沖壓成形原理課件

1、沖壓成形原理沖壓成形原理沖壓成形原理沖壓成形原理二、沖壓成形 利用模具使板料分離或變形的加工方法。 生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好且穩(wěn)定、重量輕，常用作結(jié)構(gòu)件。 1、基本工序 A、沖裁 成形過程：彈性、塑性、斷裂。 分為落料與沖孔。 B、拉深 板料在凸凹模的作用下變形成為開口二、沖壓成形 利用模具使板料分離或變形的加工方法?？招募?基本過程 受力狀態(tài) 破壞現(xiàn)象 C、彎曲 板料受壓彎曲成所需（模具）形狀。 受力狀態(tài) 回彈 D、翻邊、脹形、收口、壓筋空心件。 2、沖壓設(shè)備：剪床 沖床 3、常用方法 A、簡單：一個(gè)沖程完成一個(gè)工序。 B、連續(xù)：一個(gè)沖程在模具不同位置完成多個(gè)工序。 C、復(fù)合：一個(gè)沖程在模具同一

2、位置上下完成多個(gè)工序。 2、沖壓設(shè)備：剪床 沖床 原材料： 具有塑性的金屬材料，如低碳鋼、奧氏體不銹鋼、銅或鋁及其合金等，也可以是非金屬材料，如膠木、云母、纖維板、皮革等。板料沖壓的特點(diǎn)： （1）沖壓生產(chǎn)操作簡單，生產(chǎn)率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。 （2）沖壓件的尺寸精確，表面光潔，質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好，一般不再進(jìn)行機(jī)械加工，即可作為零件使用。 （3）金屬薄板經(jīng)過沖壓塑性變形獲得一定幾何形狀，并產(chǎn)生冷變形強(qiáng)化，使沖壓件具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高和剛性好的優(yōu)點(diǎn)。 （4）沖模是沖壓生產(chǎn)的主要工藝裝備，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，制造費(fèi)用相對較高，故沖壓適合在大批量生產(chǎn)條件下采用。板料沖壓 板料沖壓沖壓設(shè)備 主要

3、有剪床和沖床兩大類。剪床是完成剪切工序，為沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備原料的主要設(shè)備。沖床是進(jìn)行沖壓加工的主要設(shè)備，按其床身結(jié)構(gòu)不同，有開式和閉式兩類沖床。按其傳動方式不同，有機(jī)械式?jīng)_床與液壓壓力機(jī)兩大類。 沖床的主要技術(shù)參數(shù)是以公稱壓力來表示的，公稱壓力（kN）是以沖床滑塊在下止點(diǎn)前工作位置所能承受的最大工作壓力來表示的。我國常用開式?jīng)_床的規(guī)格為632000kN，閉式?jīng)_床的規(guī)格為10005000kN。開式?jīng)_床 1腳踏板 2工作臺 3滑塊 4連桿 5偏心套 6制動器 7偏心軸8離合器 9皮帶輪 10電動機(jī) 11床身 12操作機(jī)構(gòu) 13墊板沖壓設(shè)備開式?jīng)_床 沖壓基本工序可分為落料、沖孔、切斷等分離工序，和拉深、

4、彎曲等變形工序兩大類。（一）分離工序 分離工序統(tǒng)稱為沖裁，它是使板料的一部分與另一部分分離的加工工序。切斷：使板料按不封閉輪廓線分離的工序叫切斷；落料：是從板料上沖出一定外形的零件或坯料，沖下部分是成品。沖孔：是在板料上沖出孔，沖下部分是廢料。沖孔和落料又統(tǒng)稱為沖裁。沖壓基本工序 沖壓基本工序可分為落料、沖孔、切斷等分離工序，1沖裁變形過程 沖裁可分為普通沖裁和精密沖裁。普通沖裁的刃口必須鋒利，凸模和凹模之間留有間隙，板料的沖裁過程可分為三個(gè)階段。（1）彈性變形階段 （2）塑性變形階段 （3）剪裂分離階段 1沖裁變形過程 （1）彈性變形階段 塌角是因沖模壓入時(shí),刃口附近的材料被拉入凹模發(fā)生彎曲

5、與拉伸形成的;光亮帶是凸凹模擠入材料產(chǎn)生剪切變形時(shí)形成的,有光滑的垂直面;剪裂帶是由于刃口處的微裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展形成的撕裂帶,表面粗糙,略帶斜度.塌角是因沖模壓入時(shí),刃口附近的材料被拉入凹模發(fā)生彎曲與拉伸形 板料沖裁時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變十分復(fù)雜，除剪切應(yīng)力應(yīng)變外，還有拉伸、彎曲和擠壓等應(yīng)力應(yīng)變，如圖所示。當(dāng)模具間隙正常時(shí)，沖裁件的斷面有圓角帶、光亮帶、剪裂帶和毛刺四部分組成。沖裁變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變 1圓角帶 2光亮帶 3剪裂帶 4毛刺 板料沖裁時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變十分復(fù)雜，除剪切應(yīng)力應(yīng)變外，還有 如果間隙過大，會使得圓角帶和毛刺加大，板料的翹曲也會加大，如圖a所示；如果沖裁間隙過小，會使沖裁力加大，不

