沖壓工藝沖壓工藝目錄第一章概述第二章沖壓變形基礎(chǔ)第三章沖裁第四章彎曲第五章脹形第六章直壁形狀零件的拉深第七章曲面形狀零件的拉深第八章翻邊目錄第一章概述第一章概述1.定義

沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對板料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。又稱為冷沖壓或板料沖壓。沖壓零件沖壓模具工藝條件沖壓設(shè)備第一章概述1.定義沖壓是在室溫下，利用安第一章概述2.應(yīng)用

冷沖壓廣泛用于汽車、電機(jī)、電器、儀表及日常生活用品中，在國防工業(yè)中占有重要地位。沖壓件比例：

精密機(jī)械中80－85％；儀器、儀表、電機(jī)60－70％

汽車60－75%；自行車、縫紉機(jī)、手表80％；

電視機(jī)、收錄機(jī)、攝像機(jī)90％第一章概述2.應(yīng)用冷沖壓廣泛用于汽車、電第一章概述沖壓件—汽車產(chǎn)品第一章概述沖壓件—汽車產(chǎn)品第一章概述沖壓件—家用產(chǎn)品第一章概述沖壓件—家用產(chǎn)品第一章概述沖壓件—軍工用品第一章概述沖壓件—軍工用品第一章概述沖壓件—其它工業(yè)產(chǎn)品第一章概述沖壓件—其它工業(yè)產(chǎn)品第一章概述3.特點(diǎn)應(yīng)用范圍廣

金屬材料－非金屬材料（膠木、有機(jī)玻璃、紙板、皮革

…)

儀表零件（百分之幾克）－汽車覆蓋件、飛機(jī)蒙皮、鍋爐封頭生產(chǎn)率高、材料利用率高

一般可達(dá)幾－幾十件/分，高速沖床幾百－幾千件/分；一般不需加熱；材料利用率可達(dá)70－85％以上。產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定加工精度高，互換性好，

一般不需進(jìn)一步加工。便于操作、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化缺點(diǎn)

模具要求高、制造復(fù)雜、周期長、制造費(fèi)昂貴，因而在小批量生產(chǎn)中受到限制。生產(chǎn)中有噪音。第一章概述3.特點(diǎn)應(yīng)用范圍廣第一章概述4.工序分類分離工序：成形工序：

沖壓件與板料沿一定輪廓線相互分離，同時(shí)沖壓件分離斷面也要滿足一定要求。如落料、沖孔、裁剪、切邊、剖切等。

沖壓毛坯在不破壞的情況下發(fā)生塑性變形，并轉(zhuǎn)化成所要求的成品形狀。同時(shí)，應(yīng)滿足尺寸精度方面的要求，如彎曲、拉深、脹形、翻邊、擴(kuò)口、縮口、拉彎及旋壓等。第一章概述4.工序分類沖壓件與板料沿一第一章概述分離工序第一章概述分離工序第一章概述成形工序第一章概述成形工序第一章概述5.沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展現(xiàn)狀：

我國是沖壓加工的大國（2004年，僅汽車、冰箱和空調(diào)的沖壓件消耗的鋼材就超過七百萬噸，占全國消耗鋼材的1/10以上，占全國冷軋板材的70％，可見我國的沖壓有很大的市場需求和商機(jī)，發(fā)展前景廣闊），沖壓產(chǎn)能有很大發(fā)展，但沖壓行業(yè)的基礎(chǔ)仍然薄弱，仍以傳統(tǒng)型為主，國際競爭力不足。主要表現(xiàn)在：（1）工藝原始創(chuàng)新能力不足；（2）轎車覆蓋件沖壓模具設(shè)計(jì)等關(guān)鍵代表性技術(shù)的自主開發(fā)能力薄弱；（3）材料和能源利用率偏低，耗材耗能較嚴(yán)重；（4）沖壓企業(yè)集中度不足、設(shè)備陳舊、數(shù)字化水平低等。第一章概述5.沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展現(xiàn)狀：第一章概述面臨的挑戰(zhàn)：（1）產(chǎn)品集約化生產(chǎn)、個(gè)性化發(fā)展、節(jié)能性與環(huán)保性要求，將促使沖壓行業(yè)出現(xiàn)新一輪的技術(shù)革新和改造；（2）仿真技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用是沖壓發(fā)展必須借助的手段；（3）自動化和靈活性要求是沖壓發(fā)展必須考慮的因素；（4）復(fù)合材料應(yīng)用將推動沖壓向前進(jìn)步；（5）新工藝的出現(xiàn)帶動行業(yè)進(jìn)步，這些新工藝是：A、復(fù)合材料成形工藝；B、多種厚度激光拼焊板坯的沖壓技術(shù)；C、內(nèi)高壓脹管技術(shù)；D、輕合金成形技術(shù)；E、數(shù)字化成形技術(shù)。第一章概述面臨的挑戰(zhàn)：第一章概述發(fā)展出路和特征：加強(qiáng)基礎(chǔ)、提升技術(shù)和強(qiáng)化創(chuàng)新（1）突出“精、省和凈”；（2）沖壓成形更加“科學(xué)化、數(shù)字化和可控化”；（3）沖壓成形可以實(shí)現(xiàn)全過程控制；（4）產(chǎn)品從設(shè)計(jì)開始即進(jìn)入控制，考慮工藝；（5）沖壓生產(chǎn)的靈活性和柔性；（6）復(fù)合技術(shù)的應(yīng)用。第一章概述發(fā)展出路和特征：第二章沖壓變形基礎(chǔ)2.1沖壓變形中的應(yīng)力與變形特點(diǎn)

沖壓過程中，板料毛坯的塑性變形，都是模具對毛坯施加的外力所引起的內(nèi)力或內(nèi)力直接作用的結(jié)果作用的結(jié)果。一定的力的作用方式和力的大小都對應(yīng)著一定的變形。因此，為了研究和分析金屬的塑性變形過程，首先必須了解毛坯內(nèi)的作用力與塑性變形間的關(guān)系。第二章沖壓變形基礎(chǔ)2.1沖壓變形中的應(yīng)力與變形特點(diǎn)第二章沖壓變形基礎(chǔ)1.應(yīng)力

若P是表示作用在物體某一微元面積F上的內(nèi)力，則應(yīng)力S是內(nèi)力p與面積F（當(dāng)F趨于零時(shí)）比值的極限：全應(yīng)力S可分解為三個(gè)應(yīng)力：一個(gè)正應(yīng)力（與平面垂直）+兩個(gè)剪切力（與平面相切）第二章沖壓變形基礎(chǔ)1.應(yīng)力若P是表示作第二章沖壓變形基礎(chǔ)

毛坯內(nèi)的每一個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)可由九個(gè)應(yīng)力分量確定:由于剪應(yīng)力是互等的，即：所以只需六個(gè)應(yīng)力分量即可確定一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。第二章沖壓變形基礎(chǔ)毛坯內(nèi)的每一個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力第二章沖壓變形基礎(chǔ)

總可以找到三個(gè)互相垂直的平面，其上僅有正應(yīng)力而無剪應(yīng)力，這三個(gè)應(yīng)力叫主應(yīng)力。在沖壓變形中，用主應(yīng)力來表示應(yīng)力狀態(tài)很方便，一般取其變形坯料的經(jīng)向（徑向）、板厚方向及緯向（切向、周向）作主軸方向，常用來表示主應(yīng)力狀態(tài)。

應(yīng)力狀態(tài)的簡化:

因?yàn)榘辶献冃螘r(shí)，厚度方向應(yīng)力與其它兩個(gè)方向應(yīng)力相比很小或?yàn)榱悖矗释ǔ０雌矫鎽?yīng)力狀態(tài)（兩向應(yīng)力狀態(tài)）處理，平面應(yīng)力狀態(tài)的分析比三向應(yīng)力問題要簡單一些。為了研究方便，把板料平面內(nèi)相互垂直的兩個(gè)應(yīng)力看作主應(yīng)力，二者即為使毛坯變形區(qū)產(chǎn)生塑性變形的應(yīng)力。第二章沖壓變形基礎(chǔ)總可以找到三個(gè)互相垂直第二章沖壓變形基礎(chǔ)2.應(yīng)變

