金属包装容器成型工艺基础

基本要求：掌握一般金属包装容器成型工艺基础

教学内容： 1、冲裁工艺；2、弯曲成型；3、拉伸原理

重点与难点：成型工艺原理

学时分配：2学时

3.1冲裁工艺

冲裁是利用冲模使材料分离的一种冲压工艺，包括落料、冲孔、切口、剖切和修边等工艺，但在一般情况下往往指落料和冲孔。此工艺即可以直接把材料制成零件，又可以为弯曲、拉深和成型等工序做准备。从材料上冲下所需形状的零件或毛坯，称为落料，在工件上冲出所需形状的孔，叫做冲孔。

1、冲裁过程

（1）弹性变形。冲裁开始，凸模对材料加压，由于弯矩作用，材料不仅产生弹性压缩，而且还有拉弯，并稍许把材料压进凹模腔口。此阶段内的应力状态未达到塑性条件，处于弹性变形阶段。

（2）塑性变形。凸模继续对材料加压，当材料的应力状态满足塑性条件时，产生塑性变形，同时，还伴有材料的弯曲和拉伸。随着变形的增加，模具人口附近产生应力集中，直到应力之达到最大值并出现微裂纹。

（3）断裂分离。凸模连续压入，已形成的上、下微裂纹逐渐扩大并向材料内部延伸，当两条裂纹重合或相交时，材料便被剪断分离。

2、冲裁模间隙
根据对冲裁过程的分析知道，冲裁用凸、凹模之间的间隙对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命等影响很大。

（1）冲裁模间隙值的确定

①理论确定法.理论确定法的主要依据是保证冲裁时材料上、下两剪裂纹重合而交于一条连线。

②经验确定法。根据实践经验，往往采用下述经验公式来计算合理间隙。

C=mt

（2）冲裁模间隙对冲裁的影响

3、凸、凹模刃口尺寸的计算

模具刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的首要因素，模具的合理间隙也要由模具刃口尺寸及其公差来保证。

4、冲裁力及其降低方法

（1）冲裁力的计算：计算冲裁力的目的在于合理的选用压力机和设计模具。显然压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。

（2）降低冲裁力的方法：在冲裁高强度材料或厚度大、周边长的工件时，所需冲裁力可能会超过现有压力机吨位，此时必须考虑采取降低冲裁力的措施。

5、精密冲裁

（1）精冲法：精冲法又称齿圈压板冲裁法。这种冲裁法与普通冲裁在工艺上的区别，除凸、凹模间隙极小与凹模刃口带圆角外，在模具结构上还比普通冲裁模多装一个齿圈压板与一个顶出圈。

（2）半精冲

6、整修

（1）外缘整修：将预先留有整修余量的落料件置于整修凹模上，其凸模将毛坯压入凹模，余量被凹模切去。外缘整修的质量与整修次数、整修余量以及整修模结构等因素有关。

（2）内孔整修：内孔整修过程与外缘整修相似，不同处就是内孔整修利用凸模切除余量。整修的目的是校正孔的坐标位置，提高光洁度和孔的尺寸精度。

3.2 弯曲成型

1、弯曲变形过程

（1）弹性弯曲阶段。板料在外加弯曲力矩作用下发生弯曲变形，先通过弹性弯曲阶段。

（2）塑性弯曲阶段。随着外加弯矩的增加，板材的弯曲变形增大，其内、外表层金属先达到屈服极限，板料开始由弹性变形阶段转入塑性变形阶段。

2、弯曲变形过程的特点

（1）变形区主要处在弯曲件的圆角部分，而在远离圆角区的两段则不发生变形。

（2）在弯曲变形区内，其外区的切向金属受拉伸长，其内区的切向金属受压缩短。在这两个变形区内，有一层金属层长度不变，即应变中性层。

3、最小弯曲半径

（1）应变中性层的位置。在冲压板料时，为确定凸模的最小圆角半径及弯曲件的毛坯尺寸，必须先确定应变中性层的位置。

（2）最小弯曲半径的确定。在弯曲过程中，材料外层纤维受拉应力，当材料的厚度一定时，弯曲半径越小，则拉应力越大。

4、弯曲回弹现象

（1）回弹值的计算。弯曲变形结束后不受外力作用时，总是伴有弹性变形，使弯曲间的弯曲中心角与弯曲半径变得同模具的尺寸不一致，这种现象称为回弹。

（2）影响回弹量的因素

①材料的机械性能；②弯曲变形程度；③弯曲中心角；④弯曲方式；⑤工件形状；⑥模具结构

（3）减小回弹的措施

5、弯曲件的工艺性

弯曲间的工艺性是指弯曲工件的形状、尺寸、精度要求，材料选用及技术要求等是否合乎弯曲加工的工艺要求。

（1）弯曲件的弯曲半径

（2）弯曲件的形状

（3）弯曲件孔边距离

（4）弯曲件直边高度

（5）设计工艺、槽

3.3 拉深原理

将平板毛坯通过拉深模具制成开口筒形或其他断面形状的零件，或将筒形或其他断面形状毛坯再制成筒形或其他断面形状的零件，这种工序成为拉深（或拉延）。

1、拉深变形过程

（1）凹模口凸缘部分。这部分材料在径向拉应力和切向压应力的共同作用下，材料发生塑性变形而逐渐进入凹模。

（2）凹模圆角部分这部分材料除了上述区域那样为径向拉应力和切向压应力以外，还承受凹模圆角处的压力、摩擦力和弯曲作用而产生的压应力，这是一个过渡区。

（3）筒壁部分。这部分材料已经成为筒形，材料不会有大的变形。

（4）凸模圆角部分。这部分材料承受着凸模圆角作用的径向和切向拉应力。还承受凸模圆角的压力和弯曲作用在厚度方向上的压应力。

（5）筒底部分。此外材料在拉深过程中保持平坦，不产生大的变形，只是由于凸模拉伸力的作用，材料承受双向拉应力而略为变薄。

2、拉深过程的力学分析

（1）凸缘变形区的应力分布

（2）起皱现象分析

（3）拉裂问题分析

（4）克服拉裂和起皱的主要措施

① 防止拉裂的主要措施

② 防止起皱的主要措施

3、拉深系数与拉深次数

在制定拉深工艺程序和设计拉深模具时，必须预先确定零件能否用一道拉深工序或多道工序拉深.

（1）拉深系数

（2）影响拉深系数的因素

（3）拉深次数

（4）首次拉深后各次拉深方法

4、拉伸件工艺性和拉伸工序计算

（1）拉深件工艺性要求

（2）拉深工序计算