冲压技术基础

丛书序一

丛书序二

前言

第1章 冲压变形基础理论

1.1 概述

1.2 应力应变基本概念

1.2.1 点的应力状态

1.2.2 点的应变状态

1.3 屈服准则

1.3.1 各向同性屈服准则

1.3.2 各向异性屈服准则

1.4 材料模型

1.5 应力应变关系

1.5.1 塑性应力应变关系与屈服准则的相关性

1.5.2 各向同性流动理论

1.5.3 各向异性流动理论

1.5.4 面内同性厚向异性薄板的平面应力问题

1.6 塑性变形的基本方程

1.7 板材失稳理论

1.7.1 单向拉伸失稳理论

1.7.2 双向拉伸失稳理论

1.7.3 理论成形极限图

1.8 轴对称薄板自由胀形解析

1.8.1 轴对称薄板自由胀形的几何和力学特点

1.8.2 轴对称薄板自由胀形解析的理论基础

1.8.3 主应力之比与胀形轮廓之间的关系

1.8.4 薄板自由胀形的力学解析

1.9 圆锥形件拉深过程的能量法解析

1.9.1 轴对称曲面件拉深过程的力学模型

1.9.2 接触摩擦的简化处理

1.9.3 拉深力－行程曲线的能量法解析

1.10 板材拉深起皱失稳

1.10.1 法兰起皱失稳

1.10.2 圆锥形件拉深的侧壁起皱失稳

参考文献

第2章 冲压用金属板材料

2.1 新型金属板材料的品种性能及其技术特征

2.1.1 材料成形性指数

2.1.2 新型板材的品种与性能

2.1.3 新型板材的主要技术特征

2.2 金属板材料的分类

2.2.1 按晶体结构分类

2.2.2 按基体金属种类与化学成分分类

2.2.3 按生产工艺分类

2.2.4 按用途分类

2.2.5 按使用性能分类

2.2.6 按加工与成形工艺特性分类

2.3 金属材料的晶体结构与强塑性

2.3.1 金属材料的晶体结构

2.3.2 位错理论与塑性变形

2.3.3 临界分切应力与屈服强度

2.3.4 金属材料屈服强度的影响因素

2.3.5 晶体结构对塑性的影响

2.4 金属板材料冲压成形性能

2.4.1 单向拉伸试验

2.4.2 冲压成形用材料的强度

2.4.3 成形性能基本参数的物理意义

2.4.4 平面应变拉伸试验

2.4.5 双向拉伸试验

2.4.6 剪切试验

2.5 材料成形性能的评定试验方法

2.5.1 冲压成形的基本类型及其对材料成形性能的要求

2.5.2 成形性能的专项评定试验方法

2.5.3 成形极限图及其测试方法

2.6 国内外常用金属板材料的标准、牌号与性能

2.6.1 冷轧钢板

2.6.2 冷轧热镀锌、电镀锌及彩涂钢板

2.6.3 热轧钢板与钢带

2.6.4 不锈钢板

2.6.5 铝合金板

2.6.6 镁合金板

2.6.7 钛合金板

2.7 典型冲压成形材料的成分、工艺、组织与性能

2.7.1 超深冲钢薄板

2.7.2 铝合金薄板

2.7.3 中厚钢板

2.8 金属材料的强塑化机理与途径

2.8.1 金属材料的强化机理与途径

2.8.2 提高材料塑性与成形性能的方法与工艺

2.9 金属板材的发展及应用趋势

2.9.1 高强度无间隙原子（IF）钢板

2.9.2 相变诱导塑性（TRIP）钢板

2.9.3 孪晶诱导塑性（TWIP）钢板

2.9.4 淬火分离（Q-P）钢板

参考文献

第3章 冲压工艺

3.1 冲压工艺概论

3.1.1 冲压成形的特点及发展趋势

3.1.2 冲压工艺分类

3.1.3 冲压成形的基本规律

3.2 分离

3.2.1 冲裁

3.2.2 管材与型材的冲裁

3.2.3 精密冲裁

3.2.4 高速冲裁

3.3 弯曲

