8
间隙对剪切裂纹与断面质量的影响 ａ）间隙过小 ｂ）间隙合理 ｃ）间隙过大
9
各个参数的影响
1、间隙量增加，冲裁边缘粗糙。 2、金属板材塑性的增加，冲裁边缘光亮带和粗糙区 域的比值增加，同时随着板材厚度和间隙量的增加 而减少。
3、变形区的宽度依赖于凸模的速度。随着速度的
增加，由于塑性变形产生的热量被限制在越来越小
剪切操作
各种板金属剪切操作
12
精密冲裁
(a)
普通冲裁与精密冲裁的效果对比
精密冲裁


精冲模工作部分的组成 （a）带齿圈压板精冲（b）（c）普通冲裁

1-凸模 2-齿圈压板 3-板料 4-凹模 5-顶出器
14
分条
圆盘剪纵切分条
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其它冲裁工艺
分段冲裁 钢尺模切，适用于软金属、皮革、纸张、橡胶
41
拉深的应用
2、变薄拉深
所谓变薄拉深，主 要是在拉深过程中 改变拉深件筒壁的 厚度，而毛坯的直 径变化很小
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拉深的应用
3、重拉深
一次拉深比较困难时
43
拉深的应用
4、无压边圈 5、压印
Figure 16.37 An embossing operation with two dies. Letters, numbers, and designs on sheet-metal parts and thin ash trays can be produced by this process.
弯管成形
弯管成形 常用芯棒、填砂等方法防止管壁皱曲
35
拉深
利用具有一定圆角半 径的模具将冲裁后得 到的平板坯料加工变 形成为开口空心零件 的冲压工艺方法。
拉深件

拉深工艺
36
深冲
图8.32（a）圆形板坯进行深冲的示意图；（b）深冲过程中的工艺变量，除了冲压力图中指出 的所有变量都是独立的。
37
55
深冲性

是指钢板冲压成型时，钢板厚度方向上的变 化和平面（长度和宽度方向）变化。如果在 平面上性能不同，会出现制耳。在厚度上性 能不好，会出现冲漏的现象。通常深冲性能 用r值表示。 制耳是冲压件边部高低不平。 冲漏是指冲压件局部有空洞。
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各向异性
拉伸实验中的试样应变，该应变用于确定板 料法向和平面各向异性。
图16.19 弯曲回弹. 弯曲后零件有回复弹性的趋势，使其弯曲角度增加 。
影响回弹的因素

1、材料的力学性能 （屈服点和弹性模量） 2、弯曲角（弯曲角大，弯曲变形区大，回弹值大） 3、弯曲方式（自由弯曲回弹量大，校正弯曲回弹量小） 4、弯曲件形状（形状复杂回弹量小）
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消除回弹
图16.20 减小或消除回弹的方法
冲裁模具
复合模
(a) (b)
复合模工作示意图
19
2. 弯曲 Bending
利用模具或其它工具将坯料一部分相对另一部 分弯曲成一定的角度和圆弧的变形工序。
20
弯曲时受力分析
变形区：
外层：受切向拉力作用，发生伸长变形。为最危 险部位。 内层：受切向压力作用，发生压缩变形 中性层Neutral Line：切向应力或切向应变为零， 位于板料中心部位
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其他板材成形工艺
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橡皮成形
金属板弯曲及压印实例。金属凸模、 柔性材料凹模
胀形
胀形工艺 (a) 管件胀形常用柔性填料（橡胶、水等）； (b) 通过内部液体压力胀形得到T型管
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波纹管成形
图 波纹管成形过程
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液压胀形工艺
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旋压成形（spinning）
一种成形金属空心回转体件的工艺方法。在坯料随 模具旋转或旋压工具绕坯料旋转中，旋压工具与坯 料相对进给，从而使坯料受压并产生连续、逐点的 变形。包含普通旋压和变薄旋压(即强力旋压)。
影响因素： 1、材料的力学性能 2、板料的方向性 3、板料的表面和侧面质量 4、弯曲件的宽度、弯曲角度以及材料的厚度等。 主要利用经验数据来确定材料许可的最小弯曲半径。
各种材料在室温下的最小弯曲半径
表 16.3 状态 材料 铝合金 紫铜 青铜、低铅青铜 镁 钢 奥氏体不锈钢 低碳、低合金、高强度低合金钢 钛 钛合金 退火 0 0 0 5T 0.5T 0.5T 0.7T 2.6T 硬化 6T 4T 2T 13T 6T 4T 3T 4T
金属板料成形工艺分类
4
本章内容
板料的冲裁 板料的弯曲 板料的拉深 板料的其他成形工艺

5
1. 冲裁 Blanking
使板料沿封闭轮廓线分离的工序，包括落料与冲孔。
落料 ：得到片状冲压件的外形
冲孔 ：得到冲压件上的孔
6
冲裁成形
冲裁工艺（冲孔和落料）