6、僅會降低模具壽命，還會使沖裁件的斷面形成二次光亮帶，在兩個(gè)光面間夾有裂紋，如圖b所示，這些都會影響沖裁件的斷面質(zhì)量。因此，選擇合理的沖裁間隙對保證沖裁件質(zhì)量，提高模具壽命，降低沖裁力都是十分重要的。間隙對斷面質(zhì)量的影響 a）間隙過大 b）間隙過小 如果間隙過大，會使得圓角帶和毛刺加大，板料的翹曲也（1）沖裁間隙的選擇 設(shè)計(jì)沖裁模時(shí)，可以按相關(guān)設(shè)計(jì)手冊選用沖裁間隙或利用下列經(jīng)驗(yàn)公式選擇合理的間隙值。 Z=2Ct式中 Z凸模與凹模間的雙面間隙，單位為mm； C與材料厚度、性能有關(guān)的系數(shù)； t板料厚度，單位為mm。材料 板 厚t/mm t3t3軟鋼、純鐵 0.060.09 當(dāng)斷面質(zhì)量無特別要求時(shí)，將

7、t3的相應(yīng)C值放大1.5倍 銅、鋁合金 0.060.10 硬 鋼 0.080.12 沖裁間隙系數(shù)C值（1）沖裁間隙的選擇 設(shè)計(jì)沖裁模時(shí)，可以按相關(guān)設(shè)計(jì)手冊選用（2）刃口尺寸計(jì)算 刃口尺寸的計(jì)算原則如下： 1) 落料時(shí)，落料尺寸由凹模決定，應(yīng)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，凸模尺寸與凹模配制； 沖孔尺寸由凸模決定，應(yīng)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，凹模尺寸與凸模配制。凸、凹模配制時(shí)應(yīng)保證沖裁的合理間隙。 2）凸、凹模應(yīng)考慮模具的磨損規(guī)律，凹模磨損后會增大落料件的尺寸，因而凹模的刃口基本尺寸應(yīng)接近落料件的最小極限尺寸；凸模刃口基本尺寸應(yīng)趨向于孔的最大極限尺寸。 3）當(dāng)凸、凹模采用配制加工時(shí)，刃口尺寸的制造公差一般為沖裁件公差

8、的1/31/4。如果凸、凹模分別加工時(shí)，其制造公差之和應(yīng)小于或等于最大與最小間隙之差的絕對值，即：（凹+凸）Zmax Zmin。 4）刃口尺寸計(jì)算要根據(jù)模具制造特點(diǎn)，沖裁件的形狀簡單時(shí)，其模具采用分別加工法計(jì)算，沖裁件形狀復(fù)雜時(shí)，其模具用配制法計(jì)算。（2）刃口尺寸計(jì)算 （3）沖裁力計(jì)算 沖裁力是板料沖裁時(shí)作用在凸模上的最大抗力. 沖裁力計(jì)算公式為： F=KLt 或 F=Ltb 式中 F沖裁力，單位為N； L沖切刃口周長，單位為mm； t板料厚度，單位為mm； 板料的抗剪強(qiáng)度，單位為MPa； b板料的抗拉強(qiáng)度，單位為MPa K安全系數(shù)，常取1.3。（3）沖裁力計(jì)算 （4）排樣設(shè)計(jì) 沖裁件在條料上

9、的布置方法稱為排樣。排樣設(shè)計(jì)包括選擇排樣方法、確定搭邊值、計(jì)算送料步距和條料寬度，畫排樣圖等。 1）排樣方法可分為以下三種，如圖2-44所示。有廢料排樣法，如圖a所示，沿沖裁件周邊都有工藝余料（稱為搭邊），沖裁沿沖裁件輪廓進(jìn)行，沖裁件質(zhì)量和模具壽命較高，但材料利用率較低；少廢料排樣法，如圖b所示，沿沖裁件部分周邊有工藝余料。這樣的排樣法，沖裁沿工件部分輪廓進(jìn)行，材料的利用率較有廢料排樣法高，但沖裁件精度有所降低；無廢料排樣法，如圖c所示，沿沖裁件周邊沒有工藝余料，采用這種排樣法時(shí)，沖裁件實(shí)際是由切斷條料獲得，材料的利用率高，但沖裁件精度低，模具壽命不高。排樣方法 a）有廢料排樣法 b）少廢料排