沖壓過程中，毛坯的形狀和尺寸都發(fā)生變化，變化的大小可用應(yīng)變表示。線應(yīng)變與切應(yīng)變。1）相對應(yīng)變相對應(yīng)變?yōu)樽冃伍L度與原始長度之比這種變形表示方法沒有考慮材料的變形是一個(gè)逐漸積累的過程，因此其計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況比較是有誤差的，且變形量越大，誤差越大，因此只能用于小變形中。（<10%）第二章沖壓變形基礎(chǔ)2.應(yīng)變第二章沖壓變形基礎(chǔ)2）真實(shí)應(yīng)變（對數(shù)應(yīng)變）真實(shí)應(yīng)變?yōu)闉樽冃魏箝L度與變形前長度之比取對數(shù)3）相對應(yīng)變與真實(shí)應(yīng)變關(guān)系真實(shí)應(yīng)變能反映變形的連續(xù)過程，而相對應(yīng)變只與變形的始末尺寸有關(guān)，不反映變形的連續(xù)過程。舉例說明。

第二章沖壓變形基礎(chǔ)2）真實(shí)應(yīng)變（對數(shù)應(yīng)變）第二章沖壓變形基礎(chǔ)3.應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

彈性變形時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系遵循虎克定律。塑性變形區(qū)受單向應(yīng)力作用時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可用硬化曲線或硬化曲線數(shù)學(xué)表達(dá)式表示。塑性變形區(qū)受二向以上的應(yīng)力作用的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可用全量理論或增量理論表示。全量理論或第二章沖壓變形基礎(chǔ)3.應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系全量理論或第二章沖壓變形基礎(chǔ)增量理論或式中為平均應(yīng)力，又稱靜水應(yīng)力。第二章沖壓變形基礎(chǔ)增量理論或第二章沖壓變形基礎(chǔ)體積不變定律的三點(diǎn)推論：塑性變形時(shí)，只有形狀的變化，而無體積的變化；不論什么應(yīng)變狀態(tài)，其中一個(gè)主應(yīng)變的符號與另外兩個(gè)主應(yīng)變的符號相反；已知兩個(gè)應(yīng)變就可求第三個(gè)應(yīng)變。4.體積不變定律:

認(rèn)為塑性變形體體積不變，只有形狀發(fā)生變化。可用下式真實(shí)應(yīng)變表示。當(dāng)變形程度小于10％時(shí)，可用相對應(yīng)變表示。第二章沖壓變形基礎(chǔ)體積不變定律的三點(diǎn)推論：4.體積不變定第二章沖壓變形基礎(chǔ)

能量條件－金屬產(chǎn)生塑性變形時(shí)，其單位體積變形位能為一定值。可寫成：簡化式為：式中－中間主應(yīng)力影響系數(shù)，可近似取1.1；－真實(shí)變形抗力，可由硬化曲線確定5.塑性條件

單向應(yīng)力作用時(shí)，金屬由彈性變形轉(zhuǎn)化為塑性變形的條件是應(yīng)力達(dá)到屈服極限，即在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，金屬進(jìn)入并保持塑性變形的條件稱為塑性條件，也稱屈服準(zhǔn)則。目前常用的有最大剪應(yīng)力條件（屈雷斯加）和能量條件（米塞斯）。

最大剪應(yīng)力條件－金屬產(chǎn)生塑性變形時(shí)，最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力之差為一定數(shù)，與中間主應(yīng)力無關(guān)。可寫成：第二章沖壓變形基礎(chǔ)能量條件－金屬產(chǎn)生塑第二章沖壓變形基礎(chǔ)2.2硬化與硬化曲線1.硬化現(xiàn)象

隨著變形程度的增加，決定金屬變形抗力的、、硬度等指標(biāo)提高，而塑性指標(biāo)、、等下降，金屬的這種效應(yīng)稱之為加工硬化，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

加工硬化對沖壓變形有著不同的影響，如利于伸長類變形，不利于翻邊等。在冷變形中，材料的變形抗力隨變形程度的變化用硬化曲線表示。第二章沖壓變形基礎(chǔ)2.2硬化與硬化曲線1.硬化現(xiàn)象第二章沖壓變形基礎(chǔ)硬化曲線及表達(dá)式硬化曲線可通過拉伸、壓縮、扭曲和液壓脹形的方法獲得。表示變形抗力與變形程度關(guān)系的曲線。特點(diǎn)：分類：第一類硬化曲線：第二類硬化曲線：第三類硬化曲線：第二章沖壓變形基礎(chǔ)硬化曲線及表達(dá)式第二章沖壓變形基礎(chǔ)2.硬化曲線及表達(dá)式直線式－以硬化曲線上縮頸點(diǎn)處的切線表示：式中：－截距

F－硬化模數(shù)，為硬化直線斜率

1）當(dāng)應(yīng)變用延伸率表示時(shí)，

2）當(dāng)應(yīng)變用斷面縮減率表示時(shí)，式中：

直線式硬化曲線是近似的，僅在切點(diǎn)位置上兩者的數(shù)值是一致的。在其它位置上均有差別，尤其在變形很大或很小時(shí)。第二章沖壓變形基礎(chǔ)2.硬化曲線及表達(dá)式直第二章沖壓變形基礎(chǔ)冪次式－用冪函數(shù)曲線表示式中c－材料常數(shù)，又稱硬化系數(shù)

n－加工硬化指數(shù)，也稱n值常數(shù)c和n值均可在拉伸實(shí)驗(yàn)中得到。由于冪函數(shù)曲線與材料的實(shí)際硬化曲線比較接近，故沖壓技術(shù)中常用它來代替硬化曲線。第二章沖壓變形基礎(chǔ)冪次式－用冪函數(shù)曲線表示第二章沖壓變形基礎(chǔ)小結(jié)冷沖壓定義、工藝特點(diǎn)和分類沖壓變形的應(yīng)力特點(diǎn)和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系硬化曲線及數(shù)學(xué)表達(dá)形式第二章沖壓變形基礎(chǔ)小結(jié)第二章沖壓變形基礎(chǔ)2.3各種沖壓成形方法力學(xué)特點(diǎn)與分類

在沖壓成形時(shí)，把變形毛坯分成變形區(qū)和不變形區(qū)。

可以把沖壓變形方式按毛坯變形區(qū)的受力情況（應(yīng)力狀態(tài)）和變形特點(diǎn)從變形力學(xué)理論的角度歸納為以下幾種情況，并分別研究它們的變形特點(diǎn)。A—變形區(qū)B－已變形區(qū)，傳力區(qū)C－待變形區(qū)第二章沖壓變形基礎(chǔ)2.3各種沖壓成形方法力學(xué)特點(diǎn)與分類第二章沖壓變形基礎(chǔ)1）沖壓毛坯變形區(qū)受兩向拉應(yīng)力作用分為兩種情況：（1）再確定，的變化范圍是，當(dāng)時(shí)，為兩向等拉，當(dāng)時(shí)，為單拉，這種情況處于沖壓應(yīng)力圖的GOH，處于沖壓應(yīng)變圖的AON。1.變形分類第二章沖壓變形基礎(chǔ)1）沖壓毛坯變形區(qū)受兩向拉應(yīng)力作用1.第二章沖壓變形基礎(chǔ)（2）再確定：當(dāng)時(shí)，為兩向等拉，當(dāng)時(shí)，為單拉，這種情況處于沖壓應(yīng)力圖的AOH，處于沖壓應(yīng)變圖的AOC

與這種變形情況對應(yīng)的變形是脹形、內(nèi)孔翻邊。2）沖壓變形區(qū)兩向壓應(yīng)力作用（1）沖壓應(yīng)力圖的COD，沖壓應(yīng)變圖的GOE（2）沖壓應(yīng)力圖的DOE，沖壓應(yīng)變圖的GOL

與該種情況相對的變形有縮口變形等。第二章沖壓變形基礎(chǔ)（2）再確定：2）沖壓變形區(qū)第二章沖壓變形基礎(chǔ)3）變形區(qū)受異號應(yīng)力作用，且拉應(yīng)力絕對值大于壓應(yīng)力絕對值（1），且，處于沖壓應(yīng)力圖的GOF，沖壓應(yīng)變圖的MON；（2），且，處于沖壓應(yīng)力圖的AOB，沖壓應(yīng)變圖的COD；與該種情況相對的變形有擴(kuò)口等。4）變形區(qū)受異號應(yīng)力作用，且壓應(yīng)力絕對值大于拉應(yīng)力絕對值（1），且，處于沖壓應(yīng)力圖的EOF，沖壓應(yīng)變圖的MOL；（2），且，處于沖壓應(yīng)力圖的BOC，沖壓應(yīng)變圖的DOE；與該種情況相對的變形有拉深等。第二章沖壓變形基礎(chǔ)3）變形區(qū)受異號應(yīng)力作用，且拉應(yīng)力絕對第二章沖壓變形基礎(chǔ)

