坯搟壓成一定形狀（分變薄與不變薄兩種）（分變薄與不變薄兩種）整形整形把形狀不太準確的工件把形狀不太準確的工件校正成形校正成形類別類別工序工序圖例圖例特點及應用范圍特點及應用范圍成成形形校平校平將毛坯或工件不平的面將毛坯或工件不平的面或彎曲予以壓平或彎曲予以壓平壓印壓印改變工件厚度，在表面改變工件厚度，

14、在表面上壓出文字或花紋上壓出文字或花紋1.4 兩種面向的產(chǎn)品視角差兩種面向的產(chǎn)品視角差 中國已從計劃經(jīng)濟走向了市場經(jīng)濟，中國已從計劃經(jīng)濟走向了市場經(jīng)濟，而制造業(yè)也從面向生產(chǎn)轉向面向市場。企而制造業(yè)也從面向生產(chǎn)轉向面向市場。企業(yè)的市場行為和對產(chǎn)品的視角表現(xiàn)在依靠業(yè)的市場行為和對產(chǎn)品的視角表現(xiàn)在依靠產(chǎn)品的新功能打入市場，憑借產(chǎn)品的高質產(chǎn)品的新功能打入市場，憑借產(chǎn)品的高質量、新款式和低價格來拓展市場，用新概量、新款式和低價格來拓展市場，用新概念來開發(fā)市場。念來開發(fā)市場。 對產(chǎn)品不同視角的差異表現(xiàn)在產(chǎn)品是聯(lián)結企對產(chǎn)品不同視角的差異表現(xiàn)在產(chǎn)品是聯(lián)結企業(yè)和市場的橋梁；產(chǎn)品要同時滿足市場與制造業(yè)和市場的橋梁

15、；產(chǎn)品要同時滿足市場與制造的要求，而生產(chǎn)視角和市場視角則注意產(chǎn)品不的要求，而生產(chǎn)視角和市場視角則注意產(chǎn)品不同的特點，如圖同的特點，如圖1-81-8所示。所示。 圖圖1-8 兩種面向的產(chǎn)品視角差兩種面向的產(chǎn)品視角差 在進行產(chǎn)品的創(chuàng)新設計時，往往會忽視對在進行產(chǎn)品的創(chuàng)新設計時，往往會忽視對零件成形工藝性的要求，成形時容易起皺、破零件成形工藝性的要求，成形時容易起皺、破裂或產(chǎn)生大的回彈，給模具制造和維修帶來困裂或產(chǎn)生大的回彈，給模具制造和維修帶來困難。故產(chǎn)品創(chuàng)新設計時應考慮零件成形工藝性。難。故產(chǎn)品創(chuàng)新設計時應考慮零件成形工藝性。做到市場視角與生產(chǎn)視角完美結合做到市場視角與生產(chǎn)視角完美結合。第第2章

16、章 沖裁沖裁 沖裁是利用模具，在壓力機上使板料分離的沖裁是利用模具，在壓力機上使板料分離的沖壓工藝，它包括落料、沖孔、修邊、切斷等沖壓工藝，它包括落料、沖孔、修邊、切斷等多種工序。沖裁的用途極廣，既可制造平板零多種工序。沖裁的用途極廣，既可制造平板零件或為成形工序備料，也可在沖壓件上進行切件或為成形工序備料，也可在沖壓件上進行切口、剖切等加工?？?、剖切等加工。 2 .1 沖裁變形特點沖裁變形特點 (1)沖裁變形過程沖裁變形過程 圖圖2-12-1顯示了沖裁變形過程。板料置于凹模之顯示了沖裁變形過程。板料置于凹模之上，凸模下降切入材料，經(jīng)歷彈性變形、塑上，凸模下降切入材料，經(jīng)歷彈性變形、塑性變形和

17、斷裂分離三個階段完成沖裁變形。性變形和斷裂分離三個階段完成沖裁變形。 圖圖2-1 沖裁變形過程沖裁變形過程 (2)沖裁變形區(qū)及其特征沖裁變形區(qū)及其特征 如圖如圖2-22-2所示，通常認為剪切變形區(qū)是以模所示，通常認為剪切變形區(qū)是以模具刃口連線為中心的紡錘形區(qū)域。隨著凸模具刃口連線為中心的紡錘形區(qū)域。隨著凸模切入板料，變形區(qū)被加工硬化區(qū)域所包圍，切入板料，變形區(qū)被加工硬化區(qū)域所包圍，但主要變形區(qū)仍為紡錘形區(qū)域。但主要變形區(qū)仍為紡錘形區(qū)域。a)初始階段初始階段 b)剪切過程中剪切過程中圖圖22 剪切變形區(qū)剪切變形區(qū) 事實上，由圖事實上，由圖2-32-3可見，沿凸模運動方向（可見，沿凸模運動方向（v

18、 v場）變形區(qū)場）變形區(qū)集中在凸、凹模刃口連線為中心的集中在凸、凹模刃口連線為中心的紡錘形區(qū)域紡錘形區(qū)域；而沿凸模運動垂直方向（；而沿凸模運動垂直方向（u u場）場）變形區(qū)集中在刃口附近變形區(qū)集中在刃口附近8 8字型區(qū)域字型區(qū)域。 可見，除了模具刃口連線附近的剪切變形之可見，除了模具刃口連線附近的剪切變形之外，在凸、凹模刃口附近，材料還存在有鐓粗、外，在凸、凹模刃口附近，材料還存在有鐓粗、擠壓、彎曲和拉伸變形。擠壓、彎曲和拉伸變形。 a ) v場場 b) u場場 圖圖23 變形區(qū)云紋圖變形區(qū)云紋圖 (3) 變形區(qū)受力分析變形區(qū)受力分析 在無壓緊裝置的沖裁時，材料所受的力如圖在無壓緊裝置的沖裁時