10、樣法 c）無廢料排樣法（4）排樣設(shè)計(jì) 排樣方法 2）搭邊 是指沖裁件與沖裁件之間，沖裁件與條料兩側(cè)邊之間留下的工藝余料，其作用是保證沖裁時(shí)刃口受力均勻和條料正常送進(jìn)。搭邊值通常由經(jīng)驗(yàn)確定，一般在0.55mm之間，材料越厚、越軟以及沖裁件的尺寸越大，形狀越復(fù)雜，搭邊值應(yīng)越大。3）畫排樣圖 排樣圖是排樣設(shè)計(jì)的最終表達(dá)形式，是編制沖壓工藝與設(shè)計(jì)模具的主要依據(jù)。一般在模具裝配圖的右上角畫出沖裁件圖與排樣圖。在排樣圖上應(yīng)標(biāo)注條料寬度B及其公差、表明沖壓加工工序內(nèi)容、沖壓模具的壓力中心位置、送料步距A、搭邊值a等，如圖所示。排樣圖2）搭邊排樣圖沖裁件結(jié)構(gòu)工藝性 指沖裁件結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸對沖裁工藝的適應(yīng)性。

11、主要包括以下幾方面：（1）沖裁件的形狀應(yīng)力求簡單、對稱，有利于排樣時(shí)合理利用材料，盡可能提高材料的利用率。（2）沖裁件轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡量避免尖角，以圓角過渡。一般在轉(zhuǎn)角處應(yīng)有最小半徑的圓角的要求,如圖所示，以減小角部模具的磨損。（3）沖裁件應(yīng)避免長槽和細(xì)長懸臂結(jié)構(gòu)，對孔的最小尺寸及孔距間的最小距離等，也都有一定限制。對沖裁件的有關(guān)尺寸要求如圖所示。（4）沖裁件的尺寸精度要求應(yīng)與沖壓工藝相適應(yīng)，其合理經(jīng)濟(jì)精度為IT9IT12，較高精度沖裁件可達(dá)到IT8IT10。采用整修或精密沖裁等工藝，可使沖裁件精度達(dá)到IT6IT7，但成本也相應(yīng)提高。沖裁件的有關(guān)尺寸沖裁件結(jié)構(gòu)工藝性 沖裁件的有關(guān)尺寸整修與精密沖裁

12、整修是在模具上利用切削的方法，將沖裁件的邊緣或內(nèi)孔切去一小層金屬，從而提高沖裁件斷面質(zhì)量與精度的加工方法，如圖所示。整修可去除普通沖裁時(shí)在斷面上留下的圓角、毛刺與剪裂帶等。整修余量約為0.10.4mm，工件尺寸精度可達(dá)IT7IT6。精密沖裁又稱為無間隙或負(fù)間隙沖裁，如圖所示。 a）外緣整修 b）內(nèi)孔整修 1凸模 2凹模 精密沖裁與普通沖裁 a）帶齒圈壓板精沖 b）普通沖裁 1凸模 2齒圈壓板 3坯料 4凹模 5頂板整修與精密沖裁 精密沖裁又稱為無間隙或負(fù)間隙沖裁，如圖所示（二）彎曲工序 將金屬材料彎曲成一定角度和形狀的工藝方法稱為彎曲，彎曲方法可分為：壓彎、拉彎、折彎、滾彎等。最常見的是在壓力

13、機(jī)上壓彎。1彎曲變形過程與特點(diǎn) 彎曲變形過程如圖所示。彎曲過程（二）彎曲工序 彎曲過程彎曲變形的主要特點(diǎn)為：（1）彎曲變形區(qū) 彎曲變形主要發(fā)生在彎曲中心角對應(yīng)的范圍內(nèi)，中心角以外區(qū)域基本不發(fā)生變形。變形前aa段與bb段長度相等，彎曲變形后，aa弧長小于bb弧長，在ab以外兩側(cè)的直邊段沒有變形，如圖所示。彎曲變形區(qū)彎曲變形的主要特點(diǎn)為：彎曲變形區(qū)（2）最小彎曲半徑 對于一定厚度的板料，彎曲半徑越小，外層材料的伸長率就越大，當(dāng)外層材料的伸長率達(dá)到或超過材料的許用伸長率時(shí)，會產(chǎn)生彎裂，因此存在一個(gè)不會產(chǎn)生彎裂的最小相對彎曲半徑rmin/t（t為板厚）。彎曲件的實(shí)際相對彎曲半徑r/t應(yīng)大于最小相對彎曲

