第11章--板料冲压

冲压：使板料经分离或变形而得到制件的加工方法。板料冲压具有下列特点：①可加工形状复杂、尺寸精度高，表面质量好的零件。②产品重量轻、强度高、刚性好。③操作简便，便于实现自动化，生产率很高。冲压成型第十一章板料冲压11.1.板料冲压的基本工序11.2冲压件结构设计要求主要内容重点内容：1.初步掌握分离工序和变形工序的种类、特点及应用。2.根据各种工序的特点，合理地选择冲压工艺参数，正11.3板料冲压设备11.4冲压模具理地选择冲压工艺参数，正确设计冲压件结构；3.了解常用冲压模具的结构、特点及工作原理。难点：冲裁模刃口尺寸设计，拉深过程中起皱的原因。第十一章板料冲压冷冲压：厚度小于4mm的金属薄板通常在常温下进行。热冲压：当板料厚度超过8~10mm。冲压原材料必须具有足够的塑性。常用的低碳钢、高塑性合金钢、铜合金、铝合金、镁合金等，非金属的纸板、胶木等进行冲裁。分离工序：落料、冲孔、切断等冲压分离工序：落料、冲孔、切断等变形工序：弯曲、拉深、翻孔、缩口等板料冲压的基本工序分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序。如落料、冲孔、切断、精冲等。冲裁是落料和冲孔工序的统称。落料及冲孔落料是被分离的部分为成品，而周边是废料；冲孔是被分离的部分为废料，而周边是成品;落料与冲孔的模具结构及变形过程均相同。板料冲压的基本工序落料过程冲孔过程板料冲压的基本工序落料与冲孔冲裁变形过程Ø弹性变形阶段Ø塑性变形阶段Ø断裂分离阶段板料冲压的基本工序板料分离后形成的断口区域包括：塌角、光亮带、断裂带和毛刺。冲裁件断面质量及其影响因素塌角：凸模刚压入板料时，刃口附近产生弯曲和伸长。光面：在塑性变形过程中板料与模具侧面挤压而形成的光亮垂直的断面。断裂带：刃口处的微裂纹在拉应力σ下扩展断裂形成。毛刺：材料断裂而形成。在普通冲裁中，毛刺不可避免。v塑性好的材料，裂纹出现较迟，圆角、光亮带比较大，断裂带比较窄，毛刺比较长。v塑性差的材料，圆角、光亮带比较小，大部分是有斜度的粗糙的断裂带，毛刺比较小,穹弯小。四个特征区中，光亮带质量最佳。凸凹模间隙对冲裁件质量的影响当间隙过小时，出现第二光亮带。摩擦严重，模具寿命低。冲裁力大。当间隙合适时，这时光面约占板厚的1/2～1/3左右，切断面的塌角、毛刺和斜度均很小。间隙大小影响断面质量、尺寸精度、冲裁力，模具寿命等。摩擦严重，模具寿命低。冲裁力大。当间隙过大时，产生第二次拉裂，形成厚而大的拉长毛刺，冲裁的翘曲现象严重。冲裁力较小。间隙小间隙大间隙适中对冲裁件断面质量要求高时，应选用较小的间隙值，否则，尽可能加大间隙。凸凹模刃口尺寸的确定落料件是因凹模刃口挤切材料产生的，而孔是凸模刃口挤切材料产生的。单边间隙的经验公式：dmc=δ板料厚度m系数，低碳钢0.06-0.09设计落料模时，应先按落料件确定凹模刃口尺寸，取凹模作设计基准件，然后根据间隙Z确定凸模尺寸。设计冲孔模时，先按冲孔件确定凸模尺寸，取凸模作设计基准件，然后根据间隙Z确定凹模尺寸。凸模刃口挤切材料产生的。落料凹模和冲孔凸模尺寸工件尺寸0.050.05φ50+-落料凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小的尺寸。冲孔凸模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸。冲裁力的计算平刃冲模的冲裁力按下式计算:P=KLtτ0＝Ltσb冲裁力：冲裁时材料对凸模的最大抗力。是合理选择冲压设备和检验模具强度的一个重要依据。P冲裁力N；L冲裁周边长（mm）；L冲裁周边长（mm）；t坯料厚度（mm）；K系数，常取1.3；τ0材料抗剪强度（MPa），取σb＝1.3τ0。冲裁件的排样排样是指落料件在条料，带料或板料上合理布置的方法。两种类型：无搭边排样和有搭边排样。有搭边排样毛刺小且在同一平面上，尺寸准确、同一平面上，尺寸准确、质量高，模具寿命长，材料利用率低。无搭边排样材料利用率高，毛刺不在同一平面上，尺寸精度不高。冲裁件的排样设计合理的冲裁件外形，有利于提高材料利用率。修整：利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，修整：利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，单边间隙0.001~0.01mm。弯曲是将坯料弯成一定的角度、曲率的工序。防止破裂，弯曲的最小半径应为变形工序变形工序：使冲压坯料产生不破裂的塑性变形而获得冲压件工序。防止破裂，弯曲的最小半径应为rmin=（0.25～1)t。t为金属板料的厚度。材料塑性好，则弯曲半径可小些。