19、，材料所受的力如圖2-42-4所示所示, ,變形區(qū)應力狀態(tài)如圖變形區(qū)應力狀態(tài)如圖2-52-5所示。事實所示。事實上，很難滿足純剪切的條件（上，很難滿足純剪切的條件（| |1 1|=|=|3 3| |），），剪切的同時伴隨有其它類型的變形。從剪切的同時伴隨有其它類型的變形。從A A、B B、C C、D D、E E各點的應力狀態(tài)可見，凸各點的應力狀態(tài)可見，凸, ,凹模端面凹模端面的靜水壓力高于側面。的靜水壓力高于側面。裂紋首先在刃口側面裂紋首先在刃口側面處的材料中產(chǎn)生。因此，普通沖裁時，制件處的材料中產(chǎn)生。因此，普通沖裁時，制件上總會有毛刺產(chǎn)生。上總會有毛刺產(chǎn)生。 1-凸模刃口；凸模刃口；2-板料

20、；板料；3-凹模刃口凹模刃口圖圖2-4 模具作用于被加工材料上的力模具作用于被加工材料上的力圖圖25 剪切區(qū)應力狀態(tài)圖剪切區(qū)應力狀態(tài)圖 (4)沖裁力沖裁力行程曲線行程曲線 沖裁力沖裁力行程曲線與材料有關。材料塑性行程曲線與材料有關。材料塑性不同，沖裁力曲線有不同形狀和最大壓力持續(xù)不同，沖裁力曲線有不同形狀和最大壓力持續(xù)時間。圖時間。圖2-62-6為塑性材料的沖裁力為塑性材料的沖裁力- -行程曲線。行程曲線。 1凸模；凸模；2剪切面；剪切面；3凹模；凹模；4裂紋；裂紋；5塌角塌角圖圖2-6 沖裁力沖裁力-行程曲線行程曲線(5)沖裁件斷面特征帶沖裁件斷面特征帶 如圖如圖2-72-7所示，沖裁件斷面

21、有塌角、光所示，沖裁件斷面有塌角、光亮帶、斷裂帶和毛刺四個特征帶。塌角（也亮帶、斷裂帶和毛刺四個特征帶。塌角（也稱圓角帶）是凸模壓入時，刃口附近材料被稱圓角帶）是凸模壓入時，刃口附近材料被拉入變形的結果。光亮帶（也稱塑剪帶）是拉入變形的結果。光亮帶（也稱塑剪帶）是刃口切入，材料受模具側面擠壓形成的表面。刃口切入，材料受模具側面擠壓形成的表面。斷裂帶（也稱粗糙帶）是裂紋擴展形成的撕斷裂帶（也稱粗糙帶）是裂紋擴展形成的撕裂面。毛刺是伴隨裂紋出現(xiàn)而產(chǎn)生的裂面。毛刺是伴隨裂紋出現(xiàn)而產(chǎn)生的, ,間隙不間隙不合適，或刃口變鈍時，會產(chǎn)生較大毛刺。合適，或刃口變鈍時，會產(chǎn)生較大毛刺。 圖圖2-7 剪切斷面特征

22、帶剪切斷面特征帶2.2 沖裁間隙沖裁間隙 (1)間隙對沖裁件質量的影響間隙對沖裁件質量的影響 如圖如圖2-82-8所示，沖裁模具中凹模與所示，沖裁模具中凹模與凸模刃口側壁之間縫隙的距離凸模刃口側壁之間縫隙的距離 c c 稱為稱為沖裁間隙，簡稱間隙。間隙對沖裁件沖裁間隙，簡稱間隙。間隙對沖裁件質量有較大的影響。質量有較大的影響。1材料；材料；2凸模；凸模；3凹模凹模 圖圖28 沖裁模示意圖沖裁模示意圖 沖裁件質量包括斷面質量、尺寸精度及沖裁件質量包括斷面質量、尺寸精度及平面度等三方面內容。影響沖裁件質量的因平面度等三方面內容。影響沖裁件質量的因素有：間隙及分布均勻程度、材料力學性能、素有：間隙及

23、分布均勻程度、材料力學性能、模具刃口狀態(tài)、模具結構與制造精度、材料模具刃口狀態(tài)、模具結構與制造精度、材料性質等。其中間隙大小與均勻程度是最主要性質等。其中間隙大小與均勻程度是最主要因素。因素。1) 1)斷面質量斷面質量 圖圖2-92-911 11顯示了間隙對斷面質量的顯示了間隙對斷面質量的影響。間隙合適，上、下裂紋相遇，剪切面光影響。間隙合適，上、下裂紋相遇，剪切面光潔整齊，塌角、毛刺和斜度也不大。間隙過小，潔整齊，塌角、毛刺和斜度也不大。間隙過小，凸模刃口處裂紋向外錯開，在斷面上形成二次凸模刃口處裂紋向外錯開，在斷面上形成二次光亮帶。間隙過大時，凸模刃口處裂紋向里錯光亮帶。間隙過大時，凸模刃

24、口處裂紋向里錯開，材料受到拉伸，光亮帶小，塌角、斜度均開，材料受到拉伸，光亮帶小，塌角、斜度均增大，形成拉長的毛刺，對普通沖裁而言，完增大，形成拉長的毛刺，對普通沖裁而言，完全避免毛刺是困難的。全避免毛刺是困難的。 a)間隙過小間隙過小 b)間隙適中間隙適中 c)間隙過大間隙過大圖圖2-9 間隙對剪裂紋重合的影響間隙對剪裂紋重合的影響a)間隙過小間隙過小 b)間隙適中間隙適中 c)間隙過大間隙過大圖圖2-10 間隙對沖裁件斷面的影響間隙對沖裁件斷面的影響R-塌角；塌角；B-光亮帶；光亮帶；F-斷裂帶；斷裂帶；h-毛刺；毛刺；-光亮帶斜角；光亮帶斜角；-斷裂帶斜角斷裂帶斜角圖圖211 間隙對沖裁