14、半徑。最小相對彎曲半徑rmin/t 通常在（0.12）之間選取，其影響因素有：1）材料的塑性越好，其最小相對彎曲半徑rmin/t越小。2）經(jīng)過退火的板料塑性好，最小相對彎曲半徑rmin/t可?。挥屑庸び不陌辶?，塑性降低，使rmin/t增大。3）冷軋板料有各向異性，沿纖維方向彎曲的最小相對彎曲半徑rmin/t應(yīng)加大。沿垂直纖維方向彎曲時(shí)，最小相對彎曲半徑rmin/t可小。4）板料表面及邊緣粗糙時(shí)，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，需增大rmin/t。彎曲件的尺寸公差等級一般不高于IT13，角度公差最好大于15，否則應(yīng)增加整形工序。（2）最小彎曲半徑 對于一定厚度的板料，彎曲半徑越小，外層沖壓成形原理（3）中性層

15、 在變形區(qū)的厚度方向，縮短和伸長的兩個(gè)變形區(qū)之間，有一層金屬在變形前后沒有變化，這層金屬稱為中性層。中性層是計(jì)算彎曲件展開長度的依據(jù)。（4）回彈 由于材料的彈性恢復(fù)，會使彎曲件的角度和彎曲半徑較凸模大，這種現(xiàn)象稱為回彈?；貜棔绊憦澢木龋ǔＴ谠O(shè)計(jì)彎曲模時(shí)，應(yīng)使模具的彎曲角減小一個(gè)回彈量。（3）中性層 在變形區(qū)的厚度方向，縮短和伸長的兩個(gè)變形區(qū)之彎曲工藝設(shè)計(jì) 包括：彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性分析、彎曲件的毛坯展開尺寸計(jì)算、彎曲力的計(jì)算和彎曲件的工序安排等。 （1）毛坯尺寸計(jì)算 實(shí)際上是計(jì)算中性層的尺寸，公式為： L=l直+l0 式中 L彎曲件毛坯尺寸，單位為mm；l直直線部分各段長度，單位為mm

16、；l0圓弧部分各段中性層長度，單位為mm。 對于每一個(gè)圓弧的中性層長度為： 式中 l0彎曲部分園弧長度，單位為mm； 彎曲區(qū)中心角，單位為“度”； r彎曲半徑，單位為mm； x中性層系數(shù)，其值可查表2-11。中性層系數(shù)x值R/t00.50.50.80.822334455x 0.160.250.250.300.300.350.350.400.400.450.450.500.5彎曲工藝設(shè)計(jì) 包括：彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性分析、彎曲件的毛坯展（2）彎曲力的計(jì)算 公式如下： F校=Sp 式中 F校校正彎曲時(shí)的彎曲力，單位為N； S 校正部分的投影面積，單位為mm2； p單位面積上的校正力，單位為MPa，其值

17、見表2-12。 板厚 材料 t3mm t310mm 板厚 材料 t3mm t310mm 鋁 3040 5060 2535鋼 100120 120150 黃銅 6080 50100 鈦合金B(yǎng)T1 160180 180210 1020鋼 80100 100120 鈦合金B(yǎng)T3 160200 200260 單位面積上的校正力 （MPa） （2）彎曲力的計(jì)算 公式如下： 板厚 t3（3）彎曲件的工序安排 形狀簡單的彎曲件，如V形、U形、Z形等，只需一次彎曲就可以成形。形狀復(fù)雜的彎曲件，要兩次或多次彎曲成形，多次彎曲成形時(shí)，一般先彎兩端的形狀，后彎中間部分的形狀，如圖所示。對于精度較高或特別小的彎曲件，

18、盡可能在一付模具上完成多次彎曲成形。 多次彎曲成形（3）彎曲件的工序安排 多次彎曲成形彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下方面： （1）彎曲件的彎曲半徑不應(yīng)小于最小彎曲半徑，如果彎曲半徑r小于rmin時(shí)，可采用減薄彎曲區(qū)厚度的方法，以加大rmin/t，；但彎曲半徑不應(yīng)、也不宜過大,否則會造成回彈量過大,使彎曲件精度不易保證。 （2）彎曲件應(yīng)盡量對稱，以防止在彎曲時(shí)發(fā)生工件偏移。直邊過短不易彎曲成形，應(yīng)使彎曲件的直邊高H2t；彎曲已沖孔的工件時(shí)，孔的位置應(yīng)在變形區(qū)以外，孔與彎曲變形區(qū)的距離L(12)t。 （3）應(yīng)盡可能沿材料纖維方向彎曲，多向彎曲時(shí)，為避免角部畸變，應(yīng)先沖工藝孔或切槽。 彎曲件結(jié)