綜合上面四種受力情況的分析結(jié)果，可以把全部變形概括為兩大類：伸長類變形和壓縮類變形。第二章沖壓變形基礎(chǔ)綜合上面四種受力情況的第二章沖壓變形基礎(chǔ)伸長類變形－當(dāng)作用于毛坯變形區(qū)內(nèi)的拉應(yīng)力的絕對值最大時(shí)，在這個(gè)方向上的變形一定是伸長變形，稱這種沖壓變形為伸長類變形，包括沖壓變形圖中的MON、NOA、AOB、BOC、COD等五個(gè)區(qū)。壓縮類變形－當(dāng)作用于毛坯變形區(qū)的壓應(yīng)力的絕對值最大時(shí)，在這個(gè)方向上的變形一定是壓縮變形，稱這種沖壓變形為壓縮類變形。包括沖壓變形圖中的MOL、LOH、HOG、GOE、EOD五個(gè)區(qū)。

MOD是伸長類成形與壓縮類成形在沖壓變形圖上的分界，F(xiàn)OB是沖壓應(yīng)力圖上的分界。

對于同一類變形中的各種沖壓方法，可用相同的觀點(diǎn)和方法解決沖壓中各種問題。如極限成形參數(shù)確定、影響因素及提高的措施等，對這兩類方法是不同的。第二章沖壓變形基礎(chǔ)伸長類變形－當(dāng)作用于毛坯變形區(qū)內(nèi)的拉應(yīng)第二章沖壓變形基礎(chǔ)進(jìn)一步分類

第三類兼具兩種特點(diǎn)的成形方法，不同變形區(qū)出現(xiàn)的問題都是不能忽視的。應(yīng)同時(shí)從兩方面出發(fā)，針對不同問題采取必要的措施同時(shí)解決兩方面的問題。第二章沖壓變形基礎(chǔ)進(jìn)一步分類第二章沖壓變形基礎(chǔ)2.沖壓成形極限及影響因素

提高伸長類成形極限的措施

1）提高材料塑性；

2）減小變形不均勻程度（提高塑性變形穩(wěn)定性）；

3）清除引起局部應(yīng)力集中的因素提高壓縮類成形極限的措施

1）提高傳力區(qū)的承載能力，降低變形區(qū)的變形抗力及摩擦阻力；

2）阻止毛坯變形區(qū)失穩(wěn)起皺；

3）以降低變形區(qū)的變形抗力為主要目的的退火第二章沖壓變形基礎(chǔ)2.沖壓成形極限及影響因素第二章沖壓變形基礎(chǔ)兩類沖壓成形對比第二章沖壓變形基礎(chǔ)兩類沖壓成形對比第二章沖壓變形基礎(chǔ)2.4

板料沖壓性能及試驗(yàn)方法定義：板料的沖壓性能是指板料對各種沖壓加工方法的適應(yīng)能力，包括成形極限（抗破裂性），形狀與尺寸精度（貼模性和凍結(jié)性），模具壽命，變形力等。第二章沖壓變形基礎(chǔ)2.4板料沖壓性能及試驗(yàn)方法定義：板第二章沖壓變形基礎(chǔ)

試驗(yàn)方法可分為間接試驗(yàn)和直接試驗(yàn)（模擬試驗(yàn)）兩類。間接試驗(yàn)－板材的應(yīng)力狀態(tài)與受力情況與真實(shí)沖壓時(shí)有一定差別，所以結(jié)果只能間接反映板材沖壓性能，有時(shí)還需要一定的分析方法。如拉伸試驗(yàn)、成形極限線、金相試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)。直接試驗(yàn)（模擬試驗(yàn)）－板材的應(yīng)力狀態(tài)及受力情況與真實(shí)沖壓時(shí)基本相同，所得結(jié)果也比較準(zhǔn)確。如杯突試驗(yàn)、極限拉深比試驗(yàn)、拉深力對比試驗(yàn)、錐形件復(fù)合性能試驗(yàn)、擴(kuò)孔試驗(yàn)、吉田拉皺試驗(yàn)、液壓脹形試驗(yàn)等。第二章沖壓變形基礎(chǔ)試驗(yàn)方法可分為間接試驗(yàn)第二章沖壓變形基礎(chǔ)第二章沖壓變形基礎(chǔ)第二章沖壓變形基礎(chǔ)1.拉伸試驗(yàn)

拉伸試件從待試驗(yàn)板材截取，試樣長度按標(biāo)準(zhǔn)確定（如GB228－87），寬度可根據(jù)材料厚度不同取10mm、15mm、20mm、及30mm四種，尺寸偏差不大于0.02。試驗(yàn)在拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，可得拉伸力與行程（試件伸長）的拉伸曲線。由式，可得到名義應(yīng)力與延伸率表示的拉伸曲線：第二章沖壓變形基礎(chǔ)1.拉伸試驗(yàn)第二章沖壓變形基礎(chǔ)由拉伸曲線得到的幾個(gè)重要的參數(shù)：1）屈服極限，開始發(fā)生塑性變形；2）強(qiáng)度極限，開始產(chǎn)生不均勻變形，即塑性拉伸失穩(wěn)。3）屈強(qiáng)比，屈強(qiáng)比小，進(jìn)行沖壓變形的范圍大，幾乎對所有沖壓變形都有利。對壓縮類成形：—變形區(qū)切向應(yīng)力小

—起皺趨勢小

—壓邊力、摩擦損失小

—側(cè)壁載荷低、提高變形程度對伸長類成形：—使零件凍結(jié)的拉力小

—工藝穩(wěn)定性高對彎曲成形：—回彈低，利于提高精度第二章沖壓變形基礎(chǔ)由拉伸曲線得到的幾個(gè)重要的參數(shù)：第二章沖壓變形基礎(chǔ)4）均勻延伸率與總延伸率沖壓成形一般都在板材的均勻變形范圍內(nèi)進(jìn)行，所以對沖壓變形有較為直接的影響，它表示板材穩(wěn)定的塑性變形能力，直接決定板材在伸長類成形中的沖壓性能，一般情況下成正的相關(guān)關(guān)系。5）n值（硬化指數(shù)）大多數(shù)金屬的硬化規(guī)律可用下式表示：，

n值表示塑性變形材料硬化的強(qiáng)度。n大，可使伸長類變形均勻化，具有擴(kuò)展變形區(qū)、減小毛坯局部變薄和增大極限變形程度等作用。考慮到板材方向性，可取：第二章沖壓變形基礎(chǔ)4）均勻延第二章沖壓變形基礎(chǔ)n值確定方法（1）兩點(diǎn)法硬化曲線滿足對上式兩邊取對數(shù)，為直線方程，n為斜率。

n值可根據(jù)下式計(jì)算：

第二章沖壓變形基礎(chǔ)n值確定方法第二章沖壓變形基礎(chǔ)解析推導(dǎo)

兩點(diǎn)的取法：于屈服點(diǎn)后取一點(diǎn)，接近最大力取一點(diǎn)。第二章沖壓變形基礎(chǔ)解析推導(dǎo)第二章沖壓變形基礎(chǔ)（2）階梯試件法

階梯試件如圖拉斷時(shí)記下，則：則上兩式相減得第二章沖壓變形基礎(chǔ)（2）階梯試件法第二章沖壓變形基礎(chǔ)（3）一點(diǎn)法冪次式過細(xì)頸點(diǎn)（）切線的斜率為：實(shí)驗(yàn)曲線過細(xì)頸點(diǎn)的斜率可由以下分析求得：

拉伸試驗(yàn)中，拉力P

等于實(shí)際應(yīng)力與試件實(shí)際剖面面積的乘積：，則

由體積不變條件：第二章沖壓變形基礎(chǔ)（3）一點(diǎn)法第二章沖壓變形基礎(chǔ)則出現(xiàn)細(xì)頸時(shí)，拉力P達(dá)到最大值Pmax，這時(shí)而此時(shí)于是，第二章沖壓變形基礎(chǔ)則第二章沖壓變形基礎(chǔ)

因?qū)嶒?yàn)曲線過細(xì)頸點(diǎn)切線的斜率應(yīng)與冪次式過細(xì)頸點(diǎn)的斜率相等，所以解方程組

n值等于拉伸試件中出現(xiàn)細(xì)頸時(shí)的對數(shù)應(yīng)變值。第二章沖壓變形基礎(chǔ)因?qū)嶒?yàn)曲線過細(xì)頸點(diǎn)切線的第二章沖壓變形基礎(chǔ)（6）r值