冲裁成形过程
7
分离工序
主要参数： 冲头/模具间隙量 重叠量 冲头/模具的材料和形状 落料速度 润滑状态
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为避免造成板料的破裂:
相对弯曲半径（r/t） ：表示弯曲变形程度
坯料越厚，弯曲半径越小，其变形程度越大。
最小相对弯曲半径rmin/t ≥（0.25~1.0）。
材料塑性好，相对弯曲半径可小些。
22
弯曲
(a)
(b)
(c)
最小弯曲半径
最小弯曲半径：在保证弯曲毛坯外层纤维不发生破坏的条件 下，弯曲件内表面所能达到的最小圆角半径。
剪切余料：高达30％，计算机排样
冲裁间隙：小孔大间隙，大孔小间隙；
c板厚的(1%～)2%～8%(～30%)；
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Hale Waihona Puke 冲裁模具间隙量 材料类型、性能、厚度、坯料尺寸以及与 初始板料边缘的距离等因素的函数
冲裁边修 整 冲裁、修整 组合工艺
冲裁边缘进行修整的示意图
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冲裁模具
冲头和模具使用剪切角的实例
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的范围。进而冲裁区变窄，表面变得更光滑，形成
更少的毛刺。
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冲裁力计算
冲裁力： F(冲裁力)=0.7×t(板厚)×l(周长)×σb(强度极限)
例：估算室温下在厚度为3.2mm的钛铝合金（Ti-6Al-4V）板上 冲裁一个直径25mm的孔所需的冲裁力。
F 0.7(0.0032)( )(0.025)(1.4 105 ) 0.17 MN
不同金属板材拉深比与平均法向 各向异性的关系
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制耳
图8.45拉深筒形件产生的制耳现象，由于金属板材的各项异性引起。
40
拉深的应用

1、拉延筋 在成形过程中,由于各个部分变形情况复杂、板料流动速度不 一致,易出现拉裂,起皱等现象, 因此需要在凹模周围布置拉延 筋来改善成形质量。
图 (a) 拉延筋示意图 (b)当利用拉延筋控制材料移动时，拉深盒形件金属的流动 (c) 采用深 冲在翻边处成形圆形栅格
弯曲操作
常见的弯曲工艺。模具尺寸W用于计算弯曲力。
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最小弯曲力
最小弯曲力(a系数，U型砧时为0.3～0.7，V型砧时为1.3)
a s lt P w
2
回弹
材料塑性变形必然伴随着弹性变形，当弯曲工件所受外力去除后，塑 性变形保留下来，弹性变形部分恢复，结果使弯曲件的弯曲角、弯曲 半径与模具尺寸不一致，这种现象称为弯曲回弹。
50
旋压成形
利用辊轮、压头等工具对随旋压模转动的坯料作进给 运动并施压，使其径向尺寸产生显著变化，形成所需 形状、尺寸零件的冲压加工方法。
模具
坯料
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辊轮
特点： 点成形，变形小，在一次成形中可完成普 通方法的多道工序，形状精度高，模具费用低， 加工方法简单，可完成大型件的旋压成形。
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压缩机轴旋压成形工艺
超音速协和飞机用涡喷发动机轴的旋压成形
铝饮 料罐 （两 片罐） 制作 工艺
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表 16.1 工艺 辊成形 张拉成形 拉伸 冲压
板金属成形工艺的主要特点
特点 适用于复杂断面长零件生产，表面质量好，生产效率高，工具成本高 适用于薄壁、长零件生产，产量低、劳动力成本高、工具和设备成本与零件尺寸相关 适用于简单断面、深、中空零件生产，生产效率高、工具和装备成本高 包括很多种成形工艺，如冲孔、落料、弯曲、卷边、压印等，适用于多种简单或复杂形状零件生 产，生产效率高、工具和设备成本较高，劳动力成本低 橡胶胀形 适用于简单或复杂形状零件的拉伸或胀形。金属表面用橡胶填料保护，操作柔性化程度高，工具 成本低。 回转成形 适用于各种尺寸轴对称零件成形。表面光洁度高，工具成本低，劳动力成本高 超塑性成形 适用于形状复杂、表面结构精细、尺寸精度高零件的成形。成形时间长、效率低。产品不适用于 高温工况。 抛丸成形 适用于大型金属板壳加工，操作柔性化程度高，设备成本高 爆炸成形 适用于小批量、大型复杂形状金属板成形，一般用于成形轴对称零件成形。工具成本低，劳动力 成本高、生产周期长 电脉冲成形 适用于低强度金属板中空零件的胀凸成形。产品一般为管状，生产效率高、需要专用工具
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其它弯曲工艺1
不同弯曲工艺实例
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其它弯曲工艺2
辊成形工艺示意图
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其它弯曲工艺3
(a) 单模卷边成形. (b) 双模卷边成形
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其它弯曲工艺4
图8.25 不同的翻边工艺 (a) 板片上的翻边 (b) 压凹痕. (c) 金属板上的孔翻边，不需要事先冲孔. 注意，翻边边缘粗糙. (d) 34 管材翻边，翻边边缘变薄
金属板料成形
基本概念
板成形产品：金属桌椅、文件柜、汽车覆盖件、食品罐头…… 早期的板成形产品：金、银、铜，家用器皿、珠宝首饰……
常用材料：低碳钢 低成本、高强度、好的可成形性
航空航天器用材料：铝合金、钛合金
金属塑性加工分类