板料冲压成形性能及冲压材料
板料的冲压成形性能
板料对各种冲压成形加工的适应能力称为板料的冲压成形性能。具体地说，就是指能否用简便地工艺方法，高效率地用坯料生产出优质冲压件。冲压成形性能是个综合性的概念，它涉及到的因素很多，其中有两个主要方面：一方面是成形极限，希望尽可能减少成形工序；另一方面是要保证冲压件质量符合设计要求。下面分别讨论。
(一)成形极限
在冲压成形中，材料的最大变形极限称为成形极限。对不同的成形工序，成形极限应采用不同的极限变形系数来表示。例如弯曲工序的最小相对弯曲半径、拉深工序的极限拉深系数等等。这些极限变形系数可以在各种冲压手册中查到，也可通过实验求得。
依据什么来确定极限变形系数呢？这要看影响成形过程正常进行的因素是哪些。冲压成形时外力可以直接作用在毛坯的变形区（例如胀形），也可以通过非变形区，包括已变形区（例如拉深）和待变形区（例如缩口、扩口等），将变形力传给变形区。因此，影响成形过程正常进行的因素，可能发生在变形区，也可能发生在非变形区。归纳起来，大致有下述几种情况：
1.属于变形区的问题
伸长类变形一般是因为拉应力过大，材料过度变薄，局部失稳而产生断裂，如胀形、翻孔、扩口和弯曲外区等的拉裂。压缩类变形一般是因为压应力过大，超过了板材的临界应力，使板材丧失稳定性而产生起皱，如缩口、无压边圈拉深等的起皱。
2.属于非变形区的问题
传力区承载能力不够：非变形区作为传力区时，往往由于变形力超过了该传力区的承载能力而使变形过程无法继续进行。也分为两种情况：
1)拉裂或过度变薄；例如拉深是利用已变形区作为拉力的传力区，若变形力超过已变形区的抗拉能力，就会在该区内发生拉裂或局部严重变薄而使工件报废。
2)失稳或塑性镦粗：例如扩口和缩口工序是利用待变形区作为压力的传力区，若变形力超过了管坯的承载能力，待变形区就会因失稳而压屈，或者发生塑性镦粗变形。
非传力区在内应力作用下破坏：非变形区不是传力区时，由于变形过程中金属流动的不均匀性，也可能产生过大的内应力而使之破坏。根据发生问题的部位不同，可分为：
1)待变形区拉裂或起皱：例如在盒形件的后续拉深工序中，待变形区金属流入变形区的速度不一致，靠直边部分流入速度快，角部金属流入速度慢。在这两部分金属的相互影响下，直边部分容易发生拉裂，角部则容易沿高度方向压屈起皱。
2)已变形区拉裂或起皱：如薄壁件反挤时，若金属从变形区流到已变形区的速度不均匀，则速度快的部位易因受附加压应力而起皱，速度慢的部位易受附加拉应力的作用而开裂。
综上所述，不论是伸长类还是压缩类变形，不论问题发生在变形区还是非变形区，其失稳形式无非两种类型：受拉部位发生缩颈断裂，受压部位发生压屈起皱。为了提高冲压成形极限，从材料方面来看，就必须提高板材的塑性指标和增强抗拉、抗压的能力。
(二)成形质量
冲压零件不但要求具有所需形状，还必须保证产品质量。冲压件的质量指标主要是厚度变薄率、尺寸精度、表面质量以及成形后材料的物理力学性能等。
金属在塑性变形中体积不变。因此，在伸长类变形时，板厚都要变薄，它会直接影响到冲压件的强度，故对强度有要求的冲压件往往要限制其最大变薄率。
影响冲压件尺寸和形状精度的主要原因是回弹与畸变。由于在塑性变形的同时总伴随着弹性变形，卸载后会出现回弹现象，导致尺寸及形状精度的降低。冲压件的表面质量主要是指成形过程中引起的擦伤。产生擦伤的原因除冲模间隙不合理或不均匀、模具表面粗糙外，往往还由于材料粘附模具所致。例如不锈钢拉深就很容易有此问题。
1.4.2板料冲压成形性能试验
(一)板料冲压成形性能试验方法
板料冲压性能试验方法通常分为三种类型：力学试验、金属学试验（统称间接试验）和工艺试验（直接试验）。其中常用的力学试验有简单拉伸试验和双向拉伸试验，用以测定板料的力学性能指标；金属学试验用以确定金属材料的硬度、表面粗糙度、化学成分、结晶方位与晶粒度等；工艺试验也称模拟试验，它是用模拟生产实际中的某种冲压成形工艺的方法测量出相应的工艺参数。例如 Swift的拉深试验测出极限拉深比LDR ；T ZP试验测出对比拉深力的T 值； Erichsen 试验测出极限胀形深度Er 值；K.W.I扩孔试验测出极限扩孔率λ等。下面仅对板材简单拉伸实验进行介绍。
(二)板材拉伸试验
板材的拉伸试验也叫做单向拉伸试验或简单拉伸试验。应用拉伸试验方法，可以得到许多评定板材冲压性能的试验值，所以应用十分普遍。
由于试验目的不同，板材冲压性能评价用的拉伸试验方法和所得到的试验值均与为评定材料强度性能的拉伸试验有所不同。简单介绍如下：
图1.4.1 拉伸实验试样
试验设备：拉力试验机（机械式或液压式）。
试验时，利用测量装置测量拉伸力P与拉伸行程（试样伸长值）ΔL，根据这些数值作出s－d曲线。（图1.4.2）。试验可以得到下列力学性能指标：
图1.4.2 拉伸曲线
1）屈服极限σs或σ0.2；
2)强度极限σb；
3）屈强比σs/σb；
4）均匀伸长率δu；
5）总伸长率δ；
6）弹性模数E；
7）硬化指数n；
8）厚向异性指数
1.4.3 板料力学性能与冲压成形性能的关系
板料力学性能与板料冲压性能有密切关系。一般来说，板料的强度指标越高，产生相同变形量所需的力就越大；塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大；刚性指标越高，成形时抗失稳起皱的能力就越大。
对板料冲压成形性能影响较大的力学性能指标有以下几项：
1)屈服极限σs 屈服极限σs小，材料容易屈服,则变形抗力小，产生相同变形所需变形力就小，并且屈服极限小，当压缩变形时，屈服极限小的材料因易于变形而不易出现起皱，对弯曲变形则回弹小。
2)屈强比σs／σb 屈强比小，说明σs值小而σb值大，即容易产生塑性变形而不易产生拉裂，也就是说，从产生屈服至拉裂有较大的塑性变形区间。尤其是对压缩类变形中的拉深变形而言，具有重大影响，当变形抗力小而强度高时，变形区的材料易于变形不易起皱，传力区的材料又有较高强度而不易拉裂，有利于提高拉深变形的变形程度。
3)伸长率拉伸试验中，试样拉断时的伸长率称总伸长率或简称伸长率δ。而试样开始产生局部集中变形（缩颈时）的伸长率称均匀伸长率δu。δu表示板料产生均匀的或稳定的塑性变形的能力，它直接决定板料在伸长类变形中的冲压成形性能，从实验中得到验证，大多数材料的翻孔变形程度都与均匀伸长率成正比。可以得出结论：即伸长率或均匀伸长率是影响翻孔或扩孔成形性能的最主要参数。
4)硬化指数n 单向拉伸硬化曲线可写成σ=Kεn，其中指数n即为硬化指数，表示在塑性变形中材的硬化程度。n大时，说明在变形中材料加工硬化严重，真实应力增加大。板料拉伸时，整个变形过程是不均匀的，先是产生均匀变形，然后出现集中变形，形成缩颈，最后被拉断。在拉伸过程中，一方面材料断面尺寸不断减小使承载能力降低，另一方面由于加工硬化使变形抗力提高，又提高了材料的承载能力。在变形的初始阶段，硬化的作用是主要的，因此材料上某处的承载能力，在变形中得到加强。变形总是遵循阻力最小定律，既“弱区先变形”的原则，变形总是在的最弱面处进行，这样变形区就不断转移。因而，变形不是集中在某一个局部断面上进行，在宏观上就表现为均匀变形，承载能力不断提高。但是根据材料的特性，板料的硬化是随变形程度的增加而逐渐减弱，当变形进行到一定时刻，硬化与断面减小对承载能力的影响，两者恰好相等，此时最弱断面的承载能力不再得到提高，于是变形开始集中在这一局部地区地行，不能转移出去、发展成为缩颈，直至拉断。可以看出，当n值大时，材料加工硬化严重，硬化使材料强度的提高得到加强，于是增大了均匀变形的范围。对伸长类变形如胀形，n值大的材料使变形均匀，变薄减小，厚度分布均匀，表面质量好，增大了极限变形程度，零件不易产生裂纹
