冲压工艺学之汽车模具

冲压工艺学之汽车模具冲压工艺概述简介冲压加工是借助常规或专用冲压设备，使金属板料在模具中加工变形，从而获得一定形状，尺寸和性能的产品零件的生产技术。冲压加工三要素：1.板料2.模具3.设备产品模具板料人图1冲压加工要素冲压工艺分类按变形性质可分为：分离工序：材料在外力作用下，产生剪切而分离得到要求的零件。包括落料，切边，冲孔（切口）等。成形工序：板料在外力作用下发生塑性变形得到要求的零件。包括拉深，翻边，整形，弯曲，胀形等。拉深变形特点拉深是利用拉深模将板料压制成为各种开口空心零件的冲压加工方法。拉深也叫拉延。拉深成形特征：拉深凸耳被凸模拉入凹模而形成直壁凹、凸模无锋利刃口（rp,rd圆角）拉深间隙一般稍大于材料原始厚度。拉深变形分析1.法兰部分——主变形区2.凹模圆角部分——过渡区3.直壁部分——传力区4.凸模圆角——过渡区（危险断面）5.桶底部分——小变形区12354拉深成形缺陷及防止起皱拉深时法兰部分受压应力作用，当压应力超过材料临界压应力时，该区域就会压缩失稳而弯曲拱起，继而起皱。起皱使变形拉应力迅速增大，容易使材料拉裂；同时，皱纹留在零件上，影响零件质量；此外，起皱导致模具的剧烈磨损，使模具寿命大大降低。起皱预防：增加压边圈，强迫材料在间隙中流动，避免失稳的发生拉深成形缺陷及防止拉裂在靠近凸模圆角和靠近凹模圆角的直壁处存在板料变薄的二个极小值点，材料容易在此位置拉裂，即“危险断面”。拉裂预防根据材料成形性能，采用合适的压边力和拉深比；改善润滑条件；合理设计模具工作部分形状；采用性能好的材料等。拉深成形缺陷及防止加工硬化概念：加工硬化对冲压工艺的影响。加工硬化对板料成形既有不利的一面，也有有利的一面。要合理设计工艺，充分利用加工硬化现象。拉深的关键工艺要素材料板料基体材料的力学性能，镀层，厚度公差的异常波动都会对拉深成形产生很大的影响。在比批量生产时这点尤其明显。润滑条件拉深成形时存在材料的流动，摩擦会对材料的流动产生很大影响，因此，适当的润滑条件是成形的一个重要因素。拉深的关键工艺要素压边力及压边间隙压边力可控制摩擦力大小，可有效地防止起皱，控制压边力是控制拉深工艺的一种主要方法。压边间隙与压边力作用类似。模具结构通过合理的模具工艺结构设计，增加或减少局部材料的变形量，或控制材料的流动阻力，引导材料的流动，使各区域变形充分，均匀，避免开裂或起皱。弯曲变形特点弯曲过程中，变形程度随弯曲力矩增大而增大，当达到一定的值后，材料内外表面先达到屈服而开始塑性变形，并由表面开始向板料中心扩展。工件分为直边和圆角二部分。变形区域变形不均匀。外层区域为拉伸变形，内层为压缩变形；中间的中性层纤维长度保持不变。弯曲现象：回弹弯裂变形区变薄长度增加中性层内变形区外变形区rt弯曲回弹概念：在外力作用下，板料的弯曲由弹性变形与塑性变形二部分组成。外力去料后，弹性变形回复，零件从模具中取出后，导致零件弯曲半径与模具弯曲半径不一致影响弯曲回弹因素材料力学性能。回弹量与材料屈服强度、硬化指数成正比，与材料弹性模量成反比。相对弯曲半径（r/t）。r/t越大，回弹量越大。弯曲角。弯曲角越大，回弹量越大。工件形状。减少弯曲回弹的措施改进弯曲件局部结构及选用合适的材料。采用工艺补偿法。拉弯法。翻边工艺定义：缘曲线或直线将薄板坯料上预制孔边部窄带区域的材料弯折成竖边的塑性加工方法。翻边包括圆孔翻边，外缘翻边等。翻边力学特征：压边圈下为不变形区冲头下方为主变形区翻边的凸模与凹模过渡都相对平滑，无锋利的刃口。图一翻边示意图胀形定义：胀形是利用模具使板料拉伸变薄局部表面积增大以获得零件的加工方法。胀形的塑性变形局限于与凸模接触部分，变形区材料受双向拉应力作用，板料厚度变薄。胀形的失效模式：胀形破裂。实例：车顶成形。图二胀形示意图整形概念：对已经相当接近成品零件要求的冲压加工件，或者某些局部未达到成品要求的零件采用最后一道冲压工序，使其产生不大的塑性变形，从而提高零件形状和尺寸精度的加工方法。冲裁工艺概述冲裁定义:利用模具使板料分离；包括落料，冲孔，切口，切边，修整等。冲裁主变形区：凹凸模间隙区域材料冲裁变形过程分析：弹性变形阶段，即最初小变形阶段塑像变形阶段，即塑性剪切变形。断裂分离阶段变形分解图冲裁件质量及影响因素冲裁断面分析1）毛刺区2）断裂带3）光亮带4）圆角带冲压件尺寸：小的部分等于凸模尺寸。大的部分等于凹模尺寸质量影响因素：模具间隙材料性能刀口钝利情况模具设备的导向情况冲压基本变形--拉深、胀形拉深胀形冲压基本变形--翻边、弯曲翻边弯曲