19、構(gòu)工藝性彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性 彎曲件結(jié)構(gòu)工藝性（三）拉深 拉深是使平面板料成形為中空形狀零件的沖壓工序。拉深工藝可分為不變薄拉深和變薄拉深兩種，不變薄拉深件的壁厚與毛坯厚度基本相同，工業(yè)上應(yīng)用較多，變薄拉深件的壁厚則明顯小于毛坯厚度。下面介紹圓筒形不變薄拉深工藝。1拉深變形過程與質(zhì)量控制 拉深變形過程如圖所示，原始直徑為D0的板料，經(jīng)過凸模壓入到凹?？卓谥?，拉深后變成內(nèi)徑為d、高度為h的筒形零件。拉深變形過程 拉深過程 1凸模 2毛坯 3凹模 4工件（三）拉深 拉深變形過程 沖壓成形原理拉深變形過程的應(yīng)力和應(yīng)變?nèi)鐖D所示。拉深變形過程的應(yīng)力和應(yīng)變 1凸緣區(qū) 2變形區(qū) 3不變形區(qū)拉深變形過程的應(yīng)力和

20、應(yīng)變?nèi)鐖D所示。拉深變形過程的應(yīng)力和應(yīng)變 拉深過程中的主要缺陷是起皺和拉裂。起皺是拉深時(shí)由于較大的切向壓應(yīng)力使板料失穩(wěn)造成的，生產(chǎn)中常采用加壓邊圈的方法予以防止。拉裂一般出現(xiàn)在直壁與底部的過渡圓角處，當(dāng)拉應(yīng)力超過材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，此處將被拉裂。拉深件廢品 a）起皺 b）拉裂為防止拉裂，應(yīng)采取如下工藝措施： （1）限制拉深系數(shù) 這是防止拉裂的主要工藝措施。拉深系數(shù)是衡量拉深變形程度大小的主要工藝參數(shù)，它用拉深件直徑與毛坯直徑的比值m表示，即m=d/D0。m取值一般不小于0.50.8，塑性好的材料m可取小值。拉深系數(shù)越小，表明變形程度越大，拉深應(yīng)力越大，容易產(chǎn)生拉裂廢品。能保證拉深正常進(jìn)行的最小拉深

21、系數(shù)，稱為極限拉深系數(shù)。 （2）凹凸模工作部分，必須加工成圓角 凹模圓角半徑為R凹=(515）t，凸模圓角為半徑R凸=（0.61）t。 （3）合理的凸凹模間隙 間隙過小，容易拉穿；間隙過大，容易起皺。一般，凸凹模之間的單邊間隙Z=（1.11.2）tmax。 （4）減小拉深時(shí)的阻力 例如，壓邊力要合理不應(yīng)過大；凸、凹模工作表面要有較小的表面粗糙度；在凹模表面涂潤滑劑來減小摩擦。拉深過程中的主要缺陷是起皺和拉裂。拉深件廢品 為防止拉裂，應(yīng)筒形件的拉深工藝 分為：拉深件毛坯尺寸計(jì)算，拉深系數(shù)和拉深次數(shù)的確定，拉深力的計(jì)算和拉深件結(jié)構(gòu)工藝性分析等。 （1）拉深件毛坯尺寸計(jì)算 對于不變薄拉深，毛坯的尺寸

22、是按變形前后表面積相同，且形狀相似的原則確定的。為了補(bǔ)償在變形時(shí)由于材料的各向異性引起的變形不均勻，在計(jì)算毛坯時(shí)應(yīng)加上修邊余量，如圖2-56所示。筒形件的毛坯為圓，直徑D可按下式計(jì)算： 式中 D 毛坯直徑，單位為mm； d 工件直徑，單位為mm； h 工件高度，單位為mm； r 工件底部的圓角半徑，單位為mm。當(dāng)板厚t1mm時(shí)，工件直徑d應(yīng)按拉深件的中線尺寸計(jì)算，工件高度h應(yīng)包括修邊余量。筒形件的修邊余量筒形件的拉深工藝 （1）拉深件毛坯尺寸計(jì)算 筒形件（2）拉深次數(shù)的確定 深度小的工件可以一次拉深成形，深度大的工件則需兩次或多次拉深，每道次的拉深系數(shù)應(yīng)小于極限拉深系數(shù)。低碳鋼筒形件帶壓邊圈的

23、極限拉深系數(shù)見表2-13。拉深次數(shù) 毛坯相對厚度t/D（%） 2.01.5 1.51.0 1.00.6 0.60.3 0.30.15 0.150.08 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 0.480.50 0.730.75 0.76078 0.780.80 0.800.82 0.500.63 0.750.76 0.780.79 0.800.81 0.820.84 0.530.55 0.760.78 0.790.80 0.810.82 0.840.85 0.550.58 0.780.79 0.800.81 0.820.83 0.850.86 0.580.60 0.79080 0.810.82