5)厚向异性指数
由于板料轧制时出现的纤维组织等因素，板料的塑性会因方向不同而出现差异，这种现象称塑性各向异性。厚向异性系数是指单向拉伸试样宽度应变和厚度应变之比,即：
=εb/εt(1.4.1)
式中εb、εt——宽度方向、厚度方向的应变。
厚向异性指数表示板料在厚度方向上的变形能力， 值越大，表示板料越不易在厚度方向上产生变形，即不易出现变薄或增厚, 值对压缩类变形的拉深影响较大，当 值增大，板料易于在宽度方向变形，可减小起皱的可能性，而板料受拉处厚度不易变薄，又使拉深不易出现裂纹，因此 值大时，有助于提高拉深变形程度。
6）板平面各向异性指数∆
板料在不同方位上厚向异性指数不同，造成板平面内各向异性。用∆ 表示：
∆ =（ 0+ 90+2 45）/2 （1.4.2）
式中 0、 90、 45——纵向试样、横向试样和与轧制方向成45°试样厚向异性指数。
∆ 越大，表示板平面内各向异性越严重，拉深时在零件端部出现不平整的凸耳现象，就是材料的各向异性造成的，它既浪费材料又要增加一道修边工序。
1.4.4 常用冲压材料及其力学性能
冲压最常用的材料是金属板料，有时也用非金属板料，金属板料分黑色金属和有色金属两种。黑色金属板料按性质可分为：
1)普通碳素钢钢板如Q195、Q235等。
2)优质碳素结构钢钢板这类钢板的化学成分和力学性能都有保证。其中碳钢以低碳钢使用较多，常用牌号有：08、08F、10、20等，冲压性能和焊接性能均较好，用以制造受力不大的冲压件。
3)低合金结构钢板常用的如Q345（16Mn）、Q295（09Mn2）。用以制造有强度要求的重要冲压件。
4)电工硅钢板如DT1、DT2。
5)不锈钢板如1Crl8Ni9Ti，1Cr13等，用以制造有防腐蚀防锈要求的零件。
常用的有色金属有铜及铜合金（如黄铜）等，牌号有T1、T2、H62、H68等，其塑性、导电性与导热性均很好。还有铝及铝合金，常用的牌号有L2、L3、LF21、LY12等，有较好塑性，变形抗力小且轻。
表1.4.1列出了部分常用金属板料的力学性能。
非金属材料有胶木板、橡胶、塑料板等。
冲压用材料的形状，最常用的是板料，常见规格如710 1420和1000 2000等。对大量生产可采用专门规格的带料（卷料）。特殊情况可采用块料，它适用于单件小批生产和价值昂贵的有色金属的冲压。
板料按厚度公差可分为A、B、C 3种；按表面质量可分为I、II、III 3种。
用于拉深复杂零件的铝镇静钢板，其拉深性能可分为ZF、HF、F 3种。一般深拉深低碳薄钢板可分为Z、S、P 3种。板料供应状态可为：退火状态M、淬火状态C、硬态Y、半硬（1／2硬）Y2等。板料有冷轧和热轧两种轧制状态。
复习思考题 1
1-1 简述变形温度、应力状态对塑性和变形抗力的影响。
1-2 塑性变形的应力应变关系有什么特点？
1-3 板料的拉伸试验所测得的力学性能指标有哪些？这些指标对冲压成形性能有什么影响？
1-4 什么是伸长类变形？什么是压缩类变形？板料成形中哪些是伸长类变形？哪些是压缩类变形？如何划分？1-5 材料的哪些力学性能对伸长类变形有重大影响？哪些对压缩类变形有重大影响？为什么？
1-6．当σ1>σ2>σ3时，利用全量理论和体积不变定律进行分析：
（1）当σ1是拉应力时，ε1是否是拉应变？
（2）当σ1是压应力时，ε1是否是压应变？
(3)每个主应力方向与所对应的主应变方向是否一定一致？
板料冲压性能及测试--成形性能分类 板料的成形性能分为广义和狭义两个内容，它们的关系是： 狭义成形性能反映冲压加工中材料不发生破裂（或缩颈）所能达到的最大变形程度，故也叫抗破裂性。 冲压成形性能试验如下：
板料冲压性能及测试--力学性能参数 在材料的力学性能参数中，屈服强度ζ s 、屈服比ζ s /ζ b 、伸长率 δ等强度指标与塑性指标，可用来表示材料的基本成形性能。 金属材料的力学性能包括强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性和缺口敏感性等。他们主要取决于材料的化学成分、组织结构、冶金质量、参与应力及表面和内部缺陷等内在因素，但在外在因素如载荷类型、应力状态、温度、环境介质等对材料的力学性能影响也很大。在生产中普遍应用的、最基本的常规力学性能试验有拉伸、硬度、压缩、弯曲、剪切、冲击、扭转及高温持久强度、蠕变、松弛试验等。 板料冲压性能及测试--加工硬化指数 硬化指数n（n值）是评定板料伸长类成形性能的一个重要参数。n 值大，则拉伸失稳时的极限应变大。这对于胀形、扩孔、内凹曲线翻边等伸长类成形来说，可以在一次成形中获得较大的极限变形程度。n值对复杂形状零件的成形也有影响，在以胀形为主的成形工艺中，n值大的板料，成形性能好。 n值可以根据拉伸试验结果所得的硬化曲线，利用关系式ζ=cεn 来求得。也可以利用阶梯形试件（图1），拉伸至缩颈或断裂后，由下面的公式计算得到： 图1 阶梯形试样 b0=12.70 bⅠ0=12.83 bⅡ0=13.97
式中ε Ⅰ、ε Ⅱ —测量初始宽度为b Ⅰ0 和b Ⅱ0 工作部分的伸长应变。 板料冲压性能及测试--厚向异性系数 厚向异性系数r（也叫塑性应变比r，简称r值）是评定板料压缩类 成形性能的一个重要参数。r值是板料试件单向拉伸试验中宽度应变ε b 与 厚度应变ε t 之比，即 r=ε b /ε t 板料r值的大小，反映板平面方向与厚度方向应变能力的差异。r=1时，为各向同性；r≠1时，为各向异性。当r＞1，说明板平面方向较厚度方向更容易变形，或者说板料不易变薄。r值与板料中晶粒的择优取向有关，本质上是属于板料各向异性的一个量度。 r值与冲压成形性能有密切的关系，尤其是与拉深成形性能直接相关。板料的r值大，拉深成形时，有利于凸缘的切向收缩变形和提高拉深件底部的承载能力。图1示出拉深时的应力状态，对照各向异性板料的屈服椭圆（图2）知；拉深件凸缘的应力状态类似于屈服椭圆第二象限区的情况，而底部的应力状态则类似于第一象限区的情况。r值增加，会同时使底部的强度增加和凸缘的变形抗力减小，这对拉深是非常有利的。大型覆盖件成形，基本上是一咱拉深与胀形相结合的复合成形，当拉深变形的成分占主导地位时，板材r值大，成形性能好。 板平面中最主要的三个方向是与轧制方向呈0°、45°和90°，相 应地用r 0、r 45 和r 90 表示。由于不同方向上测得的数值是变化的（图3），板 料的厚向异性系数常用平均值表示。 板平面内各向异性的差别用△r表示。
