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γ
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γ
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：
γ=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，γ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,γ值对压缩类变形的拉深影响较大，当γ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γ值大时，有助于提高拉深变形程度。
6）板平面各向异性指数?γ
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?γ表示：
?γ=（γ0+γ90+2γ45）/2 （1.4.2）
式中γ0、γ90、γ45——纵向试样、横向试样和与轧制方向成45°试样厚向异性指数。
?γ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71031420和100032000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？
超高强度钢板冲压件热 成形工艺 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
.生产侵侵。 超高强度钢板冲压件热成形工艺 热成形技术是近年来出现的一项专门用于生产汽车高强度钢板冲压件的先进制造技术。本文介绍了该技术的原理,讨论了材料,工艺参数.模具等热成形工艺的主要影响因素,完成了汽车典型件热成形工艺试验试制。获得了合格的成形件。检测结果表明。成形件的微观组织为理想的条状马氏体,其抗拉强度.硬度等性能指标满足生产要求。 1前言 在降低油耗、减少排放的诸多措施中.减轻车重的效果最为明显.车重减轻10%.可节省燃油 3%一7%,因此塑料.铝合金.高强度钢板等替代材料在车辆制造中开始使用。其中,高强度钢板可以通过减小板厚或者截面尺寸等方式减轻零件质量.在实现车辆轻量化和提高安全性方面比其他材料有明显优势,可以同时满足实现轻量化和提高安全性的要求,因此其在汽车领域内的应用越来越广泛。 热成形技术是近年来出现的一项专门用于成形高强度钢板冲压件的新技术,该项技术以板料在红热状态下冲压成形并同时在模具内被冷却淬火为特征.可以成形强度高达1500MPa的冲压件,广泛用于车门防撞梁.前后保险杠等保安件以及A柱,B柱.C柱.中通道等车体结构件的生产。由于具有减轻质量和提高安全性的双重优势,目前.这一技术在德国.美国等工业发达国家发展迅速.并开发出商品化的高强钢热冲压件生产线.高强钢热冲压件在车辆生产中应用也很 .一吉林大学材料学院谷诤巍姜超 ●机械科学研究总院先进制造技术研究中心单忠德徐虹 广泛。国内汽车业对该项技术也十分认同,并有少数几个单位从国外 耗巨资引入了相关技术与生产线, 为一汽-大众等汽车制造公司的部分车型配套热冲压件,关于该项技术的研究工作也已经开始。本文阐述了热冲压成形工艺原理,对典型冲压件的热冲压 成形工艺进行试验研究。 2热冲压成形工艺原理
C型冲床材料的冲压成形性能 卷料对冲压成形工艺的适应能力叫做卷料的冲压成形性能。卷料的冲压成形性能是一个综合性的概念，包括成形极限和成形质量两个方面。 (1)成形极限：在C型冲床冲压成形过程中板料在发生失稳前所能达到的最大变形程度。卷料在成形过程中可能出现两种失稳现象，一种叫拉伸失稳；即在拉应力作用下局部出现颈缩或拉裂；另一种失稳叫压缩失稳：即在压应力作用下起皱。对于不同的成形工序，成形极限是采用不同的极限变形系数来表示的。在变形坯料的内部，凡是受到过大拉应力作用的区域，就会使坯料局部严重变形，甚至拉裂而使冲件报废；只是受到过大压应力作用的区域，若超过了临界应力就会使坯料失稳而起皱。 (2)成形质量：C型冲床的冲压件的质量指标主要是指尺寸和形状精度、厚度变化、表面质量及成形后材料的物理性能等。冲压件不但要求具有所需形状，还必须保证产品质量。影响形状和尺寸精度的主要因案是回弹与劝变，因为在塑性变形过程总包含着一定的弹性变形，卸载后或多或少会出现回弹现象，使得尺寸和形状的精度降低。影响厚度变化的主要原因是冲压成形伴随有伸长或压缩变形，由塑性交形体积不变定律可知，势必导致厚度变化。影响表面质量的主要因素是中由于冲模间隙不合理或不均匀、模具表面祖糙以及材料粘附模具在C型冲床冲压过程所造成的擦伤。 (3)板料的冲压成形性能试验方法：卷料的冲压成形性能试验方法通常分为三种；力学试验、金属学试验(又称间接试验)、和工艺试验(直接试验)。力学试验方法有简单拉伸试验和双向拉伸试验等，用以测定板料的力学性能指标；间接试验方法有硬度试验、金相试验等，用以测定材料的硬度、表面粗糙度、化学成分等；直接试验方法有弯曲试验、胀形试验、拉深性能试验等，是用模拟实际生产中的某种冲压成形工艺的方法测定出相应的工艺参数。
冲压成型资料 1 冲压成型工艺定义： 冲压工艺是通过模具对毛坯施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的工件的加工方法。冲压工艺的应用范围十分广泛，既可以加工金属板料、棒料，也可以加工多种非金属材料。由于加工通常是在常温下进行的，故又称为冷冲压。 2冲压工艺的特点： 2.1 用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件，如薄壳零件等。冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好。 2.2 材料利用率高，工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过程耗能少。因此，工件的成本较低。 2.3 操作简单、劳动强度低、易于实现机械化和自动化、生产率高。 2.4 冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长、成本较高， 3 冲压材料的基本要求： 冲压所用的材料，不仅要满足产品设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后的加工要求 (如切削加工、电镀、焊接等)。冲压工艺对材料的基本要求主要有： 3.1 对冲压成形性能的要求： 对于成形工序，为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有：良好的塑性(均匀伸长率δb高)、屈强比(σs/σb)小、板厚方向性系数大、板平面方向性系数小、材料的屈服强度与弹性模量的比值 (σs /E)小。 对于分离工序，并不需要材料有很好的塑性，但应具有一定的塑性。塑性越好的材料，越不易分离。 3.2 对材料厚度公差的要求： 材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。 3.3 对表面质量的要求 材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量也好。
