冲压工艺学

冲压工艺学2017年农机自动冲压工理论培训第一章：冲压工艺基础前言：冲压：是利用冲模在压力机上对板料施加压力使其变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸的零件的一种压力加工方法。冲压主要用于加工板料制件，所以有时也叫板料冲压。常温下进行的板料冲压叫泠冲压，我公司的农机零件，大多数为冷冲压，在本次培训中的内容，仅限于冷冲压。一、冲压加工的特点1、应用范围广，可冲压金属材料，亦可冲压非金属材料，可加工仪表上的小型制件，亦可加工如汽车纵梁大型制件，可获得一般形状的零件，亦可获得其它加工方法难以加工或无法加工的制件。2、冲压是一种高生产率的加工方法。高速冲压的小件则可达每分钟千件。3、冲压件不但能够满足使用要求，并且还具有重量轻、钢度好和外表光滑等特点。4、冲压生产的材料利用率较高，一般可达70～85％5、操作简单，便于组织生产。6、在大批量生产的条件下，冲压件的成本较低。7、由于冲压所用毛坯是板料或卷料，一般又是冷态加工，所以在大量生产的情况下，较易实现机械化或自动化因此，在近代机器制造业中，冲压工艺被得到广泛应用。很多机器中，冲压件占有相当大的比重，例如在汽车工业中比重占50～75％，在电机制造业中比重占60～80％，在电子工业中比重占70～80％，在金属制品工业中占95％。板料冲压主要的缺点如下：1、模具制造周期长，费用高。因此，在小批量生产中受到一定的限制。2、冲压适于批量生产，且大部分是手工操作，这样如果不重视安全生产和缺乏必要的防护装置，就易发生事故。因此，提高冲压操作的机械化和自动化，减轻工人劳动强度，确保安全生产，是一个很重要的问题。二、冲压工序的分类由于冲压加工制件的形状、尺寸和精度要求不同，各行各业的生产规模和生产条件各异，因此，冲压的方法是多种多样的。根据材料的变形特点及工厂现行的习惯，冲压的基本工序分为：分离与塑性变形两类。分离工序是使冲压件与板料沿要求的轮廓线相互分离，并获得一定的断面质量的冲压加工方法。塑性变形工序是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形（通常又分为弯曲、拉伸、成形三类），以获得要求的制件形状和尺寸精度的冲压加工方法。具体分类见：表1-1、1-2、1-3、1-4工序名称简图特点及常用范围切断落料切口冲孔修边剖切将制件边缘部分切掉用冲模切断板料，切断线不封闭用冲模沿封闭线冲切板料，冲下来的部分为制件用冲模沿封闭线冲下来的部分为废料在毛坯或半成品上，沿不封闭线冲出缺口，切口部分发生弯曲，如通风板等分离工序分类表1-1废料制件废料制件制件废料把半成品切开成两个或几个制件，常用于成双冲压，外壳冲口等。塑性变形工序分类表1-2工序类型特点及常用范围简图工序名称弯曲压弯卷圈扭曲滚压*折弯*曲弯*拉弯*在拆弯机上进行拆弯或各种开关的弯曲件把板料弯成一定角度和形状（指拆弯线为直线者）把板料端部卷圈，如合页通过一系列轧辊把平板卷料滚弯成复杂形状把毛坯或半成品在曲弯机上弯成一定形状的制件使毛坯在拉伸状态下进行弯曲，适用于曲率半径很大的弯曲件*拆弯、滚压、曲弯、拉弯、卷边和旋压、工序并不在压力机上进行，但按习惯仍编入塑性变形工序。AA把制件扭转成一定角度，75#轭铁塑性变形工序分类工序类型特点及常用范围简图工序名称拉伸变薄拉伸拉伸翻孔翻边成形把平板用毛坯或半成品制成空心制件，壁部厚度基本不变把制件上孔的边缘翻出竖立的边缘把已成形的制件外缘，翻出圆弧或曲线的竖立边缘扩孔、缩孔卷边成形把空心制件的口部扩大，常用于管件把空心制件的口部缩小毛坯或制件局部产生拉伸压缩变形，形成凸出或凹入的形状把空心件的边缘卷成一定形状把空心制件拉伸成侧壁比底部薄的制件或者把拉伸件口部范围增厚的制件表1-3塑性变形工序分类工序类型特点及常用范围简图工序名称表1-4成形胀形旋压*整形校平把制件的中部胀起，呈凸形把平板形坯料用小滚轮旋压出一定形状（分变薄与不变薄两种）把形状不大准确的制件校正成形，如获得小的圆角半径等校正制件的平直度r1r2*拆弯、滚压、曲弯、拉弯、卷边和旋压、工序并不在压力机上进行，但按习惯仍编入塑性变形工序。