常用冲压材料介绍 常用的冲压材料通常有：各种钢板、不锈钢板、铝板、铜板以及其他非金属板材类 其中钢板（包括带钢）的分类： 1、按厚度分类：（1）薄板（2）中板（3）厚板（4）特厚板 2、按生产方法分类：（1）热轧钢板（2）冷轧钢板 3、按表面特征分类:（1）镀锌板（热镀锌板、电镀锌板）（2）镀锡板（3）复合钢板（4）彩色涂层钢板 4、按用途分类:（1）桥梁钢板（2）锅炉钢板（3）造船钢板（4）装甲钢板（5）汽车钢板（6）屋面钢板（7）结构钢板（8）电工钢板（硅钢片）（9）弹簧钢板（10）其他 我们通常所说的冲压钢板板材，多是指薄钢板（带）；而所谓的薄钢板，是指板材厚度小于4mm的钢板，它分为热轧板和冷轧板。 热轧，是以板坯（主要为连铸坯）为原料，经加热后由粗轧机组及精轧机组制成带钢。从精轧最后一架轧机出来的热钢带通过层流冷却至设定温度，由卷取机卷成钢带卷。冷却后的钢带卷，根据用户的不同需求，经过不同的精整作业线（平整、矫直、横切或纵切、检验、称重、包装及标志等）加工而成为钢板、平整卷及纵切钢带产品。简单来说，一块钢坯在加热后（就是电视里那种烧的红红的发烫的钢块）精过几道轧制，再切边，矫正成为钢板，这种叫热轧。 冷轧：用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧，其成品为轧硬卷，由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能将恶化，只能用于简单变形的零件。轧硬卷可作为热镀锌厂的原料，因为热镀锌机组均设置有退火线。轧硬卷重一般在6~13.5吨，钢卷在常温下，对热轧酸洗卷进行连续轧制。硬轧板由于没有经过退火处理，其硬度很高（HRB大于90），机械加工性能极差，只能进行简单的有方向性的小于90度的折弯加工（垂直于卷取方向）。 简单来说，冷轧板，就是在热轧板卷的基础上加工轧制出来的。一般来讲是热轧---酸洗---冷轧这样的加工过程。 由于冷轧板是在常温状态下由热轧板加工而成，虽然在加工过程因为轧制也会使钢板升温，尽管如此，人们还是称由这种生产工艺生产出来的钢板叫冷轧板。由于热轧板经过连续冷变型而成的冷轧板，在机械性能比较差，硬度太高。必须经过退火才能恢复其机械性能，所以我们通常所使用的冷轧板都是有经过退火处理的，因此硬度相对热轧板要低一些，而韧性比热轧板要好一些，表面质量也好得多！没有经过退火的叫轧硬卷，轧硬卷一般是用来做无需折弯，拉伸的产品。 一、冷轧板 1〉、冷轧普通薄钢板 冷轧薄钢板是普通碳素结构钢冷轧板的简称，俗称冷板。它是由普通碳素结构钢热轧钢带，经过进一步冷轧制成厚度小于4mm的钢板。由于在常温下轧制，不产生氧化铁皮，因此，冷板表面质量好，尺寸精度高，再加之退火处理，其机械性能和工艺性能都优于热轧薄钢板，在许多领域里，特别是家电制造领域，已逐渐用它取代热轧薄钢板。 适用牌号：Q195、Q215、Q235、Q275； 符号：Q—普通碳素结构钢屈服点（极限）的代号，它是“屈”的第一个汉语拼音字母的大小写；195、215、235、255、275—分别表示它们屈服点（极限）的数值，单位：兆帕MPa（N/mm2）；由于Q235钢的强度、塑性、韧性和焊接性等综合机械性能在普通碳素结构钢中属最了，能较好地满足一般的使用要求，所以应用范围十分广泛。 2〉、冷轧优质薄钢板 同冷轧普通薄钢板一样，冷轧优质碳素结构钢薄钢板也是冷板中使用最广泛的薄钢板。冷轧优质碳素薄钢板是以优质碳素结构钢为材质，经冷轧制成厚度小于4mm的薄板。 适用牌号：08、08F、10、10F
第一章板料机械性能与冲压性能 1.1 板料冲压成形性能及冲压材料 1.1.1 板料的冲压成形性能 板料的冲压成形性能是指板料对各种冲压加工方法的适应能力。如便于加工，容易得到高质量和高精度的冲压件，生产效率高(一次冲压工序的极限变形程度和总的极限变形程度大)，模具消耗低，不易产生废品等。板料的冲压成形性能是一个综合性的概念，冲压件能否成形和成形后的质量取决于成形极限(抗破裂性)，贴模性和形状冻结性。 成形极限是指板料成形过程中能达到的最大变形程度，在此变形程度下材料不发生破裂。可以认为，成形极限就是冲压成形时，材料的抗破裂性。板料的冲压成形性能越好，板料的抗破裂性也越好，其成形极限也就越高。 板料的贴模性指板料在冲压成形过程中取得模具形状的能力，形状冻结性指零件脱模后保持其在模内获得的形状的能力。影响贴模性的因素很多，成形过程发生的内皱、翘曲、塌陷和鼓起等几何缺陷都会使贴模性降低。形状冻结性影响的最主要因素是回弹，零件脱模后，常因回弹过大而产生较大的形状误差。 材料冲压成形性能中的贴模性和形状冻结性是决定零件形状精度的重要因素，而成形极限是材料将开始出现破裂的极限变形程度。破裂后的制件是无法修复使用。因此生产中以成形极限作为板料冲压成形性能的判定尺度，并用这种尺度的各种物理量作为评定板料冲压成形性能的指标。 1.1.2板材冲压成形试验的试验方法 板料冲压性能试验方法通常分为三种类型：力学试验、金属学试验（统称间接试验）和工艺试验（直接试验）。其中常用的力学试验有简单拉伸试验和双向拉伸试验，用以测定板料的力学性能指标，而这些性能与冲压成形性能有着密切的关系；金属学试验用以确定金属材料的硬度、表面粗糙度、化学成分、结晶方位与晶粒度等；工艺试验也称模拟试验，它是用模拟生产实际中的某种冲压成形工艺的方法测量出相应的工艺参数，试件的应力状态和变形特点与相应的冲压工艺基本一致，试验结果能反映出金属板料对该种冲压工艺的成形性能。例如Swift的拉深试验，测出极限拉深比LDR；TZP试验，测出对比拉深力的T 值；Erichsen 试验，测出极限胀形深度Er 值；K.W.I扩孔试验测出极限扩孔率λ等。有关的试验方法参见金属板料试验标准。 1.1.3金属板料的力学性能与冲压成形性能的关系 金属板料的力学性能是用板料试样作单相拉伸试验求得的，由于试验的目的不同，该方法和材料力学中评审材料强度性能的拉伸试验有所不同。具体的试验方法和步骤按国家标准(GB228—87)执行。图1.4.1 a)为标准试样图，图b）是拉伸曲线。利用该试样的单相拉伸试验可以得到与金属板材冲压成形性能密切相关的试验值。这里，仅对其中几项指标说明如下： 图1.1.1 拉伸试验用的标准试样和拉伸曲线 (1) 屈服极限ζs 许多试验已经证明，屈服极限ζs小，材料容易屈服，变形抗力小，成形后回弹小，贴模性和形状冻结性能好。但在压缩类变形时，易起皱。 (2) 屈强比ζs／ζb
