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第1章 冲裁工艺及冲裁模具1

1.1　冲裁工艺设计1

1.1.1 冲裁变形过程及断面分析1

1.1.1.1　冲裁变形过程1

1.1.1.2　冲裁断面分析2

1.1.2　冲裁件的工艺性5

1.1.2.1 冲裁件的形状和尺寸5

1.1.2.2　冲裁件的精度6

1.1.2.3　搭边8

1.1.3 冲裁力的计算与降低冲裁力的方法8

1.1.3.1 刃口冲裁力8

1.1.3.2　卸料力、推件力和顶件力8

1.1.3.3　降低冲裁力的方法10

1.1.4 冲裁间隙12

1.1.4.1 冲裁间隙对冲件质量的影响12

1.1.4.2　间隙大小的确定13

1.1.5 冲裁模刃口尺寸的确定14

1.1.5.1 刃口尺寸确定的原则14

1.1.5.2　刃口尺寸的计算公式15

1.2　冲裁模具设计19

1.2.1　冲裁模的分类19

1.2.2　冲裁模典型结构19

1.2.2.1 单工序模19

1.2.2.2　复合模26

1.2.2.3　级进模28

1.2.3 冲模闭合高度和压力机的装模高度31

1.2.4 冲模的压力中心31

1.2.4.1 确定冲模压力中心的目的31

1.2.4.2　确定冲模压力中心的方法32

1.2.5 冲裁模典型零件的结构设计34

1.2.5.1 凸模34

1.2.5.2　凹模35

1.3　精冲工艺及模具41

1.3.1 精冲概述41

1.3.2　精冲工艺43

1.3.2.1　精冲工艺过程43

1.3.2.2　精冲件的质量及控制43

1.3.2.3　精冲力的计算45

1.3.2.4　精冲件的材料46

1.3.2.5　复合精冲工艺47

1.3.3　精冲模具48

1.3.3.1　模具的总体结构48

1.3.3.2　精冲的模具间隙49

1.3.3.3 刃口圆角的确定49

1.3.3.4　齿圈压边装置51

1.3.3.5　精冲模具的材料及热处理52

1.3.4　精冲设备55

1.3.5　经济型精冲技术56

1.3.5.1　传统弹性元件式精冲模具56

1.3.5.2　液压式精冲模架58

1.3.5.3　氮气弹簧式精冲系统59

1.4 冲裁加工中常见的问题及解决措施60

1.4.1 冲裁毛刺及其消除方法60

1.4.1.1 冲裁毛刺的产生及其预防措施60

1.4.1.2 对冲裁件上已产生的毛刺的去除61

1.4.2 防止冲裁件断面粗糙的措施62

1.4.3　落料件产生挠曲及其预防措施62

1.4.3.1 冲模间隙原因产生的挠曲63

1.4.3.2　制件形状原因产生的挠曲63

1.4.3.3 材料内部应力原因产生的挠曲63

1.4.3.4　油、空气原因产生的挠曲64

1.4.4 冲小孔时应注意的问题64

1.4.4.1 凸模结构64

1.4.4.2 凸模寿命64

1.4.5　获得精密外轮廓件的方法66

1.4.5.1 冲模结构66

1.4.5.2　设计复合整修模具应考虑的问题66

1.4.6 冲细长孔的问题68

1.4.6.1 冲细长孔出现的问题68

1.4.6.2　采取的措施68

1.4.7 冲孔凸模的脱落和折断70

1.4.7.1 凸模脱落70

1.4.7.2　凸模折断71

1.4.8　防止废料上升和堵塞的措施72

1.4.8.1　废料上升的原因及防止措施73

1.4.8.2　废料堵塞的原因及防止措施73

1.4.9　冲制接近边缘孔的方法74

1.4.9.1 冲制接近弯曲线附近的孔74

1.4.9.2　先冲外形后冲孔75

1.4.9.3　先冲孔后冲外形76

第2章　弯曲变形及弯曲模具77

2.1 弯曲变形过程的特点77

2.1.1 中性层的内移78

2.1.2　变形区内板料的变薄和增长80

2.1.3　变形区板料剖面的畸变、翘曲和破裂80

2.2　最小弯曲半径81

2.2.1　最小弯曲半径的概念及其影响因素81

2.2.1.1 最小弯曲半径的概念81

2.2.1.2　最小弯曲半径的影响因素81

2.2.2　最小弯曲半径的值82

2.3 弯曲回弹83

2.3.1 影响弯曲回弹的因素84

2.3.2　减小弯曲回弹的措施85

2.3.2.1 改进弯曲件的设计86

2.3.2.2　采取适当的弯曲工艺86

2.3.2.3　合理设计弯曲模具87

2.4　弯曲件坯料长度的计算89

2.4.1 弯曲角为90°的弯曲件89

2.4.2 圆角半径r>0.5t的弯曲件90

2.4.3 圆角半径r<0.5t的弯曲件90

2.4.4　铰链式弯曲90

2.5　弯曲力的计算92

2.5.1 自由弯曲力92

2.5.2　校正弯曲力92

2.6　弯曲模具的设计93

2.6.1 工作部分尺寸的确定93

2.6.2　弯曲模具的主要结构94

2.6.2.1　单角弯曲模94

2.6.2.2　双角弯曲模94

2.6.2.3　卷圆模96

2.7 弯曲成形中常见的问题及解决措施99