Characteristics of Stamping and Properties of Sheet Metal Forming 1．overview Stamping is a kind of plastic forming process in which a part is produced by means of the plastic forming the material under the action of a die. Stamping is usually carried out under cold state, so it is also called stamping. Heat stamping is used only when the blank thickness is greater than 8~100mm. The blank material for stamping is usually in the form of sheet or strip, and therefore it is also called sheet metal forming. Some non-metal sheets (such as plywood, mica sheet, asbestos, leather)can also be formed by stamping. Stamping is widely used in various fields of the metalworking industry, and it plays a crucial role in the industries for manufacturing automobiles, instruments, military parts and household electrical appliances, etc. The process, equipment and die are the three foundational problems that needed to be studied in stamping. The characteristics of the sheet metal forming are as follows: (1)High material utilization (2)Capacity to produce thin-walled parts of complex shape. (3)Good interchangeability between stamping parts due to precision in shape and dimension. (4)Parts with lightweight, high-strength and fine rigidity can be obtained. (5)High productivity, easy to operate and to realize mechanization and automatization. The manufacture of the stamping die is costly, and therefore it only fits to mass production. For the manufacture of products in small batch and rich variety, the simple stamping die and the new equipment such as a stamping machining center, are usually adopted to meet the market demands. The materials for sheet metal stamping include mild steel, copper, aluminum, magnesium alloy and high-plasticity alloy-steel, etc. Stamping equipment includes plate shear punching press. The former shears plate into
板料冲压件螺纹底孔冲压成形技术 摘要：在板料冲压件上，按其料厚不同分别采用精冲小孔、变薄翻边、冷冲挤等工艺方法，成形螺纹底孔。本文论述了上述螺纹冲压成形工艺、冲模结构及其设计与制造技术。 主题词：冲件螺纹底孔冲小孔变薄翻边冷冲挤成形技术 螺纹联接结构，尤其紧螺纹联接结构，是各种机电与家电产品中零部件最主要的联接结构型式。薄板冲压件进行紧螺纹联接，需要有大于料厚的联接螺纹长度，以确保其联接可靠性，增强其负载能力，才能达到使薄板冲件联接牢靠、重量小的目的，从而使其成为结实、轻巧、紧凑的理想结构零件。 在仪器仪表、电子电器、各类家电、家用器具、玩具等产品的板料冲压件上，经常采用M2-M10的小螺纹紧联接结构。为提高效率并满足大量生产的需求，采用精冲小孔、变薄翻边、冷冲挤等工艺方法，冲压成形这些小螺纹底孔，不仅能以冲压制孔取代钻孔而大幅度提高生产效率，同时能获得尺寸精确、一致性好的底孔，并可使螺纹联接有足够的长度，从而确保其联接可靠性及设计要求的承载能力。所以，用冲压成形技术加工小螺纹底孔，具有优质高产的效果，也是一种成熟而值得推广的工艺技术。 1 螺纹底孔的计算 合适螺纹底孔的大小，不仅取决于螺纹直径，而且与其螺距有着密切的关系，通常可按下式计算： 当t L≤1时，取：d Z=d-t L
当t L>1时，取：d Z=d-～t L (2) 式中 t L-螺距，mm d z-螺纹底孔直径，mm d-螺纹直径，mm 表1 螺纹底孔直径的合理值(mm) 螺纹直径d 螺 距 t L 底 孔 直 径d z M1 M2 M3 M4 M5 M6 M8 M10 M12 1 5
M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M302 2 3 3 2 冲制螺纹底孔的基本工艺方法 用冷冲压冲制板料冲压件上螺纹底孔的主要工艺方法有如下几种： (1)厚料冲小孔与精冲孔 当冲件厚t可以满足螺纹联接所需长度时，可用冲压制孔工艺解决。通常在这种情况下，多为厚料冲小孔，即冲制螺纹底孔的直径dz≤t或稍大于t，见表2。螺纹联接的最小有效长度取决于螺纹直径、螺距并与联接件的材料种类密切相关。
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
