冲压工艺全解析:工序分类、模具类型及生产要素介绍

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一章概述

冲压:室温下利用安装在压力机上的模具对材料施加压力,

通过引发断裂或塑性变化,以此方式加工出所需部件的压力加工技术。在冲压生产中,关键的三个要素包括:先进的模具设计,高效的冲压机械设备,以及合理的冲压工艺流程。冲压工序可以细分为不同的类别:

根据材料的变形特点分为:分离工序、成形工序

在冲压成形过程中,当材料内部的应力值超过其强度极限σb时,会导致材料断裂,进而实现分离,形成所需的零件。这一分离工序主要包括剪裁和冲裁等方法。

在冲压成形过程中,材料在受到压力作用时,其内部应力会超过屈服点σs,但尚未达到强度极限σb,因此材料发生塑性变形,进而实现零件的成形。这一工序包括弯曲、拉深、翻边、胀形、扩口、缩口以及旋压等多种方式。冲压模具是完成这些成形操作的关键工具。

1.冲模的分类

(1)根据工艺性质分类:

冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模等。

(2)根据工序组合程度分类: 单工序模、复合模、级进模

复合模具,指的是在压力机单次行程过程中,能够在模具的单一工位上连续完成两个或两个以上冲压操作的模具。

级进模是指在压机单次行程过程中,能够在连续模具的多个工位上依次完成多道连续的冲压工序的模具设计。

2.冲模组成零件

冲模通常由上、下模两部分构成。组成模具的零件主要有两类:

工艺零件,它们直接参与到工艺流程的完成中,并且与坯料有直接的接触。这些零件涵盖了多个类别,如工作零件、定位零件,以及卸料与压料零件。

结构零件不直接介入工艺流程,亦无与坯料直接接触,其主要作用在于确保模具工艺过程的顺利进行,或对模具功能进行优化,具体包括导向部件、固定部件、标准部件以及其他各类部件。

第二  冲裁工艺与冲裁模设计 学习目的与要求:

1.了解冲裁变形规律、冲裁件质量及影响因素;

熟练运用冲裁模间隙的确定技巧、刃口尺寸的计算方法、排样设计的操作流程以及冲裁力的计算公式等设计计算手段。

3.掌握冲裁工艺性分析与工艺设计方法;

理解冲裁模具的典型构造,特别是级进模和复合模的构造,熟悉模具的相关标准,并精通模具部件的设计以及模具标准的应用技巧。

5.掌握冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤。 第一节 概述

冲裁工艺通过模具的作用,使板材按照既定轮廓进行分离,形成特定的形状。这一过程包含两个基本步骤:首先是落料,即冲裁出所需形状的零部件;其次是冲孔,即在工件上形成所需形状的孔洞。这一工艺不仅适用于零部件的加工,也适用于冲压工序件的制作。

冲裁模具,即进行冲裁作业时所采用的模具,是这一工艺流程中不可或缺的设备。该模具的凸模和凹模刃口都极为锋利,且两者之间的间隙非常小。

分类:普通冲裁、精密冲裁

第二节 冲裁变形过程分析 凸、凹模间隙存在,产生弯矩

二、冲裁变形过程

间隙正常、刃口锋利情况下,冲裁变形过程可分为三个阶段:

1.弹性变形阶段

对材料施加凸模压力,导致其产生弹性变形和弯曲,同时略微进入凹模的孔洞。这一过程中,材料内部的应力并未超过其屈服点,且在板料与凸模、凹模接触区域形成了圆润的过渡带。

2.塑性变形阶段

该材料在受力后,其内部应力达到了屈服点,随之出现了塑性变形。这种变形使得材料表面形成了光滑的剪切断面带。特别是在凹模刃口区域,材料不仅经历了塑剪变形,还遭受了弯曲和拉伸的双重作用。因此,裂纹很可能在凹模刃口部位率先出现。

3.断裂分离阶段

变形区内部材料应力大于强度极限。

裂纹最初出现在凹模刃口侧面的凹陷处——同样,在凸模刃口侧面的凹陷处——随后,上下两侧的裂纹逐渐蔓延——直至它们交汇——最终导致材料分离。关于冲裁件的质量及其影响因素,我们将进一步探讨。