2.7.1 减小弯曲回弹的方法99

2.7.2　控制弯曲件精度的方法101

2.7.2.1 弯曲件高度不够的问题101

2.7.2.2　弯曲件角度精度的控制102

2.7.2.3　U形弯曲时的形状控制103

2.7.2.4　Z形弯曲时的形状控制104

2.7.3　弯曲件孔的位置精度及控制104

2.7.3.1 弯曲件孔位不精确的形式及原因104

2.7.3.2　两孔不同轴问题的解决106

2.7.3.3　弯曲线和两孔中心连线不平行问题的解决107

2.7.3.4　靠近弯曲线的孔容易产生变形的控制107

2.7.3.5　保证孔与弯曲侧面位置尺寸的措施108

2.7.4　弯曲后出现挠度和扭转的控制108

2.7.4.1 防止措施109

2.7.4.2　应特别注意的问题110

2.7.5　弯曲端面不平的问题110

2.7.6 弯曲件的底部凸起及防止措施112

2.7.7　弯曲件表面擦伤问题112

2.7.7.1　弯曲件的因素113

2.7.7.2　弯曲模的因素113

2.7.8　弯曲模磨损问题114

2.7.8.1 弯曲件的因素114

2.7.8.2　弯曲模的因素115

2.7.8.3　润滑油116

第3章　拉深工艺及拉深模具117

3.1 拉深过程及其力学分析117

3.1.1　拉深变形过程及变形分析117

3.1.2　拉深变形的应力、应变状态118

3.1.3　拉深件起皱与拉裂121

3.1.3.1　起皱121

3.1.3.2　拉裂123

3.1.4 圆筒形件拉深的力学分析123

3.1.5　拉深力的经验计算公式125

3.2　圆筒形件拉深毛坯的设计125

3.2.1　毛坯的计算原则及方法125

3.2.2　修边余量的确定126

3.2.3　毛坯直径的计算公式126

3.3　无凸缘筒形件的拉深129

3.3.1　拉深系数和极限拉深系数129

3.3.2　影响极限拉深系数的因素130

3.3.3　拉深系数和拉深次数的确定131

3.3.4　首次拉深与以后各次拉深的变形特点135

3.4　带凸缘筒形件的拉深135

3.4.1 变形特点135

3.4.2　拉深极限及拉深次数的确定136

3.4.2.1　拉深极限136

3.4.2.2　多次拉深的各次直径及次数137

3.4.2.3　拉深方法137

3.5　其他形状零件的拉深140

3.5.1　阶梯形件拉深140

3.5.1.1 由大阶梯到小阶梯的拉深140

3.5.1.2 由小阶梯到大阶梯的拉深141

3.5.1.3　浅阶梯形件的拉深141

3.5.1.4 注意事项141

3.5.2　锥形、球形件的拉深141

3.5.2.1　锥形件的拉深141

3.5.2.2　球形件的拉深145

3.5.2.3　抛物面件的拉深146

3.5.3　盒形件的拉深147

3.5.3.1　盒形件的成形特点147

3.5.3.2　毛坯形状和尺寸的确定148

3.5.3.3　低盒形件拉深的成形极限149

3.5.3.4　高盒形件的拉深150

3.6　拉深工艺设计实例152

3.6.1 汽车启动电机壳的成形工艺设计152

3.6.1.1 结构特点152

3.6.1.2 毛坯尺寸153

3.6.1.3　主要成形工艺路线156

3.6.2 升降器外壳冲压工艺设计156

3.7　拉深模具设计要点158

3.7.1　拉深模工作部分参数确定158

3.7.1.1 圆角半径158

3.7.1.2　拉深模间隙158

3.7.2　凸、凹模工作部分尺寸的确定159

3.7.2.1　确定原则159

3.7.2.2　凸、凹模制造公差160

3.7.3　不用压边圈的工作模结构160

3.7.4　用压边圈的工作模结构160

3.7.4.1　压边圈的应用范围160

3.7.4.2　压边圈的结构161

3.7.4.3　压料限位装置161

3.7.4.4　锥形压边圈162

3.8　拉深力、压边力和拉深功162

3.8.1　拉深力162

3.8.2　压边力163

3.8.3　拉深功163

3.8.4　选择压力机的原则163

3.9　各种典型拉深模具的结构实例164

3.10　变薄拉深167

3.10.1 概述167

3.10.2　变薄拉深工艺计算168

3.10.2.1　坯料计算168

3.10.2.2　变形程度和变薄系数168

3.10.2.3　变薄拉深次数168

3.10.2.4　各次毛坯的壁厚、直径和高度168

3.10.3　变薄拉深模具设计要点169

3.10.3.1　主要工作零件材料169

3.10.3.2　模具结构169

3.10.3.3　凹模设计169

3.10.3.4　凸模设计169

3.10.3.5　卸件装置169

3.11 拉深成形中的润滑和退火170

3.11.1 润滑170

3.11.2　退火171

3.12　拉深成形中常见的问题及解决措施173

3.12.1　拉深裂纹产生的原因及其防止措施173

3.12.2　防止拉深起皱的方法173