冲压常用材料及选用 1、冲压常用材料 冲压生产中最常用的材料是金属材料（包括黑色金属和有色金属），但有时也用非金属材料。其中黑色金属主要有普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工硅钢等；有色金属主要有纯铜、黄铜、青铜、铝等；非金属材料有纸板、层压板、橡胶板、塑料板、纤维板和云母等。 冲压用金属材料的供应状态一般是各种规格的板料和带料。板料可用于工程模的生产，带料（卷料）用于连续模的生产，也可以用于工程模的生产。板料的尺寸较大，可用于大型零件的冲压，也可以将板料按排样尺寸剪裁成条料后用于中小型零件的冲压；带料（又称卷料）有各种规格的宽度，展开长度可达几十米，成卷状供应，适应于连续模大批量生产的自动送料。 关于各种材料的牌号、规格和性能，可查阅有关手册和标准。 2、冲压材料的合理选用 冲压材料的选用要考虑冲压件的使用要求、冲压工艺要求及经济性等。 (1)按冲压件的使用要求合理选材 所选材料应能使冲压件在机器或部件中正常工作，并具有一定的使用寿命。为此，应根据冲压件的使用条件，使所选材料满足相应强度、刚度、韧性、耐蚀性和耐热性等力方面的要求。 (2)按冲压工艺要求合理选材 对于任何一种冲压件，所选的材料应能按照其冲压工艺的要求，稳定地成形出不至于开裂或起皱的合格产品，这是最基本也是最重要的选材要求。为此，可用以下方法合理选材。 ①试冲。根据以往的生产经验及可能条件，选择几种基本能满足冲压件使用要求的板料进行试冲，最后选择没有开裂或皱折的、其废品率低的一种。这种方法结果比较直观，但带有较大的盲目性。 ②分析与对比。在分析冲压变形性质的基础上，把冲压成型时的最大变形程度与板料冲压成型性能所允许采用的极限变形程度进行对比，并以此作为依据，选取适合于该种零件冲压工艺要求的板材。 另外，同一种牌号或同一厚度的板材，还有冷轧和热轧之分。我国国产板材中，厚板( t>4mm)为热轧板，薄板（t<4mm）为冷轧板（也有热轧板）。与热轧板相比，冷轧板尺寸精确，偏差小， 表面缺陷少，光亮，内部组织致密，冲压性能更优。(注：t在模具中一般代表厚度，例如模板的厚度、材料的厚度均可以用t来表示。) (3)按经济性要求合理选材
板料冲压成形性能及冲压材料 板料的冲压成形性能 板料对各种冲压成形加工的适应能力称为板料的冲压成形性能。具体地说，就是指能否用简便地工艺方法，高效率地用坯料生产出优质冲压件。冲压成形性能是个综合性的概念，它涉及到的因素很多，其中有两个主要方面：一方面是成形极限，希望尽可能减少成形工序；另一方面是要保证冲压件质量符合设计要求。下面分别讨论。 (一)成形极限 在冲压成形中，材料的最大变形极限称为成形极限。对不同的成形工序，成形极限应采用不同的极限变形系数来表示。例如弯曲工序的最小相对弯曲半径、拉深工序的极限拉深系数等等。这些极限变形系数可以在各种冲压手册中查到，也可通过实验求得。 依据什么来确定极限变形系数呢？这要看影响成形过程正常进行的因素是哪些。冲压成形时外力可以直接作用在毛坯的变形区（例如胀形），也可以通过非变形区，包括已变形区（例如拉深）和待变形区（例如缩口、扩口等），将变形力传给变形区。因此，影响成形过程正常进行的因素，可能发生在变形区，也可能发生在非变形区。归纳起来，大致有下述几种情况： 1.属于变形区的问题 伸长类变形一般是因为拉应力过大，材料过度变薄，局部失稳而产生断裂，如胀形、翻孔、扩口和弯曲外区等的拉裂。压缩类变形一般是因为压应力过大，超过了板材的临界应力，使板材丧失稳定性而产生起皱，如缩口、无压边圈拉深等的起皱。 2.属于非变形区的问题 传力区承载能力不够：非变形区作为传力区时，往往由于变形力超过了该传力区的承载能力而使变形过程无法继续进行。也分为两种情况： 1)拉裂或过度变薄；例如拉深是利用已变形区作为拉力的传力区，若变形力超过已变形区的抗拉能力，就会在该区内发生拉裂或局部严重变薄而使工件报废。 2)失稳或塑性镦粗：例如扩口和缩口工序是利用待变形区作为压力的传力区，若变形力超过了管坯的承载能力，待变形区就会因失稳而压屈，或者发生塑性镦粗变形。 非传力区在内应力作用下破坏：非变形区不是传力区时，由于变形过程中金属流动的不均匀性，也可能产生过大的内应力而使之破坏。根据发生问题的部位不同，可分为： 1)待变形区拉裂或起皱：例如在盒形件的后续拉深工序中，待变形区金属流入变形区的速度不一致，靠直边部分流入速度快，角部金属流入速度慢。在这两部分金属的相互影响下，直边部分容易发生拉裂，角部则容易沿高度方向压屈起皱。 2)已变形区拉裂或起皱：如薄壁件反挤时，若金属从变形区流到已变形区的速度不均匀，则速度快的部位易因受附加压应力而起皱，速度慢的部位易受附加拉应力的作用而开裂。
第三章板料冲压 板料冲压：利用冲模在压力机上使板料分离或变形，从而获得冲压件的加工方法称为板料冲压。板料冲压的坯料厚度一般小于4mm，通常在常温下冲压，故又称为冷冲压，简称冲压。板料厚度超过8～10mm时，才用热冲压。 原材料：具有塑性的金属材料，如低碳钢、奥氏体不锈钢、铜或铝及其合金等，也可以是非金属材料，如胶木、云母、纤维板、皮革等。 板料冲压的特点： （1）冲压生产操作简单，生产率高，易于实现机械化和自动化。 （2）冲压件的尺寸精确，表面光洁，质量稳定，互换性好，一般不再进行机械加工，即可作为零件使用。 （3）金属薄板经过冲压塑性变形获得一定几何形状，并产生冷变形强化，使冲压件具有质量轻、强度高和刚性好的优点。 （4）冲模是冲压生产的主要工艺装备，其结构复杂，精度要求高，制造费用相对较高，故冲压适合在大批量生产条件下采用。 一、冲压设备 主要有剪床和冲床两大类。剪 床是完成剪切工序，为冲压生产准 备原料的主要设备。冲床是进行冲 压加工的主要设备，按其床身结构 不同，有开式和闭式两类冲床。按 其传动方式不同，有机械式冲床与 液压压力机两大类。图8-26所示为 开式机械式冲床的工作原理及传动 示意图。冲床的主要技术参数是以 公称压力来表示的，公称压力（kN） 是以冲床滑块在下止点前工作位置 所能承受的最大工作压力来表示 的。我国常用开式冲床的规格为 63～2000kN，闭式冲床的规格为 1000～5000kN。 二、冲压工序 冲压基本工序可分为落料、冲 孔、切断等分离工序，和拉深、弯曲等变形工序两大类。 （一）分离工序它是使板料的一部分与另一部分分离的加工工序。 （1）切断：使板料按不封闭轮廓线分离的工序叫切断；
板料的力学性能与成形性能 汽车车身钣金件生产过程中，经常遇到一些不明具体原因的停台，我们将其中的一些归类为材料停台：比如说，这一拍料生产时很顺利，一换另一拍料板料就缩径拉裂、四处开花。但是，我们并不清楚材料哪里出了问题。 我们明眼就能看出的板料问题：如板料脏、有杂物（灰尘、料屑、皮带上的杂物等）、板料锈蚀和夹杂、坑包和棱子。但是这和板料内部的性能并没有太大的关系。 那么，板料的力学性能包括哪些方面，它们具体指什么，与板料的成形有什么关系呢？ 厂家提供的质量说明书中包含的内容有：①卷料的基本尺寸、重量；②化学成分；③室温拉伸试验得到的力学性能参数；④镀层重量。 其中，力学性能参数包括屈服强度（yield strength，87版国标为σs，2002版国标为R eL）、抗拉强度（tensile strength，87版国标为σb，2002版国标为R eM）、延伸率（elongation，87版国标δ，现用国标为A）、垂直轧制方向的应变硬化指数（n）、塑性应变比（R，也叫厚向异性系数）这五个参数。 这些力学性能参数都是通过取垂直板材轧制方向取样后，进行单向拉伸试验后得到的。 因此，在了解这些力学性能参数之前，先讨论一下拉伸试验是有必要的。进行拉伸试验后，可以得到载荷—行程曲线，经过转换后得到一条应力—应变曲线。应力的概念类似于压强，是指单位面积上力的大小。工程应变指试样在单位长度上的变形相对于原长度的百分比。下图是产生微量变形时的应力—应变曲线。板料在开始产生塑性变形前，先产生弹性变形。