在制件上压出文字成花纹，只在制件厚度的一个平面上有变形中国制造钻石压印三、冲压毛坯对制件的影响概述：冲压用材料与冲压的关系非常密切。材料质量好坏，将直接影响冲压工艺过程的设计和冲压件质量，甚至影响组织均衡生产。同时，冲压件材料的费用，约占冲压件成本的60~85%，从经济上看，正确地选择材料也是很重要的。冲压用材料对于冲压工艺来说是一个非常重要的因素。合理地选择材料，对提高产品质量，减轻零件重量，减少材料消耗，降低生产成本，保证均衡生产起到重要的作用。1、冲压件对材料的要求材料塑性高低对完成冲压工艺过程有很大的影响，在变形工序中（如压弯、拉伸、成形等），塑性好的材料，允许的变形程度大。这样可减少工序和减少因材质不良产生的废品。2、板料（带料）应具有好的表面质量①表面无缺陷：板料表面应光洁平整，无缺陷。如有擦伤、麻点、划痕等缺陷，在冲压过程中，有缺陷部位易产生应力集中而引起破裂。②表面平整：材料表面如翘曲不平，影响剪切。冲压时，也会由于定位不稳而造成废品，或因冲裁过程中钢板变形展开而损坏冲头。③表面无锈：如钢板表面有锈，不仅对冲压不利，并将严重地影响模具寿命，而且还影响后续焊接、涂漆工序的正常进行。④厚度公差应符合规定：材料厚度公差应符合有关技术标准规定，因为一定的模具间隙，适应于一定的毛坯厚度。厚度超差则影响产品质量，过薄则回弹难以控制，过厚会拉伤制件表面，甚至会损坏设备和模具。四、材料的种类及用途板料分黑色金属板料、有色金属板料、非金属板料。1、黑色金属板料（带料）：有A类钢，牌号有A1、A2……A7、05F、08F、15Mn、25Mn、不锈钢等。2、有色金属板料（带料）：黄铜板、铝板、紫铜板、铍青铜板、锡青铜、银镁镍、白铜板，锌白铜板等。3、非金属板料（带料）：有绝缘胶木板、绝缘板、纸板、皮革、纤维板、塑料板、橡胶板和有机玻璃板4、特殊金属板料（带料）包括：膨胀合金板五、常用材料的用途1、拉伸用带料：薄铁板,不锈钢薄板。2、簧片类用带料：银镁镍带、铍青铜带、锡青铜带。3、农机侧板、连接板、支架、克弯件等用板料：Q235钢板。五、板料、带料维护与清洗1、板料的维护：板料在下料过程中，不能将原材料表面划伤、碰伤，应保证平直。板料下好后，在运输过程中小心搬运。2、板料的清洗：①酸洗：去除钢表面的氧化皮和铁锈。酸洗的工艺流程为：酸洗→水洗→中和→防锈处理。②煤油、汽油清洗：去除材料表面的油污。3、板料、带料上油：便于拉伸、落料、克弯，其作用是提高模具的使用寿命，提高冲压件的表面质量。第二章：冲裁冲裁是利用冲模使材料分离的一种方法，它是切断、落料、冲孔、修边、剖切、切口等工序的总称。制件的落料、冲孔、修边为全封闭冲裁。制件的切断、剖切、切口为半封闭冲裁。一、简要说明冲裁过程的三个阶段：答：①弹性变形阶段：板料在凸模的压力作用下，首先产生弹性压缩和弯曲，并略挤入凹模，板料与凸模接触处形成很小的圆角。②塑性变形阶段：当凸模继续下压，板料应力超过了屈服极限，部分金属被挤入凹模洞口，产生塑性剪切变形，形成光亮的剪切断面。③剪裂阶段：凸模继续下压，凸凹模刃口处出现微小裂纹不断向材料内部扩展，若凸模间隙合理时，上，下裂纹重合，板料被拉断分离。凹模板料零件凹模板料零件凹模板料零件凸模凸模凸模弹性变形阶段塑性变形阶段断裂阶段第一阶段：毛坯在凸模作用下，表面承受弹性压缩和弯曲，并略有挤入凹模洞口的情况。板料与凸模、凹模接触处形成很小的圆角，此时材料内应力没有超过材料的屈服极限，所以这一阶段叫弹性变形阶段。第二阶段：凸模继续下降，材料内应力达到屈服极限，部分金属被挤入凹模洞口，产生塑剪变形，形成光亮带。由于凸模与凹模之间存在着间隙，毛坯发生弯曲和轻微拉伸，材料在凸模和凹模刃口部分产生应力集中，一直到开始出现细微裂纹。这一阶段叫塑性变形阶段。第三阶段：随着凸模继续下行，已形成的上、下两面微裂纹将扩大，并向材料内部延伸。