创优创杯工程施工方案

MerryChristmasAnhuiUniversityofTechnology5冲压拉拔挤压AnhuiUniversityofTechnologyPage2金属压力加工——冲压AnhuiUniversityofTechnologyPage3A初压入B挤压C形成上部轮廓D充满环型空间E凸模侧的板件材料向侧面移动F形成圆连接点AnhuiUniversityofTechnologyPage4冲压定义：通过模具和冲压设备，使板材产生塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和性能的冲压件的加工方法。冲压的特点：生产效率高，产品尺寸精度稳定，材料利用率高，操作简便，易实现自动化。冲压的分类：分离（冲裁）—落料、冲孔、切割、切断…成形—弯曲、拉深、胀形、翻边、旋压…(教材P156-157)一、冲压工艺特点、设备AnhuiUniversityofTechnologyPage5原材料：必须具有足够的塑性。金属板料：低碳钢、高塑性的合金钢、不锈钢、铜、铝、镁及其合金等；非金属材料：石棉板、硬橡胶、皮革、绝缘纸、纤维板等。应用:在现代汽车、家用电器、仪器仪表、飞机、导弹及日用品生产中占有主要地位.可冲压的材料AnhuiUniversityofTechnologyPage6冲模的分类和构造1、单工序模AnhuiUniversityofTechnologyPage72、复合模AnhuiUniversityofTechnologyPage83、连续模AnhuiUniversityofTechnologyPage9一、剪切和冲裁二、基本冲压方法及其特点AnhuiUniversityofTechnologyPage10冲裁变形过程受力：纵向压力、横向挤压力、摩擦力变形：剪切外，还有拉伸、弯曲和横向挤压等变形AnhuiUniversityofTechnologyPage11圆角带Rollover光亮带BurnishZone断裂带fracture毛刺burr冲裁断面的质量AnhuiUniversityofTechnologyPage12冲裁间隙对冲裁质量、模具寿命和冲裁力都有很大影响，冲裁间隙过小易产生挤压毛刺，增大模具磨损；所以合理选择冲裁间隙很重要。一般为材料厚度的5％～10％；间隙合理时，上下剪裂纹会基本重合，获得工件断面较光洁，毛刺最小；冲裁间隙过大，断面质量恶化，材料中拉应力增大，塑性变形阶段过早结束，裂纹向里错开，不仅光亮带小，毛刺和剪裂带均较大。间隙过小，上下剪裂纹向外错开，在冲裁件断面上会形成毛刺和迭层；冲裁间隙指凸、凹模刃口同位尺寸之缝隙的距离。AnhuiUniversityofTechnologyPage13AnhuiUniversityofTechnologyPage14二、弯曲坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的变形工序。在弯曲力矩作用下，使平板毛坯、型材或管材等产生一定曲率和角度，形成一定形状冲压件。相对弯曲半径：r/tAnhuiUniversityofTechnologyPage15弯曲件的弯曲方法模具压弯折弯滚弯拉弯AnhuiUniversityofTechnologyPage16弯曲时的纤维方向坯料纤维方向：与弯曲线垂直AnhuiUniversityofTechnologyPage17应变中性层：外层受拉伸长而厚度减薄，内层受压缩短使板料增厚AnhuiUniversityofTechnologyPage18窄板b/t3，宽度方向可自由变形，宽度方向应力近似为零；宽板b/t3，宽度方向变形阻力大，弯曲后板宽基本不变，宽度方向应变近似为零。AnhuiUniversityofTechnologyPage19相对弯曲半径——表示弯曲变形程度（r/t）越小，板料减薄量越大，弯曲长度的增加量越大；坯料越厚，弯曲半径越小，其变形程度越大。