冲裁件的质量要求包括:断面需保持垂直、表面光滑且毛刺极少,同时尺寸精度需符合图纸所规定的公差范围。

形状误差符合设计图纸的标准;表面保持平整,拱度极小;这些因素均会影响冲裁件断面的质量。

(1)材料性能的影响a、b、d大,c小

模具间的距离对结果有显著影响,若间隙较小,则容易导致二次剪裂现象,进而形成第二个光亮带;而若间隙较大,则可能引发二次拉裂,从而产生两个不同斜度的区域。

(3)模具刃口状态的影响

当凸模刃口磨钝时,则会在落料件上端产生毛刺

当凹模刃口磨钝时,则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺;

当凸、凹模刃口同时磨钝时,则冲裁件上、下端都会产生毛刺。

2.冲裁件尺寸精度及其影响因素 冲裁件的尺寸精度:

衡量冲裁成品的具体尺寸与设计图纸所标示的基本尺寸之间的差异。这一差异涵盖了两个主要方面的误差:

首先,是冲裁件与凸模或凹模尺寸间的差异;其次,还有模具自身在生产过程中产生的误差。

影响因素:

(1)冲模的制造精度(零件加工和装配)

(2)材料的性质

(3)冲裁间隙

3.冲裁件形状误差及其影响因素

冲裁件形状误差指翘曲、扭曲、变形等缺陷

翘曲现象出现在冲裁件上,表现为曲面不平整。这种状况的产生,一方面是因为间隙过大、弯矩增加以及变形拉伸和弯曲成分的增多,另一方面,材料本身的各向异性以及卷料未经矫正也是导致翘曲的原因之一。

冲裁出的零件出现了扭曲变形。这一现象的产生,主要归因于材料表面不平整、间隙分布不均、凹模后角与材料之间的摩擦不均匀等因素。

变形:由于坯料的边缘冲孔或孔距太小等原因,因胀形而产生的

第三节 冲裁模间隙

1.间隙对冲裁件质量的影响

切割面的品质、尺寸的精确度、形状上的误差,以及A、间隙对冲裁件切割面品质所产生的作用。

间隙恰当安排,使得凸凹模刃口沿沿着最大剪应力方向产生的裂缝能够彼此吻合;在断面质量方面,呈现一定的倾斜度,但整体保持平整、光滑,且毛刺较少。

间隙过于狭窄,导致凹模刃口处形成的裂纹停止了扩展;同时,在上下裂纹之间,产生了新的剪切作用。

断面中部呈现撕裂痕迹,两端呈现光滑区域,表面出现拉长的细刺,整体断面保持平整。若间隙过大,拉伸作用增强,导致拉应力上升,裂纹便会在远离刃口的一侧形成。断面质量方面,光滑区域缩小,塌陷角度及断裂长度均有所增加,细刺变得更大且更厚。

结论:当间隙值在14%至24%的范围内变动时,毛刺的高度相对较低,且变化幅度较小,因此可以选取一个合适的间隙值。

B、间隙对尺寸精度的影响

冲裁件尺寸精度:冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值差值:

1、冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差

2、模具本身的制造偏差 影响偏差值的因素:

凸凹模具间的间隙、材料的特性、工件的形态以及尺寸间的差异较大,这会导致拉伸效果增强,同时,弹性回弹后的落料尺寸将小于凹模的尺寸。

-冲孔孔径》凸模直径

间隙较小:挤压作用--落料尺寸增大 --冲孔孔径变小

模具制造公差:按工件的尺寸要求决定

3.间隙对模具寿命的影响

模具寿命分为刃磨寿命和模具总寿命。

模具失效的原因一般有:磨损、变形、崩刃、折断和涨裂。

细微的缝隙会导致磨损加剧,甚至可能引发模具与材料间的粘连,同时还会造成刃口崩裂、凹模膨胀破裂、小凸模断裂以及凸凹模相互咬合等异常的损坏情况。

为确保模具的使用寿命得以延长,同时又能确保冲裁件的质量不受影响,合理地选用较大的间隙值显得尤为关键。

第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定

凸模与凹模的刃口尺寸及公差,对冲裁件尺寸的精确度有着直接的影响。同时,模具的合适间隙值亦依赖于凸、凹模刃口尺寸及其公差的精确控制。

凸、凹模刃口尺寸计算原则

在制作落料模具时,首先需要确定凹模刃口的尺寸。以凹模作为参照,然后在凸模上设置相应的间隙,也就是说,通过减小凸模刃口的尺寸来获得冲裁间隙。

在制作冲孔模具时,首先需明确凸模刃口的尺寸。以凸模作为参照,然后在凹模上设定间隙。为了获得所需的冲裁间隙,可以通过扩大凹模刃口的尺寸来实现。

在设计落料模时,需参照冲模在应用过程中的磨损特点,确保凹模的基本尺寸选取需与工件的最小极限尺寸相接近或完全一致。

在设计冲孔模具的过程中,凸模的基本尺寸通常会选择与工件孔的最大极限尺寸相接近或相等的数值。同时,模具磨损的预留量与工件在制造过程中的精度紧密相关。

3.冲裁(设计)间隙一般选用最小合理间隙值(Zmin)