当上下两条裂纹相重合，材料便剪断分离，形成粗糙的断裂带，留在冲裁制件上。以后再向下行，可使已经形成的毛刺作不同程度的拉长，最后也留在冲裁件上。这一阶段叫剪断阶段。冲裁断面的这三个部分→塌角、光亮带、剪裂带和毛刺在整个断面上所占的大小比例并非一成不变。它随着材料的种类、状态、材料厚度和冲裁条件的不同而变化。对塑性差的材料，靠塑性流动而形成的光亮带和塌角的这两部分所占比例要小，断面大部分是剪断面。而塑性良好的材料，其光亮带所占比例大，同时塌角和毛刺也较大。即使同一种材料，三部分所占的比例也不是固定的。随着冲裁条件（间隙、刃口形状和刃口状态等）的改变而改变。如间隙比较大时，光亮带就要小一些，剪裂部分要大一些，塌角、毛刺也都较大，且弓弯现象也显著。间隙较小时，光亮带变大，塌角、斜度、弓弯现象减小。二、冲裁间隙：凹模与凸模之间的尺寸差。间隙的影响：冲裁间隙的大小对冲裁件断面质量和尺寸精度、冲裁力、卸料力以及模具寿命均有较大的影响。所以对冲裁工序来说，冲裁间隙是一个极为重要的工艺参数。间隙合理：上、下面出现的裂纹相互重合，所得断面光洁、略带斜度，见图a。间隙过小：上、下两裂纹相互不重合，隔着一定的距离，互相平行，最后形成毛刺和层片，并产生两个光亮带，见图b。间隙过大：，会使薄料拉入间隙中，形成拉长的毛刺，对于厚料，则形成很大的塌角，见图c。bac裂纹第二光亮带三、间隙对冲模寿命的影响：１、冲裁时，板料对凸模与凹模刃口产生侧压力P1和P2,间隙偏小，侧压力增大，摩擦力F1和F2也增大，使刃口磨损加剧，使用寿命下降。间隙偏大，毛坯弯曲相应增大，使刃口端面上的压应力分布不均匀，容易崩刃或产生塑性变形，降低使用寿命。P1P2F1F2凸模凹模板料２、怎样使模具保持间隙均匀：首先应检查所使用的冲床是不是处于良好的状态：滑块与工作台是否平行，滑块间隙是否合格。没有导柱、导套的模具，我们在调模时一定要仔细对间隙，间隙不均匀，会使制件毛刺增大，零件不合格，从而减小模具寿命。（滑块间隙应小于模具设计间隙）有模架的模具，在装模前一定要检查导柱、导套工作时不能有阻滞现象，不能有脏东西，并用机油润滑，导柱、导套是保证凸模与凹模间隙的重要因素，我们在冲裁过程中，要定时给导柱、导套加油，以防导柱、导套加速磨损，使用完毕后，应用汽油将导柱、导套清洗干净，再用机油涂抹表面，防止生锈。四、冲裁力的计算：考虑到刃口钝化，材料厚度及机械性能波动等因素。实际冲裁力应适当增大通常用下式计算：式中P—冲裁力，公斤力L---冲裁件周长，毫米t---材料厚度，毫米τ---材料抗剪强度，公斤力/毫米2（公斤）＝＝btLtLP3.12/毫米材料抗拉强度，公斤力b吨9292092405]8.624.312)4090[(3.1kgP550501004-R52-φ10牛吨与公斤、吨的换算1N≈102克；100克＝0.98N10N≈1000克≈1公斤＝9.8N10KN≈1吨10×10KN≈100KN=10吨20×10KN≈200KN=20吨60×10KN≈600KN=60吨92092公斤÷1000＝92.092吨10×92.092吨≈921KN第三章冲压设备1、机械压力机有哪些类型？它的型号是怎样表示？答：一般用途的机械压力机按机身形式可分为开式和闭式两种，按连杆数量分为单点、双点、多点，按主轴支承方式可分为单柱和双柱，按工作总情况可分为固定总面式，活动台面式和可倾式等。2、下面我们看1、开式可倾式压力机示意图2、转键离合器操纵机构示意图3、带式制动器示意图4、连杆滑块机构开式可倾式压力机示意图1、小皮带轮2、电动机3、飞轮4、大齿轮5、小齿轮6、离合器7、制动器8、曲轴9、连杆10、螺杆11、滑块12、床身13、拉伸垫转键离合器示意图21、剑板2、齿条3、弹簧4、凸轮轴5、弹簧6、杠杆7、弹簧8、壳体9、齿轮10、拉杆11、电磁铁12、凸轮（也称挡块）J23-80T开式可倾冲床采用刚性转键离合器冲床离合器有很多带式制动器示意图31、调正螺杆2、制动杠杆