24、 0.830.85 0.860.87 0.600.63 0.800.82 0.820.84 0.850.86 0.870.88 注：1、表中數(shù)據(jù)也適用于軟黃銅H62。對拉深性能偏低的20、25、Q235、硬鋁等材料，可取比表中數(shù)值大1.5%2.0%；對拉深性能偏高的05、08S深拉鋼及軟鋁等材料，可取比表中數(shù)值小1.5%2.0%。 2、表中數(shù)據(jù)適用于未經(jīng)中間退火時(shí)的拉深。若采用中間退火，可取較表中數(shù)值小2%3%。 3、表中較小值適用于大的凹模圓角半徑R凹=（815）t，較大值適用于小的凹模圓角半徑R凹=（48）t。低碳鋼筒形件帶壓邊圈的極限拉深系數(shù) （2）拉深次數(shù)的確定 拉深次數(shù) 毛坯相對厚度

25、t/D（%） 多次拉深時(shí)，若板料各道次的拉深系數(shù)分別用m1、m2、mn表示，則： 、 、 工件的總拉深系數(shù)m為：m=m1m2mn 式中 D0 毛坯直徑，單位為mm； d 工件直徑，單位為mm，t1mm時(shí)取中徑， d1、d2、dn-1為中間各道次拉深坯的直徑，最后一次拉深直徑dn = d；m1mn第一次至第n次的拉深系數(shù)。多次拉深的圓筒直徑變化如圖所示。拉深次數(shù)可根據(jù)表2-13數(shù)據(jù)推算，即d1=m1D0、d2=m2d1、dn=mndn-1，當(dāng)dnd時(shí)，n為所求拉深次數(shù)。為提高生產(chǎn)效率，實(shí)際生產(chǎn)中，選用的拉深系數(shù)一般較表中數(shù)值略高。多次拉深圓筒直徑變化多次拉深時(shí)，若板料各道次的拉深系數(shù)分別用m1、

26、m2、利用拉深系數(shù)確定各次拉深直徑舉例 圓形坯料直徑153mm，板厚1mm， 成形圓桶直徑52mm 計(jì)算m查表確定各次變形系數(shù)判斷總變形系數(shù)是否小于計(jì)算m計(jì)算各次拉深直徑利用拉深系數(shù)確定各次拉深直徑舉例拉深件的結(jié)構(gòu)工藝性 拉深件的有關(guān)尺寸要求如圖所示，設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮以下幾個(gè)方面：（1）拉深件的形狀應(yīng)力求簡單、對稱。拉深件的形狀有回轉(zhuǎn)體形、非回轉(zhuǎn)體對稱形和非對稱空間形三類。其中以回轉(zhuǎn)體形，尤其是直徑不變的杯形件最易拉深，模具制造也方便。（2）盡量避免直徑小而深度大，否則不僅需要多副模具進(jìn)行多次拉深，而且容易出現(xiàn)廢品。（3）拉深件的底部與側(cè)壁，凸緣與側(cè)壁應(yīng)有足夠的圓角，一般應(yīng)滿足Rrd，rd2t，

27、R（24）t，方形件r3t。拉深件底部或凸緣上的孔邊到側(cè)壁的距離，應(yīng)滿足Brd+0.5t或BR+0.5t（t為板厚）。另外，帶凸緣拉深件的凸緣尺寸要合理，不宜過大或過小，否則會造成拉深困難或?qū)е聣哼吶κプ饔?。?）不要對拉深件提出過高的精度或表面質(zhì)量要求。拉深件直徑方向的經(jīng)濟(jì)精度一般為IT9IT10，經(jīng)整形后精度可達(dá)到IT6IT7，拉深件的表面質(zhì)量一般不超過原材料的表面質(zhì)量。拉深件的尺寸要求拉深件的結(jié)構(gòu)工藝性 （1）拉深件的形狀應(yīng)力求簡單、對稱。拉此外，變形工序還有翻邊、脹形、縮口等。這些工序是通過局部變形來實(shí)現(xiàn)工件成形的。翻邊：將工件上的孔或邊緣翻出豎立或有一定角度的直邊。脹形：利用模具使