薄壁不锈钢水管原材料基础知识（六） -- 不锈钢材料的基本性能 不锈钢水管（薄壁不锈钢管）具有很高的强度和良好的加工成型性能,使不锈钢水管能承受很高的水压（可达10MPA 以上），容易安装,而且抵御外来破坏的能力也远远高于PPR 管和铜管。 不锈钢材料的基本性能如下： 1、屈服强度（力学符号Rp0.2 ，英文缩写YS） Rp0.2=P0.2/F0 P0.2—拉伸试样塑性变形量为0.2%时承受的载荷 F0 —拉伸试样的原始截面积材料的屈服强度小，表示材料容易屈服，成形后 回弹小，贴模性和定形性好。 2、抗拉强度（力学符号Rm，英文缩写TS） Rm =Pb/F0 Pb—拉伸试样断裂前承受的最大载荷 F0—拉伸试样的原始截面积材料的抗拉强度大，材料变形过程中不容易被拉断，有利于塑性变形。 3、屈强比（Rp0.2/Rm ） 屈强比对材料冲压成形性能影响很大，屈强比小，材料由屈服到破裂的塑性变形阶段长，成形过程中发生断裂的危险性小，有利于冲压成形。一般来讲，较小的屈强比对材料在各种成形工艺中的抗破裂性都有利。 表6-1 常见不锈钢材料的屈强比
4、延伸率（力学符号A，英文缩写EL） 延伸率是材料从发生塑性变形到断裂的总的伸长长度与原有长度的比值，即：L— L。 A =100% L 式中A —材料的延伸率（%） L —试样被拉断时的长度（mm） L0 —拉伸前试样的长度（mm） 材料的延伸率大，就是材料允许的塑性变形程度大，抗破裂性好，对拉深、翻 边、胀形各类变形都有利。 一般来说，材料的翻边系数和胀形性能（埃里克森值）都与延伸率成正比关系。 5、不锈钢的冲压性能 对应的材料的性能为胀形成形性能、翻边成形性能、扩孔成形性能和弯曲 成形性能。要了解冲压成形性能首先要了解冲压成形工艺。基本的冲压成形加 工工艺有：拉深工艺、胀形工艺、翻边工艺（包括扩孔）、弯曲工艺。 1 ）拉深成形工艺 拉深是利用专用模具将冲裁或剪裁后所得到的平板坯料制成开口的空心件的一种冲压工艺方法。 其特点是板料在凸模的带动下，可以向凹模内流动，即依靠材料的流动
毕业设计论文论文题目：端盖零件的冲压成形工艺及模具设计 系部材料工程系 专业模具设计与制造 班级 学生姓名 学号 指导教师
毕业设计（论文）任务书 系部：材料工程系 专业：模具设计与制造 学生姓名:学号: 设计(论文)题目： 起迄日期: 4月1日~ 5月9日 指导教师: 发任务书日期:年 4 月 1 日
毕业设计（论文）任务书
目录 绪论 (1) 第1章任务来源及设计意义 (3) 1.1 设计任务来源 (3) 1.2 设计目的及意义 (3) 第2章冲压工件的工艺性分析 (4) 2.1 冲压及冲裁件的工艺性的感念 (4) 2.2 零件工艺性分析 (4) 第3章冲压工艺方案的确定 (6) 3.1 确定工艺方案的原则 (6) 3.2 工艺方案的确定 (6) 第4章模具结构形式及冲压设备的选择 (9) 4.1 模具结构形式的选择 (9) 4.2 冲压设备的选择 (10) 第5章主要工艺参数计算 (11) 5.1 排样设计与计算 (11) 5.2 计算工序压力 (13) 5.3 计算模具压力中心 (14) 5.4 计算凸、凹模工作部分尺寸并确定其制造公差 (16) 5.5 弹性元件的选取与设计 (19) 第6章选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸 (22) 6.1 确定工作零件 (22) 6.2 定位零件的设计 (24) 6.3 导料板的设计 (25) 6.4 卸料部件的设计 (25) 6.5 模架及其他零部件设计 (25) 第7章模具的总体装配 (29) 第8章模具工件零件的加工工艺 (30) 8.1 冲裁模凸、凹模的技术要求及加工特点 (30)
冲压成形工艺 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
冲压成型资料 1 冲压成型工艺定义： 冲压工艺是通过模具对毛坯施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的工件的加工方法。冲压工艺的应用范围十分广泛，既可以加工金属板料、棒料，也可以加工多种非金属材料。由于加工通常是在常温下进行的，故又称为冷冲压。 2冲压工艺的特点： 2.1 用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件，如薄壳零件等。冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好。 2.2 材料利用率高，工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过程耗能少。因此，工件的成本较低。 2.3 操作简单、劳动强度低、易于实现机械化和自动化、生产率高。 2.4 冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长、成本较高， 3 冲压材料的基本要求： 冲压所用的材料，不仅要满足产品设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后的加工要求 (如切削加工、电镀、焊接等)。冲压工艺对材料的基本要求主要有： 3.1 对冲压成形性能的要求： 对于成形工序，为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有：良好的塑性(均匀伸长率δb高)、屈强比(σs/σb)小、板厚方向性系数大、板平面方向性系数小、材料的屈服强度与弹性模量的比值 (σs /E)小。
对于分离工序，并不需要材料有很好的塑性，但应具有一定的塑性。塑性越好的材料，越不易分离。 3.2 对材料厚度公差的要求： 材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。 3.3 对表面质量的要求 材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量也好。 4 冲压常用材料： 冷冲压用材料大部分是各种规格的板料、带料和块料。板料的尺寸较大，一般用于大型零件的冲压。对于中小型零件，多数是将板料剪裁成条料后使用。带料 (又称卷料)有各种规格的宽度，展开长度可达几十米，适用于大批量生产的自动送料，材料厚度很小时也可做成带料供应。块料只用于少数钢号和价钱昂贵的有色金属的冲压。 4.1 黑色金属普通碳素结构钢、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。 对冷轧钢板，根据国家标准GB708-88规定，按轧制精度（钢板厚度精度）可分为A、B级： A──较高精度； B──普通精度。