对于目前车间使用的钢板、铝板，均没有像低碳钢那样的屈服台阶，所以我们一般取产生0.2%应变时的应力为板材的屈服强度。我们把整个成形过程中的最大应力（也是缩颈开始产生时的应力）称为抗拉强度。断裂时试样的伸长比例，称为板料的延伸率。 屈服应力大小直接影响冲压力及成形后回弹量大小。在相同工艺条件下，低的屈服强度板材成形后回弹量小，形状更稳定。对于汽车梁类零件（如纵梁），为了保证零件有较高的安全预警性能，需要采用高屈服强度的材料，因而其表面则往往有波浪。 这里，需要提到一些关于应力—应变关系的假设。这些假设中，有一种认为，应力可以表达成应变的指数函数： σ=A·?n 从应力—应变曲线可以看出，应变越大，应力也越大。也就是说，要继续产生变形，需要给板料施加更大的力，因此可以说，材料变得更硬了。n就是衡量板料随着变形的产生变硬的程度的一个指数。 应变硬化指数（n）是评定板料伸长类成形性能的一个重要参数。一般n值越大，则材料的塑性越好，延伸率越大，拉伸失稳时的极限应变越大；一般n值越大，则材料的屈服应力越小。n值对复杂形状零件的成形也有较大的影响，在以胀形为主的成形工艺中，n值大的板材，成形性能好。对于胀形、扩孔、内凹曲线翻边等伸长类成形来说，可以在一次成形中获得较大的极限变形程度。 当试样被拉长后，宽度变窄、厚度变薄。但是，宽度变窄的程度与厚度变薄的程度是否一样呢？我们用R值来表示这种变形的差异性： R=?b ?t = 宽度方向的应变 厚度方向的应变 若R＞1，说明宽度方向的变窄程度大于厚度方向的变薄程度，也就是说，板材受拉时不易变薄。 材料面内各向异性参数一般包括三个R0，R45，R90三个方向的各向异性参数。材料厚度（平均）各向异性参数R?=(R0+2R45+R90)/4。厚向各向异性参数R越大，R0，R45，R90的差越小，材料拉深性能越好。软钢板的各向异性参数一般都比较大，最大可以到3.0，高强板的各向异性参数一般都比较小，小于1.0。
板料成形 板料成形(冲压)：使板料经分离或变形而得到制件的成形工艺统称为板料成形(也称为冲压)。 冷冲压：厚度小于4mm的金属薄板通常是在常温下进行冲压的，故称冷冲压。 热冲压：当板料厚度超过8～10mm时，采用加热后进行冲压，故称为热冲压。 板料成形(冲压)的特点： 冲压可获得形状复杂、尺寸精度高、表面质量好的冲压件，不经机械加工即可进行装配。此外，由于冷变形使零件产生加工硬化，故冲压件的刚度高、强度高、质量轻。冲压操作简单，工艺过程便于实现机械化、自动化，生产率高，零件成本低。因此冲压适于大批量生产。 冲压所用的原材料:低碳钢、高塑性合金钢、铜合金、铝合金、镁合金等。 冲压的设备：主要有剪床和冲床。 冲压的基本工序：可分为分离工序和成形工序。 分离工序：是使毛坯的一部分与另一部分相互分离的工序，如落料、冲孔、切料等。 成形工序：是使毛坯的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序，如弯曲、拉深、成形、翻边、收口等。
1.冲裁： 使坯料按封闭轮廓分离的工序称为冲裁，它主要包括落料、冲孔、切边、切口、剖切、整修等。 落料：是利用冲裁取得一定外形的制件或毛坯的冲压方法，冲落部分为成品，周边为废料。 冲孔：是将冲压坯内的材料以封闭的轮廓分离开来，得到带孔制件的一种冲压方法，冲落部分为废料，周边为成品 冲裁的分离过程： 1)弹性变形阶段2)塑性变形阶段3)剪裂阶段 2.弯曲： 将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度制件的工序称为弯曲。 1)弯曲变形过程 2)弯裂及最小弯曲半径 弯曲时，变形只发生在圆角范围内，其内侧受压缩，外侧受拉伸。当外侧的拉力超过板料的抗拉强度时，即会造成外层金属破裂。板料越厚，内弯曲半径r越小，压缩及拉伸应力就越大，也越易破裂。为防止弯裂，必须规定出最小弯曲半径rmin，通常 rmin=(0.25～1)t,t为板厚。 影响最小弯曲半径的主要因素如下： ①材料的力学性能②材料的热处理状态③弯曲件角
冲压模具材料的种类及特性 制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等.目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主,常用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等. 1. 碳素工具钢在模具中应用较多的碳素工具钢为T8A、T10A等，优点为加工性能好，价格便宜.但淬透性和红硬性差，热处理变形大，承载能力较低。 2。低合金工具钢低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。与碳素工具钢相比,减少了淬火变形和开裂倾向，提高了钢的淬透性，耐磨性亦较好。用于制造模具的低合金钢有 CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代号CH-1）、6CrNiSiMnMoV(代号GD)等。 3. 高碳高铬工具钢常用的高碳高铬工具钢有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1(代号D2），它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性，热处理变形很小,为高耐磨微变形模具钢，承载能力仅次于高速钢。但碳化物偏析严重 ,必须进行反复镦拔（轴向镦、径向拔)改锻，以降低碳化物的不均匀性，提高使用性能。 4. 高碳中铬工具钢用于模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV等,它们的含铬量较低, 共晶碳化物少,碳化物分布均匀,热处理变形小，具有良好的淬透性和尺寸稳定性。与碳化物偏析相对较严重的高碳高铬钢相比，性能有所改善。 5. 高速钢高速钢具有模具钢中最高的硬度、耐磨性和抗压强度，承载能力很高.模具中常用的有 W18Cr4V（代号8—4—1)和含钨量较少的W6Mo5 Cr4V2（代号6-5—4—2,美国牌号为M2）以及为提高韧性开发的降碳降钒高速钢 6W6Mo5 Cr4V（代号6W6或称低碳M2）.高速钢也需要改锻，以改善其碳化物分布 . 6。基体钢在高速钢的基本成分上添加少量的其它元素,适当增减含碳量,以改善钢的性能.这样的钢种统称基体钢.它们不仅有高速钢的特点，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲劳强度和韧性均优于高速钢，为高强韧性冷作模具钢 ,材料成本却比高速钢低。模具中常用的基体钢有6Cr4W3Mo2VNb(代号65Nb)、7Cr7Mo2V2Si（代号LD)、5Cr4Mo3SiMnVAL（代号012AL）等。 7. 硬质合金和钢结硬质合金硬质合金的硬度和耐磨性高于其它任何种类的模具钢，但抗弯强度和韧性差。用作模具的硬质合金是钨钴类，对冲击性小而耐磨性要求高的模具，可选用含钴量较低的硬质合金。对冲击性大的模具,可选用含钴量较高的硬质合金. 钢结硬质合金是以铁粉加入少量的合金元素粉末（如铬、钼、钨、钒等）做粘合剂，以碳化钛或碳化钨为硬质相,用粉末冶金方法烧结而成。