28、空心件或管狀件由內(nèi)向外擴(kuò)張的成形方法。縮口：利用模具使空心件或管狀件的口部直徑縮小的局部成形工藝。a）翻邊 b）脹形 c）縮口翻邊、脹形、收口、壓筋此外，變形工序還有翻邊、脹形、縮口等。這些工序是通過局部變形冷沖壓模具 簡單沖模、連續(xù)沖模和復(fù)合沖模簡單沖模：在一個(gè)沖壓行程只完成一道工序的沖模。簡單沖模 1固定卸料板 2導(dǎo)料板 3擋料銷 4凸模 5凹模 6模柄 7上模座 8凸模固定板 9凹模固定板 10導(dǎo)套 11導(dǎo)柱 12下模座冷沖壓模具 簡單沖模 連續(xù)沖模：在一付模具上有多個(gè)工位，在一個(gè)沖壓行程同時(shí)完成多道工序的沖模。1模柄 2上模座 3導(dǎo)套 4、5沖孔凸模 6固定卸料板 7導(dǎo)柱8下模座9凹模

29、10固定擋料銷 11導(dǎo)正銷 12落料凸模 13凸模固定板14墊板 15螺釘 16始用擋料銷連續(xù)沖模：在一付模具上有多個(gè)工位，在一個(gè)沖壓行程同時(shí)完成多道沖壓成形原理復(fù)合沖模：在一付模具上只有一個(gè)工位，在一個(gè)沖壓行程上同時(shí)完成多道沖壓工序的沖模。復(fù)合沖模 1彈性壓邊圈 2拉深凸模 3落料、拉深凸凹模 4落料凹模 5頂件板復(fù)合沖模：在一付模具上只有一個(gè)工位，在一個(gè)沖壓行程上同時(shí)完成沖壓成形原理沖壓模具的組成： （1）工作零件 凸模、凹模、凸凹模（2）定位、送料零件 擋料銷、導(dǎo)正銷、導(dǎo)料銷、 導(dǎo)料板（3）卸料及壓料零件 卸料板、頂件器、壓邊圈、 推板、推桿（4）結(jié)構(gòu)零件 上、下模座，模柄， 凸、凹模固

30、定板，墊板，導(dǎo)柱、 導(dǎo)套、導(dǎo)筒、導(dǎo)板螺釘、銷釘沖壓模具的組成： 塑性成形新工藝的特點(diǎn)是： （1）近凈成形的精密成形方法（2）高能高速成形工藝（3）實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、工藝、材料一體化技術(shù)（4）成形過程的數(shù)值模擬塑性成形新工藝、新技術(shù)簡介塑性成形新工藝的特點(diǎn)是： 塑性成形新工藝、新技術(shù)簡介 1、精密：高溫精鍛溫?zé)峋珘?；精沖 2、液態(tài)：鑄鍛結(jié)合 3、高速：變形速度 4、超塑性：超細(xì)晶粒 5、多點(diǎn)板料成形：無模具 6、數(shù)控沖裁、彎曲、成形 7、其他：1,2-3塑性成形新技術(shù) 1、精密：高溫精鍛溫?zé)峋珘?；精沖 塑性成多點(diǎn)成形多點(diǎn)成形數(shù)控彎曲數(shù)控彎曲（一）精密模鍛 在模鍛設(shè)備上鍛造出形狀復(fù)雜、高精度鍛件的模鍛工藝

31、。如精密模鍛傘齒輪，其齒形部分可直接鍛出而不必再經(jīng)過切削加工。精密模鍛件尺寸精度可達(dá)IT12IT15，表面粗糙度為Ra3.21.6m。 精密模鍛工藝特點(diǎn)： （1）精確計(jì)算原始坯料的尺寸，嚴(yán)格按坯料質(zhì)量下料。（2）精細(xì)清理坯料表面，除凈坯料表面的氧化皮、脫碳層及其它缺陷等。（3）采用無氧化或少氧化加熱方法，盡量減少坯料表面形成的氧化皮。（4）精鍛模膛的精度必須很高，一般要比鍛件的精度高兩級。精密鍛模一定有導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，以保證合模準(zhǔn)確。為排除模膛中的氣體，減小金屬流動阻力，使金屬更好地充滿模膛，在凹模上應(yīng)開有排氣小孔。（5）模鍛時(shí)要很好地進(jìn)行潤滑和冷卻鍛模。（6）精密模鍛一般都在剛度大、精度高的

32、曲柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)或高速錘上進(jìn)行。（一）精密模鍛 精密模鍛工藝特點(diǎn)： （4）精鍛模膛的精（二）超塑性成形 金屬或合金在低的變形速率（=10-210- 4/s）、一定的變形溫度（約為熔點(diǎn)絕對溫度的一半）和均勻的細(xì)晶粒度（晶粒平均直徑為.25m）條件下，其相對伸長率超過100%以上的變形。 例如鋼可超過500%、純鈦可超過300%、鋅鋁合金可超過1000%。超塑性狀態(tài)下的金屬在拉伸變形過程中不產(chǎn)生縮頸現(xiàn)象，變形應(yīng)力可比常態(tài)下金屬的變形應(yīng)力降低幾倍至幾十倍，因此極易變形，可采用多種工藝方法制出復(fù)雜零件。常用的超塑性成形材料：主要是鋅鋁合金、鋁基合金、鈦合金及高溫合金。主要應(yīng)用： （1）板料超塑性