是拉伸試驗(yàn)中寬度應(yīng)變與厚度應(yīng)變之比（一般取變形量20％），一般又稱（板厚方向性系數(shù)、塑性應(yīng)變比）。第二章沖壓變形基礎(chǔ)（6）r值第二章沖壓變形基礎(chǔ)

r值的大小，表明板材在單向拉應(yīng)力作用下，板平面方向和板厚方向上變形難易程度的比較。當(dāng)r>1時(shí)，板材厚度方向上的變形比寬度方向上的變形困難，起皺趨向性降低，利于拉深成形。r值與拉深系數(shù)密切相關(guān)（如圖）。

考慮到板材方向性，可取第二章沖壓變形基礎(chǔ)r值的大小，表明板第二章沖壓變形基礎(chǔ)（7）板平面方向性系數(shù)

大，板材方向性強(qiáng)，引起塑性變形分布不均，拉深件出現(xiàn)突耳，因此，大對沖壓成形不利。可用下式表示：

r值大，亦大，而r值大利用拉深變形，大不利于拉深變形，故選材時(shí)，對r值的影響要綜合考慮。第二章沖壓變形基礎(chǔ)（7）板平面方向性系數(shù)第二章沖壓變形基礎(chǔ)第二章沖壓變形基礎(chǔ)第二章沖壓變形基礎(chǔ)2.成形極限圖(FLD)/成形極限線(FLC)

脹形變形區(qū)各個(gè)部位上受到的拉應(yīng)力比值可能在0～1之間變化，即，而大多數(shù)常用沖壓板材都存在統(tǒng)一的成形極限圖。第二章沖壓變形基礎(chǔ)2.成形極限圖(FLD)/成形極限線(第二章沖壓變形基礎(chǔ)1）圖形

脹形成形極限線僅為圖形上半部分,由keeler提出，下半部分由Goodwin補(bǔ)充，統(tǒng)稱為成形極限圖。

OA線：，雙向等拉，

OB線：單向拉伸，，考慮各向異性有橫軸：平面應(yīng)變應(yīng)變點(diǎn)在安全區(qū)，表示零件沖壓成功，在破裂區(qū)表示零件破裂，在臨界區(qū)，成品率降低。第二章沖壓變形基礎(chǔ)1）圖形第二章沖壓變形基礎(chǔ)2)

繪制方法

成形極限線的繪制以工藝試驗(yàn)為基礎(chǔ)，可用拉伸試驗(yàn)、脹形試驗(yàn)等。首先在毛坯上制好網(wǎng)格，再改變潤滑條件、毛坯尺寸、成形力等，以建立不同雙向拉應(yīng)力比值下的實(shí)驗(yàn)變形條件，以獲得不同的極限變形時(shí)的值。測量成形后的網(wǎng)格尺寸，以確定的極限值，得到一系列，便可作出成形極限線。網(wǎng)格的印制方法：光化學(xué)法、電化學(xué)法和混合法。第二章沖壓變形基礎(chǔ)2)繪制方法第二章沖壓變形基礎(chǔ)3）用途成形極限線為提高沖壓成形極限和產(chǎn)品質(zhì)量提供了理論依據(jù)和工藝方向。如某脹形件某點(diǎn)的應(yīng)變?yōu)閡，通過制訂合理沖壓工藝、修改沖模、毛坯及產(chǎn)品形狀，使u變到u1或u2等臨界線以內(nèi)的位置就安全了，從而提高成形極限。第二章沖壓變形基礎(chǔ)3）用途第二章沖壓變形基礎(chǔ)3.幾種直接試驗(yàn)方法1）杯突試驗(yàn)（Erichsen試驗(yàn)）

脹形試驗(yàn)，當(dāng)試件發(fā)生破裂時(shí)，凸模壓入深度稱愛利克辛值，可直接反映板材脹形性能。試驗(yàn)?zāi)＞哂袠?biāo)準(zhǔn)尺寸，其它參數(shù)如表：第二章沖壓變形基礎(chǔ)3.幾種直接試驗(yàn)方法脹形第二章沖壓變形基礎(chǔ)2）極限拉深比試驗(yàn)（LDR試驗(yàn)、swift試驗(yàn)）

采用不同直徑的圓形毛坯，取側(cè)壁不破壞的最大毛坯直徑D0max與沖頭直徑之比表示板材拉深性能。試驗(yàn)繁瑣，影響因素多。第二章沖壓變形基礎(chǔ)2）極限拉深比試驗(yàn)（LDR試驗(yàn)、swi第二章沖壓變形基礎(chǔ)（3）拉深力對比試驗(yàn)（TZP法）

在一定的拉深變形程度下（取毛坯與凸模直徑之比D0/dp=52/30）的最大拉深力與在實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)獲得的成形試樣側(cè)壁拉斷力的比值表示板材拉深性能。

TZP值越大，表示板材拉深性能越好。第二章沖壓變形基礎(chǔ)（3）拉深力對比試驗(yàn)（TZP法）第二章沖壓變形基礎(chǔ)（4）錐形件復(fù)合性能試驗(yàn)（Fukui試驗(yàn)）

是拉深性能與脹形性能綜合試驗(yàn)。用球形凸模和60度角的凹模在無壓邊情況下對圓形毛坯拉深，底部破裂時(shí)上口直徑稱CCV值。CCV值越小，板材沖壓性能越好。（5）液壓脹形試驗(yàn)；（6）擴(kuò)孔試驗(yàn)；（7）彎曲性能試驗(yàn)；（8）拉皺試驗(yàn)(YBT試驗(yàn)）第二章沖壓變形基礎(chǔ)（4）錐形件復(fù)合性能試驗(yàn)（Fukui試第二章沖壓變形基礎(chǔ)小結(jié)掌握沖壓成型方法分類能夠由各種成形方法的應(yīng)力特點(diǎn)分析變形特點(diǎn)掌握拉伸試驗(yàn)結(jié)果對沖壓性能的影響掌握沖壓性能的直接試驗(yàn)方法及性能指標(biāo)第二章沖壓變形基礎(chǔ)小結(jié)第三章沖裁

沖裁是利用沖模使材料分離的一種沖壓工序，它包括切斷、修邊、落料、沖孔等。主要指落料、沖孔。落料——制取一定外形的沖落部分沖孔——制取內(nèi)孔沖裁可以制毛坯，也可以生產(chǎn)零件。第三章沖裁沖裁是利用沖模使材料分離的一第三章沖裁動畫：幾種典型的沖裁模具結(jié)構(gòu)第三章沖裁動畫：幾種典型的沖裁模具結(jié)構(gòu)第三章沖裁3.1沖裁過程分析1.受力情況分析Fp1、Fp2──凸、凹模對板料的垂直作用力；F1、F2──凸、凹模對板料的側(cè)壓力；μFp1、μFp2──凸、凹模端面與板料間的摩擦力，其方向與間隙大小有關(guān)，一般從模具刃口指向外；μF1、μF2──凸、凹模側(cè)面與板料間的摩擦力

由于M使板料彎曲并從模具表面上翹起，使模具表面和板料的接觸面僅限在刃口附近的狹小區(qū)域，其接觸面寬度約為板厚的0.2～0.4。接觸面間相互作用的垂直壓力并不均勻，隨著向模具刃口的逼近而急劇增大。第三章沖裁3.1沖裁過程分析由于M使板第三章沖裁2.變形過程

模具間隙正常時(shí)，金屬材料的沖裁過程可分三個(gè)階段：彈性變形階段板料產(chǎn)生彈性壓縮、彎曲和拉伸等變形；塑性變形階段板料的應(yīng)力達(dá)到屈服極限，板料開始產(chǎn)生塑性剪切變形；斷裂分離階段已成形的裂紋沿最大剪應(yīng)變速度方向向材料內(nèi)延伸，呈 楔形狀發(fā)展第三章沖裁2.變形過程第三章沖裁分離過程的三個(gè)階段，使沖裁件斷面明顯分為四個(gè)部分：a－塌角；b－光亮帶；c－剪裂帶；d－毛刺第三章沖裁分離過程的三個(gè)階段，使沖裁件斷面明顯分為四個(gè)部第三章沖裁3.沖裁件質(zhì)量及影響因素