在挑选模具刃口的制造公差时,必须兼顾工件与模具的精度匹配,既要确保工件达到所需的精度标准,同时还要确保存在适宜的间隙。

工件尺寸的公差范围以及冲模刃口的尺寸制造误差,在标注上应遵循“入体”原则,通常表示为单向公差。然而,针对那些在磨损后未发生变化的尺寸,通常采用双向偏差的标注方式。

加工方法:

该产品在加工过程中,各部件可相互替换,生产周期较短;然而,Zmin的稳定性难以确保,因此必须提升加工的精确度,这无疑增加了制造的复杂性。

2.配合加工: Zmin易保证,无互换性、制造周期长。

凸、凹模刃口尺寸的计算方法

1.按凸模与凹模图样分别加工法

2.凸模与凹模配作法

配作法首先需要依照既定尺寸制作一个基准件,无论是凸模还是凹模,接着再依据这个基准件的实际测量尺寸,来制作另一件,确保其与基准件之间保持最小的合理间隙。

第五节 冲裁排样设计

一、材料的合理利用

冲裁所产生的废料:一类是结构废料;另一类是工艺废料。

二.排样方法

依据材料的使用效率,排样技术可划分为以下三种类型:首先,存在废料排样;其次,实施少废料排样;最后,采用无废料排样。

三、搭边

搭边:

在排样过程中,冲裁件与相邻冲裁件之间,以及冲裁件与条料侧边之间所形成的工艺废料,其作用是:

一是补偿定位误差和剪板误差,确保冲出合格零件;

二是增加条料刚度,方便条料送进,提高劳动生产率;

采用此方法能够有效防止在冲裁过程中,材料边缘的毛刺被吸入模具缝隙,进而显著延长模具的使用寿命。

影响搭边值的因素

材料的力学特性方面,对于硬度较高的材料,其搭边值可以适当减小;而对于柔软或易碎的材料,则需设置较大的搭边值。

(2)材料厚度  材料越厚,搭边值也越大。

冲裁后的零件形状和尺寸要求严格,若零件的外形设计较为复杂,且其圆角半径较小,则在进行搭边时,应适当增大搭边值。

送料和挡料的方法包括手工操作,若配备有侧压装置,搭边值可以适当减小;若采用侧刃进行定距,相较于使用挡料销,搭边值也会更小。

(5)卸料方式  弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。

五、排样图

材料长度L、板材厚度t、端部距离l、步进距离S、工件间的搭接边和侧向搭接边a,这些参数通常通过剖面线来标识冲压的具体位置。

第六节 冲裁力和压力中心的计算 第七节 冲裁的工艺设计

冲裁工艺设计包括:冲裁件的工艺性和冲裁工艺方案确定。

一、冲裁件的工艺性分析

冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。

冲裁工艺性能优良意味着通过常规的冲裁技术,能够在模具使用寿命较长、生产效率较高以及成本较低的情况下,生产出符合质量标准的冲裁产品。

二、冲裁工艺方案的确定

1.冲裁工序的组合

2、冲裁顺序的安排

(1)级进冲裁顺序的安排

1)先冲孔或冲缺口,最后落料或切断,将冲裁件与条料分离

在运用定距侧刃进行切割作业时,该定距侧刃的切边操作与初次冲孔作业同步进行,这样做有利于精确调节送料的距离。

(2)多工序冲裁件用单工序冲裁时的顺序安排

1)先落料使坯料与条料分离,再冲孔或冲缺口。

在冲裁尺寸不一且相邻较近的孔洞时,为了降低孔洞的变形程度,建议先进行大孔的冲裁,随后再冲裁小孔。在第八节中,我们将探讨冲裁模的典型结构。首先,我们将介绍单工序冲裁模。