25、件斷面質量的影響間隙對沖裁件斷面質量的影響 2)2)尺寸精度尺寸精度 指沖裁件實際尺寸與基本尺寸的差值，由兩指沖裁件實際尺寸與基本尺寸的差值，由兩方面組成方面組成 。一是沖裁件相對凸、凹模尺寸的偏。一是沖裁件相對凸、凹模尺寸的偏差，一是模具的制造偏差。在模具制造精度一差，一是模具的制造偏差。在模具制造精度一定時，沖裁件與凸、凹模尺寸產(chǎn)生偏差的原因定時，沖裁件與凸、凹模尺寸產(chǎn)生偏差的原因是，工件從凹模內推出或從凸模上卸下時，材是，工件從凹模內推出或從凸模上卸下時，材料產(chǎn)生的彈性恢復，其值可正可負。另外，模料產(chǎn)生的彈性恢復，其值可正可負。另外，模具在沖裁力作用下發(fā)生彈性變形及磨損，也會具在沖裁力作

26、用下發(fā)生彈性變形及磨損，也會使沖裁件尺寸產(chǎn)生變化使沖裁件尺寸產(chǎn)生變化。 圖圖2-122-12為間隙對落料件尺寸的影響，間為間隙對落料件尺寸的影響，間隙在料厚隙在料厚2%2%以內，制件外徑大于凹模孔徑；以內，制件外徑大于凹?？讖?；間隙從間隙從5%5%到到25%25%時，制件外徑小于凹模時，制件外徑小于凹?？讖娇讖? ,且尺寸隨間隙的增大變化不大；間隙且尺寸隨間隙的增大變化不大；間隙超過超過25%25%，制件尺寸會較大幅度變小。，制件尺寸會較大幅度變小。 軋制方向軋制方向 垂直軋制方向垂直軋制方向D=D=制件外徑凹?？讖街萍鈴桨寄？讖綀D圖2-12 間隙對落料件尺寸偏差的影響間隙對落料件尺寸偏差的

27、影響 圖圖2-132-13為間隙對沖孔尺寸的影響，間隙在料為間隙對沖孔尺寸的影響，間隙在料厚厚5%5%以下，制件孔徑比凸模外徑小，間隙增加，以下，制件孔徑比凸模外徑小，間隙增加，孔徑變大。間隙在孔徑變大。間隙在15%15%左右時，孔徑最大，隨左右時，孔徑最大，隨著間隙的增加，孔徑反而變小。著間隙的增加，孔徑反而變小。 軋制方向軋制方向垂直軋制方向垂直軋制方向D=沖孔直徑凸模外徑?jīng)_孔直徑凸模外徑圖圖2-13 間隙對沖孔件尺寸偏差的影響間隙對沖孔件尺寸偏差的影響 3)3)平面度平面度 沖裁過程中，材料受到彎矩作用產(chǎn)生穹彎，沖裁過程中，材料受到彎矩作用產(chǎn)生穹彎，影響制件的平面度。通常間隙越大，彎曲越

28、影響制件的平面度。通常間隙越大，彎曲越明顯。有時在小間隙情況下，由于凹模側面明顯。有時在小間隙情況下，由于凹模側面對制件有擠壓作用，也會出現(xiàn)較大彎曲。平對制件有擠壓作用，也會出現(xiàn)較大彎曲。平面度還與材料性質和厚度有關。為了減少彎面度還與材料性質和厚度有關。為了減少彎曲，可在凸模下加反向壓板。當沖壓件平面曲，可在凸模下加反向壓板。當沖壓件平面度要求高時，須加校平工序。度要求高時，須加校平工序。(2)(2)間隙對沖模壽命的影響間隙對沖模壽命的影響 模具壽命是以沖出合格制件數(shù)量來計算模具壽命是以沖出合格制件數(shù)量來計算的，一種是兩次刃磨間的壽命，另一種是模的，一種是兩次刃磨間的壽命，另一種是模具的總壽

29、命。如圖具的總壽命。如圖2-142-14所示，沖裁模磨損可所示，沖裁模磨損可分為三個階段：初期磨損、中期磨損和晚期分為三個階段：初期磨損、中期磨損和晚期磨損。磨損。圖圖2-14 沖裁模磨損過程沖裁模磨損過程 間隙對模具壽命有很大的影響。圖間隙對模具壽命有很大的影響。圖2-152-15為沖為沖裁數(shù)裁數(shù)1010萬件時，間隙對刃口磨損的影響。小間萬件時，間隙對刃口磨損的影響。小間隙會使擠壓應力增大，摩擦加劇溫度升高，容隙會使擠壓應力增大，摩擦加劇溫度升高，容易產(chǎn)生模具與材料的粘結現(xiàn)象。小間隙還會產(chǎn)易產(chǎn)生模具與材料的粘結現(xiàn)象。小間隙還會產(chǎn)生凹模脹裂，小凸模折斷，凸、凹?？腥械痊F(xiàn)生凹模脹裂，小凸模折斷，