汽车厚板料零件冲压成形分析及回弹计算 作者：中国第一汽车集团富壮王广盛 摘要：汽车上板厚大于5mm 的厚板料零件的冲压成形CAE技术在材料、工艺、计算和评估等方面都与薄板料零件有所不同，基于MSC.Marc 软件并结合作者在厚板料零件冲压成形CAE 分析方面的实际工作，对计算模型建立时需注意的问题如单元选择、单元划分、屈服准则、硬化曲线、工况设定和回弹计算等进行了详细说明，并对厚板料零件上的伸长类翻边结构的成形极限问题进行了探讨。 关键词：厚板料；冲压成形；成形极限；CAE 引言 随着我国汽车板料零件设计、制造水平的不断提高，薄板料零件冲压成形CAE 技术的应用已日趋成熟，相关产品的设计和制造部门针对不同软件及计算方法建立起了对应的材料、工艺、计算和评估方面的标准和规范。这些标准和规范经过实践的检验和修正，目前在产品设计和生产制造环节中得到了广泛应用。 与薄板料零件不同，对于板厚大于5mm 的厚板料零件，例如商用车车架横梁、纵梁和加强板类零件，其在冲压成形、失效判定和回弹计算方面还没有一个明确的计算方法和分析思路，应用也远不如薄板料零件冲压成形CAE 技术广泛和成熟，这是与厚板料零件冲压成形的特点及其CAE 技术有关的。 目前国内针对这方面的研究相对少，这部分工作也有进一步研究和完善的必要，为此作者将近年关于厚板料零件冲压成形CAE 技术方面的工作进行了总结，并对其中一些具体问题进行了深入探讨。当然由于个人能力有限并且所面对问题又是行业内公认的“顽疾”，因此所做的工作远没有达到解决精确回弹计算的程度。 本文所讨论的相关内容都是基于MSC.Marc 平台的，选择MSC.Marc 软件除了非线性计算功能方面的考量外，更主要的是作者有十年以上该软件的使用经验，对于成形和回弹计算模型的精度和效率的控制有一定把握。 1 厚板料零件冲压成形及其CAE 技术的特点
1 绪论 目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计快速化等程度不高的原因。 1.1国内外发展概况 改革开放20多年来，我国的模具工业获得了飞速的发展，设计、制造加工能力和水平、都有一了很大的提高。据中国模具工业协会统计，1995年中国模具总产值为145亿元，而2003年已达450亿元左了，年均增长14%。另据统计2004年中国（不包括台湾、香港、澳门地区）共有模具专业生产厂、产品厂配套的模具车问（分厂）近20000家，约60万从业人员，年模具总产值达1亿元人民币以上的有十多家。但是，我国模具工业现有能力只能满足需求最的60%左右，还不能适应国民经济发展的需要。据有关部门统计，1997年进口模具价值6-3亿美元，这还不包括随设备一起进口的模具；1997年出口模具仅为7800万美元。目前我国模具工业的技术水平和制造能力，是我国国民经济建设中的薄弱环节和制约经济持续发展的瓶颈。国内已经认识到了模具在制造业中的重要基础地位，许多模具企业十分重视技术发展，增大了用于模具技术进步的投资。 1.2我国未来模具的研发探讨 ——模具设计的标准化、网络化、智能化、三维化、集成化1、标准化 标准化是实现模具专业化生产的基本前提，是系统提高整个模具行业技术水平和经济效益的重要手段，是机械制造业向深层次发展必由之路。国际上工业发达的国家和公司都极为重视模具的标准化，我国的模具标准化程度不足30%，而且标准品种少、质量低、交货期长，严重阻碍模具的合理流向和效能发挥。 CAD/CAM系统可建立标准零件数据库，非标准零件数据库和模具参数数据库。标准零件库中的零件在CAD设计中可以随时调用，并采用GT（成组技术）生产。非标准零件库中存放的零件，虽然与设计所需结构不尽相同，但利用系
五金冲压拉伸成型加工工艺的16种类型 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 更多冲床及冲压自动化生产线技术，就在深圳机械展！ 拉伸成型加工是利用模具将平板毛坯成形为开口空心零件的冲压加工方法。拉伸作为主要的冲压工序之一，应用广泛。用拉伸工艺可以制成圆筒形、矩形、阶梯形、球形、锥形、抛物线形及其他不规则形状的薄壁零件，如果与其他冲压成形工艺配合，还可制造形状更为复杂的零件。 使用冲压设备进行产品的拉伸成型加工，包括：拉伸加工、再拉伸加工、逆向拉伸以及变薄拉伸加工等。 拉伸加工：使用压板装置，利用凸模的冲压力，将平板材的一部分或者全部拉入凹模型腔内，使之成形为带底的容器。容器的侧壁与拉伸方向平行的加工，是单纯的拉伸加工，而对圆锥（或角锥）形容器、半球形容器及抛物线面容器等的拉伸加工，其中还包含扩形加工。 再拉伸加工：即对一次拉伸加工无法完成的深拉伸产品，需要将拉伸加工的成形产品进行再次拉伸，以增加成形容器的深度。 逆向拉伸加工：将前工序的拉伸工件进行反向拉伸，工件内侧变成外侧，并使其外径变小的加工。 变薄拉伸加工：用凸模将已成形容器挤入比容器外径稍小的凹模型腔内，使带底的容器外径变小，同时壁厚变薄，既消除壁厚偏差，又使容器表面光滑。 使用冲压设备进行五金冲压拉伸加工时，包括以下16种类型： 1、圆筒拉伸加工（Round drawing）：带凸缘（法兰）圆筒产品的拉伸。法兰与底部均为平面形状，圆筒侧壁为轴对称，在同一圆周上变形均匀分布，法兰上毛坯产生拉深变形。
2、椭圆拉伸加工（Ellipse drawing）：法兰上毛坯的变形为拉伸变形，但变形量与变形比沿轮廓形状相应变化。曲率越大的部分，毛坯的塑性变形量就越大；反之，曲率越小的部分，毛坯的塑性变形越小。 3、矩形拉伸加工（Rectangular drawing）：一次拉伸成形的低矩形件。拉伸时，凸缘变形区圆角处的拉伸阻力大于直边处的拉伸阻力，圆角处的变形程度大于直边处的变形程度。 4、山形拉伸加工（Hill drawing）：冲压件的侧壁为斜面时，侧壁在冲压过程中是悬空的，不贴模，直到成形结束时才贴模。成形时侧壁的不同部位变形特点不完全相同。 5、丘形拉伸加工（Hill drawing）：丘形盖板件在成形过程中的坯件变形不是简单的拉伸变形，而是拉伸和胀形变形同时存在的复合成形。压料面上坯件的变形为拉伸变形（径向为拉应力，切向为压应力），而轮廓内部（特别是中心区域）坯件的变形为胀形变形（径向和切向均为拉应力）。
材料冲压性能试验方法 一 前言 板料冲压性能是指板料对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，模具消耗低，不易产生废品等。 板材的冲压性能的试验方法很多，概括起来分为直接试验与间接试验两类。见图1-1。直接试验中板材的应力状态和变形情况与真实冲压时基本相同，所得结果也比较准确；而间接试验时板材的受力情况与变形特点与实际冲压时有一定的差别。所以，所得结果也只能间接的反映材料的冲压性能，有时侯还要借助于一定的分析方法才能做到。本文只介绍拉伸试验的试验方法． 图1-1 冲压性能试验方法 二 拉伸试验 试样标准 拉伸试验是评价板材的基本力学性能的主要试验方法。由于简单易行，所以是目前普遍采用的一种方法。 拉伸试验是利用图2-1(a)所示尺寸符合要求的标准拉伸试样，在拉伸机上进行。利用拉伸力行程测试与记录装置，得到图2-1(b)所示的拉伸曲线，经过必要的处理与计算，即可得到与成形性能有关的拉伸试验值：s σ、b σ、b s σσ/、δ、