在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模

1.落料模

(1)无导向单工序落料模

(2)导板式单工序落料模

(3)导柱式单工序落料模

2.冲孔模

(1)导柱式冲孔模

(2)导板式侧面冲孔模

(3)斜楔式水平冲孔模

(4)小孔冲模:全长导向结构的小孔冲模 超短凸模的小孔冲模

二、级进模

冲裁工艺设计方法_冲压模具分类_冲压模具上模是凸模吗

级进模拥有众多工位且工作效率卓越,它能够将冲件的成形过程分解为连续的多个步骤逐步完成。

1.用导正销定位的级进模

2.侧刃定距的级进模

双侧刃定距的冲孔落料级进模 侧刃定距的弹压导板级进模

优点包括:级进模比单工序模在产量上有所提升,同时降低了模具与设备的需求量;工件加工精度较高;操作简便,且易于实现生产自动化。

不足之处:级进模的轮廓尺寸较大,其制造过程相对复杂,成本也相对较高;而其适用范围主要在于大批量生产的小型冲压件。

3.排样

(1)零件精度对排样的要求

对于零件,其精度标准严格——需实现精确的定位,并力求减少加工步骤的数量;孔距公差相对较小——确保在同一道工序中能够冲制出来。

(2)模具结构对排样的要求

对于体积较大的零件,或者虽体积较小但加工工位众多的零件——我们应当采用连续与复合相结合的排样方法(a)。

(3)模具强度对排样的要求

孔间距小——其孔要分步冲(b)

工位间凹模壁厚小——增设空步(c)

外形复杂——分步冲出(d)

侧刃的位置——避免导致凸、凹模局部工作而损坏刃口(b)

(4)零件成形规律对排样的要求

位于成形件变形部位上的孔——安排在成形工步之后冲出

落料或切断工步——安排在最后工位上。

全部为冲裁工步的级进模——先冲孔后落料或切断

套料级进冲裁——按由里向外的顺序进行冲裁(e) 。

三、复合模

正装式复合模,亦称顺装式复合模,其结构特色在于配备了三套独立的除料和除件设备;该模具的显著优势在于,冲压出的冲件在平直度方面表现尤为出色。

缺点:结构复杂,冲件容易被嵌入边料中影响操作。

适用于那些材质较软或板料较薄的,且对平直度要求较高的冲裁件,同时也能够冲制孔边距离较小的冲裁件。

2.倒装式复合模

结构特点:两套除料、除件装置 缺点:结构不宜

优点在于,制作边缘距离较近的冲裁件相对容易;在第九节中,我们将探讨冲裁模零部件的设计;而冲裁模零部件的分类则包括多个类别。

一、工作零件

二、定位零件

定位零件,其作用在于确保条料能够准确送入并维持在模具内的恰当位置。条料的限位,则是为了保证这一过程的精确性。

在条料与导轨垂直的方位设置限位装置,以确保条料能够准确无误地按照预定方向输送,这种设置被称为送进导向。

在送料方向上设定限位,以此来限定条料每次送入的长度(步长),这种设定被称为送料定距。对于块状材料或工序件,需要对其进行精确的定位。

主要限制在两个维度上,不过定位部件的结构形态与材料条状有所区别。其中,属于输送引导的定位部件有导料销、导料板、侧压板等;属于送料定位的定位部件则包括挡料销、导正销、侧刃等;至于块状材料或工序件的定位部件,则有定位销、定位板等。

1.导料销、导料板

导料销有两个,分别位于条料的同一侧;在从右向左进行送料操作时,导料销会被安装在条料的后侧;而在从前往后送料的情况下,导料销则会被放置在条料的左侧。其结构形式包括固定式和活动式两种。至于导料板,则是设置在条料的两侧。

一种结构是独立制作,与卸料板(或导板)分开生产;另一种则是将卸料板(或导板)与整体结构一同制造。

2.侧压装置

设置目标在于,若条料公差较大,以防止条料在导料板中发生偏移,确保最小搭边能够得到有效保障。为此,采用了以下几种结构形式:一是弹簧式侧压装置,二是簧片式侧压装置,三是簧片压块式侧压装置,四是板式侧压装置。