钢结硬质合金的基体是钢，克服了硬质合金韧性较差、加工困难的缺点，可以切削、焊接、锻造和热处理。钢结硬质合金含有大量的碳化物，虽然硬度和耐磨性低于硬质合金，但仍高于其它钢种，经淬火、回火后硬度可达 68 ~ 73HRC。 冲压模具材料的选用及热处理要求 冲裁模具材料的选用及热处理要求 选用冲裁模具材料应考虑工件生产的批量，若批量不大就没有必要选择高寿命的模具材料;还应考虑被冲工件的材质，不同材质适用的模具材料亦有所不同.对于冲裁模具，耐磨性是决定模具寿命的重要因素，钢材的耐磨性取决于碳化物等硬质点相的状况和基体的硬度,两者的硬度越高,碳化物的数量越多，则耐磨性越好.常用冲压模具钢材耐磨性的劣优依次为碳素工具钢—合金工具钢—基体钢 - 高碳高铬钢—高速钢—钢结硬质合金—硬质合金。 此外还必须考虑工件的厚度、形状、尺寸大小、精度要求等因素对模具材料选择的影响. 1。传统模具用钢长期以来,国内薄板冲裁模用钢为 T10A 、 CrWMn 、9Mn2V、Cr12 和Cr12MoV 等. 其中 T10A 为碳素工具钢，有一定强度和韧性.但耐磨性不高，淬火容易变形及开裂，淬透性差，只适用于工件形状简单、尺寸小、数量少的冲裁模具。 T10A 碳素工具钢的热处理工艺为： 760～810 ℃水或油淬, 160～180 ℃回火，硬度 59～62HRC 。
板料冲压基础知识 一、概述 板料冲压是一种常用的金属加工方法，通过将金属板料置于冲压机上，利用冲压机的压力将板料冲压成所需形状。板料冲压广泛应用于汽车制造、家电制造、电子产品制造等领域。本文将介绍板料冲压的基础知识。 二、板料材料 在板料冲压过程中，常使用的板料材料包括钢板、铝板、铜板等。不同的材料具有不同的性能和特点，选择合适的材料对于冲压过程的成功至关重要。 1. 钢板：钢板具有良好的强度和韧性，常用于制造需要承受较大力度的零部件，如汽车车身和机械设备的外壳。 2. 铝板：铝板具有较低的密度和良好的抗腐蚀性能，常用于制造轻型零部件和外壳，如手机壳和电子产品外壳。 3. 铜板：铜板具有良好的导电性和导热性，常用于制造需要高导电性和散热性能的零部件，如电子元件和散热片。 三、冲压工艺 板料冲压过程中，需要进行多道工序，包括模具设计、冲孔、弯曲、拉伸等。下面将介绍其中的几个常见工艺。
1. 冲孔：冲孔是板料冲压中最常见的工艺，通过模具上的冲头对板料施加力量，使得板料上形成所需的孔洞。冲孔通常使用冲裁模具，根据所需孔洞的形状和尺寸选择合适的冲头。 2. 弯曲：弯曲是将平板材料弯折成所需形状的工艺。在弯曲过程中，板料会受到弯曲力矩的作用，使得板料发生弯曲变形。弯曲过程需要使用弯曲模具，并根据所需弯曲角度和半径来选择合适的模具。 3. 拉伸：拉伸是将板料拉伸成所需形状的工艺。拉伸过程中，板料会受到拉伸力的作用，使得板料发生拉伸变形。拉伸过程需要使用拉伸模具，并根据所需形状和尺寸来选择合适的模具。 四、模具设计 模具是板料冲压过程中的关键因素之一，模具的设计直接影响冲压产品的质量和效率。模具设计需要考虑以下几个因素： 1. 材料选择：模具材料需要具有足够的硬度和耐磨性，以保证模具的使用寿命。常用的模具材料包括工具钢、硬质合金等。 2. 结构设计：模具的结构需要合理，以方便冲压过程中的操作和维护。模具的结构应尽量简单，便于制造和维修。 3. 精度要求：模具的精度要求直接影响冲压产品的尺寸精度和表面质量。模具的精度要求需要根据冲压产品的要求来确定。
常用的冲压材料介绍个人归类总结 冲压材料是工业制造中非常重要的一类材料，广泛应用于汽车、家电、数码产品等行业中的零部件的制造中。不同的工业领域需要使用不同的冲压材料，根据材料特性的不同，在选择材料时需要考虑到不同的因素。本文将介绍一些常见的冲压材料及其特点。 一、钢板类钢板类是冲压材料中最常见、应用最广泛的一种。钢板类材料主要分为三类：低碳钢板、高碳钢板和不锈钢板。低碳钢板价格低廉，韧性好，制造时不易变形。高碳钢板力度高，但容易开裂。而不锈钢板耐腐蚀性好，但价格较高。在选择钢板类材料时，需考虑工作条件，如工作压力、温度和耐用性等因素，以确定需要使用低碳钢板、高碳钢板或不锈钢板。 二、铜板类铜板类材料的电导率高、热导率高，在电子领域中应用广泛。铜板类材料主要分为两类：硬铜板和软铜板，硬铜板具有极高的强度和刚性，但不易弯曲和成型；而软铜板则非常容易成形，但强度较低。在选择铜板类材料时，需要考虑其导电性、加工性和其他工作条件，以确保材料可满足所需性能和特点。 三、铝板类铝板类材料的轻巧、强度高、导热性好，在汽车、飞机等领域中应用广泛。铝板类材料主要分为铝合金材料和纯铝板材料。在选择铝板类材料时需要考虑到材料的损耗因
素，铝合金通常用于制造高强度的零部件，而纯铝板材料则用于制作对材料损耗要求不高的零部件。 四、塑料材料塑料材料具有重量轻、加工简单、耐腐蚀等特点，在家电、电子等领域中应用广泛。塑料材料主要分为两类：热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料在制造过程中易于成型和加工，但力度低；而热固性塑料具有较高的强度和稳定性，但成型难度较大。在选择塑料材料时需要考虑到加工难度、使用条件和成本等因素。 以上是一些常见的冲压材料的介绍，不同的工业领域需要使用不同的材料，需要结合实际工作条件和要求，综合考虑材料的性能、加工难度、成本等因素，做出合理的选择。在日常的生产制造中，合理使用冲压材料可以提高工作效率、降低成本、提高产品质量等。
铝板冲压成型工艺 铝板冲压成型工艺是一种常见的金属加工方法，用于生产各种形状的铝制零部件。该工艺具有高效率、高精度和低成本等优点，被广泛应用于汽车、航空航天、电子和建筑等领域。 一、铝板冲压成型工艺流程 铝板冲压成型工艺主要包括以下步骤： 1. 备料：选择合适的铝板材料，并进行剪切、切割等预处理工作。 2. 模具设计：根据产品要求，设计相应的模具。 3. 模具制造：根据模具设计图制造模具。 4. 冲压试验：在正式生产前，进行冲压试验以确认模具和工艺参数是否合适。 5. 生产：在模具中进行冲压成型，并进行修边、整平等后续处理工作。 6. 质量检测：对成品进行质量检测，包括尺寸、外观、力学性能等方面的检测。 7. 包装：将成品进行包装，以保护产品在运输过程中不受损坏。 二、铝板冲压成型设备
铝板冲压成型设备主要包括以下几类： 1. 剪板机：用于剪切铝板材料。 2. 切割机：用于切割铝板材料。 3. 冲压机：用于进行冲压成型。 4. 模具：用于成型铝板材料。 5. 修边机：用于修边处理。 6. 整形机：用于整平处理。 7. 检测设备：用于检测成品的质量。 三、铝板冲压成型材料 铝板冲压成型材料主要包括以下几种： 1. 纯铝：纯度较高的铝材，具有良好的塑性和加工性能，适用于冲压成型各种形状的零部件。 2. 铝合金：加入一定量的其他金属元素，以提高强度、硬度等性能，适用于制造承受一定载荷的零部件。 3. 超高强度铝合金：加入更多的其他金属元素，并经过热处理，具有更高的强度和硬度，适用于制造承受高载荷的零部件。