(r/t)min：弯曲加工极限；塑性好的材料，相对弯曲半径可小些，(r/t)min1.0；一般为1～2AnhuiUniversityofTechnologyPage20弯曲应用AnhuiUniversityofTechnologyPage21AnhuiUniversityofTechnologyPage22AnhuiUniversityofTechnologyPage23AnhuiUniversityofTechnologyPage24AnhuiUniversityofTechnologyPage25AnhuiUniversityofTechnologyPage26AnhuiUniversityofTechnologyPage27把冲裁后得到的平板毛坯成形成开口空心零件的冲压加工方法称为拉深。三、拉深拉深件示意图AnhuiUniversityofTechnologyPage28切向压应力和负应变；径向拉应力和正应变；厚度方向负应力和正应变；法兰部分是变形区，材料不断向外转移；壁部是已变形区，传力区；底部是承力区，很少发生变形。AnhuiUniversityofTechnologyPage29变形过程：凸模底部金属不变形底部以外环形部分变形后形成侧壁应力分布底部：径向和切向拉应力侧壁：单向轴向拉应力环形区：径向拉应力和切向压应力壁厚变化侧壁上部壁厚最大靠近底部圆角附近壁厚最小，最易破裂下标1、2、3分别代表坯料径向、厚度方向、切向AnhuiUniversityofTechnologyPage30拉深力行程破裂毛坯直径直壁破断极限加工硬化使拉深力增大；法兰面积减小使拉深力降低；毛坯直径D增大，拉深力增加。AnhuiUniversityofTechnologyPage31Ddm/拉深系数：d-零件的平均直径，D-毛坯直径拉深比：R＝1/m＝D/d拉深加工极限：mmin，Rmax，一般首次mmin为0.5。产生破裂原因凸凹模圆角半径设计不合理；Rd=(6-15)t，Rp=(0.6-1)Rd凸凹模间隙不合理；Z=(1.1-1.2)t拉深系数过小；模具表面精度和润滑条件差。产生起皱原因压边力过小，相对厚度t/D，拉深系数m过小。m意义：ⅰ拉深系数是衡量变形程度的指标；m↓，变形程度↑ⅱ确定拉深成形成功与否的判据。一般：m≥0.5-0.8（极限拉深系数）AnhuiUniversityofTechnologyPage32多次拉伸的拉伸系数为：M=M1*M2*M3*……….轿车安全气囊气体发生器压盖与壳体AnhuiUniversityofTechnologyPage33局部成形性分析起皱起皱AnhuiUniversityofTechnologyPage34起皱起皱整体成形性分析AnhuiUniversityofTechnologyPage35拉深的应用AnhuiUniversityofTechnologyPage36四、胀形胀形：使金属板料或毛坯件中间位置产生鼓凸变形，从而获得表面积增大的零件的一种冲压成形方法。局部胀形：压筋条、凹坑、花纹，波纹管整体胀形：飞机蒙皮、汽车外罩AnhuiUniversityofTechnologyPage37胀形的特点：（1）胀形结束后，坯料外径不变，变形区不断扩大，变形区材料不向外转移；（2）胀形过程中，材料厚度减薄，表面积增大，并在凹模内形成凸包；（3）由于变形区在变形过程中一直受双向拉应力的作用，不易产生变形起皱；（4）胀形不适用于深形件加工；（5）胀形力单调增加。胀形加工极限：胀形深度：hmax(0.15-0.22)dd-凸包直径胀形系数：Kmax＝dmax/d0（1.2-1.4）dmax-胀形后最大直径d0-圆筒毛坯直径AnhuiUniversityofTechnologyPage38•过程：弯曲、扩孔、翻边；•变形区：d－d0环形区域，变形区不断缩小；•受力：双向拉应力，周向伸长，板厚减薄，径向收缩。孔边缘厚度减薄最严重。