另外还与坯料的厚度和弯曲角度有关。最小弯曲半径越小，变形程度？弯曲变化过程由于材料的弹性，为了获得准确的形状，凸、凹模要比所弯的角度小一回弹角。弯曲时还应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向垂直。弯曲变化过程金属的纤维组织与弯曲方向垂直时，最小弯曲半径可以取小一些。拉深工序可以生产筒形、锥形、球形、方盒形等中空零件。拉深(拉延)：在凸模的作用下，使平板料(或浅的空心坯)成形为开口的空心件或深的空心件。拉深工序拉深过程：板料被拉入凸模和凹模的间隙中，形成中空零件。拉深缺陷拉裂：凸模圆角处承受拉应力，容易拉裂。凸、凹模必须有一定圆角，r=5-10t；凸、凹模间隙应合适,一般取Z=（1.1～1.2)t。控制拉深系数，采用多次拉深和涂敷润滑剂。拉深工序拉深缺陷起皱：凸缘在圆周切线受压应力，压应力过大时发生折皱。拉深工序设置压边圈的方法解决；增加毛坯的相对厚度（T/D）；增大拉深系数。正确选择拉伸系数拉深件直径d与坯料直径D的比值称为拉深系数，用m表示，即m=d/D。影响拉深系数的因素：材料塑性好，m可小；拉深中常见的废品及防止措施思考：拉深系数越小，变形程度？材料塑性好，m可小；毛坯相对厚度t/D越大，抵抗失稳的能力大，m可小；凸、凹模圆角半径和间隙合适，合理的压边力和良好的润滑条件，m可小。要尽量减少拉深次数，采用较小的拉深系数。拉深系数过小，不能一次拉深成形时，可采用多次拉深工艺。第一次拉深系数m1=d1/D第二次拉深系数m2=d2/d1第n次拉深系数mn=dn/dn-1拉深工序nnn-1总的拉深系数m总=m1×m2×mn=dn/Dm总m1时，零件可以一次拉出。多次拉深容易产生加工硬化，拉深系数一次比一次大些。其它冲压成型起伏在板料或制品表面上通过局部变薄获得各种形状的凸起与凹陷的成形方法。利用模具迫使板料厚度减薄，表面积增大的冲压加工方法。主要用于圆柱形空心毛坯。胀形在成形板料的边缘，沿一定的曲线翻出竖立边缘的冲压成型方法。内孔翻边和外缘翻边。弯曲时折弯线是直线，折弯线为圆弧或曲线时是翻边。翻边其它冲压成型第十一章板料冲压11.1.板料冲压的基本工序11.2冲压件结构设计要求主要内容11.3板料冲压设备11.4冲压模具冲压件的结构工艺性对冲裁件的要求Ø冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用，同时应避免长槽与细长悬臂结构，否则制造模具困难。Ø冲裁件的内、外形转角处，要尽量避免尖角，应以圆弧连接。以避免尖角处应力集中被冲模冲裂。Ø冲孔件尺寸、孔间距、孔边距与厚度关系合理。落料外形不合理Ø冲孔件尺寸、孔间距、孔边距与厚度关系合理。Ø弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径，并应考虑材料纤维方向，以免成型过程中弯裂。Ø弯曲边过短不易弯成型，故应使对弯曲件的要求冲压件的结构工艺性弯曲边高度H＞2t。若H＜2t，则必须压槽，或增加弯曲边高度。Ø弯曲带孔件时，孔的边缘距弯曲中心应有一定的距离。当L过小时,可在弯曲线上冲工艺孔,如对零件孔的精度要求较高，应弯曲后再冲孔。对拉深件的要求Ø拉深件外形应简单、对称，且不宜太高(最好小于筒壁0.7倍)。以便使拉深次数尽量少，并容易成型。Ø拉深件圆角半径满足：rd≥t，R≥2t，r≥（3-5）t，否则，应增加整形工序。垂直壁距孔中心应有一定的距离。冲压件的结构工艺性落料件不超过IT10，冲孔件不超过IT9，弯曲件不超过IT9～IT10。拉深件高度尺寸精度为IT8～IT9，拉深件直径尺寸精度为IT9～IT10。经整形工序后尺寸精度达IT6～IT7。冲压件的精度和表面质量冲压件的结构工艺性复杂形状冲压件，可分成几个简单的冲压件冲制，然后再焊成所需零件。第十一章板料冲压11.1.板料冲压的基本工序11.2冲压件结构设计要求主要内容11.3板料冲压设备11.4冲压模具简单模在压力机的一次行程中只完成一个冲压工序的模具，称为简单冲模。模具简单，造价低。板料冲压模具简单冲模冲孔模弯曲模反拉深模落料模压力机的一次行程中，在模具不同部位上同时完成数道冲压工序的模具，称为连续模。生产率高，要求定位精度高。连续模（级进模）板料冲压模具连续模冲床的一次冲程中，在模具同一部位上同时完成数道冲压工序的模具，称为复合模。精度高，模具复杂。复合模板料冲压模具落料拉伸复合模拉伸件板料冲压模具拉伸件思考题1.冲下列零件时，应采用哪些冲压工序？饭盒；合页？2.如何利用弯曲回弹现象设计弯曲模，使工件得到准确的弯曲角度？使工件得到准确的弯曲角度？3.成批大量生产外径为40mm、内径为20mm、厚度为2mm的垫圈时，应选用何种模具结构能够很好地保证孔与外圆的同心度？