u δ、n 、r 、r ?、φ等值。 (a) (b) 图2-1 拉伸试样与拉伸曲线 (a) 拉伸试样 (b) 拉伸曲线 1 常规拉伸试样(图2-1(a)) 常规拉伸试样又分为比例试样和非比例试样两种。 比例试样标距0l 按下式计算 00A K L = 式中 0A -----原始截面积； K -----系数，当65.5=K 时，为短比例试样；当3.11=K 时，为长比例试样。 非比例试样标距0L 与原始截面积无一定关系。 两种试样的标距L 应不小于2 00b L +，试样宽度0b 通常为10、15、20、30(mm)等。试样的宽度加工精度为：=0b 10、15()mm 时，偏差为)(2.0mm ±，在0L 范围 内最大与最小宽度之差不得大于()mm 1.0；=0b 20、30()mm 时，偏差为)(5.0mm ±，
课题：板料冲压成型模拟 姓名：李仁庚 学号：0905010710
板料冲压成型模拟 0905010710 李仁庚（一）摘要 利用有限元分析软件Marc分析板料在冲压成型过程中，板料内部的应力分布，从而辅助确定合理的生产工艺参数,本文阐明了板料冲压成型有限元模拟的一般步骤,预测了可能出现的缺陷。 （二）引言 板材冲压成型是金属成型的一种重要方法,在机械加工业中占有重要地位。在板料冲压成型的过程中,冲压件的成型质量取决于模具的结构和工艺设计,而模具的结构和工艺设计又依赖于有限元数值模拟过程,因此板材冲压成型必须立足于以计算机为基础的数值方法来预测其成型规律。 随着计算机技术的迅速发展，有限元方法不断成熟，采用有限元法对板材成型过程进行计算机模拟和分析的技术也得到广泛应用。本文通过成型过程的数值模拟来分析板料各部分在成型过程中的变形情况，阐明了板料冲压成型有限元模拟的一般步骤,预测了可能出现的缺陷，辅助确定合理的生产工艺参数。（三）原理 板料冲压过程实际上十分复杂，其变化过程与模具与板料的接触与摩擦、模具和压板的运动以及压力机加载过程有关，因此在用有限元分析软件模拟时必须将问题适当的规范和简化，建立合适的力学模型。 由于板料冲压成型过程中，模具的刚性通常远远大于板料的刚性，因此模具
的变形相对板料的变形来说极小，可以忽略不计。在冲压成型过程计算机仿真中应考虑的问题就可归结为如下几个方面：板料在载荷作用下弹塑性变形的描述和内部应力的计算；模具的几何描述和运动形式；压力机加载过程的描述和模拟。 本课题可以抽象为：一定厚度的板料放置在U型刚体模具上，圆形刚体以一定的运动方式加载在板料中间，通过有限元数值模拟，研究板料在冲压过程中形态和内部应力的变化。 模拟基本过程①建立力学模型，划分网格。板料尺寸为0.2×2mm,U型模具宽0.5mm,截面为圆形模具半径为0.2mm,如下图所示。 ②确定定义材料性质：材料泊松比为0.3，杨氏模量为71000MPa，屈服强度为340MPa，抗拉强度为430MPa。③定义接触：板料及模具的摩擦系数均为0.1，圆形模具的运动方式：向下运动0.3mm。④定义边界条件。⑤定义工况。⑥定义工作条件。⑦后处理，分析板料各处应力分布。 （四）关键技术分析
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。
.生产侵侵。 超高强度钢板冲压件热成形工艺 热成形技术是近年来出现的一项专门用于生产汽车高强度钢板冲压件的先进制造技术。本文介绍了该技术的原理,讨论了材料,工艺参数.模具等热成形工艺的主要影响因素,完成了汽车典型件热成形工艺试验试制。获得了合格的成形件。检测结果表明。成形件的微观组织为理想的条状马氏体,其抗拉强度.硬度 等性能指标满足生产要求。 1前言 在降低油耗、减少排放的诸多措施中.减轻车重的效果最为明显.车重减轻10%.可节省燃油 3%一7%,因此塑料.铝合金.高强度钢板等替代材料在车辆制造中开始使用。其中,高强度钢板可以通过减小板厚或者截面尺寸等方式减轻零件质量.在实现车辆轻量化和提高安全性方面比其他材料有明显优势,可以同时满足实现轻量化和提高安全性的要求,因此其在汽车领域内的应用越来越广 泛。 热成形技术是近年来出现的一项专门用于成形高强度钢板冲压件的新技术,该项技术以板料在红热状态下冲压成形并同时在模具内被冷却淬火为特征.可 以成形强度高达1500MPa的冲压件,广泛用于车门防撞梁.前后保险杠等保安件以及A柱,B柱.C柱.中通道等车体结构件的生产。由于具有减轻质量和提高安全性的双重优势,目前.这一技术在德国.美国等工业发达国家发展迅速.并开发出商品化的高强钢热冲压件生产线.高强钢热冲压件在车辆生产中应用也很 . 一吉林大学材料学院谷诤巍姜超 ●机械科学研究总院先进制造技术研究中心单忠德徐虹 广泛。国内汽车业对该项技术也十分认同,并有少数几个单位从国外 耗巨资引入了相关技术与生产线, 为一汽-大众等汽车制造公司的部分车型配套热冲压件,关于该项技术的研究工作也已经开始。本文阐述了热冲压成形 工艺原理,对典型冲压件的热冲压
冲压材料及其冲压成型性能冲压模具变形理 论基础 来源：未知模具站责任编辑：模具站发表时间:2010-06-26 00:06 冲压模具变形冲压材料冲压成型性能塑胶模具五金模具锻压模具模具综合 核心提示：冲压成形加工方法与其它加工方法一样，都是以自身性能作为加工依据，材料实施冲压成形加工必须有好的冲压成形性能。1.材料的冲压成形性能材料对各种冲压加工方法的适应能力称为材料的冲压成形性能。材料的冲压性能好，就是指其便于冲压加工，一次冲压工序的极限变形… 冲压成形加工方法与其它加工方法一样，都是以自身性能作为加工依据，材料实施冲压成形加工必须有好的冲压成形性能。 1.材料的冲压成形性能 材料对各种冲压加工方法的适应能力称为材料的冲压成形性能。材料的冲压性能好，就是指其便于冲压加工，一次冲压工序的极限变形程度和总的极限变形程度大，生产率高，容易得到高质量的冲压件，模具寿命长等。由此可见，冲压成形性能是一个综合性的概念，它涉及的因素很多，但就其主要内容来看，有两方面：一是成形极限，二是成形质量。 （1）成形极限在冲压成形过程中，材料能达到的最大变形程度称为成形极限。对于不同的成形工艺，?成形极限是采用不同的极限变形系数来表示的。?由于大多数冲压成形都是在板厚方向上的应力数值近似为零的平面应力状态下进行的，因此，不难分析：在变形坯料的内部，凡是受到过大拉应力作用的区域，就会使坯料局部严重变薄，甚至拉裂而使冲件报废；凡是受到过大压应力作用的区域，若超过了临界应力就会使坯料丧失稳定而起皱。因此，从材料方面来看，为了提高成形极限，就必须提高材料的塑性指标和增强抗拉、抗压能力。? 冲压时，当作用于坯料变形区内的拉应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是伸长变形，故称这种冲压变形为伸长类变形（如胀形、扩口、内孔翻边等）。?当作用于坯料变形区内的压应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是压缩变形，故称这种冲压变形为压缩类变形（如拉深、缩口等）。伸长类变形的极限变形系数主要决定于材料的塑性；压缩类变形的极限变形系数通常是受坯料传力区的承载能力的限制，有时则受变形区或传力区的失稳起皱的限制。 （2）成形质量冲压件的质量指标主要是尺寸精度、厚度变化、表面质量以及成形后材料的物理机械性能等。影响工件质量的因素很多，不同的冲压工序情况又各不相同。 材料在塑性变形的同时总伴随着弹性变形，当载荷卸除后，由于材料的弹性回复，?造成制件的尺寸和形状偏离模具，影响制件的尺寸和形状精度。因此，掌握回弹规律，?控制回弹量是非常重要的。 冲压成形后，一般板厚都要发生变化，有的是变厚，有的是变薄。?厚度变薄直接影响冲压件的强度和使用，对强度有要求时，往往要限制其最大变薄量。 材料经过塑性变形后，除产生加工硬化现象外，还由于变形不均，造成残余应力，从而引起工件尺寸及形状的变化，严重时还会引起工件的自行开裂。所有这些情况，?在制定冲压工