3.挡料销

在级进模的设计中,为了控制材料送进的具体长度,需要在材料侧面冲压出特定尺寸的缺口,从而形成凸模。

特点:定距精度高、可靠

适用:薄料、定距精度和生产效率要求高的情况

5.导正销

该工具旨在消除导向进料和送料定位板等粗略定位所引入的误差,主要应用于级进模。

配合使用:与挡料销或与侧刃配合使用 后者粗定位,前者精定位

导入部分:圆锥形的头部    导正部分:圆柱形的

定位板与定位销的安装方式包括:边缘定位、中心孔定位。此外,还包括:卸载设备与推进设备。

1.卸料装置

形式:固定卸料装置、弹压卸料装置和废料切刀

(1)固定卸料板

特性:具有强大的卸料能力和稳定的卸料性能;适用范围:适用于厚度超过0.5毫米的板材、卸料力较大的冲裁件以及平直度要求不高的产品;与凸模之间的间隙:若卸料板仅用于卸料,则间隙应为0.2至0.5毫米;若卸料板同时作为导板使用,则需按照H7/h6的配合要求,且间隙应小于冲裁间隙。

(2)弹压卸料装置

该设备具备双重功能,既能卸除材料又能施加压力,冲压出的零件质量上乘,其平直度也相当高。适用于那些对质量有较高要求的冲裁作业,尤其是薄板材料的冲裁加工。

与凸模的单边间隙:当卸料板兼起导板作用,同固定卸料板。

(3)废料切刀

适用于较大尺寸的冲件,通过使用废料切割刀具对废料进行切割以实现卸料,包括:a)圆形废料切割刀具,适用于小型模具和切割薄板废料;b)方形废料切割刀具,适用于大型模具和切割厚板废料。此外,还有推件(顶件)装置。

(1)推件装置

a)该装置由打杆、推板(以及连接推杆)、推件块等部分构成,其特点在于推力强劲且工作稳定性高;b)弹性推件装置主要用于压实物料和卸除物料。

特点:出件力不大,但出件平稳无撞击,冲件质量较高。

(2)顶件装置

组成:顶杆、顶件块和装在下模底下的弹顶器

特点:顶件力容易调节,工作可靠,冲件平直度较高

第三章 弯曲工艺与弯曲模设计 第一节 概述

弯曲工序涉及将板材、型材、管材以及棒材等材料,依照既定设计规范,弯曲至特定角度和曲率,从而塑造出所需形状的零件。

第二节 弯曲变形分析

V形弯曲是最基本的弯曲变形。

1.弯曲变形时板材变形区受力情况分析

变形区主要在弯曲件的圆角部分,板料受力情况如图所示。

2.弯曲变形过程

自由弯曲→校正弯曲    弹性弯曲→塑性弯曲

弯曲效果:表现为弯曲半径和弯曲中心角的变化(减小)

3.相对弯曲半径,即r/t,这一指标反映了板材弯曲变形的程度。弯曲中心角α的具体数值,则是衡量弯曲半径大小的关键。4.最小弯曲半径,是指板材在弯曲过程中所能达到的最小弯曲尺寸。

最小弯曲半径rmin,是指在板料未出现破坏的情况下,能够弯曲成零件内部最小圆角半径的尺寸。通常,我们用最小相对弯曲半径rmin/t来衡量弯曲过程中的成形极限。这个比值越小,越有利于实现弯曲成形。

影响最小弯曲半径的因素

1)材料的力学性能

2)材料表面和侧面的质量

3)弯曲线的方向

4)弯曲中心角

第三节 弯曲卸载后的回弹

一、回弹现象

在塑性弯曲过程中,会出现弹性形变的伴随,一旦外力撤除,塑性产生的形变将得以保留,而弹性形变则会完全消退,导致弯曲后的零件形状和尺寸发生改变,不再与模具尺寸相吻合,这种现象我们称之为回弹。

弯曲回弹的表现形式:

1.曲率减小2.弯曲中心角减小

二、影响回弹的因素

1.材料的力学性能

2.相对弯曲半径    相对弯曲半径越大,回弹越大。

弯曲中心角度数增加,导致变形区域长度随之增长,同时回弹累积量也随之上升,因此,回弹角度也随之增大。

4.弯曲方式及弯曲模

工件形状通常较为复杂时,弯曲程度越高,单次弯曲形成的角度越多,其回弹现象则会相对较少。

三.减少回弹的措施:

