钣金工艺与模具设计培训

钣金工艺与模具设计培训一、钣金工艺及模具简介：钣金工艺大体可以分为四类：冲裁、弯曲、拉伸、成形。1、冲裁是一种分离材料的工序。冲裁工序包括：落料、冲孔、切断、冲缺等。1.1冲裁过程主要分为三个阶段：弹性变形、塑性变形、剪切断裂。1.2冲裁的断面：由塌角带、光亮带、断裂带、和毛刺带组成塌角带：是冲裁中刃口刚压入材料时，刃口附近材料产生弯曲和伸长变形的结果，软材料比硬材料的圆角大。影响圆角带（塌角）大小的因素除材料性质以外，还有工件轮廓形状，凸模与凹模的间隙等。光亮带：是材料塑性变形时，在毛坯一部分相对一部分移动过程中，模具侧压力将毛坯压平而形成的光亮垂直的断面。通常，光亮带占全断面的1/2～1/3。塑性好的材料，其光亮带大，同时还与凸、凹模间隙及模具刃口的磨损程度等加工条件有关。断裂带：是由刃口处的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面，断面粗糙，且有斜度。塑性差的材料，断裂带大。毛刺：毛刺产生与凸、凹模刃口侧面处产生裂纹的时候。毛刺的大小与材料的机械性能、凸凹模间隙及刀口的锐利程度有关。1.3控制冲裁件毛刺的方法：a．选取合适的冲裁间隙。冲裁间隙并非越小越好，间隙太小也会给制件挤出较大毛刺，而且会增大冲裁力，加剧模具刃口的磨损。对于空调类零件一般选取的间隙为：2c=(8%--10%)*t(2c：双边间隙，t：材料厚度)间隙取放原则：落料时凹模尺寸做成工件要求尺寸，凸模为凹模尺寸减去间隙值。冲孔时凸模尺寸做成工件要求尺寸，凹模为凸模尺寸加上间隙值b．保持模具刃口的锋利1.4冲裁力的计算：P=KτLTP：冲裁力（N）K：安全系数，一般取1.3τ：材料的抗剪强度（MPa）空调类钣金一般按软钢取：300MPaL：剪切的材料轮廓长度（mm）T：材料的厚度（mm）1.5冲裁件的搭边与排样《QMN-J40.022-2010钣金件定额计算方法》搭边和边距值过大，则材料利用率会降低，搭边太小，在冲裁时条料很容易被拉断，并使工件产生毛刺，甚至会使搭边拉入凸、凹模间隙中去，进而损坏模具。相反，过小的搭边和边距，还会使条料刚性降低，冲压时条料难以送进和造成安全事故，也会使工件冲压后塌角增大，影响工件质量。开料尺寸长度钣金冲压件料厚0.3～1.21.2～2.5≤30023＞300～50034＞500以上55合理的排样可以在不减小搭边的情况下，增大材料利用率。按零件展开形状的不同，常见排样凡是如下：1.6冲裁模具结构：上模座导向件下模座下垫块下托板上垫块上托板上夹板上垫板上模板外脱板内脱板下模板下垫板局部放大图上垫板：抵消冲头冲裁力的反作用力，一般使用45#（HRC43°--48°）或Cr12（HRC50°--455°）上夹板：固定冲头和上模板内脱板：冲裁过程中，压紧材料。回程时，传递弹簧力，把材料冲上模板型腔中推出外脱板：冲裁过程中，压紧材料。回程时，传递弹簧力，把材料冲下模板外形推出上模板：冲裁刃口下模板：冲裁刃口下垫板：结构件1.7冲裁模经常出现的问题1）尺寸不对，基本都是模具设计时工艺计算错误导致，偶尔也有因为模具加工错误引起。2）毛刺大，新模一般是由于冲裁间隙选取不合理造成，需要重新加工或装配来解决。旧模一般是刃口磨损造成，需要重新磨刃口修复3）不退料，一般是因为弹簧或橡胶老化引起，需要更换。同时要检查脱料板是否有变形。4）宜断冲头，除冲头质量差外，还应考虑模具整体是否变形；冲裁间隙是否取的过小、间隙是否偏到一边；脱料板是否晃动太大；冲孔过称中材料是否有流动；凹模刃口是否太高；废料下漏是否顺畅等。