1.胀形工艺 2.翻边工艺 3.校平和整形
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局部成形的概念：用各种不同变形性质的局部变形 来改变毛坯的形状和尺寸的冲压成形工序称为局 部成形工艺。 主要有胀形、翻边、缩口、校平、整形、旋压等
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5.1
胀形工艺
胀形：是利用模具强迫板料厚度减薄和表面积增大， 以获得所需几何形状的零件的冲压加工方法。 局部胀形可在平板毛坯上压出各种形状，压加强筋、 压 凸包、压字、压花、压标记等。
a)加强筋；b) 局部凹坑
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实现方法：
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一、胀形变形特点
如右图示，胀形变形有以下特点：
1.胀形变形属板面方向的双向拉伸应 力状态 ，变形主要是由材料厚度方 向的减薄量支持板面方向的伸长量而 完成的，变形后材料厚度减薄表面积 增大。
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拉深-----在压力机上使用模具将平板毛坯制成带底的圆筒形件或矩形件的成形方法。 冲压模具—在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模） 冲裁模——沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。 单工序模——在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。 复合模——只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。 级进模——在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。 模具的闭合高度——模具的闭合高度是指冲模在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离。 冲模工艺零件————这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等； 结构零件——这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括有导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等。 落料冲裁后若以封闭曲线以内的部分为零件称为落料。 冲裁间隙：指冲裁模中凹模刃口横向尺寸DA与凸模刃口横向尺寸dT的差值。 冲模压力中心：模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。 正装式复合模：凸凹模安装在上模，落料凹模和冲孔凸模装在下模的复合冲裁模。 倒装式复合模：凸凹模安装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在上模的复合冲裁模。 冲裁：冲裁一般是利用一对工具，（如冲裁模的凸模与凹模或剪床上的上剪刃与下剪刃，并借助压力机的压力），对板料或已成形的工序件沿封闭或非封闭的轮廓进行断裂分离加工的各种方法。 弯曲中性层：材料在弯曲过程中,外层受拉伸,内层受挤压,在其断面上存在的既不受拉,又不受压,应力等于零的过渡层,为弯曲中性层。 最小弯曲半径：在板料不发生破坏的情况下，所能弯成零件内表面的最小圆角半径。 回弹现象：塑性弯曲时伴随有弹性变形，当外载荷去除后，塑性变形保留下来，而弹性变形会完全消失，使弯曲件的形状和尺寸发生变化而与模具尺寸不一致，这种现象叫回弹。 弯曲件工艺性：弯曲件的工艺性是指弯曲零件的形状、尺寸、精度、材料以及技术要求等是否符合弯曲加工的工艺要求。 弯曲：将平直的坯料弯折成具有一定角度和曲率半径的零件的成形方法称为弯曲。 1.什么是冷冲压加工？冷冲压成形加工与与其他加工方法相比有何特点？ 答：冷冲压加工是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑形变行，从而获得所需零件的一种压力加工方法。 冷冲压加工与其他加工方法相比，无论在技术方面，还是在经济方面，都具有许多独特的特点。生产的制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和抵消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。但需要指出的是，由于进行冲压成形加工必须具备相应的模具，而模具是技术密集型产品，其制造属单件小批量生产，具有加工难、精度高、技术要求高、生产成本高的特点。所以，只有在冲压零件生产批量大的情况下，冲压成形加工的优点才能充分体现，从而获得好的经济效益。 2.什么是冷冲模？它有何特点？ 答：在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具。俗称冷冲模。 特点：冷冲模在实现冷冲压加工中是必不可少的工艺装备，与冲压件是“一模一样”的关系，若没有符合要求的冷冲模，就不能生产出合格的冷冲压件；没有先进的冷冲模，先进的冷冲压成形工艺就无法实现。 1. 什么是冲裁工序？它在生产中有何作用？ 答：利用安装在压力机上的冲模，使板料的一部分和另一部分产生分离的加工方法，就称为冲裁工序。 冲裁工序是在冲压生产中应用很广的一种工序方法，它既可以用来加工各种各样的平板零件，如平垫圈、挡圈、电机中的硅钢片等，也可以用来为变形工序准备坯料，还可以对拉深件等成形工序件进行切边。 2.冲裁的变形过程是怎样的？ 答：冲裁的变形过程分为三个阶段：从凸模开始接触坯料下压到坯料内部应力数值小于屈服极限，这是称之为弹性变形阶段( 第一阶段) ；如果凸模继续下压，坯料内部的应力达到屈服极限，坯料开始产生塑性变形直至在刃口附近由于应力集中将要产生裂纹为止，这是称之为塑性变形阶段( 第二阶段) ；从在刃口附近产生裂纹直到坯料产生分离，这就是称之为断裂分离阶段( 第三阶段) 。 3、板料冲裁时，其断面特征怎样？