30、凸、凹?？腥械痊F(xiàn)象，降低了模具壽命。象，降低了模具壽命。間隙不均勻對模具壽命間隙不均勻對模具壽命也不利，與均勻間隙相比，磨損增加也不利，與均勻間隙相比，磨損增加, ,壽命降低。壽命降低。采用大間隙，模具壽命可比小間隙時提高采用大間隙，模具壽命可比小間隙時提高2 23 3倍甚至可達倍甚至可達6 67 7倍。倍。 1凸模端面磨損；凸模端面磨損；2凹模端面磨損；凹模端面磨損；3凸模側面磨損凸模側面磨損 圖圖2-15 沖裁次數(shù)沖裁次數(shù)10萬次時間隙對刃口磨損的影響萬次時間隙對刃口磨損的影響 (3)間隙對力能消耗的影響間隙對力能消耗的影響 1) 1)沖裁力沖裁力 間隙增大，抗剪強度減小，沖裁間隙增大，抗

31、剪強度減小，沖裁力亦減小。當間隙大到一定值時，抗剪強度力亦減小。當間隙大到一定值時，抗剪強度下降甚微，沖裁力有回升趨勢。下降甚微，沖裁力有回升趨勢。 2)2)卸料力和推件力卸料力和推件力 軟鋼、不銹鋼、黃銅或軟鋼、不銹鋼、黃銅或鋁合金，間隙為料厚的鋁合金，間隙為料厚的20%20%左右時，卸料力左右時，卸料力具有最小值。間隙小于具有最小值。間隙小于10%10%或大于或大于30%30%時，時，卸料力增加。卸料力增加。 3)3)沖裁功沖裁功 沖裁功隨間隙的變化略有波動，沖裁功隨間隙的變化略有波動，間隙合適，上、下裂紋重合，沖裁功最小。間隙合適，上、下裂紋重合，沖裁功最小。間隙過小或過大，沖裁功都會增

32、加。間隙過小或過大，沖裁功都會增加。 (4)合理間隙的確定合理間隙的確定 間隙是沖裁工藝與模具設計的重要工藝參間隙是沖裁工藝與模具設計的重要工藝參數(shù)。其值的大小與均勻程度對沖裁件的斷面數(shù)。其值的大小與均勻程度對沖裁件的斷面質量、尺寸精度、平面度、模具壽命和力能質量、尺寸精度、平面度、模具壽命和力能消耗均有很大的影響。對金屬材料的普通沖消耗均有很大的影響。對金屬材料的普通沖裁而言，生產(chǎn)中常用間隙取值范圍為料厚的裁而言，生產(chǎn)中常用間隙取值范圍為料厚的5 51010。 合理間隙是一個模糊概念，沒有明確外延。合理間隙是一個模糊概念，沒有明確外延。權衡間隙對制件質量、模具壽命和力能消耗的權衡間隙對制件質

33、量、模具壽命和力能消耗的影響規(guī)律，不存在符合所有要求的間隙值。模影響規(guī)律，不存在符合所有要求的間隙值。模具使用會磨損，間隙會在一定范圍內變動。模具使用會磨損，間隙會在一定范圍內變動。模具在裝配狀態(tài)下的靜態(tài)間隙與工作狀態(tài)下的動具在裝配狀態(tài)下的靜態(tài)間隙與工作狀態(tài)下的動態(tài)間隙亦有差別。因此，在選取間隙時應根據(jù)態(tài)間隙亦有差別。因此，在選取間隙時應根據(jù)生產(chǎn)條件綜合考慮，在保證制件質量要求前提生產(chǎn)條件綜合考慮，在保證制件質量要求前提下，盡可能延長模具壽命。下，盡可能延長模具壽命。 2.3 沖裁模具刃口尺寸計算沖裁模具刃口尺寸計算 (1)沖裁件尺寸與模具尺寸的關系及其測量基準沖裁件尺寸與模具尺寸的關系及其測

34、量基準 凸、凹模刃口尺寸和公差決定了間隙的大凸、凹模刃口尺寸和公差決定了間隙的大小。正確計算和確定凸、凹模刃口尺寸和公差，小。正確計算和確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模具設計的重要工作。設計時需綜合考是沖裁模具設計的重要工作。設計時需綜合考慮變形特點，模具磨損規(guī)律，制件精度要求和慮變形特點，模具磨損規(guī)律，制件精度要求和模具制造水平。沖裁件尺寸與模具尺寸關系及模具制造水平。沖裁件尺寸與模具尺寸關系及其測量基準如圖其測量基準如圖2-162-16所示。所示。a)落料件外徑落料件外徑 b)沖孔件孔徑?jīng)_孔件孔徑圖圖2-16 工件與模具的尺寸關系工件與模具的尺寸關系1)1)沖裁件尺寸與模具尺寸的關系沖

35、裁件尺寸與模具尺寸的關系 落料件大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的落料件大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸；凸、凹模要與工件或小端尺寸等于凸模尺寸；凸、凹模要與工件或廢料發(fā)生摩擦，使凸模尺寸變小，凹模尺寸變廢料發(fā)生摩擦，使凸模尺寸變小，凹模尺寸變大，間隙增大。大，間隙增大。2)2)沖裁件尺寸的測量基準沖裁件尺寸的測量基準 在測量和使用中，落料件外徑（被包容尺寸）在測量和使用中，落料件外徑（被包容尺寸）以大端尺寸為基準，沖孔件孔徑（包容尺寸）以大端尺寸為基準，沖孔件孔徑（包容尺寸）以小端尺寸為基準。以小端尺寸為基準。 (2)(2)模具刃口尺寸和公差計算原則模具刃口尺寸和公差計算原則

36、1 1）模具的設計基準）模具的設計基準 落料模以凹模為基準，縮小凸模尺寸獲得落料模以凹模為基準，縮小凸模尺寸獲得間隙；沖孔模以凸模為基準，擴大凹模尺寸間隙；沖孔模以凸模為基準，擴大凹模尺寸獲得間隙。獲得間隙。 2 2）模具的基本尺寸）模具的基本尺寸 設計落料模時，應使凹模內徑的基本尺設計落料模時，應使凹模內徑的基本尺寸接近或等于制件最小極限尺寸；設計沖寸接近或等于制件最小極限尺寸；設計沖孔模時，應使凸模外徑接近或等于制件的孔模時，應使凸模外徑接近或等于制件的最大極限尺寸。最大極限尺寸。3 3）新模具的間隙）新模具的間隙 模具磨損后間隙總是增大的，模具要模具磨損后間隙總是增大的，模具要在合理間隙