上垫板上夹板（固定板）上模板（凹模）内脱板（卸料板）外脱板（卸料板）下垫板下模板（凸凹模）2、弯曲是利用材料的塑性变形，从而被完成一定角度形状的工序。在弯曲过程中内层材料受压应力，外层材料受拉应力2.1弯曲力主要由自由弯曲力和校正力两部分组成。自由弯曲力相对与校正力来说很小，一般可以把弯曲力近似按校正力考虑。弯曲力在资料中有公式可以计算；但校正力受影响因素较多，且影响巨大，较难于计算。在模具设计中，一般都是参照以往类似零件，按经验选取。2.2弯曲件展开尺寸按中性层长度计算，中性层是指在弯曲过程中，长度不发生变化的材料横截面。L=a+b+sL：零件展开长度a:直线段1长度b:直线段2长度s:圆弧段展开长度。θ：弯曲角度ρ：中性层半径ρ=R+KtR:弯曲内圆角半径K:中性层系数t:材料厚度对于小折弯圆角（R=0.5）的经验数据：T=0.6s=1.0T=0.8s=1.1T=1.0s=1.3T=1.2s=1.62.3弯曲模具结构上垫块上托板凸模上垫板压料板卸料板凹模下垫板上模座导向件下模座下垫块下托板2.4弯曲模经常出现的问题：1）弯曲尺寸不准，首先应确认零件展开尺寸是否正确，再检查定位是否准确，最后检查弯曲过程中材料是否被压紧，有无走动。2）模具不退料，零件卡上模或卡下模。检查退料力和退料行程是否够3）零件拉花，抛光凹模4）回弹严重，调整模具凸模和凹模间隙，模具结构做负回弹补偿3、拉伸是把平的材料变成空心零件的工艺。3.1拉伸件的展开尺寸，可以拉伸前后面积相等、截面曲线长度相等来综合考虑，给出初步的参考尺寸，通过制作样板试模来修正。3.2拉伸力的计算可以近似按冲裁力计算：P=KτLTP：冲裁力（N）K：安全系数，一般取1.3τ：材料的抗剪强度（MPa）空调类钣金一般按软钢取：300MPaL：拉伸凸模的轮廓长度（mm）T：材料的厚度（mm）3.3拉伸系数，许用拉伸系数与材料的性能，模具结构有关。对于空调零件一般可以一次拉伸成形，计算拉伸系数的意义不大。但对于需要多次拉伸的深拉伸件，计算拉伸系数就非常重要，是决定整个工艺成败的关键。3.4拉伸模的结构传力板顶杆上模座导向件支撑柱下垫块下托板上垫块上托板凸模上垫板成形板凹模压边圈下模座3.5拉伸模经常出现的问题：1）起皱，是由凸缘材料失稳造成，可以通过加大压边力来解决2）开裂，可以通过减小压边力，抛光凹模和压边圈，加大凹模或凸模圆角半径来解决3）口部回弹严重，调整拉伸凸模和凹模的间隙4、成形是指凸缘材料不流动，主要依靠成形凸模底部材料被拉伸变薄的钣金工艺。4.1成形工艺主要包括压筋、压包、翻孔、扩口等4.2成形工序一般是和其他工序复合在一起应用，较少单独使用4.3边板类零件翻孔工艺尺寸参考数据翻孔预冲孔标准翻孔δ1.2δ1.0δ0.8δ0.6φ9.95预孔直径φ8.3φ8.0φ7.8凹模直径φ12.2φ11.8φ11.6冲头直径φ10.01φ8.35预孔直径φ6.7φ6.5φ6.2凹模直径φ10.2φ10φ8.6冲头直径φ8.41φ7.35预孔直径φ5.7φ5.5φ5.2凹模直径φ9.2φ9.0φ8.6冲头直径φ7.414.4成形模经常出现的问题：1）压筋零件扭曲变形，主要是因为凸缘部分也发生了材料的流动造成的，可以加大料力，改变筋的形状来改善2）翻孔开裂，受材料性能约束，材料不能无限变薄，超过极限就会开裂，工艺计算时要考虑不同材料的翻孔系数；预孔毛刺太大也会造成翻孔开裂，需要磨刃口来解决。二、以W180前面板模具为例，讲解模具结构。三、讨论时间附件1：W180前面板模具图纸附件2：弯曲拉伸工艺计算小软件料厚直径