影响冲裁件断面质量的因素有哪些？ 答:板料冲裁时，冲裁件的断面明显地分成四个特征区：即圆角带、光亮带、断裂带与毛刺区。影响断面质量的因素有：(1)材料性能；(2)模具间隙；(3)模具刃口状态。 4什么是冲裁间隙？冲裁间隙对冲裁质量有哪些影响？ 答：冲裁间隙是指冲裁凹模、凸模在横截面上相应尺寸之间的差值。该间隙的大小，直接影响着工件切断面的质量、冲裁力的大小及模具的使用寿命。 当冲裁模有合理的冲裁间隙时，凸模与凹模刃口所产生的裂纹在扩展时能够互相重合，这时冲裁件切断面平整、光洁，没有粗糙的裂纹、撕裂、毛刺等缺陷。工件靠近凹模刃口部分，有一条具有小圆角的光亮带，靠近凸模刃口一端略成锥形，表面较粗糙。 当冲裁间隙过小时，板料在凸、凹模刃口处的裂纹则不能重合。凸模继续压下时，使中间留下的环状搭边再次被剪切，这样，在冲裁件的断面出现二次光亮带，这时断面斜度虽小，但不平整，尺寸精度略差。 间隙过大时，板料在刃口处的裂纹同样也不重合，但与间隙过小时的裂纹方向相反，工件切断面上出现较高的毛刺和较大的锥度。 5. 影响冲裁件尺寸精度的因素有哪些？ 答：压力机的精度、冲模的制造精度、材料性质、冲裁间隙、模具刃口状态等。 6、降低冲裁力的措施有哪些？ 答：当采用平刃冲裁冲裁力太大，或因现有设备无法满足冲 裁力的需要时，可以采取以下措施来降低冲裁力，以实现“小设备 作大活”的目的：1、采用加热冲裁的方法：当被冲材料的抗剪 强度较高或板厚过大时，可以将板材加热到一定温度（注意避开板 料的“蓝脆”区温度）以降低板材的强度，从而达到降低冲裁力的 目的。2、采用斜刃冲裁的方法：冲压件的周长较长或板厚较大的单 冲头冲模，可采用斜刃冲裁的方法以降低冲裁力。为了得到平整的 工件，落料时斜刃一般做在凹模上；冲孔时斜刃做在凸模上。 3 、 采用阶梯凸模冲裁的方法：将多凸模的凸模高度作成高低不同的结 构。由于凸模冲裁板料的时刻不同，将同时剪断所有的切口分批剪 断，以降低冲裁力的最大值。但这种结构不便于刃磨，所以仅在小 批量生产中使用。 7普通冲裁件的断面具有怎样的特征？这些断面特征又是如何形成 的？ 答：普通冲裁件的断面一般可以分成四个区域，如图 2.1.5 所示， 既圆角带、光亮带、断裂带和毛刺四个部分。圆角带的形成发生 在冲裁过程的第一阶段（即弹性变形阶段）主要是当凸模刃口刚压 入板料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，使板料被带进模 具间隙从而形成圆角带。光亮带的形成发生在冲裁过程 的第二阶段（即塑性变形阶段），当刃口切入板料后，板料与模具侧 面发生挤压而形成光亮垂直的断面（冲裁件断面光亮带所占比例越 大，冲裁件断面的质量越好）。断裂带是由于在冲裁过程 的第三阶段（即断裂阶段），刃口处产生的微裂纹在拉应力的作用下 不断扩展而形成的撕裂面，这一区域断面粗糙并带有一定的斜 度。 毛刺的形成是由于在塑性变形阶段的后期，凸模和凹模的刃 口切入板料一定深度时，刃尖部分呈高静水压应力状态，使微裂 纹的起点不会在刃尖处产生，而是在距刃尖不远的地方发生。随着 冲压过程的深入，在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而形成 毛刺。对普通冲裁来说，毛刺是不可避免的，但我们可以通过控 制冲裁间隙的大小使得毛刺的高度降低。 8.确定冲裁工艺方案的依据是什么？怎样确定冲裁模的工序组合方 式？ 答：劳动量和冲裁件成本.确定冲裁模的组合方式时一般根据以 下条件：（1）、生产批量的大小。从提高冲压件生产率角度 来考虑，选用复合模和级进模结构要比选择单工序模好得多。一般 来说，小批量和试制生产时采用单工序模具，中批和大批生产时， 采用复合冲裁模和级进冲裁模。（2）、工件尺寸公差等级。 单工序模具冲出的工件精度较低，而级进模最高可 达IT12 ～IT13 级，复合模由于避免了多次冲压时的定位误 差，其尺寸精度最高能达到IT9 级以上，再加上复合模结构本身 的特点，制件的平整度也较高。因此，工件尺寸公差等级较高时， 宜采用复合模的结构。（3）、从实现冲压生产机械化与自动 化生产的角度来说，选用级进模比选用复合模和单工序模具容易些。 这是因为，复合模得废料和工件排除较困难。 （4）、从生产的通用性来说，单工序模具通用性最好，不仅适合 于中小批量的中小型冲压件的生产，也适合大型冲压件的生产。级 进模不适合大型工件的生产。（5）、从冲压生产的安全性来 说，级进模比单工序模和复合模为好。综上所述，在确定冲裁 模的工序组合方式时，对于精度要求高、小批量及试制生产或工件 外形较大，厚度又较厚的工件，应该考虑用单工序模具。而对精度 要求高、生产批量大的工件的冲压，应采用复合模；对精度要求一 般，又是大批量生产时，应采用级进模结构。 9、什么是冲模的压力中心？确定模具的压力中心有何意义？ 答：冲模的压力中心就是模具在冲压时，被冲压材料对冲模 的各冲压力合力的作用点位置，也就是冲模在工作时所受合力的 作用点位置。在设计模具时，必须使冲模的压力中心与压力机滑块 的中心线重合，否则，压力机在工作时会受到偏心载荷的作用而使 滑块与导轨产生不均匀的磨损，从而影响压力机的运动精度，还会 造成冲裁间隙的不均匀，甚至使冲模不能正常工作。因此，设计冲 模时，对模具压力中心的确定是十分重要的, 在实际生产中，只 要压力中心不偏离模柄直径以外也是可以的。 10、简述影响冲裁刃口磨损的因素。 答：冲裁间隙：间隙过小，刃口磨损严重，模具寿命较低。 冲裁轮廓形状：冲裁轮廓复杂，有尖角时，在尖角处磨损严重， 模具寿命较低。润滑：有润滑可以降低摩擦系数，减少磨损。板 料种类：板料越硬，越粘磨损越严重。 冲裁模具：模具装配的好坏对刃口的磨损有影响，凸模深入凹模 越多，磨损越严重。压力机：压力机的刚性，压力机的额定压 力都会影响刃口磨损。 11．怎样选择凸模材料？ 答：凸模的刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力， 因此，凸模应该有较高的硬度与适当的韧性。一般，形状简单、 模具寿命要求不高的凸模，可选用T8A 、T10A 等材料；形状 复杂、模具寿命要求高的凸模，应该选 用Cr12 、Cr12MoV 、CrWMn 等材料；要求高寿命、高耐 磨模具的凸模，可选用硬质合金制造。凸模的硬度，一般 为HRC58 ～62 。 1、什么叫搭边？搭边有什么作用？ 答：排样时，工件与工件以及工件与条料侧边之间留下的工艺余料， 称为搭边。搭边的作用是：补偿送料误差，使条料对凹模型孔有 可靠的定位，以保证工件外形完整，获得较好的加工质量。保持条 料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边太大，浪费材 料；太小，会降低工件断面质量，影响工件的平整度，有时还会 出现毛刺或搭边被拉进凸模与凹模的间隙里，造成冲模刃口严重磨 损。影响模具寿命。 2、什么条件下选择侧刃对条料定位？ 答：一般在下列情况下，采用侧刃来控制条料的送进步 距： （1）、级进模中，一般采用侧刃来控制条料的送进步距。