3.3.1 板料弯曲

3.3.2 管材弯曲

3.4 拉深

3.4.1 拉深基本原理及其工艺性

3.4.2 圆筒形件拉深工艺性分析

3.4.3 拉深过程的力学分析及尺寸确定

3.4.4 拉深过程易出现的缺陷及防止措施

3.4.5 无凸缘圆筒形件的拉深工艺计算

3.4.6 压边力、拉深力和拉深功

3.4.7 有凸缘圆筒形件的拉深

3.4.8 阶梯形零件的拉深

3.4.9 曲面形状零件的拉深

3.4.10 盒形件的拉深

3.4.11 变薄拉深

3.4.12 温差拉深

3.4.13 大型覆盖件拉深

3.4.14 关键工艺参数的确定

3.5 成形

3.5.1 胀形

3.5.2 翻边

3.5.3 缩口与扩口

3.5.4 校形

3.5.5 旋压

3.6 特种成形

3.6.1 板材充液成形

3.6.2 管材充液成形

3.6.3 电磁成形

3.6.4 温热成形

3.6.5 爆炸成形

3.6.6 电液成形

3.6.7 激光冲击成形

3.6.8 增量成形

3.6.9 冲锻复合成形

参考文献

第4章 冲压模具

4.1 概述

4.2 冲模技术设计及冲模类型

4.2.1 冲模技术设计

4.2.2 冲模的类型及其典型结构

4.3 冲件及其技术要求

4.3.1 冲件的精度与尺寸公差等级

4.3.2 冲件的结构工艺性

4.3.3 冲件常用材料及其性能

4.4 冲模设计与制造的技术要求

4.4.1 冲模模架的技术要求

4.4.2 冲模零件的技术要求

4.5 冲模的结构形式与结构主体设计

4.5.1 冲模结构形式的确定

4.5.2 冲模结构主体及其典型结构

4.6 冲裁模的结构与工艺参数

4.6.1 冲裁过程与冲裁间隙

4.6.2 凸、凹模刃口的几何参数

4.6.3 压力中心的计算与确定

4.6.4 冲裁成形工艺参数

4.7 弯曲模的结构与工艺参数

4.7.1 弯曲件的结构工艺性与尺寸公差等级

4.7.2 弯曲变形过程与凸、凹模圆角半径

4.7.3 凸、凹模间隙及工作部位尺寸

4.7.4 弯曲成形条件与工艺参数

4.8 拉深模的结构与工艺参数

4.8.1 凸、凹模圆角半径的计算

4.8.2 凸、凹模间隙的计算与设定

4.8.3 拉深成形的工艺条件

4.9 成形模的结构与工艺参数

4.9.1 起伏成形与胀形模的结构与工艺参数

4.9.2 翻边模的结构与成形工艺参数

4.9.3 缩口与扩口成形工艺参数

4.10 精冲模的类型及其结构与工艺参数

4.10.1 精冲模的类型与应用

4.10.2 精冲模的结构与工艺参数

参考文献

第5章 冲压数值模拟与模具数字化制造

5.1 板料冲压成形数值模拟基础

5.1.1 单元模型

5.1.2 屈服准则

5.1.3 流动应力方程

5.1.4 硬化模型

5.1.5 失稳判据

5.1.6 模拟算法

5.1.7 板料成形数值模拟网格划分

5.2 板料成形软件介绍

5.2.1 全流程集成化板料成形数值模拟软件——FASTAMP

5.2.2 全工序板料成形数值模拟软件——AutoForm

5.2.3 基于动力显式算法的成形数值模拟软件LS-DYNA和PAM-STAMP2G

5.3 板料成形数值模拟技术在产品设计过程中的应用

5.4 板料成形数值模拟技术在冲压行业中的应用

5.4.1 在汽车覆盖件冲压成形中的应用

5.4.2 在汽车结构件冲压成形中的应用

5.4.3 在家电钣金件冲压成形中的应用

5.5 冲压工艺和模具数字化设计

5.5.1 冲压工艺和模具设计的步骤

5.5.2 冲压工艺和模具的数字化设计方法

5.5.3 应用实例

