金屬包裝容器成型工藝基礎
基本要求：掌握一般金屬包裝容器成型工藝基礎
教學內容： 1、沖裁工藝；2、彎曲成型；3、拉伸原理
重點與難點：成型工藝原理
學時分配：2學時
3.1沖裁工藝
沖裁是利用沖模使材料分離的一種沖壓工藝，包括落料、沖孔、切口、剖切和修邊等工藝，但在一般情況下往往指落料和沖孔。此工藝即可以直接把材料制成零件，又可以為彎曲、拉深和成型等工序做準備。從材料上沖下所需形狀的零件或毛坯，稱為落料，在工件上沖出所需形狀的孔，叫做沖孔。
1、沖裁過程
（1）彈性變形。沖裁開始，凸模對材料加壓，由于彎矩作用，材料不僅產生彈性壓縮，而且還有拉彎，并稍許把材料壓進凹模腔口。此階段內的應力狀態未達到塑性條件，處于彈性變形階段。
（2）塑性變形。凸模繼續對材料加壓，當材料的應力狀態滿足塑性條件時，產生塑性變形，同時，還伴有材料的彎曲和拉伸。隨著變形的增加，模具人口附近產生應力集中，直到應力之達到最大值并出現微裂紋。
（3）斷裂分離。凸模連續壓入，已形成的上、下微裂紋逐漸擴大并向材料內部延伸，當兩條裂紋重合或相交時，材料便被剪斷分離。
2、沖裁模間隙
根據對沖裁過程的分析知道，沖裁用凸、凹模之間的間隙對沖裁件質量、沖裁力和模具壽命等影響很大。
（1）沖裁模間隙值的確定
①理論確定法.理論確定法的主要依據是保證沖裁時材料上、下兩剪裂紋重合而交于一條連線。
②經驗確定法。根據實踐經驗，往往采用下述經驗公式來計算合理間隙。
C=mt
（2）沖裁模間隙對沖裁的影響
3、凸、凹模刃口尺寸的計算
模具刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的首要因素，模具的合理間隙也要由模具刃口尺寸及其公差來保證。
4、沖裁力及其降低方法
（1）沖裁力的計算：計算沖裁力的目的在于合理的選用壓力機和設計模具。顯然壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應沖裁的要求。
（2）降低沖裁力的方法：在沖裁高強度材料或厚度大、周邊長的工件時，所需沖裁力可能會超過現有壓力機噸位，此時必須考慮采取降低沖裁力的措施。
5、精密沖裁
（1）精沖法：精沖法又稱齒圈壓板沖裁法。這種沖裁法與普通沖裁在工藝上的區別，除凸、凹模間隙極小與凹模刃口帶圓角外，在模具結構上還比普通沖裁模多裝一個齒圈壓板與一個頂出圈。
（2）半精沖
6、整修
（1）外緣整修：將預先留有整修余量的落料件置于整修凹模上，其凸模將毛坯壓入凹模，余量被凹模切去。外緣整修的質量與整修次數、整修余量以及整修模結構等因素有關。
（2）內孔整修：內孔整修過程與外緣整修相似，不同處就是內孔整修利用凸模切除余量。整修的目的是校正孔的坐標位置，提高光潔度和孔的尺寸精度。
3.2 彎曲成型
1、彎曲變形過程
（1）彈性彎曲階段。板料在外加彎曲力矩作用下發生彎曲變形，先通過彈性彎曲階段。
（2）塑性彎曲階段。隨著外加彎矩的增加，板材的彎曲變形增大，其內、外表層金屬先達到屈服極限，板料開始由彈性變形階段轉入塑性變形階段。
2、彎曲變形過程的特點
（1）變形區主要處在彎曲件的圓角部分，而在遠離圓角區的兩段則不發生變形。
（2）在彎曲變形區內，其外區的切向金屬受拉伸長，其內區的切向金屬受壓縮短。在這兩個變形區內，有一層金屬層長度不變，即應變中性層。
3、最小彎曲半徑
（1）應變中性層的位置。在沖壓板料時，為確定凸模的最小圓角半徑及彎曲件的毛坯尺寸，必須先確定應變中性層的位置。
（2）最小彎曲半徑的確定。在彎曲過程中，材料外層纖維受拉應力，當材料的厚度一定時，彎曲半徑越小，則拉應力越大。
4、彎曲回彈現象
（1）回彈值的計算。彎曲變形結束后不受外力作用時，總是伴有彈性變形，使彎曲間的彎曲中心角與彎曲半徑變得同模具的尺寸不一致，這種現象稱為回彈。
（2）影響回彈量的因素
①材料的機械性能；②彎曲變形程度；③彎曲中心角；④彎曲方式；⑤工件形狀；⑥模具結構
（3）減小回彈的措施
5、彎曲件的工藝性
彎曲間的工藝性是指彎曲工件的形狀、尺寸、精度要求，材料選用及技術要求等是否合乎彎曲加工的工藝要求。
（1）彎曲件的彎曲半徑
（2）彎曲件的形狀
（3）彎曲件孔邊距離
（4）彎曲件直邊高度
（5）設計工藝、槽
3.3 拉深原理
將平板毛坯通過拉深模具制成開口筒形或其他斷面形狀的零件，或將筒形或其他斷面形狀毛坯再制成筒形或其他斷面形狀的零件，這種工序成為拉深（或拉延）。
1、拉深變形過程
（1）凹模口凸緣部分。這部分材料在徑向拉應力和切向壓應力的共同作用下，材料發生塑性變形而逐漸進入凹模。
（2）凹模圓角部分這部分材料除了上述區域那樣為徑向拉應力和切向壓應力以外，還承受凹模圓角處的壓力、摩擦力和彎曲作用而產生的壓應力，這是一個過渡區。
（3）筒壁部分。這部分材料已經成為筒形，材料不會有大的變形。
（4）凸模圓角部分。這部分材料承受著凸模圓角作用的徑向和切向拉應力。還承受凸模圓角的壓力和彎曲作用在厚度方向上的壓應力。
（5）筒底部分。此外材料在拉深過程中保持平坦，不產生大的變形，只是由于凸模拉伸力的作用，材料承受雙向拉應力而略為變薄。
2、拉深過程的力學分析
（1）凸緣變形區的應力分布
（2）起皺現象分析
（3）拉裂問題分析
（4）克服拉裂和起皺的主要措施
① 防止拉裂的主要措施
② 防止起皺的主要措施
3、拉深系數與拉深次數
在制定拉深工藝程序和設計拉深模具時，必須預先確定零件能否用一道拉深工序或多道工序拉深.
（1）拉深系數
（2）影響拉深系數的因素
（3）拉深次數
（4）首次拉深后各次拉深方法
4、拉伸件工藝性和拉伸工序計算
（1）拉深件工藝性要求
（2）拉深工序計算