这样， 可以提高生产率。 （2）、当冲裁窄而长的工件时，由于步距小，采用定位钉定位困 难，这时也采用侧刃来控制条料的送进步距。 （3）、当需要切除条料的侧边作为工件的外形时，往往采用侧刃 定距。（4）、当被冲材料的厚度较薄（t ＜0.5 mm ） 时，可以采用侧刃定距。 3、什么情况下采用双侧刃定位？ 答：当被冲材料的宽度较大而厚度较小、工位数目较多以及 冲裁件的精度要求较高时，可以采用双侧刃。采用双侧刃时，两 个侧刃可以对称布置。这时，可以降低条料的宽度误差，提高工件 的精度。这种布置方法常用于带料或卷料冲压中。而将两个侧刃一 前一后的布置，往往用于工步较多的条料冲压中，这样可以节约 料尾。用双侧刃定距时，定位精度高，但材料的利用率要低一些。 4、凸模垫板的作用是什么？如何正确的设计垫板？ 答：冲模在工作时，凸模要承受很大的冲裁力，这个力通过 凸模的固定端传递到上模座。如果作用在模座上的力大于其许用 应力时，就会在模板上压出凹坑，从而影响凸模的正确位置。为了 避免模座的损坏，在凸模固定板和上模座之间加装一块淬硬的垫板。 在复合模的凸凹模固定板与模座之间，因为同样的原因也需要加 装一块垫板。设计时，一般根据需要在国标中选取标准的垫板型号。 一般垫板的的形状和尺寸大小与凹模板相同。材料选 用T7 、T8 钢，热处理的淬火硬度为48 ～52HRC ，上 下表面的粗糙度为Ra0.8 以下。 5、卸料板型孔与凸模的关系是怎样的？ 答：（1）、在固定卸料装置中，当卸料板仅仅起卸料作用时， 卸料板型孔与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，一般取单边间 隙（0.2～0.5 ）t 。当固定卸料板除卸料的作用外，还要 对凸模进行导向，这时，卸料板型孔与凸模的配合间隙应该小于冲 裁间隙。 （2）、弹压卸料装置中，卸料板型孔与凸模之间的单面间隙取 （0.1 ～0.2 ）t 。若弹压卸料板还要起对凸模的导向作 用时，同样，卸料板型孔与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。 6、什么是顺装复合模与倒装复合模？ 答：根据落料凹模是在模具的上模还是下模，将复合模分成 顺装复合模和倒装复合模。其中，落料凹模在下模的复合模称为顺 装复合模，落料凹模在上模的复合模称为倒装复合模。 7、简述固定卸料顺出件这种结构的优点和缺点。 答：优点：1.模具结构简单；2.用手送料时人手不易进入危险区， 比较安全。 缺点：1.废料容易上翘，卸料时反向翻转，对凸模刃口侧面的磨损 严重；2.凹模刃口附近有异物时不易发现。 8、常用的卸料装置有哪几种？在使用上有何区别？ 答：常用的卸料装置分为刚性卸料装置和弹压卸料装置两大 类。 （1）、刚性卸料装置：刚性卸料装置常用固定卸料板的结构形式， 即：卸料板是用螺钉将其固定在下模部分，再用销钉定位这样一种 安装方式。刚性卸料装置的卸料板在工作时，不能将被冲材料压 住，所以工件的有明显的翘曲现象，但卸料力大。因此，常用于较 厚、较硬且精度要求不高的工件冲裁模中。 （2）、弹压卸料装置：弹压卸料装置中的弹压卸料板具有卸料和 压料的双重作用，主要用于冲裁厚度在 1.5mm 以下的模具中。冲 裁前，弹压卸料板首先将毛坯压住，当上模随压力机的滑块继续向 下运动时，凸模再伸出弹压卸料板的下端面进行冲压加工。所以， 工件的平整度较好。 1.简述弯曲件的结构工艺性。 答：弯曲件的工艺性是指弯曲变形区与零件的形状、尺寸、精度、 材料以及技术要求等是否符合弯曲加工的工艺要求。 2.弯曲时的变形程度用什么来表示?为什么可用它来表示?弯曲时的 极限变形程度受那些因素的影响? 答:生产中常用t/r来表示板料弯曲变形程度的大小. T/r称 为相对弯曲半径, t/r越小,板料表面的切向变形程度max越大,因 此,生产中常用t/r来表示板料弯曲变形程度的大小. 弯曲时的极限变形程度的影响因素有:①材料的塑性和 热处理状态;②坯料的边缘及表面状态;③弯曲线与钢板纤维方向是 否垂直;④弯曲角. 3.弯曲过程中坯料可能产生偏移的原因有哪些?如何减小和克服偏 移? 答:在弯曲过程中凡造成工件变形阻力不对称的因素都将造成工 件偏移.例如,弯曲件形状不对称,弯曲件在模具上的阻力不对称,冲 压方向不同造成的弯曲件滑动阻力不对称等. 措施:在坯料上预先增添定位工艺孔;当弯曲件几何形状不对称 时,为避免压弯时坯料偏移,应尽量采用成对弯曲然后在切成两件的 工艺;V形弯曲模,由于有顶板及定料销,可以有效防止弯曲时坯料的 偏移;有顶板和定位销的Z形件弯曲模,能有效防止坯料的偏移; 为了防止坯料偏移；应尽量利用零件上的孔，用定位销定位，定位 销装在顶板上时应注意防止应注意防止顶、板与凹模之间产生窜动。 工件无孔时可采用定位尖定位顶杆顶板等措施防止坯料偏移. 4、影响弯曲变形回弹的因素是什么？采取什么措施能减小回弹？ 答：影响弯曲变形回弹的因素有：（1）材料的力学性能；（2）相对 弯曲半径r/t；（3）弯曲中心角α；（4）弯曲方式及弯曲模；（5）工 件的形状。 5 减小回弹的措施有： （1）改进弯曲件的设计，尽量避免选用过大的相对弯曲半径r/t 。 如有可能，在弯曲区压制加 强筋，以提高零件的刚度，抑制回弹；尽量选用Es/ 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；②对冷 作硬化的材料须先退火，使其屈服点s 降低。对回弹较大的材料， 必要时可采用加热弯曲。③弯曲相对弯曲半径很大的弯曲件时，由 于变形程度很小，变形区横截面大部分或全部处于弹性变形状态,回 弹很大，甚至根本无法成形，这时可采用拉弯工艺。（3）合理设 计弯曲模。 2、拉深件坯料尺寸的计算遵循什么原则？ 答：体积不变原则和相似原则。 1、拉深工序中的起皱、拉裂是如何产生的，如何防止它？ 答：拉深工序中产生起皱的原因有两个方面：一方面是切向压应力 的大小，越大越容易失稳起皱；另一方面是凸缘区板料本身的抵抗 失稳的能力，凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量 越小，抵抗失稳能力越小。防皱措施：主要方法是在模具结构上采 用压料装置，加压边圈，使坯料可能起皱的部分被夹在凹模平面与 压边圈之间，让坯料在两平面之间顺利地通过。采用压料筋或拉深 槛，同样能有效地增加径向拉应力和减少切向压应力的作用，也是 防皱的有效措施。 拉深工序中产生拉裂主要取决于两个方面：一方面是筒壁传力 区中的拉应力；另一方面是筒壁传力区的抗拉强度。当筒壁拉应力 超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在底部圆角与筒壁相切处 一一“危险断面”产生破裂。防止拉裂的措施：一方面要通过改善 材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度；另一方面是通过正确制定拉 深工艺和设计模具，合理确定拉深变形程度、凹模圆角半径、合理 改善条件润滑等，以降低筒壁传力区中的拉应力。