翻边系数：Kf=d0/d内孔翻边的加工极限：Kfmin0.4-0.8五、翻边AnhuiUniversityofTechnologyPage39辊轮模具坯料旋压：利用辊轮、压头等工具对随旋压模转动的坯料作进给运动并施压，使其径向尺寸产生显著变化，形成所需形状、尺寸零件的冲压加工方法。六、旋压成形特点：点成形，变形小，在一次成形中可完成普通方法的多道工序，形状精度高，模具费用低，加工方法简单，可完成大型件的旋压成形。AnhuiUniversityofTechnologyPage40AnhuiUniversityofTechnologyPage41控制变形趋向性的措施1.合理确定毛坯和半成品尺寸；2.改变模具工作部分的几何形状和尺寸；增大Rp，减小Rd，拉深阻力增大，翻边阻力减小。3.改变毛坯与模具接触面之间的摩擦阻力；摩擦阻力减小，有利拉深变形，不利于翻边和胀形。AnhuiUniversityofTechnologyPage42AnhuiUniversityofTechnologyPage43金属压力加工——拉拔AnhuiUniversityofTechnologyPage44拉拔产品：丝材——拔丝管材——细、长型材——圆形型材、六角型材、异型材、正方形型材…一、拉拔基本知识拉拔：在外加拉力的作用下，迫使金属通过模孔产生塑性变形，以获得与模孔形状、尺寸相同的制品的加工方法，称之为拉拔（或称拉伸）。是生产管材、棒线材、型材的主要方法之一。AnhuiUniversityofTechnologyPage45拉拔方法实心材拉拔：由实心断面拉拔成各种规格和形状的丝材。如：圆材断面拉拔（简单拉拔），棒材、型材、线材…空心材拉拔:由空心断面拉拔成各种规格和形状的管材。a）无芯空拔；b）有芯拉拔（长芯杆拉拔、短芯头拉拔、游动芯头拉拔、顶管法制管、扩径法制管）如：管材拉拔分类：冷拔——塑性好的材料，大多是冷态拉拔；如铜及合金温拔（温拉）——塑性稍差，强度较高的材料；热拔（热拉）——塑性差，强度高的材料；如合金钢材（W、Mo、V…）AnhuiUniversityofTechnologyPage46a无芯拉拔——重视管外径尺寸时薄壁管不能用大加工率；b长芯头拉拔——放置芯头，最适合重视管内面，内径，管壁厚的精密管；c短芯头拉拔——，芯头固定，应用最广泛；d游动芯头拉拔——可拉拔卷状材料。用于拉拔铜，铝、PIC材；e顶管法制管——芯杆套入带底的管坯中，芯棒连同坯料一起出模孔；f扩径法——小管扩成大管，直径增大，壁厚和长度减小。abcdefAnhuiUniversityofTechnologyPage472α2β2γⅠⅡⅢⅣ(a)(b)拉拔工具——拉拔模锥形模弧线模AnhuiUniversityofTechnologyPage48dl3l2l1βαd(a)圆柱形固定芯头(b)锥形固定芯头(c)游动芯头实现游动芯头稳定拉拔的基本条件是：，其中为芯头与管内壁之间的摩擦角。拉拔工具——芯头AnhuiUniversityofTechnologyPage49拉拔的特点（1）可以生产长度极大、直径极小的产品，并能保证沿整个长度上横断面完全一致；最适合于连续高速生产断面尺寸小的长制品。（2）拉拔制品尺寸精度高，（±0.0xmm）表面光洁度好。（Ra≤0.01μm）；（3）工具与设备简单，维护方便；（4）制品的机械强度高；（5）拉拔道次变形量和两次退火间的总变形量受到限制，道次加工率小，道次多，工艺过程长，耗能。过大的道次加工率将导致制品尺寸、形状不合格，甚至被拉断。原因是变形区内为两压一拉应力状态，不利于充分发挥金属的塑性。AnhuiUniversityofTechnologyPage50二、拉拔的原理及受力分析dNdNdNdNdTdTrllr坯料坯料坯料P拉拔成形原理示意图AnhuiUniversityofTechnologyPage511、实现拉拔过程的必要条件由于拉拔是通过施加在制品上的拉力实现的，施加在制品断面上的拉力L必须小于金属出模口处的屈服强度s。否则，将会产