3.12.3　球形件的拉深皱纹及其防止措施174

3.12.3.1　产生的原因174

3.12.3.2　解决方法175

3.12.4　盒形件拉深时的侧壁回弹176

3.12.4.1　现象和原因176

3.12.4.2　解决方法176

3.12.5　盒形件侧壁凹陷176

3.12.6　拉深件底部鼓起或塌陷177

3.12.6.1　底部鼓起177

3.12.6.2　底部塌陷177

3.12.7　拉深模的磨损问题178

3.12.8　拉深时的摩擦高温黏结179

3.12.9　浅盒形件拉深出现的问题180

3.12.9.1　浅盒形件底部变形180

3.12.9.2　浅盒形件壁部松弛181

3.12.10　不锈钢的拉深问题181

3.12.10.1 不锈钢的力学性能对拉深成形的影响181

3.12.10.2 不锈钢拉深过程中常见问题及其原因182

3.12.10.3　不锈钢常见拉深缺陷的预防措施183

第4章　局部成形186

4.1 胀形186

4.1.1 起伏成形186

4.1.2　管形凸肚188

4.1.2.1　胀形变形程度188

4.1.2.2　坯料尺寸计算189

4.1.2.3　胀形力189

4.2 翻边190

4.2.1 内孔翻边190

4.2.1.1　圆孔翻边190

4.2.1.2　变薄翻孔193

4.2.1.3　非圆孔翻边194

4.2.2　外缘翻边194

4.2.2.1 内凹曲线翻边194

4.2.2.2　外凸曲线翻边195

4.2.3　翻边模结构198

4.3　缩口与扩口200

4.3.1　缩口200

4.3.2　扩口201

4.4　整形与压印203

4.5　局部成形的常见问题204

4.5.1　胀形时产生裂纹的原因及其预防措施204

4.5.2 翻边时边缘产生裂纹的原因及其预防措施204

第5章　汽车覆盖件成形209

5.1　概述209

5.1.1 汽车覆盖件的定义209

5.1.2　覆盖件成形的特点209

5.1.3　对覆盖件的要求211

5.1.4　覆盖件冲模的分类212

5.1.4.1　拉深模212

5.1.4.2　修边模212

5.1.4.3　翻边模213

5.2　覆盖件拉深成形模具设计213

5.2.1　拉深件的冲压方向213

5.2.2　工艺补充部分设计215

5.2.2.1　确定工艺补充部分的原则215

5.2.2.2　确定工艺补充部分要考虑定位可靠215

5.2.2.3　确定工艺补充部分要考虑拉深条件216

5.2.2.4　工艺补充部分的类型216

5.2.3　压料面的确定217

5.2.4　工艺孔及工艺切口219

5.2.5 导向221

5.2.5.1 压边圈和凹模的导向221

5.2.5.2 凸模和压边圈的导向226

5.2.6　拉深筋和拉深槛226

5.2.6.1　作用227

5.2.6.2 布置228

5.2.6.3　结构230

5.2.7　坯料定位232

5.2.8　通气孔233

5.2.8.1 作用233

5.2.8.2　尺寸及布置233

5.2.9　到位标志器234

5.3　覆盖件切边模设计234

5.3.1　切边模的分类234

5.3.2　设计切边模应考虑的问题234

5.3.2.1 拉深件在切边时的定位234

5.3.2.2 冲压方向及其他要求235

5.3.2.3　废料的排除235

5.3.3　切边刃口的结构形式235

5.3.3.1 整体式235

5.3.3.2　镶块式236

5.3.3.3　纵向切边236

5.3.4　废料切刀236

5.3.5　典型零件工艺实例237

5.3.5.1　发动机罩外板237

5.3.5.2　顶盖238

5.3.5.3　左、右翼子板239

5.3.5.4　左、右侧围外板239

第6章　冲压模具设计常用资料244

6.1　模具常用公差与配合244

6.1.1　公差等级的选用244

6.1.1.1　选用的一般原则244

6.1.1.2　各公差等级的应用范围244

6.1.1.3　公差等级与加工方法的关系244

6.1.2　基孔制与基轴制极限偏差和配合245

6.2　模具零件表面粗糙度250

6.3　模具设计常用模架251

6.3.1　后侧导柱模架251

6.3.2 中间导柱圆形模架264

6.3.3　对角导柱模架280

6.4　常用成形设备280

6.4.1　压力机的选择280

6.4.1.1　压力机类型的选择280

6.4.1.2　初选设备280

6.4.1.3　设备做功校核280

6.4.2 常用金属塑性成形设备的分类、型号及规格281

6.4.2.1　机械压力机288

6.4.2.2　液压机288

6.5　冲压模具材料及热处理288

6.5.1 冲压模具材料的选取原则288

6.5.2　常用的冲压模具材料及热处理289

6.5.2.1　碳素工具钢289

6.5.2.2　高碳低合金冷作模具钢291

6.5.2.3　冷作模具高速钢296

参考文献299