37、范圍內有較大的磨損量，新模在合理間隙范圍內有較大的磨損量，新模具應取最小合理間隙值具應取最小合理間隙值C C minmin。4 )4 )模具刃口制造公差模具刃口制造公差 一般而言，模具刃口制造精度比沖裁件的精一般而言，模具刃口制造精度比沖裁件的精度高度高2 23 3級。若制件尺寸未注公差，可按級。若制件尺寸未注公差，可按IT14IT14來處理，對于非圓形件，模具可按來處理，對于非圓形件，模具可按IT9IT9IT11IT11制制造；對于圓形件，模具可按造；對于圓形件，模具可按IT6IT6IT7IT7制造。近制造。近年來，模具加工設備和技術有了較大程度的提年來，模具加工設備和技術有了較大程度的提高

38、，故根據(jù)實際生產(chǎn)條件可將模具的制造精度高，故根據(jù)實際生產(chǎn)條件可將模具的制造精度適當提高。適當提高。 (3)(3)模具刃口尺寸計算方法模具刃口尺寸計算方法 1 1）凸模與凹模分開加工）凸模與凹模分開加工 該方法適用于圓形或簡單規(guī)則形狀的沖裁模。該方法適用于圓形或簡單規(guī)則形狀的沖裁模。其特點是凸、凹模分別按照各自圖紙技術要求、其特點是凸、凹模分別按照各自圖紙技術要求、尺寸和公差單獨進行加工，模具間隙靠加工尺尺寸和公差單獨進行加工，模具間隙靠加工尺寸和公差保證。采用這種方法，要分別計算和寸和公差保證。采用這種方法，要分別計算和標注凸、凹模刃口的尺寸公差，其計算公式見標注凸、凹模刃口的尺寸公差，其計算

39、公式見表表2-1 2-1 。 工序工序性質性質工件工件尺寸尺寸凸模尺寸凸模尺寸凹模尺寸凹模尺寸落料落料沖孔沖孔0D0d0min)2(pcxDDp0)(pxddpdxDDd0)(dcxddp0min)2(表表2-1 分開加工法凸、凹模刃口尺寸和公差計算公式分開加工法凸、凹模刃口尺寸和公差計算公式表中：表中： 工件的公差工件的公差/mm ； x 磨損系數(shù)，為避免沖裁件尺磨損系數(shù)，為避免沖裁件尺寸都偏向極限尺寸（落料時偏向最小尺寸，沖孔時偏向最大尺寸），可取寸都偏向極限尺寸（落料時偏向最小尺寸，沖孔時偏向最大尺寸），可取系數(shù)值系數(shù)值x = 0.51。它與工件的公差等級有關：工件的公差等級為。它與工件

40、的公差等級有關：工件的公差等級為IT10以以上時，取上時，取x = 1；工件的公差等級為；工件的公差等級為IT1113時，取時，取x = 0.75；工件的公差；工件的公差等級在等級在IT14以下時，取以下時，取x = 0.5。 為保證模具間隙小于最大合理間隙（為保證模具間隙小于最大合理間隙（cmax）, ,凸、凸、凹模制造公差應滿足下列條件：凹模制造公差應滿足下列條件：dp)(2minmaxcc 分開加工的優(yōu)點是：模具有互換性，便分開加工的優(yōu)點是：模具有互換性，便于成批制造，適用于大批量生產(chǎn)。缺點是：于成批制造，適用于大批量生產(chǎn)。缺點是：為了保證合理間隙，需要較高的制模公差等為了保證合理間隙，

41、需要較高的制模公差等級，模具制造困難，加工成本高。級，模具制造困難，加工成本高。 目前，國際上先進模具企業(yè)在模具刃口尺寸目前，國際上先進模具企業(yè)在模具刃口尺寸確定上采用另一種簡單辦法。對于沖孔件，凸確定上采用另一種簡單辦法。對于沖孔件，凸模尺寸和產(chǎn)品孔基本尺寸相同，凹模尺寸由凸模尺寸和產(chǎn)品孔基本尺寸相同，凹模尺寸由凸模尺寸向外偏移單邊間隙；對落料件，凹模尺模尺寸向外偏移單邊間隙；對落料件，凹模尺寸和產(chǎn)品基本尺寸相同，凸模尺寸由凹模向內寸和產(chǎn)品基本尺寸相同，凸模尺寸由凹模向內偏移單邊間隙。值得注意的是，尺寸公差標注偏移單邊間隙。值得注意的是，尺寸公差標注一般采用的是對稱公差，否則，首先要將其轉一

42、般采用的是對稱公差，否則，首先要將其轉換為對稱公差。換為對稱公差。 圖圖2-17 臺式電腦機箱的擋板產(chǎn)品示意圖臺式電腦機箱的擋板產(chǎn)品示意圖圖圖2-18 凸模工作部分示意圖凸模工作部分示意圖圖圖2-18 凹?？资疽鈭D凹?？资疽鈭D 2)2)凸模和凹模配合加工凸模和凹模配合加工 此方法是先做凸、凹模中的一件，然后根據(jù)此方法是先做凸、凹模中的一件，然后根據(jù)制造好的凸模（或凹模）的實際尺寸，來配做制造好的凸模（或凹模）的實際尺寸，來配做另一件，保證它們之間具有最小合理間隙。落另一件，保證它們之間具有最小合理間隙。落料時，先做凹模，再以它為基準配做凸模；沖料時，先做凹模，再以它為基準配做凸模；沖孔時，先做