主要指斷面質(zhì)量、表面質(zhì)量、形狀誤差和尺寸精度

主要影響因素：

1）間隙對切斷面質(zhì)量的影響；

2）間隙對尺寸精度的影響；

3）刃口狀態(tài)對斷面質(zhì)量的影響；4）材料性能的影響。第三章沖裁3.沖裁件質(zhì)量及影響因素第三章沖裁3.2沖裁模間隙

沖裁模間隙對沖壓工藝有重要影響，是個(gè)重要參數(shù)。對沖裁件的影響（見3.1節(jié)）對模具壽命的影響對工藝力的影響由于間隙的大小對沖裁件質(zhì)量、模具壽命、工藝力有不同的影響，因此不能存在一個(gè)絕對合理的間隙值，只能給出一個(gè)合理的間隙范圍供選擇。

合理間隙的確定方法：理論確定經(jīng)驗(yàn)確定參數(shù)與材料相關(guān)，可查表，一般0.1左右。查表第三章沖裁3.2沖裁模間隙第三章沖裁第三章沖裁第三章沖裁I、II、III分指沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度要求級別高、中、低第三章沖裁I、II、III分指沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度要第三章沖裁3.3凸凹模刃口尺寸確定

凸凹模刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的首要因素。必須考慮到光亮帶尺寸決定制件尺寸和模具在使用中的磨損。1.決定模具刃口尺寸及制造公差應(yīng)遵循的依據(jù)和原則1）落料件尺寸決定凹模尺寸，設(shè)計(jì)落料模時(shí)應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上。2）沖孔件尺寸決定于凸模尺寸，設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上。3）考慮到?jīng)_模的磨損，落料凹模刃口尺寸應(yīng)靠近落料件公差范圍內(nèi)的最小尺寸，沖孔凸模刃口尺寸應(yīng)靠近孔的公差范圍內(nèi)的最大尺寸。4）凸凹模間隙取最小合理間隙第三章沖裁3.3凸凹模刃口尺寸確定凸凹模第三章沖裁2.凸凹模刃口尺寸計(jì)算方法1）分開加工：分別標(biāo)注凸凹模刃口尺寸及公差，適于圓形及簡單形狀。若落料件尺寸、沖孔件尺寸，則落料模：沖孔模：要滿足或式中—制造公差，可查表；x—系數(shù)，可查表第三章沖裁2.凸凹模刃口尺寸計(jì)算方法第三章沖裁2）凸模與凹模配合加工

是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一個(gè)(基準(zhǔn)件)，然后依此為基準(zhǔn)再按最小合理間隙配做另一件。優(yōu)點(diǎn)：不僅容易保證凸、凹模間隙很小,而且制造還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差,使制造容易。適用于：異形或復(fù)雜刃口。設(shè)計(jì)時(shí)：基準(zhǔn)件的刃口尺寸及制造公差應(yīng)詳細(xì)標(biāo)注，非基準(zhǔn)件上只標(biāo)注公稱尺寸，但在圖樣上注明：“凸(凹)模刃口按凹(凸)模實(shí)際刃口尺寸配作，保證最小雙面合理間隙值。”第三章沖裁2）凸模與凹模配合加工第三章沖裁3.4工藝力及沖裁功1.沖裁力沖裁力是選擇沖壓設(shè)備噸位和檢驗(yàn)?zāi)＞邚?qiáng)度的重要依據(jù)。平刃沖模的沖裁力(k=1.3)

還可由表示，其中p表示單位沖裁力，可查下表。2.沖裁功平刃沖裁時(shí)，沖裁功在選用壓力機(jī)時(shí)，必須滿足W>W沖(W－壓力機(jī)所規(guī)定的每次行程總功)第三章沖裁3.4工藝力及沖裁功1.沖裁力第三章沖裁3.4工藝力及沖裁功第三章沖裁3.4工藝力及沖裁功第三章沖裁3.卸料力、推料力、頂件力卸料力——從凸模將零件或廢料卸下的力推件力——從凹模內(nèi)順沖裁方向?qū)⒘慵驈U料推出的力頂件力——從凹模內(nèi)逆沖裁方向?qū)⒘慵驈U料推出的力為系數(shù)，可查表，n為卡在凹模中工件或廢料數(shù)。第三章沖裁3.卸料力、推料力、頂件力第三章沖裁4.降低沖裁力的方法1）材料加熱紅沖由于氧化，只適用于厚板或表面質(zhì)量要求不高的零件。2）多凸模階梯布置3）斜刃沖裁a)斜刃落料；b)斜刃沖孔；c)階梯形凸模第三章沖裁4.降低沖裁力的方法a)斜刃落料；b)斜刃第三章沖裁3.5精密沖裁1.精密沖裁

它能在一次沖壓行程中獲得比普通沖裁零件尺寸精度高、沖裁面光潔、翹曲小且互換性好的優(yōu)質(zhì)精沖零件,并以較低的成本達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量的改善。精密沖裁實(shí)現(xiàn)的必要條件:1)強(qiáng)力的齒圈壓邊圈2)很小的沖裁間隙3)凹模刃口帶有小圓角4)強(qiáng)力的反頂裝置第三章沖裁3.5精密沖裁1.精密沖裁精密沖裁實(shí)現(xiàn)的必第三章沖裁精密沖裁特點(diǎn)：第三章沖裁精密沖裁特點(diǎn)：第三章沖裁工藝力計(jì)算：沖裁力壓邊力反壓力卸料力頂件力第三章沖裁工藝力計(jì)算：沖裁力壓邊力反壓力卸料力頂件力第三章沖裁2.半精沖

分離機(jī)理與普通沖裁相同。但是由于加強(qiáng)了沖裁區(qū)的靜水壓效果，推遲了剪裂紋的發(fā)生，使光亮帶比例增加，斷面質(zhì)量明顯提高。1）小間隙圓角刃口沖裁（光潔沖裁）落料時(shí)凹模刃口帶小圓角，沖孔時(shí)凸模刃口帶小圓角，沖裁間隙為0.01～0.02mm，適于塑性好的材料。凹模圓角半徑見表3-7或0.1t。沖裁力：

P＝（1.3～1.5）P普第三章沖裁2.半精沖分離機(jī)理與普通沖裁第三章沖裁2）負(fù)間隙沖裁（擠壓沖裁）凸模直徑大于凹模直徑，一般為(0.05～0.3)t，沖裁時(shí)先形成一倒錐毛坯，再將其擠過凹模洞口。適于塑性好的材料。沖裁力：P＝CP普

C—系數(shù)：鋁C=1.3~1.6

黃銅，軟鋼C=2.25~2.8第三章沖裁2）負(fù)間隙沖裁（擠壓沖裁）第三章沖裁3）反復(fù)沖裁4）對向凹模沖裁第三章沖裁3）反復(fù)沖裁第四章彎曲4.1概述

把平板毛坯、型材或管材彎成一定曲率、一定角度、形成一定形狀零件的成形工序稱為彎曲。加工形式：模具彎曲、滾彎和折彎等。彎曲材料：板料、棒料、型材、管材第四章彎曲4.1概述把平板毛坯、型材或第四章彎曲第四章彎曲第四章彎曲

彎曲方法：壓彎（U彎、V彎）、滾彎、輥彎、折彎、拉彎等第四章彎曲彎曲方法：壓彎（U彎、V彎）、滾彎、輥彎、折第四章彎曲第四章彎曲第四章彎曲1.彎曲過程分析彎曲變形區(qū)是毛坯上曲率發(fā)生變化的部分，即圓角部分（如圖ABCD）。第四章彎曲1.彎曲過程分析第四章彎曲2.應(yīng)力應(yīng)變分析毛坯斷面上的切向應(yīng)力由外層的拉應(yīng)力過渡到內(nèi)層的壓應(yīng)力，中間必有一層金屬切向應(yīng)力為零，稱為應(yīng)力中性層。其曲率半徑用表示。同樣，有一層金屬的切向應(yīng)變?yōu)榱悖Q之為應(yīng)變中性層。用表示其曲率半徑。

兩個(gè)中性層存在內(nèi)移現(xiàn)象。

彎曲變形分區(qū)；

變形區(qū)減薄；

彎曲變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)取決于變形程度和板材的相對寬度。當(dāng)b/t>3時(shí)，稱為寬板；當(dāng)b/t<3時(shí)，稱為窄板。第四章彎曲2.應(yīng)力應(yīng)變分析兩個(gè)中性層存在內(nèi)移現(xiàn)象。彎沖壓工藝培訓(xùn)學(xué)習(xí)資料(非常全面)課件第四章彎曲窄板為平面應(yīng)力狀態(tài)，立體應(yīng)變狀態(tài)；寬板為立體應(yīng)力狀態(tài)，平面應(yīng)變狀態(tài)。第四章彎曲窄板為平面應(yīng)力狀態(tài)，立體應(yīng)變狀態(tài)；第四章彎曲3.彎曲半徑