四、铝板冲压成型质量控制 铝板冲压成型质量控制主要包括以下方面： 1. 材料控制：对进厂的材料进行质量检查，包括材料的成分、力学性能等方面的检测。 2. 模具控制：对模具的设计和制造进行质量控制，确保模具的精度和稳定性。 3. 工艺控制：对冲压成型过程中的工艺参数进行控制，包括压力、温度、速度等方面的控制。 4. 环境控制：对生产环境进行控制，包括温度、湿度、清洁度等方面的控制。 5. 检测控制：对成品进行质量检测，确保产品的质量和性能符合要求。 6. 包装控制：对成品进行包装保护，确保产品在运输过程中不受损坏。 铝板冲压成型工艺是一种高效、高精度和低成本的金属加工方法，被广泛应用于各个领域。为了确保产品的质量和性能符合要求，需要对整个生产过程进行严格的质量控制和管理。
板料机械性能指标与冲压性能的联系 板料机械性能指标与板料冲压性能有密切联系。一般而言，板料的强度指标越高，产生相同变形量所需的力就越大；塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大；刚度指标越高，成形时抵抗失稳起皱的能力就越大。 表1 常用钣金材料机械性能指标 1、强度极限Rm和屈服强度Re 它们是决定板料变形抗力的基本指标，强度极限和屈服极限越高，则抗变形能力越大，因而冲压时板料所经受的应力也越大。 对伸长为主的变形，如胀形、拉弯等，当Re低时，为了消除工件的松弛等缺陷和为使工件的尺寸得到固定（指卸载过程中尺寸的变化小）所必需的拉力也小。这时由于成形所必需的拉力与板料破坏时的拉断力之差较大，故成形工艺的稳定性高，不易出废品。 弯曲件所用板料的Re低时，卸载后回弹小，有利于提高弯曲件的准确度。 2、屈强比Re/Rs 小的屈强比几乎对所有的冲压成形都有利。 对压缩为主的变形，如在拉伸时，材料的Re小，则变形区中的切向压应力较小，材料起皱的趋势小。因此，防止起皱的压边力和摩擦损失都要相应的降低，结果对提高极限变形程度有利。例如，65Mn的Re/Rs=0.63，其极限拉伸因数m=0.68～0.70；而低碳钢的Re/Rs=0.57，其极限拉伸因数m=0.48～0.50。 3、均匀延伸率Rp Rp表示板料产生均匀的或稳定的塑性变形的能力，而一般冲压成形都是在版聊的均匀变形范围内进行的，故Rp直接影响板料在以伸长为主的变形的冲压性能，如翻边因数、扩口因数、最小弯曲半径、胀形因数等。它们均用Rp间接的表示其极限变形程度。 此外，杯突试验值与Rp成正比例关系，因此具有很大的胀形成分的复杂曲面拉伸件要求采用具有较高的Rp 值得钢板。 Rp是在拉伸试验中试样开始产生局部集中变形（细颈时）的延伸率，称为均匀延伸率。而Rt叫规定总延伸强度，它是在拉伸试验中试样破坏时的延伸率。 4、硬化指标n
板料冲压工艺 板料冲压是指用冲模使板料经分离或成形得到制件的工艺方法，它通常是在室温下进行，所以又称为冷冲压，简称冲压。 1、板料冲压的特点及应用 冲压用原材料必须具有足够的塑性，广泛应用的金属材料有低碳钢、高塑性合金钢、铝、铜及其合金等；非金属材料有石棉板、硬橡皮、绝缘纸、纤维板等。他广泛应用于汽车、拖拉机、航空、电器、仪表、国防等工业部门。 板料冲压具有以下特点： （1）冲压件的尺寸精度高，表面质量好，互换性好，一般不需切削加工即可直接使用，且质量稳定。 （2）可压制形状复杂的零件，且材料的利用率高、产品的重量轻、强度和刚度较高。 （3）冲压生产生产率高，操作简单，其工艺过程易于实现机械化和自动化，成本低。 （4）冲压用模具结构复杂，精度要求高，制造费用高。冲压只有在大批量生产时，才能显示其优越性。 （5）冲压件的质量为一克至几十千克，尺寸为一毫米至几米。 2、冲压设备 （1）剪床 剪床的用途是把板料切成一定宽度的条料，以供下一步冲压工序之用。 （2）冲床 冲床将完成除剪切以外的其他冲压工作。 右图为单柱式冲床的外形及其传动简图。电动机5带动飞轮4转动，当踩下踏板6时，离合器3使飞轮与曲轴2连接，因而曲轴随飞轮一起转动，通过连杆8带动滑块7作上下运动，从而进行冲压工作。当松开踏板时，离合器脱开，曲轴不随飞轮转动，同时制动闸1使曲轴停止转动，并使滑块7停在上面位置
3、冲压模具 （1）简单冲模 简单冲模在冲床一次行程中只完成一道工序，见右图。凸模1用压板6固定在上模板3上，通过模柄5与冲床滑块连接。凹模2用压板7固定在下模板4上。操作时，条料沿两导料板9之间送进，碰到挡料销10停止。冲下部分落入凹模孔。 此时，条料夹住凸模一起返回，被卸料板8推下。重复上述动作，完成连续冲压。导柱12和导套11组成的导向机构可保证凸模、凹模的合模准确性。 简单冲模结构简单，容易制造，价格低廉，维修方便，生产率低，适用于小批量生产。（2）连续冲模 连续冲模在冲床一次行程中，按着一定顺序，在模具的不同位置上，同时完成数道冲压工序，见右图。操作时，条料7向前送进，送进距离由挡料销控制。定位销2对准预先冲出的定位孔，上模向下运动时，冲孔凸模4进行冲孔，落料凸模1同时进行落料工序。条料夹住模具返程时，被卸料板6推下，如此循环进行操作，完成连续冲压工序。图中9是废料、8是成品、5是冲孔凹模、3是落料凹模。 连续冲模生产效率高，易于实现自动化，但定位精度要求高、结构复杂、制造成本高。主要用于大批量生产精度要求不高的中、小型零件。 （3）复合冲模 复合冲模在冲床一次行程中，在模具的同一位置上，完成两道以上冲压工序。此种模具具有生产率高，零件加工精度高，平正性好等优点，但结构复杂，成本高，主要适合批量大、精度高的冲压件的生产。 4、板料冲压的基本工序 （1）分离工序 分离工序是使坯料的一部分相对另一部分相互分离的工序，如剪切、落料、冲孔等。 1）剪切 剪切是使坯料按不封闭轮廓分离的工序，见右图。其任务是将板料切成具有有一定宽度的坯料，主要用于为下一步工序备料。 2）落料和冲孔
板料冲压成形工艺课件 引言 板料冲压成形工艺是一种常用于工业生产中的成形方法，通过对金属板材进行冲击、压制、拉伸等方法，将板材加工成所需的形状和尺寸。本课件将介绍板料冲压成形工艺的基本原理、工艺流程和相关设备等内容。 一、基本原理 板料冲压成形工艺基于金属板材的塑性变形特性，通过外力的作用，使板材在模具的作用下发生塑性变形。其基本原理可以简述为：1 1.应用外力：通过机械力或液压力等作用于金属板材上，使其变形。 2.模具的应用：通过合适的模具，使板材在其作用下发生塑性变形，得 到所需的形状。 3.板材的弹性回复：在施加外力后，板材会发生弹性回复，形成最终的 成形件。 二、工艺流程 板料冲压成形工艺通常包括以下几个主要的工艺步骤：2 1.板材切割：将原材料的金属板材按照所需的尺寸进行切割。 2.冲孔和开槽：根据产品的要求，在板材上冲孔或开槽，以便后续的成 形。 3.弯曲和拉伸：通过模具的作用，使板材发生弯曲或拉伸变形，得到所 需的形状。 4.敲凸和冲切：对成形件进行敲凸或冲切，去除多余的材料，得到最终 的成形件。 5.表面处理：对成形件进行表面处理，如打磨、喷漆等，提高其外观质 量。 三、常用设备 在板料冲压成形工艺中，常用的设备有：3 1张伟、陈静. 金属板材冲压成形的原理与方法[J]. 机械工程, 2010, 10. 2曾志伟、刘洪聪. 机械冲压工艺基础[M]. 机械工业出版社, 2017.