43、凸模，再以它為基準配做凹模。通孔時，先做凸模，再以它為基準配做凹模。通常，只需在基準件上標注尺寸和公差常，只需在基準件上標注尺寸和公差, ,另一件只另一件只標注基本尺寸標注基本尺寸, ,并注明并注明“凸模（或凹模）尺寸按凸模（或凹模）尺寸按凹模（或凸模凹模（或凸模) )實際尺寸配制實際尺寸配制, ,保證最小單面間保證最小單面間隙隙”。 配合加工方法優(yōu)點是基準件制造公差不受配合加工方法優(yōu)點是基準件制造公差不受間隙值的限制。這樣，不僅容易保證凸、凹模間隙值的限制。這樣，不僅容易保證凸、凹模的間隙，而且還可以放大基準件的制造公差，的間隙，而且還可以放大基準件的制造公差，使模具制造容易。對于復雜的沖裁

44、件，各部分使模具制造容易。對于復雜的沖裁件，各部分尺寸性質不同，凸、凹模的磨損規(guī)律也不同，尺寸性質不同，凸、凹模的磨損規(guī)律也不同，故必須對有關尺寸進行具體分析，區(qū)別對待。故必須對有關尺寸進行具體分析，區(qū)別對待。 圖圖2-202-20和圖和圖2-212-21分別為落料件及凹模尺寸和分別為落料件及凹模尺寸和沖孔件及凸模尺寸，按模具磨損后尺寸變大沖孔件及凸模尺寸，按模具磨損后尺寸變大（A A類尺寸）、變?。惓叽纾?、變?。˙ B類尺寸）、不變（類尺寸）、不變（C C類類尺寸）規(guī)律分為三種。尺寸）規(guī)律分為三種。 計算公式列于表計算公式列于表2-32-3。事實上，無論是分開。事實上，無論是分開加工法加工

45、法( (不包括國際上使用的簡易算法不包括國際上使用的簡易算法) )或配合或配合加工法，基準件（凸模或凹模）尺寸和公差的加工法，基準件（凸?；虬寄＃┏叽绾凸畹挠嬎愎娇捎萌缦氯齻€通式概括。計算公式可用如下三個通式概括。 圖圖2-20 落料件和凹模尺寸落料件和凹模尺寸 圖圖2-21 2-21 沖孔件和凸模尺寸沖孔件和凸模尺寸工序工序性質性質工件尺寸工件尺寸(圖圖2-20)凸模尺寸凸模尺寸凹模尺寸凹模尺寸落料落料按凹模尺寸配按凹模尺寸配制，保證單面制，保證單面間隙為間隙為cmincmaxC0A0B0C0CCdxAAd0)(0)(dxBBdddCC)21(ddCC)21(ddCC表表2-2 配合加工

46、法凸、凹模刃口尺寸和公差的計算公式配合加工法凸、凹模刃口尺寸和公差的計算公式 工序性工序性質質工件尺寸工件尺寸(圖圖2-21)凸模尺寸凸模尺寸凹模尺寸凹模尺寸沖孔沖孔按凸模尺寸配按凸模尺寸配制，保證單面制，保證單面間隙為間隙為cmincmax表表2-2 配合加工法凸、凹模刃口尺寸和公差的計算公式配合加工法凸、凹模刃口尺寸和公差的計算公式 C0A0B0C0CCpxAAp0)(0)(pxBBpppCC)21(ppCC)21(ppCC1) 1)磨損后增大的尺寸磨損后增大的尺寸 以接近或等于工件最小極限尺寸作為基以接近或等于工件最小極限尺寸作為基準件的基本尺寸：準件的基本尺寸：2)2)磨損后減小的尺寸

47、磨損后減小的尺寸 以接近或等于工件最大極限尺寸作為基以接近或等于工件最大極限尺寸作為基準件的基本尺寸：準件的基本尺寸： ixAAi0max)(0min)(ixBBiiiCCC)2(minmax式中式中： i 為基準件符號（凹模為為基準件符號（凹模為d，凸模為，凸模為p）。）。 3)3)磨損后不變的尺寸磨損后不變的尺寸 以工件的中間尺寸作為基準件的基本尺寸：以工件的中間尺寸作為基準件的基本尺寸：2.4 沖裁件的工藝性沖裁件的工藝性 沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度。良好的沖壓工藝性應保證材料消的難易程度。良好的沖壓工藝性應保證材料消耗少、工序數(shù)目

48、少、模具結構簡單而壽命高、耗少、工序數(shù)目少、模具結構簡單而壽命高、產(chǎn)品質量穩(wěn)定、操作簡單等等。在一般情況下，產(chǎn)品質量穩(wěn)定、操作簡單等等。在一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的是幾何形狀尺寸和對沖壓件工藝性影響最大的是幾何形狀尺寸和精度要求。精度要求。1) 1)沖裁件的形狀盡量簡單，最好是由規(guī)則幾何沖裁件的形狀盡量簡單，最好是由規(guī)則幾何形狀或由圓弧與直線組成。形狀或由圓弧與直線組成。2)2)沖裁件應當避免有過長的懸臂與狹槽，懸臂沖裁件應當避免有過長的懸臂與狹槽，懸臂及槽的寬度要大于料厚的及槽的寬度要大于料厚的2 2倍（見圖倍（見圖2-2-22a22a）。）。 圖圖2-22 沖裁件的結構工藝性沖裁