5.6 冲压模具的数字化装配

5.6.1 三维装配技术

5.6.2 冲压模具的数字化装配方法

5.6.3 应用实例

5.7 冲压模具的数控加工技术

5.7.1 数控加工的基本特点

5.7.2 数控加工指令的生成方法

5.7.3 应用实例

5.8 冲压模具的检测技术

5.8.1 三坐标测量技术

5.8.2 冲压模具制造精度的检测方法

参考文献

第6章 省力与近均匀冲压技术

6.1 省力成形力学原理及其在屈服图形上的范围

6.1.1 省力成形力学原理

6.1.2 应力应变顺序对应规律的证明和应用

6.1.3 平面应力屈服图形的分区及其省力成形范围

6.1.4 三向应力屈服图形的分区及其上低载荷成形范围

6.2 均匀成形及其影响因素

6.2.1 均匀变形基本概念

6.2.2 变形均匀性与省力成形的联系

6.3 降低流动应力来实现省力成形的途径

6.3.1 影响流动应力的因素

6.3.2 实现省力成形的途径

6.4 改变摩擦状态及实现省力成形的途径

6.4.1 影响摩擦的因素

6.4.2 实现省力成形的途径

6.4.3 积极摩擦

6.5 减小承压面积来实现省力成形的途径

6.5.1 省力冲裁

6.5.2 局部锻造成形

6.5.3 旋压

6.5.4 摆动辗压

6.5.5 多点成形

6.5.6 校平

6.5.7 弯曲成形

6.5.8 辊轧成形

6.5.9 滚弯成形

6.5.10 单点数控增量成形

6.6 增大自由流动的可能性来实现省力成形的途径

6.6.1 省力拉深模具结构

6.6.2 板材拉深时坯料工艺孔的设计

6.6.3 弯曲步骤制订

6.6.4 分流面锻造

6.7 成形流程对变形均匀性的影响

6.7.1 成形次数对变形均匀性的影响

6.7.2 成形顺序对变形均匀性的影响

6.7.3 采用合理预成形工艺实现均匀成形

6.8 采用新工艺实现省力及均匀成形

6.8.1 液压胀形

6.8.2 粘性介质成形

6.8.3 板材/体积复合成形工艺

6.8.4 内高压省力成形方法

参考文献

第7章 冲压设备

7.1 冲压设备的分类

7.2 曲柄压力机

7.2.1 概述

7.2.2 曲柄连杆滑块机构

7.2.3 传动系统

7.2.4 离合器与制动器

7.3 冲压液压机

7.3.1 液压机的主要技术参数

7.3.2 冲压液压机的结构形式与动作方式

7.3.3 液压机的发展水平和趋势

7.3.4 国内具有代表性的冲压液压机

7.4 伺服压力机

7.4.1 交流伺服直接驱动技术

7.4.2 伺服压力机的类型

7.4.3 典型伺服机械压力机

7.4.4 伺服机械压力机的典型结构

7.5 数控冲、剪、折机床

7.5.1 数控转塔压力机

7.5.2 数制折弯机

7.5.3 数控剪板机

7.6 冲压生产机械化、自动化设备与装置

7.6.1 板材开卷、校平机

7.6.2 冲压自动送料装置

7.6.3 冲压机械手与机器人

7.6.4 冲压安全保护装置

第8章 冲压生产设施

8.1 概述

8.1.1 冲压生产设施对冲压生产的重要性

8.1.2 冲压生产设施涵盖的内容

8.1.3 确定冲压生产设施的基础

8.1.4 确定生产设施的原则

8.2 冲压生产设备设施

8.2.1 生产设备设施涵盖的内容

8.2.2 生产设备设施的选用原则

8.2.3 工艺设备的确定

8.2.4 冲模与检验夹具的确定

8.3 车间部门设置及要求

8.3.1 车间类型及车间组成

8.3.2 各部门的要求

8.4 车间区划与平面布置

8.4.1 区划与平面布置的原则