1.冲床：用于施加冲击力和压力，将金属板材塑性变形。 2.模具：用于加工金属板材的工具，决定成形件的形状和尺寸。 3.剪切机：用于板材的切割，将金属板材按照所需尺寸进行切割。 4.折弯机：用于将金属板材进行弯曲，得到所需的形状。 5.敲料机：用于敲凸和冲切，去除多余的材料。 四、注意事项 在进行板料冲压成形工艺时，需要注意以下几个事项：4 1.板材的选择：选择合适的板材材料和厚度，以满足产品的要求。 2.模具的设计：合理设计模具，确保成形件的质量和尺寸准确。 3.工艺参数的控制：控制冲床的冲击力、压力等工艺参数，以达到最佳 的成形效果。 4.安全操作：在使用设备时，要注意操作安全，避免事故发生。 五、总结 本课件简要介绍了板料冲压成形工艺的基本原理、工艺流程、常用设备和注意事项。板料冲压成形工艺在工业生产中具有重要的应用价值，能够高效地加工金属板材，满足多样化的产品需求。通过合理设计工艺流程和控制工艺参数，可以得到高质量的成形件。 参考文献： 3李新、贺锋. 冲床与模具设计[M]. 机械工业出版社, 2018. 4马明达、宋如亮. 机械冲压工艺学[M]. 中国机械工业出版社, 2019.
板料拉伸实验及冲压性能分析 一、 实验目的 1. 了解金属板的冲压性能指标。 2. 掌握用电子拉伸机测定金属板料的抗拉强度、屈服强度、硬化指数、板厚方向 性系数的方法。 二、 实验原理 板料的冲压性能指的是板料对各种冲压加工方法的适应能力，板料冲压能力可以通过直接实验和间接实验方法获得。本实验采用间接实验的方法来测定板料的冲压性能。 间接实验时通过板料的拉伸、压缩、硬度测试等方法对板料的各种冲压性能进行分析。这些实验可以在一般的力学实验设备上进行，操作简单，评价直观，但所获取的是反映板料一般冲压性能的指标参数，而不是它对某个具体冲压工艺的性能。本实验只用拉伸实验测定的参数来评定板料的冲压性能。 通过拉伸实验，我们可以获得的板料冲压性能参数包括: 均匀延伸率u δ：它是在拉伸实验中开始产生局部集中变形（产生缩颈）的延伸率。一般情况下，冲压成形都是在板料的均匀变形范围内进行的，所以u δ可以反映板料的冲压性能。 屈强比/s b σσ：是材料的屈服强度和强度极限的比值。较小的屈强比对所有的冲压性能都是有利的。在拉伸时，如果板材的屈服点s σ比较低，则变形区的切向压应力较小，材料起皱的趋势也小，所以防止起皱所需要的压边力和摩擦损失都要相应的降低，结果对提高极限变形程度有利。 硬化指数n ：它表示在塑性变形中材料硬化的强度。n 值大的材料，在同样的变形程度下，真是应力增加的要多。n 值大时，在伸长类变形过程中可以使变形均匀化，具有扩展变形区，减少毛坯的局部变薄和增大极限变形参数等作用。硬化指数n 的值，可以根据拉伸试验结果所得的硬化曲线，也可以利用具有不同宽度的阶梯形拉伸试样所做的拉伸试验结果，经过一定的计算求得。 板厚方向性系数r ：它是板料试样拉伸试验中宽度应变w ε与厚度应变t ε的比值，即： 00 ln /ln w t B t r B t εε= = 上式中0B 、B 、0t 、t 分别是变形前后试样的宽度和厚度。 r 表明板材在受单向拉应力作用时， 板平面方向和厚度方向上的变形难易程度的比较，也就是反应了在相同的受力条件下板厚方向上的变形性能和板平面方向上的差别。 当r ＞1时，板材厚度方向上的变形比宽度方向上的变形困难。因此，r 值大的材料，在复杂形状的曲面零件拉深成形时，毛坯的中间部分在拉应力的作用下，厚度方向上变
金属板材的冲压成形性能 作者：旭日笑出自：旭日笑浏览/评论：845/0 日期：2007年7月18日16:28 金属板材的成形性能是指板材对冲压成形工艺的适应能力。板材成形性能的好坏会直接影响到冲压工艺过程，生产率，产品质量和生产成本。板料的冲压成形性能好，对冲压成形方法的适应性就强，就可以采用简便工艺，高生产率设备，生产出优质低成本的冲压零件。对冲压成形件来说，不产生破裂是基本前提，同 时对它的表面质量和形状尺寸精度也有一定要求，故板料冲压成形性应包括：抗破裂性，贴模性和形状冻结性能等几个方面。所谓冲压成形就是板材可成形能力的总称，或者叫做广义的冲压成形性能。广义成形性能中的抗破裂性能，可视为狭义的冲压成形性能。板料在成形过程中，一是由于起皱，塌陷和鼓包等缺陷而不能与模具完全贴合；另一方面因为回弹，造成零件脱模后较大的形状和尺寸误差。通常将板材冲压成形中取得与模具形状一致的能力，称为贴模性；而把零件脱模后保持其既得形状和尺寸的能力，称为形状冻结性。通常把材料开始出现破裂时的极限变形程度作为板料冲压成形性能的判定尺度。目前对抗破裂性的研究已取得了不少成果。根据把冲压成形基本工序依其变形区应力应变的特点分为伸长类（拉伸类）与压缩类两个基本类别的理论，可以把这种冲压成形的分类与冲压成形性能的分类建立如表1-3所示的对应关系。板料冲压成形的试验方法有多种，概括起来分为直接试验和间接试验两类。直接试验中板材的应力和变形情况与真实冲压基相同，所得的结果也比较准确；而间接试验时板材的受力情况与变形特点却与实际冲压时有一定的差别。所以，所得的结果也只能间接地反映板材的冲压性能，有时还要借助于一定的分析方法才能做到。常用的方法为：直接试验中的模拟试验和间接试验中的拉伸试验。表1-3 冲压成 形性能的分类冲压成形类别成形性能类别提高极限变形程度的措施 伸长类冲压成形（翻边、胀形等）伸长类成形性能（翻边性能、胀形性能等）1）提高材料的塑性2）减少变形不均匀程度3）消除变形区 局部硬化层和应力集中 压缩类冲压成形（拉深、缩口等）压缩类成形性能（拉深性能、缩口 性能等）1）降低变形区的变形抗力、摩擦阻力2）防止变形区的压缩失稳（起皱）3）提高传力区的承载能力 复合类冲压成形（弯曲、曲面零件拉深成形等）复合类成形性能（弯曲性能等）根据所述成形类别的主次，分别采取相应措施 一、板材拉伸试验拉伸试验是评价板材的基本力学性能用成形性能的主要试 验方法。由于简单可行，所以是目前普遍采用的一种方法。由单向拉伸试验所能获得的材料特性值如图1-3所示。图1-3单向拉深实验所得到的材料特性值示意图拉伸试验与冲压成形性能有密切关系的几项主要性能参数如下：1）称屈强比较小的屈强比几乎对所有的冲压成形都是有利 的。屈强比小，对压缩类成形工艺有利。拉深时，如果板材的屈服点低，材料 起皱的趋势小，防止起皱所必需的压边力和摩擦损失也会降低，对提高极限变形程度有利。例如，低碳钢的时，极限拉深系数m=0.48~ 0.5 65Mn 的时，极限拉深系数则为m=0.68~ 0.7在伸长类成形工艺中，如胀形，拉型，拉弯，曲面形状的成形等，当低时，为消除零件的松弛等弊病和为使零件的形