49、件的結構工藝性3)3)雖然可以沖裁出帶尖角的零件，但一般情況雖然可以沖裁出帶尖角的零件，但一般情況下，都應該用下，都應該用R R0.5t0.5t以上的圓角半徑代替沖以上的圓角半徑代替沖裁件的尖角。圓角半徑過小時，沖模壽命會顯裁件的尖角。圓角半徑過小時，沖模壽命會顯著降低。著降低。4)4)因受沖頭強度的限制，沖孔的尺寸不宜過小，因受沖頭強度的限制，沖孔的尺寸不宜過小，一般沖孔的最小尺寸（直徑或方孔的邊長）一般沖孔的最小尺寸（直徑或方孔的邊長）SS。 5)5)孔與孔之間的距離孔與孔之間的距離a a或孔與零件邊緣之間的或孔與零件邊緣之間的距離距離a a（圖（圖2-22 b2-22 b、 c c），受

50、到模具強度和沖裁），受到模具強度和沖裁零件質量的限制，其值不能過小，一般應取零件質量的限制，其值不能過小，一般應取a2ta2t。如用級進模沖裁，而且對零件精度要。如用級進模沖裁，而且對零件精度要求不高時，求不高時，a a可以適當減小，但也不宜小于板可以適當減小，但也不宜小于板厚。厚。6 6）沖裁件的尺寸精度不宜太高。一般而言應）沖裁件的尺寸精度不宜太高。一般而言應在在IT10IT10IT14IT14級之間級之間。第第3 3章章 彎曲彎曲 利用金屬的塑性變形，借助模具或工具，利用金屬的塑性變形，借助模具或工具，將毛坯彎曲成一定曲率、一定角度，形成所將毛坯彎曲成一定曲率、一定角度，形成所需形狀工件

51、的工藝方法稱為彎曲，它是沖壓需形狀工件的工藝方法稱為彎曲，它是沖壓加工的基本工序之一。如飛機的機翼（蒙加工的基本工序之一。如飛機的機翼（蒙皮）、汽車大梁、鍋爐爐體、自行車車把、皮）、汽車大梁、鍋爐爐體、自行車車把、門窗鉸鏈、計算機殼體等零件都是用彎曲工門窗鉸鏈、計算機殼體等零件都是用彎曲工序成形的。序成形的。a) b) c) d) e) f)g)a）通用壓機上彎曲）通用壓機上彎曲 b）折彎機上彎曲）折彎機上彎曲 c）滾彎機上彎曲）滾彎機上彎曲 d）滾壓成形機上彎曲）滾壓成形機上彎曲 e）彎管機上彎曲）彎管機上彎曲 f）拉彎機上彎曲）拉彎機上彎曲 g）自動彎曲機上彎曲）自動彎曲機上彎曲圖圖3-1

52、 各種彎曲方法示意圖各種彎曲方法示意圖3.1 3.1 彎曲變形特點彎曲變形特點 (1)(1)彎曲變形過程彎曲變形過程 圖圖3-23-2顯示了顯示了V V形零件的彎曲形零件的彎曲變形過程。板料變形過程。板料置于凹模之上，凸模下降接觸毛坯后開始產(chǎn)生置于凹模之上，凸模下降接觸毛坯后開始產(chǎn)生彎曲，經(jīng)歷彈性彎曲、彈彎曲，經(jīng)歷彈性彎曲、彈- -塑性彎曲、純塑性彎塑性彎曲、純塑性彎曲和校正彎曲四個階段完成彎曲變形。曲和校正彎曲四個階段完成彎曲變形。圖圖3-2 彎曲變形過程彎曲變形過程 由圖中可見由圖中可見, ,彎曲變形過程中彎曲變形過程中, ,彎曲半徑由彎曲半徑由r r0 0 到到r rp p逐漸變小，彎曲

53、力臂也由逐漸變小，彎曲力臂也由l l0 0 變?yōu)樽優(yōu)閘 lk k 。隨著。隨著彎曲半徑和力臂的減小彎曲變形程度增大彎曲半徑和力臂的減小彎曲變形程度增大, ,變形變形力增加。圖力增加。圖3-33-3顯示了與之相應的切向應力分顯示了與之相應的切向應力分布。布。a)彈性彎曲彈性彎曲 b)沒有硬化的彈沒有硬化的彈塑性彎曲塑性彎曲 c)有硬化的彈塑性彎曲有硬化的彈塑性彎曲d)沒有硬化的線性純塑性彎曲沒有硬化的線性純塑性彎曲 e)有硬化的線性純塑性彎曲有硬化的線性純塑性彎曲 圖圖3-3 各種彎曲切向應力分布各種彎曲切向應力分布(2)(2)主要變形區(qū)主要變形區(qū) 如圖如圖3-43-4所示所示, ,圓角部分的正

54、方形網(wǎng)格變成了圓角部分的正方形網(wǎng)格變成了扇形，而遠離圓角的直邊部分，網(wǎng)格仍保持原扇形，而遠離圓角的直邊部分，網(wǎng)格仍保持原來的正方形，即沒有參與變形，在靠近圓角處來的正方形，即沒有參與變形，在靠近圓角處的直邊有少量變化。因此，可以認為彎曲的變的直邊有少量變化。因此，可以認為彎曲的變形區(qū)主要集中在曲率發(fā)生變化的圓角部分。還形區(qū)主要集中在曲率發(fā)生變化的圓角部分。還可看出可看出, ,變形時變形時, ,外層纖維受拉伸長外層纖維受拉伸長; ;內層纖維受內層纖維受壓縮短壓縮短, ,存在一應力和應變的中性層存在一應力和應變的中性層, ,變形極不變形極不均勻。均勻。 圖圖3-4 工件側面正方形網(wǎng)格的變化工件側面