彎曲變形區(qū)內(nèi)切向應(yīng)變分布如圖，在板厚方向不同位置上切向應(yīng)變按線性規(guī)律分布，其值：

第四章彎曲3.彎曲半徑第四章彎曲

可見，彎曲毛坯外表面的變形程度與相對彎曲半徑r/t大致成反比關(guān)系，生產(chǎn)中常用彎曲半徑表示彎曲變形程度的大小。由于彎曲變形程度不同（r/t不同），毛坯變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力分布都有性質(zhì)上的差別。

當(dāng)r/t<200時(shí)，近似認(rèn)為純塑性彎曲；當(dāng)r/t>200時(shí)，近似認(rèn)為彈－塑性彎曲。

內(nèi)外表面切向應(yīng)變相等，且為最大值將代入上式得:第四章彎曲可見，彎曲毛坯外表面的變形程度與相第四章彎曲4.2彎曲變形分析與彎距計(jì)算假設(shè)

1）彎曲過程中毛坯變形區(qū)任意位置上的橫截面始終保持為平面；

2）彎曲過程中毛坯變形區(qū)的橫截面形狀和尺寸不發(fā)生變化；

3）變形區(qū)受拉部分和受壓部分的硬化規(guī)律相同，即應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系相同。1.線性－彈塑性彎曲（r/t>200）

彎曲毛坯變形區(qū)內(nèi)切向應(yīng)變在厚度方向上的分布：第四章彎曲4.2彎曲變形分析與彎距計(jì)算假設(shè)第四章彎曲切向應(yīng)力計(jì)算:彈性變形范圍內(nèi)（OA部分），切向應(yīng)力值為

(5-4)塑性變形范圍內(nèi)（AB部分），切向應(yīng)力值為

(5-5)式中，E－彈性模量－屈服極限F－硬化模數(shù)－與屈服極限相對應(yīng)的切向應(yīng)變第四章彎曲切向應(yīng)力計(jì)算:第四章彎曲彎矩計(jì)算：切向應(yīng)力形成的力矩為(5-6)微元面積而，所以，即有將y、的值代入式（5-6）得利用式（5-4）、（5-5）得

(5-7)式中－彈性變形區(qū)與塑性變形區(qū)分界點(diǎn)的切向應(yīng)變－毛坯內(nèi)外表面的切向應(yīng)變第四章彎曲彎矩計(jì)算：第四章彎曲

積分（5-7）式中，內(nèi)外表面切向應(yīng)變與屈服極限對應(yīng)的切向應(yīng)變所以：式中，彎曲毛坯斷面系數(shù)（截面模量）

m－相對彎距，表示塑性彎距與彈性彎距的比值第四章彎曲

積分（5-7）第四章彎曲2.線性純塑性彎曲（r/t<200）

隨著變形程度增大，彈性變形減小，以至毛坯斷面全部進(jìn)入塑性變形狀態(tài)，即純塑性彎曲，此時(shí)毛坯斷面內(nèi)應(yīng)力分布與硬化曲線如圖。由式（5－7）可得線性純塑性彎曲時(shí)的彎距（式中第一項(xiàng)為零，為零）第四章彎曲2.線性純塑性彎曲（r/t<200）第四章彎曲式中s－彎曲毛坯斷面靜矩

m－相對彎距

k1－反映毛坯斷面形狀特點(diǎn)系數(shù)

是反映彎曲毛坯材料性能特點(diǎn)系數(shù)第四章彎曲式中s－彎曲毛坯斷面靜矩第四章彎曲3.無硬化線性純塑性彎曲

毛坯斷面內(nèi)切向應(yīng)力為常數(shù)，如圖

由式（5-11），令F＝0

第四章彎曲3.無硬化線性純塑性彎曲第四章彎曲4.3彎曲時(shí)的彈復(fù)（回彈）1.彈復(fù)

塑性彎曲與任何塑性變形一樣，在外載荷作用下，毛坯產(chǎn)生的變形由塑性變形和彈性變形兩部分組成。外載荷除去后，塑性變形保留，彈性變形消失，使其形狀和尺寸都發(fā)生與加載時(shí)變形方向相反的變化，這種現(xiàn)象稱為彈復(fù)。彎曲后卸載過程中的彈復(fù)現(xiàn)象表現(xiàn)為彎曲件的曲率變化及角度變化。

在彎曲加載過程中變形區(qū)的內(nèi)層和外層的應(yīng)力和應(yīng)變性質(zhì)相反，卸載時(shí)這兩部分的彈復(fù)變形方向也相反，而總彈復(fù)量是內(nèi)層和外層彈復(fù)的疊加。因此，彈復(fù)尤其嚴(yán)重。第四章彎曲4.3彎曲時(shí)的彈復(fù)（回彈）1.彈復(fù)第四章彎曲研究回彈的意義：掌握彎曲件的回彈趨向，初定回彈量的大小，修正模具工作部分的形狀及尺寸，減小模具在試模調(diào)整階段的工作量，保證彎曲件的質(zhì)量。第四章彎曲研究回彈的意義：第四章彎曲2.彈復(fù)計(jì)算設(shè)分別為彈復(fù)前及彈復(fù)后的中性層曲率半徑，彎曲中心角及內(nèi)表面圓角半徑，彈復(fù)現(xiàn)象如圖。1）曲率彈復(fù)由拉伸曲線可知即金屬塑性變形過程中的卸載彈復(fù)量等于加載時(shí)同一載荷所產(chǎn)生的彈性變形。所以塑性彎曲的彈復(fù)量即為加載彎距所產(chǎn)生的彈性曲率變化。第四章彎曲2.彈復(fù)計(jì)算設(shè)第四章彎曲由材力有(5-14)式中M－卸載彎距，其值等于加載彎距；

I－慣性矩；

E－彈性模量整理（5－14）得：將代入，可得第四章彎曲由材力有第四章彎曲式中，為卸載彎距引起的卸載應(yīng)力。比較式及可得（m可查表）材料相對厚度較小時(shí)，令，可得簡化式：

利用該公式可計(jì)算純塑性彎曲時(shí)曲率彈復(fù)的數(shù)值，并根據(jù)彈復(fù)值的計(jì)算結(jié)果對模具工作部分的曲率半徑作相應(yīng)的修正。第四章彎曲式中，為卸載彎距引起的卸載應(yīng)力。第四章彎曲2）角度彈復(fù)用表示角度彈復(fù)，則根據(jù)卸載前后中性層長度不變，有，故而所以將第四章彎曲2）角度彈復(fù)第四章彎曲代入上式可得：由于則！第四章彎曲代入上式可得：！第四章彎曲3.彈復(fù)值的影響因素

1）材料機(jī)械性能：σs，n，E，則2）相對彎曲半徑：，彈性變形所占比例越大，彈復(fù)3）彎曲角：，彎曲變形區(qū)長度越大，彈復(fù)角越大

4）摩擦：可以增大變形區(qū)的拉應(yīng)力，減小回彈值。

5）彎曲方式：在無底凹模內(nèi)做自由彎曲的回彈量最大；校正彎曲時(shí)，力大則回彈值小，過大時(shí)出現(xiàn)負(fù)回彈。U型件的回彈小于V型件。校正彎曲可使毛坯的全部斷面或大部分?jǐn)嗝嬖谇邢虺霈F(xiàn)壓應(yīng)力，使彈復(fù)值減小。第四章彎曲3.彈復(fù)值的影響因素第四章彎曲4.4提高彎曲件精度的方法1.利用彈復(fù)規(guī)律

1)理論計(jì)算：在接近純彎曲（只受彎距作用）的條件下，可根據(jù)彈復(fù)值計(jì)算公式的計(jì)算結(jié)果修正模具。

2）補(bǔ)償法：利用毛坯不同部位上變形方向相反的特點(diǎn)，適當(dāng)調(diào)整各種影響因素（模具圓角半徑、間隙、開口寬度、背壓和校正壓力等）。

3）軟凹模：可排除毛坯不變形區(qū)的變形和彈復(fù)，通過調(diào)整剛性凸模壓入軟凹模的深度控制彎曲角度。第四章彎曲4.4提高彎曲件精度的方法1.利用彈復(fù)規(guī)律第四章彎曲2.改變應(yīng)力狀態(tài)1)校正法

2)拉彎主要用于曲率半徑較大的彎曲件

把凸模做成局部凸起的形狀，使凸模作用力集中作用在彎曲變形區(qū)，使之處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，使內(nèi)層金屬沿切向也產(chǎn)生伸長變形。第四章彎曲2.改變應(yīng)力狀態(tài)把凸模做成局部第四章彎曲4.5最小彎曲半徑