33、沖壓成形 采用鋅鋁合金等超塑性材料，可以一次拉深較大變形量的杯形件，而且質(zhì)量很好，無制耳產(chǎn)生（二）超塑性成形 （二）超塑性成形 （2）板料超塑性氣壓成形 將具有超塑性性能的金屬板料放于模具之中，把板料與模具一起加熱到規(guī)定溫度，向模具內(nèi)吹入壓縮空氣或抽出模具內(nèi)空氣形成負(fù)壓，使板料沿凸?；虬寄Ｗ冃?，從而獲得所需形狀。氣壓成形能加工的板料厚度為0.44mm。板料氣壓成形 a）凹模內(nèi)成形 b）凸模上成形 1電熱元件 2進(jìn)氣孔 3板料 4工件 5凹（凸）模 6?？?7抽氣孔（二）超塑性成形 板料氣壓成形 （3）超塑性模鍛或擠壓 高溫合金及鈦合金在常態(tài)下塑性很差，變形抗力大，不均勻變形引起各向異性的敏感性

34、強(qiáng)，常規(guī)方法難于成形，材料損耗大。如采用普通熱模鍛毛坯，再進(jìn)行機(jī)械加工，金屬消耗達(dá)80%左右，導(dǎo)致產(chǎn)品成本升高。在超塑性狀態(tài)下進(jìn)行模鍛或擠壓，就可克服上述缺點(diǎn)，節(jié)約材料，降低成本。超塑性模鍛利用金屬及合金的超塑性，擴(kuò)大了可鍛金屬材料的類型。如過去只能采用鑄造成形的鎳基合金，也可以進(jìn)行超塑性模鍛成形。超塑性模鍛時(shí)，金屬填充模膛的性能好，可鍛出尺寸精度高、機(jī)械加工余量很小、甚至不用加工的零件，并且金屬的變形抗力小，可充分發(fā)揮中、小設(shè)備的作用。鍛后可獲得均勻、細(xì)小的晶粒組織，零件力學(xué)性能均勻一致。（二）超塑性成形（3）超塑性模鍛或擠壓 （二）超塑性成形（三）高能率成形 高能率成形是一種在極短時(shí)間內(nèi)釋

35、放高能量而使金屬變形的成形方法。 高能率成形包括： 1爆炸成形加工 金屬板材被置于凹模上，在板料上布放炸藥，利用炸藥在爆炸時(shí)釋放出的瞬間巨大能量使板料快速成形。爆炸成形加工用于小批量或單件的大型工件生產(chǎn)，也可用于多層復(fù)合材料的制造。2電磁沖壓成形 金屬毛坯被置于凹模和電磁線圈之間，借瞬間產(chǎn)生的電磁沖擊力使坯料靠向凹模而成形，也可用于管材擴(kuò)口成形。（三）高能率成形 計(jì)算機(jī)在塑性成形加工中的應(yīng)用 計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用： 制訂金屬塑性成形生產(chǎn)工藝和工藝制度（CAPP）。CAPP可以根據(jù)給定條件，通過引入優(yōu)化技術(shù)制訂出最優(yōu)化工藝和工藝制度。這對塑性成形加工生產(chǎn)特別重要，因?yàn)樗苄猿尚紊a(chǎn)往往是多階段、多工序和多因素交互影響的過程，通過手工優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算無法完成。 幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行金屬塑性成形產(chǎn)品、工具、機(jī)器、車間或企業(yè)等的設(shè)計(jì)工作（CAD）。在塑性成形中，工具設(shè)計(jì)的CAD系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用，例如軋輥孔型的CAD系統(tǒng)，冷彎型鋼生產(chǎn)的輥型設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)，沖壓、擠壓和拉拔等模具設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)，以及塑性成形生產(chǎn)車間或工廠設(shè)計(jì)的CAD系統(tǒng)等。 可以由計(jì)算機(jī)輔助完成金屬塑性成形生產(chǎn)中從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝計(jì)劃制定，到工藝過程的控制和產(chǎn)品檢驗(yàn)，以及生產(chǎn)的計(jì)劃管理的過程。這種綜合系統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS），構(gòu)成了整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)化。 借助于數(shù)值計(jì)算方法，可進(jìn)行塑性成形加工過程的計(jì)算機(jī)數(shù)值模