1.改进弯曲件的设计

在设计和制造过程中,应尽量减少使用过大的r/t值。若条件允许,应在弯曲区域对加强筋进行压制,以此来增强零件的刚度,并有效控制回弹现象。

(2)尽量选用小、力学性能稳定和板料厚度波动小的材料。

2.采取适当的弯曲工艺

(1)采用校正弯曲代替自由弯曲。

对于经过冷作硬化的材料,首先需要进行退火处理,以此降低其屈服点σs。对于回弹幅度较大的材料,在必要时,可以采取加热弯曲的方法。

(3)采用拉弯工艺。

3.合理设计弯曲模

针对较硬的材料,我们可以依据回弹值来调整模具工作部分的形态与尺寸。

针对软性材料,当其回弹角度低于5度,我们可以在模具上进行角度的调整,并选取更小的凸模与凹模之间的间隙。

针对厚度超过0.8毫米的软性材料,当r/t比值不是很大时,可以将凸模设计成局部凸起的形态,这样可以让凸模施加的力主要集中在变形区域,进而改变应力分布,实现降低回弹的效果;然而,这样的设计容易导致压痕的产生。

(4)对于U形件弯曲

当r/t较小时,可采取增加背压的方法

当r/t比值较高时,可以选择将凸模端面以及顶板表面设计成具有一定曲率的弧线形状。另外,一种对付回弹问题的有效策略是使用摆动式凹模。同时,凸模的侧壁需要设置补偿回弹角。在材料厚度出现较大负偏差的情况下,可以设计成能够调节凸凹模间隙的弯曲模具。

(5)在弯曲件直边端部纵向加压。

(6)用橡胶或聚氨酯代替刚性金属凹模能减小回弹。

第四章 拉深工艺与拉深模设计

拉深:

亦称作拉延工艺,该技术通过在压力机的压力作用下,运用拉深模具,将平板状或中空形状的坯料加工成具有开口的中空部件。

它是冲压工艺中的基础步骤之一。这类工序能够处理旋转体形状的部件,同时也能加工盒状和其他形状复杂、壁薄的材料零件。

拉深:不变薄拉深,变薄拉深

拉深模具的特点主要包括:其结构相对较为简单;与冲裁模具相比,其工作部分拥有较大的圆角设计;对表面质量的要求较高;此外,凸模与凹模之间的间隙略大于板料的厚度。

第二节圆筒形件拉深变形解析,涉及拉深件在成形过程中出现的起皱与拉裂现象,以及在此过程中可能出现的各种质量问题。

主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。

凸缘区域出现皱褶现象,这是由于切向的压应力作用导致板材失去稳定性,进而发生弯曲变形。在传力区域,由于拉伸应力超过了板材的抗拉极限,从而引发了断裂。至于凸缘变形区,其起皱情况尤为明显。

关键因素包括:一方面,切向压应力σ3的数值;其数值越大,越容易导致失稳和起皱现象。

另一方面是凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力。

凸缘的宽度越宽,其厚度则相对较薄,同时材料的弹性模量和硬化模量也会相应减小,这导致其抵抗失稳的能力减弱。而最容易出现皱褶的部位,通常是位于凸缘的边缘区域。

起皱最强烈的时刻:在Rt=(0.7~0.9)R0时

防止起皱:压边 2.筒壁的拉裂

主要因素包括:一是筒壁传力区所承受的拉伸应力,二是该区域的抗拉伸能力。

若筒壁所承受的拉伸应力超过了其本身材料的最大抗拉能力,那么在拉深件底部的圆角区域与筒壁相接的部位——“危险断面”将会出现裂纹。

为避免材料发生撕裂,需从两个方面着手:首先,需提升材料的力学特性,增强筒壁的拉伸抵抗力;其次,应准确设定拉深工艺并精心设计模具,以减少筒壁承受的拉伸压力。

拉深系数m的界定方式为:它通过将拉深后的直径d与拉深前坯料D(即工序件dn的直径)进行对比计算得出。

拉深系数m表示拉深前后坯料(工序件)直径的变化率。

m值越小,表示其拉深变形越显著;反之,变形程度则较小。拉深件的总拉深系数是各次拉深系数的乘积之和。然而,若m值选取过小,会导致拉深件出现皱褶、断裂,或者严重超差变薄。所谓的极限拉深系数,即[m]。

从工艺角度分析,当[m]的值减小,更有助于降低工序数量;同时,影响极限拉深系数的多种因素。

(1)材料的组织与力学性能

(2)板料的相对厚度下降——[m]上升

提升工作环境质量,包括优化模具的几何设计参数,改进摩擦润滑效果,以及增强压料圈的压料力度。

(4)拉深方法、拉深次数、拉深速度、拉深件的形状等

为了确保工艺的稳定性以及提升零件的整体质量,我们应当选用一个略高于极限拉深系数[m]的数值。