55、正方形網(wǎng)格的變化a）窄板）窄板 b）寬板）寬板圖圖3-5 窄板與寬板彎曲后橫斷面的變化情況窄板與寬板彎曲后橫斷面的變化情況 (3)(3) 彎曲變形區(qū)應力、應變狀態(tài)彎曲變形區(qū)應力、應變狀態(tài) 圖圖3-53-5和和3-63-6顯示了彎曲變形區(qū)所受應力和應顯示了彎曲變形區(qū)所受應力和應變狀態(tài)?？梢娮儬顟B(tài)?？梢? ,無論是窄板或寬板，都在縱向產(chǎn)無論是窄板或寬板，都在縱向產(chǎn)生最大應力與應變。內區(qū)受壓縮縮短，應力和生最大應力與應變。內區(qū)受壓縮縮短，應力和應變均為負；外區(qū)受拉伸長，應力和應變均為應變均為負；外區(qū)受拉伸長，應力和應變均為正。對于正。對于窄板，沿寬度方向能自由變形，材料窄板，沿寬度方向能自由變形，材

56、料處于平面應力和立體應變狀態(tài)；對于寬板，受處于平面應力和立體應變狀態(tài)；對于寬板，受材料相互抑制，材料處于立體應力和平面應變材料相互抑制，材料處于立體應力和平面應變狀態(tài)。狀態(tài)。圖圖3-6 板料彎曲變形區(qū)的應力、應變狀態(tài)板料彎曲變形區(qū)的應力、應變狀態(tài)(4)(4)彎曲力彎曲力行程曲線行程曲線 V V形彎曲件彎曲力形彎曲件彎曲力- -行程曲線如圖行程曲線如圖3-73-7所示。在所示。在凸、凹模隔著材料完全吻合以前的彎曲稱為自凸、凹模隔著材料完全吻合以前的彎曲稱為自由彎曲。接著，凸模下壓，彎曲力急劇上升，由彎曲。接著，凸模下壓，彎曲力急劇上升，稱為校正彎曲。在彈性彎曲階段，彎曲力線性稱為校正彎曲。在彈性

57、彎曲階段，彎曲力線性上升；在彈上升；在彈- -塑性和純塑性變形（自由彎曲）階塑性和純塑性變形（自由彎曲）階段，彎曲力基本不變或略呈下降趨勢；當進入段，彎曲力基本不變或略呈下降趨勢；當進入校正彎曲階段時，彎曲力將急劇上升。校正彎曲階段時，彎曲力將急劇上升。 1彈性彎曲；彈性彎曲；2自由彎曲；自由彎曲；3校正彎曲校正彎曲圖圖3-7 彎曲過程力彎曲過程力行程曲線行程曲線（5 5）彎曲件尺寸與厚度變化特征。）彎曲件尺寸與厚度變化特征。 彎曲時，外區(qū)材料變薄，內區(qū)材料變厚。彎曲時，外區(qū)材料變薄，內區(qū)材料變厚。當當 r/tr/t4 4 時，中性層位置向內移動。中性層的時，中性層位置向內移動。中性層的內移使

58、拉伸區(qū)大于壓縮區(qū)，板料外區(qū)的變薄量內移使拉伸區(qū)大于壓縮區(qū)，板料外區(qū)的變薄量大于內區(qū)加厚量，引起了板料整體的變薄，總大于內區(qū)加厚量，引起了板料整體的變薄，總長度增加。長度增加。 r/tr/t 愈小，中性層內移愈多，板料變愈小，中性層內移愈多，板料變薄也愈嚴重，長度的增加也越大。變形區(qū)板料薄也愈嚴重，長度的增加也越大。變形區(qū)板料厚度和長度的變化給毛坯展開尺寸的計算帶來厚度和長度的變化給毛坯展開尺寸的計算帶來了困難。了困難。3.2 最小彎曲半徑及其影響因素最小彎曲半徑及其影響因素 （1）相對彎曲半徑的概念相對彎曲半徑的概念 從上述分析可以看出，在彎曲件受拉區(qū)域從上述分析可以看出，在彎曲件受拉區(qū)域最外

59、層的纖維變形程度最大。由圖最外層的纖維變形程度最大。由圖3-83-8可見，可見，最外層纖維的縱向應變?yōu)椋鹤钔鈱永w維的縱向應變?yōu)椋?(r+t)-(r+t/2)/(r+t/2) = 1/(1+2r/t) 即縱向應變與相對彎曲半徑即縱向應變與相對彎曲半徑 r/tr/t 有近似反比關有近似反比關系。生產(chǎn)中，習慣上用相對彎曲半徑系。生產(chǎn)中，習慣上用相對彎曲半徑 r/tr/t 來表來表示彎曲的變形程度。由式中可見，示彎曲的變形程度。由式中可見，r/tr/t 越小，越小，變形程度越大。變形程度越大。圖圖3-8 彎曲變形區(qū)的幾何關系彎曲變形區(qū)的幾何關系（2 2）最小彎曲半徑的概念）最小彎曲半徑的概念 生產(chǎn)中用

60、最外層纖維產(chǎn)生裂紋時的相對彎曲生產(chǎn)中用最外層纖維產(chǎn)生裂紋時的相對彎曲半徑反映板料的彎曲加工極限，用半徑反映板料的彎曲加工極限，用r rminmin/ /t t 來表示，來表示，稱為最小相對彎曲半徑，簡稱最小彎曲半徑。稱為最小相對彎曲半徑，簡稱最小彎曲半徑。（3）影響最小彎曲半徑的因素影響最小彎曲半徑的因素 1)材料的力學性能及材料的力學性能及材料供應狀態(tài)材料供應狀態(tài) 材料力學性能直接影響材料力學性能直接影響 r rminmin大小，塑性好的大小，塑性好的材料，即材料，即 、 大的材料，外層纖維允許變形程大的材料，外層纖維允許變形程度大，許可最小彎曲半徑就小。度大，許可最小彎曲半徑就小。maxm