彎曲時(shí)，毛坯變形區(qū)外表面的金屬在切向拉應(yīng)力作用下，產(chǎn)生切向伸長變形。在保證毛坯外層纖維不發(fā)生破壞的條件下，所能彎成零件內(nèi)表面的最小圓角半徑稱最小彎曲半徑。生產(chǎn)中，用它表示彎曲時(shí)的成形極限。第四章彎曲4.5最小彎曲半徑彎曲時(shí)，毛坯第四章彎曲最小彎曲半徑的影響因素：

1.材料的機(jī)械性能

2.板材的方向性

3.彎曲件的寬度

4.板材表面質(zhì)量與斷面質(zhì)量

第四章彎曲最小彎曲半徑的影響因素：第四章彎曲5.彎曲角的影響6.板厚第四章彎曲5.彎曲角的影響第四章彎曲第四章彎曲第四章彎曲4.6彎曲毛坯長度確定依據(jù)：變形前后應(yīng)變中性層長度不變

1.應(yīng)變中性層的位置

根據(jù)體積不變條件：彎曲前體積彎曲后體積

第四章彎曲4.6彎曲毛坯長度確定依據(jù)：變形前后應(yīng)變中性第四章彎曲將代入上式并整理得：式中變薄系數(shù)，可查表；

展寬系數(shù)，當(dāng)b/t>3時(shí)；

分別為彎曲前后的板寬及板厚。沖壓生產(chǎn)中，常用經(jīng)驗(yàn)公式式中x－與變形程度有關(guān)的系數(shù)，可查表。第四章彎曲將代入上式并第四章彎曲第四章彎曲第四章彎曲2.彎曲件毛坯長度確定1）圓角半徑較大的彎曲（r/t>0.3）這類零件變薄不嚴(yán)重且斷面畸變較小，可按中性層展開長度等于毛坯長度的原則計(jì)算毛坯尺寸：

當(dāng)

時(shí)，

第四章彎曲2.彎曲件毛坯長度確定第四章彎曲2）圓角半徑很小時(shí)的彎曲（r/t<0.3）按體積不變計(jì)算毛坯尺寸：彎曲前彎曲后因此考慮到彎曲時(shí)材料的變薄，做如下修正：第四章彎曲2）圓角半徑很小時(shí)的彎曲（r/t<0.3）第四章彎曲

對于右圖零件的彎曲3）鉸鏈彎曲式中—K1為中性層位移系數(shù)，可查表。4.7彎曲力的計(jì)算由于影響因素較多，生產(chǎn)中多用經(jīng)驗(yàn)公式，可查表。第四章彎曲對于右圖零件的彎曲第五章脹形5.1脹形變形特點(diǎn)

脹形主要用于平板毛坯的局部脹形（壓凸起，凹坑，加強(qiáng)筋，花紋，圖形及標(biāo)記等）、圓柱空心毛坯脹形及拉形等。第五章脹形5.1脹形變形特點(diǎn)脹形主要用第五章脹形

根據(jù)模具類型，脹形可分為剛模脹形和軟模脹形（氣體、液體、橡膠等）以及非接觸脹形（磁脈沖脹形）第五章脹形根據(jù)模具類型，脹形可分為剛模脹形第五章脹形脹形變形特點(diǎn)

1）毛坯的塑性變形局限于一個(gè)固定的變形區(qū)范圍內(nèi)。板料不向變形區(qū)外轉(zhuǎn)移，也不從外部進(jìn)入變形區(qū)。變形區(qū)內(nèi)板料變形主要靠表面局部增大實(shí)現(xiàn)。因此，脹形變形中板厚變薄是不可避免的。第五章脹形脹形變形特點(diǎn)第五章脹形2）變形區(qū)受兩向拉應(yīng)力作用，屬伸長類變形，其成形極限與材料塑性及塑性成形穩(wěn)定性有關(guān)，破壞特點(diǎn)主要是拉裂。3）由于受雙向拉應(yīng)力，而且沿厚度分布均勻，因此不易失穩(wěn)起皺，彈復(fù)小，尺寸精度高，表面質(zhì)量好。第五章脹形2）變形區(qū)受兩向拉應(yīng)力作用，屬伸長類變形，其成第五章脹形5.2平板毛坯局部脹形1.

變形程度

這類成形工藝的目的是提高零件的剛性以及使零件美觀。用脹形深度表示。主要與材料機(jī)械性能（值）、凸模幾何形狀及潤滑條件等有關(guān)。壓凹坑：用球形沖頭對低碳鋼及軟鋁局部脹形h=d/3

用平端面沖頭，見下表

壓加強(qiáng)筋：對軟鋼板，當(dāng)具有圓滑過渡時(shí)生產(chǎn)中，常用變形區(qū)材料的平均延伸率估算

黃銅鋁軟鋼第五章脹形5.2平板毛坯局部脹形1.變形程度黃銅鋁第五章脹形2.變形力

剛模脹形： 式中K－系數(shù)，一般取0.7～1.0 L－脹形區(qū)周邊長

軟模脹形： 局部成形條形筋

第五章脹形2.變形力第五章脹形5.3圓柱空心毛坯脹形2.變形力

1）剛模脹形

式中：H－圓柱空心毛坯高度－摩擦系數(shù)，一般為0.15～0.20

－中軸錐角，一般為1.變形程度

脹形系數(shù)：第五章脹形5.3圓柱空心毛坯脹形2.變形力1.變形程第五章脹形2）軟模脹形

1)毛坯兩端不固定，允許軸向收縮

2)毛坯兩端固定，不產(chǎn)生軸向收縮第五章脹形2）軟模脹形第五章脹形3.毛坯計(jì)算一般情況下毛坯兩端不固定，以減輕材料變薄，式中L－工件母線長；－工件切向最大延伸率；

b－切邊余量，一般取10~20mm；

c－系數(shù)，一般取0.3~0.4。第五章脹形3.毛坯計(jì)算第六章直壁形狀零件拉深6.1概述

拉深－也稱拉延，利用模具使平面毛坯成為開口空心零件的沖壓工藝方法。第六章直壁形狀零件拉深6.1概述拉深－第六章直壁形狀零件拉深

對于各種拉深件，由于變形區(qū)位置、變形性質(zhì)，變形分布，應(yīng)力狀態(tài)及分布規(guī)律都有很大的區(qū)別。因此確定工藝參數(shù)、工序數(shù)目及順序、模具設(shè)計(jì)均有差別。按變形特點(diǎn)可分為：

直壁旋轉(zhuǎn)體－圓筒形零件；（如不銹鋼的水杯）

曲面旋轉(zhuǎn)體－球面、錐面零件；（如鋼筆）

直壁非旋轉(zhuǎn)體－盒形件；（如飯盒）

曲面非旋轉(zhuǎn)體－復(fù)雜形狀零件（如汽車覆蓋件等）第六章直壁形狀零件拉深對于各種拉深件，由第六章直壁形狀零件拉深a)軸對稱旋轉(zhuǎn)體拉深件b)盒形件c)不對稱拉深件第六章直壁形狀零件拉深a)軸對稱旋轉(zhuǎn)體拉深件b)盒第六章直壁形狀零件拉深6.2圓筒形件拉深時(shí)的變形特點(diǎn)1.變形特點(diǎn)1）變形分析：根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)不同，可將拉深過程的毛坯分成五個(gè)部分。第六章直壁形狀零件拉深6.2圓筒形件拉深時(shí)的變形特點(diǎn)1第六章直壁形狀零件拉深法蘭部分－變形區(qū)，徑向拉應(yīng)力，切向壓應(yīng)力；凹模圓角部位－傳力區(qū)；側(cè)壁部分－已變形區(qū)、傳力區(qū)，受單向拉應(yīng)力作用；凸模圓角部位－傳力區(qū)，危險(xiǎn)斷面，直接影響極限變形程度；底部－不變形區(qū)、傳力區(qū)，材料受兩向拉應(yīng)力作用，厚度略有變薄。第六章直壁形狀零件拉深法蘭部分－變形區(qū)，徑向拉應(yīng)力，切向第六章直壁形狀零件拉深2）厚度變化底部略有變薄，壁部上段增厚，下部變薄，側(cè)壁靠近底部圓角處最嚴(yán)重，甚至斷裂，為危險(xiǎn)斷面。另外，拉深件側(cè)壁硬度由底部向口部增大。硬度變化第六章直壁形狀零件拉深2）厚度變化硬度變化第六章直壁形狀零件拉深3）變形特點(diǎn)法蘭部分是變形區(qū)，受切向壓應(yīng)力，徑向拉應(yīng)力，產(chǎn)生切向壓縮變形，徑向伸長變形。極限變形程度主要受傳力區(qū)承載能力限制，同時(shí)受變形區(qū)失穩(wěn)起皺的限制。厚度發(fā)生變化，側(cè)壁上部變厚，下部靠近圓角處變薄最嚴(yán)重，為危險(xiǎn)斷面。第六章直壁形狀零件拉深3）變形特點(diǎn)第六章直壁形狀零件拉深4）平板毛坯脹形與直壁圓筒形件拉伸變形特點(diǎn)對比第六章直壁形狀零件拉深4）平板毛坯脹形與直壁圓筒形件拉伸第六章直壁形狀零件拉深4）平板毛坯脹形與直壁圓筒形件拉伸變形特點(diǎn)對比第六章直壁形狀零件拉深4）平板毛坯脹形與直壁圓筒形件拉伸第六章直壁形狀零件拉深2.力學(xué)分析