8.4.2 区划与平面布置的内容

8.4.3 区划与平面布置的基本形式

8.4.4 车间面积分类及计算

8.5 厂房建筑结构形式

8.5.1 对厂房建筑结构形式的一般要求

8.5.2 厂房建筑的结构形式

8.5.3 车间通道

8.5.4 车间内的平台

8.5.5 地面

8.5.6 设备基础

8.6 厂房环境

8.6.1 采光与照度

8.6.2 通风采暖

8.6.3 清洁度

8.7 动能供应

8.7.1 动能种类及要求

8.7.2 各种介质耗量

8.7.3 节约能源及合理利用能源

8.8 劳动保护及安全技术

8.9 环保、职业卫生要求及采取的措施

8.10 消防要求及采取的措施能力2100433B

本书根据中国锻压协会“冲压技术丛书”主编提出的丛书编撰规划和与参编者进一步商定的编写大纲，由丛书主编组织国内相关高等院校、科研院所和行业协会的专家学者进行编撰。

宋拥政编著的《冲压技术基础》介绍冲压制造技术中新的综合性的共性基础内容。注重综合性、典型性、纲目化、实用性和新颖性。

重点介绍冲压变形基础理论、冲压用金属板材、冲压工艺、冲压模具、冲压数值模拟与模具数字化制造、省力与近均匀冲压技术、冲压设备和冲压生产设施。

⑴根据所要冲压的材料来选用硅钢板属于较容易冲切的材料，大多数要求在冲切后，附着油膜要能快速干燥。同时，要防止冲切品的毛刺产生，延长模具寿命，因此选择的冲压油粘度尽可能高，干燥时间短，退火后不产生碳和防锈性好的冲压油。

碳钢

主要根据加工的难易选择粘度合适的冲压油。

镀锡钢板

不用含氯添加剂的冲压油，防止发生白锈。

铝、铝合金

不能用含氯、硫添加剂的冲压油，最好是PH值为中性的冲压油。

不锈钢板

容易产生加工硬化现象，要求使用油膜强度高，抗烧结性好的润滑油，要求润滑油的粘度要高，冷却性要好。

铜、铜合金

不得用含、硫的冲压油，应选择有油性剂、滑动性好的冲压油。

冲压是在常温下，利用冲压模在压力机上对材料施加压力，使其产生塑性变形或分离从而获得所需形状和尺寸的零件的一种压力加工方法。这种加工方法通常称为冷冲压。

冲压模具是冲压加工中将材料加工成工件或半成品的一种工艺装备，是工业生产的主要工艺装备。用冲压模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的轧钢板或钢带为坯料，且在生产中不需加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低的优点。在飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表以及日用品中随处可见到冷冲压产品。如：不锈钢饭盒、餐盘、易拉罐、汽车覆盖件、子弹壳、飞机蒙皮等。据不完全统计，冲压件在汽车、拖拉机行业中约占60%，在电子工业中约占85%，而在日用五金产品中占到约90%。

压力机是用来对放置于模具中的材料实现压力加工的机械。冲压加工常用的压力机有机械压力机和液压压力机。

一个冲压件往往需要经过多道冲压工序才能完成。由于冲压件形状、尺寸精度、生产批量、原材料等不同，其冲压工序也是多样的，但大致可分为分离工序和成型工序两大类。

（1）分离工序 使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离的工序。例如：切断、冲孔、落料、切口、切边等。

（2）成型工序 材料在不破裂的条件下产生塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和精度要求零件的工序。例如：弯曲、拉深、翻边、胀形、整形等。