由凸模作用力P引起的毛坯側(cè)壁內(nèi)的拉應(yīng)力p沿圓周均勻分布，其大小應(yīng)能引起法蘭部分產(chǎn)生變形，應(yīng)包括如下各項(xiàng)：－使變形區(qū)產(chǎn)生塑性變形所必須的拉應(yīng)力－克服變形區(qū)上下兩個(gè)表面的摩擦阻力所必須的力，其值為－克服毛坯沿凹模圓角運(yùn)動必須克服的彎曲阻力，近似取為第六章直壁形狀零件拉深2.力學(xué)分析由凸模第六章直壁形狀零件拉深

－考慮到毛坯在凹模圓角表面滑動必須克服的摩擦阻力取的摩擦系數(shù)。

綜上，p值應(yīng)為：而代入上式得：（1）其中在拉應(yīng)力中約占65～75％。第六章直壁形狀零件拉深－考慮到毛坯在凹模圓角第六章直壁形狀零件拉深

計(jì)算

1.平衡條件（2）

2.塑性條件（3）將（3）代入（2）中得：取（變形區(qū)變形抗力的平均值）故

（4）第六章直壁形狀零件拉深計(jì)算第六章直壁形狀零件拉深將（4）代入（3）得（5）由（4）（5）式可得毛坯變形區(qū)內(nèi)與的應(yīng)力分布曲線，在變形區(qū)外邊緣最大（絕對值），內(nèi)邊緣最大。當(dāng)R＝r時(shí)

（6）最后得拉深時(shí)必須的拉應(yīng)力：第六章直壁形狀零件拉深將（4）代入（3）得第六章直壁形狀零件拉深

分析上式可知，拉深力決定于拉深變形程度、材料機(jī)械性能、零件尺寸、凹模圓角半徑、潤滑等。此時(shí)可得拉深力生產(chǎn)中常用經(jīng)驗(yàn)公式：第一次拉深：

第二次及以后的各次拉深：式中，K1、K2－系數(shù)，可查表。因此，選擇壓力及時(shí)，總壓力第六章直壁形狀零件拉深分析上式可知，拉深第六章直壁形狀零件拉深第六章直壁形狀零件拉深第六章直壁形狀零件拉深6.3圓筒形零件拉深系數(shù)及拉深次數(shù)確定1.拉深系數(shù)

拉深系數(shù)：每次拉深后圓筒工件的直徑與拉深前毛坯（或半成品）的直徑之比。對于第一次拉深；以后各次拉深

拉深比－拉深系數(shù)的倒數(shù)K=1/m

拉深系數(shù)、拉深比均為拉深變形程度的一種表示方法。

任一瞬間內(nèi)邊緣的徑向拉應(yīng)力為當(dāng)拉深開始時(shí)，則：

第六章直壁形狀零件拉深6.3圓筒形零件拉深系數(shù)及拉深次第六章直壁形狀零件拉深

可見，m越小，徑向拉應(yīng)力越大。在保證側(cè)壁不破壞的情況下所能得到的最小拉深系數(shù)稱為極限拉深系數(shù)。2.極限拉深系數(shù)影響因素

1）材料機(jī)械性能參數(shù) 材料的塑性越好，組織均勻；屈強(qiáng)比越小；r值大而小；E越大，拉深性能越好，可采用較小的極限拉深系數(shù)。第六章直壁形狀零件拉深可見，m越小，徑向第六章直壁形狀零件拉深2）材料相對厚度越大，抵抗失穩(wěn)起皺能力越強(qiáng)，壓比力減小或不用壓邊，減小摩擦損耗，變形力減小，拉深系數(shù)減小。

3）模具結(jié)構(gòu) （1）凹模圓角半徑； （2）凸模圓角半徑； （3）間隙

4）潤滑條件第六章直壁形狀零件拉深2）材料相對厚度第六章直壁形狀零件拉深3.拉深次數(shù)

當(dāng)拉深系數(shù)過小時(shí)，由于拉深力超過側(cè)壁承載能力而使拉深失敗，此時(shí)可采用多次拉深。拉深次數(shù)確定法1）公式法2）估算法只要求得總拉深系數(shù)，再查得各次拉深系數(shù)，即可由下式估算出所需拉深次數(shù)。第六章直壁形狀零件拉深3.拉深次數(shù)第六章直壁形狀零件拉深3）查表法由生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)的拉深次數(shù)表，可直接查找。第六章直壁形狀零件拉深3）查表法第六章直壁形狀零件拉深6.4圓筒形零件拉深起皺及防治措施1.起皺

起皺是毛坯變形區(qū)在切向壓應(yīng)力的作用下失穩(wěn)所造成的。起皺不利于拉深變形：

1）由于起皺，毛坯不能被拉過凸凹模間隙面而拉斷；

2）即使拉過凸凹模間隙，也會留下起皺痕跡而影響質(zhì)量。第六章直壁形狀零件拉深6.4圓筒形零件拉深起皺及防治措第六章直壁形狀零件拉深2.起皺影響因素

1）毛坯相對厚度t/Dt/D，抗失穩(wěn)能力下降，易起皺；

2）拉深系數(shù)mm；

3）材料機(jī)械性能

E、r、屈強(qiáng)比等等

4）凹模工作部分形狀錐形凹模的作用：毛坯過渡形狀抗失穩(wěn)能力強(qiáng)；凹模圓角半徑摩擦阻力和彎曲阻力降低。凹模錐面有助于產(chǎn)生切向壓縮變形，拉深力減小；第六章直壁形狀零件拉深2.起皺影響因素毛坯過渡形狀抗失穩(wěn)第六章直壁形狀零件拉深3.起皺的判斷

用下式概略估算毛坯是否起皺：

1）錐形凹模拉深不起皺條件

2）平端面凹模拉深不起皺條件

3）利用經(jīng)驗(yàn)表格進(jìn)行判斷第六章直壁形狀零件拉深3.起皺的判斷第六章直壁形狀零件拉深4.防皺措施：主要采用壓邊圈防皺1）用于單動沖床的彈性壓邊圈常用動源為橡膠、彈簧、氣墊。壓邊力：中，q－單位壓邊力，可查表。第六章直壁形狀零件拉深4.防皺措施：主要采用壓邊圈防皺第六章直壁形狀零件拉深第六章直壁形狀零件拉深沖壓工藝培訓(xùn)學(xué)習(xí)資料(非常全面)課件第六章直壁形狀零件拉深2）用于雙動沖床的剛性壓邊圈

主要靠調(diào)整壓邊圈與凹模表面間隙保證防皺。（1）壓邊圈裝在外滑塊上第六章直壁形狀零件拉深2）用于雙動沖床的剛性壓邊圈沖壓工藝培訓(xùn)學(xué)習(xí)資料(非常全面)課件（2）錐面壓邊圈（3）凹模和壓邊圈均做成錐面（2）錐面壓邊圈（3第六章直壁形狀零件拉深6.5毛坯尺寸確定

忽略毛坯厚度變化，按拉深前后面積相等的原則進(jìn)行毛坯計(jì)算。并注意修邊余量。一、按面積相等：第六章直壁形狀零件拉深6.5毛坯尺寸確定第六章直壁形狀零件拉深當(dāng)t>1時(shí)，工件直徑按厚度中心線計(jì)算：第六章直壁形狀零件拉深當(dāng)t>1時(shí)，工件直徑按厚度中心線計(jì)沖壓工藝培訓(xùn)學(xué)習(xí)資料(非常全面)課件第六章直壁形狀零件拉深