冲压重点(1)

•一、基本概念•1.冲裁•（1）什么是冲压？落料与冲孔的区别？•冲压——利用模具和冲压设备对板料金属进行加工，以获得所需要的零件形状和尺寸。•落料：从板料冲下所需形状的零件（或毛坯）留下带孔的部分为废料）。•冲孔：在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）。•••（2）什么是模具间隙？怎样控制模具间隙以得到最好的冲裁件质量？•模具间隙——凸、凹模刃口间缝隙的距离。双面间隙用Z表示，单面间隙用c表示。通常落料和冲孔用双面间隙Z，弯曲和拉深用单面间隙C。•1.间隙对冲裁件质量的影响•冲裁件质量是指切断面质量、尺寸精度及形状误差：•切断面应平直、光洁，即无裂纹、撕裂、夹层、毛刺等缺陷；•尺寸应保证不超出图纸规定的公差范围；•零件表面应尽可能平整，即穹弯小。•影响冲裁件质量的因素有多种，其中间隙值大小与均匀程度是主要因素。•••当把凸、凹模间隙控制在一定的合理值范围内时，由凸凹模刃口沿最大剪应力方向产生的上下裂纹将位于一条直线上、互相重合。•（3）分开加工的优点是制造周期短，复制的凸、凹模具有互换性，适于制造标准件类型的凸、凹模。•（4）配合加工的优点是可以放大基准件的制造公差，以降低模具制造难度。•（5）计算冲裁力的目的：为合理地选用压床和设计模具•（6）排样：冲裁件在条料或板料上的布置方法。•（7）搭边：排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料。•（8）冲裁模按工序组合程度分为三大类：单工序模、连续模、复合模。行程次数、模具位置、完成工序的特征：••行程次数•模具位置•完成工序•2.弯曲•（9）弯曲圆弧处内、外层纤维分别受何种类型的应力？弯曲件回弹的原因是什么？（弹性回复）•弯曲件回弹的结果，是其弯曲半径和弯曲角与模具发生差异，与弯曲件要求的形状和角度不一致。•（10）什么是应变中性层？怎样计算其长度？•板料弯曲时，沿变形区的切向，外层纤维受拉，内层纤维受压，在拉伸与压缩之间存在着一个既不伸长、也不压缩的纤维层，称为应变中性层。应变中性层位置的分析用于弯曲件毛坯长度的计算。•塑性弯曲时应变中性层位置ρ0＝（r＋ξt/2）ξ，弯曲中随变形程度的逐渐增加，应变中性层位置从几何中间层位置开始逐步向内移动。•••（11）什么是校正弯曲？校正弯曲的目的是什么？•板料经自由弯曲后开始与凸、凹模表面全面接触，此时如果凸模继续下行，零件受到模具挤压继续弯曲，弯曲力急剧增大，称为校正弯曲。校正弯曲的目的在于减少回弹、提高弯曲质量。••（12）什么是最小相对弯曲半径？有何作用？•防止外层纤维拉裂的极限弯曲半径称为最小相对弯曲半径，以rmin/t表示。弯曲时若弯曲半径大于rmin/t，则可避免材料产生裂纹。rmin/t越大，越易于断裂•3.拉深•(13)起皱、拉裂、制耳的原因及处理方法是什么？•起皱主要是由于法兰的切向压应力σθ超过了板料临界压应力所引起。常见的防皱措施是采用压边圈，把法兰压紧在凹模表面上。•拉裂①在凸模前端圆角位置A、B两处是板料变薄最剧烈处，其断面面积小，传递同一拉力时其应力最大。②该处弯曲区表面拉应力大。当拉应力大于材料的抗弯强度σb时，就会在此处产生拉裂。•拉裂的防止措施：•①工艺设计上，减少每次拉深的变形量，适当增加拉深次数；•②模具设计上，加大凸模的圆弧半径；•③材料选择上，选用σs/σb（屈强比）比值小，即塑性较好的材料。•制耳：塑性变形是滑移过程，金属晶体存在各向异性（织构），各向滑移量不同，形•单工序模•1次•1次•1次•连续模•1次•2次及以上•1次•复合模•1次•1次•2次及以上成凸耳。•防止出现凸耳措施：拉深完成后加修边工序，将不平处割去。•••(14)圆筒件拉深时最可能在什么部位出现裂纹？为什么？•筒壁。拉深后的圆筒中留有大量残余应力。外表面为拉应力，内表面为压应力，这种残余应力在筒壁产生弯曲力矩，它由筒壁端部附近的周向拉伸所平衡。这种周向拉伸应力的存在。会使筒壁由于应力腐蚀而开裂•二、计算•1.毛坯（冲裁排样、弯曲应变中性层长度、拉深件圆片直径）•1.材料的经济利用•排样：冲裁件在条料或板料上的布置方法。•衡量排样经济性的标准是材料利用率，也就是工件的实际面积A0与板料面A的比值，即•式中：A为所用材料的面积，包括工件面积与废料面积。••圆筒件的毛坯圆片状直径为：2底口2底r8＋d2＋hd4＋d4rAD••2.冲裁模具工作部分尺寸计算：落料/冲孔、分开加工/配合加工、凹模和凸模、名义尺寸和公差（共4种组合，必须重点掌握）。•3.力参数（冲裁力、弯曲力、拉深力）计算。•平刃模具冲裁时，其冲裁力F0可按下式计算：•F0＝L×t×τ•式中：L——冲裁工件周长•t——材料厚度•τ——材料的抗剪强度，单位MPa。•查P21表2－8。••弯曲力有下列经验公式：•对于V形件最大自由弯曲力为F自＝btrkbt26.0•对于U形件最大自由弯曲力为F自＝btrkbt27.0•式中k——安全系数，一般取k＝1.3；•b——弯曲件宽度；t——弯曲件厚度；•r——弯曲半径；σb——材料抗拉强度MPa•2.校正弯曲力•校正弯曲力F校＝A×p•式中：A——弯曲件校正部分在水平面上的投影面积（参见右图）•p——单位面积上的校正力，查P58表3－3。•拉深力计算•经验公式：第一次拉深F1＝πd1tσbK1•第二次及第n次拉深Fn＝πdntσbK2•式中：t－料厚；•d1、dn－第一次、第n次拉深半成品直径；•σb－抗拉强度；•K1、K2－系数，查P93表4.9。••••4.压力中心（要求列清计算过程）•模具压力中心是冲裁时合力的作用点。模具压力中心应位于模柄轴线上，与压力机滑块中心一致。否则，冲压时会产生偏载，导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧摩擦，降低模具和压力机使用寿命。•冲裁有两个对称轴的工件(如矩形）时，压力中心即为两个对称轴的交点上。•冲裁异形件（没有对称轴或只有一个对称轴）时，需要计算压力中心，方法如下：•（1）原理：根据空间平行力系力矩平衡的原理。•（2）计算过程：•①画出工件断面图；•②选取坐标系的类型、方位。对于直角坐标系，让坐标轴通过工件断面轮廓线的一个直边；若工件有一个对称轴，则一个坐标轴应与其重合，这样可以简化计算。•③把轮廓线按相同规律分段，并求出各线段的重心坐标(xi,yi)，对于直线段就是其中点的坐标。•④计算合力P作用点（压力中心）的坐标(x0,y0)。•••••5.卸料弹簧的选用计算•右图中，S1——空载时凸模•缩入卸料板内的距离•S2——工作时凸模伸入凹模刃•口内的距离•S3——旧凸模相对于新凸模的•最大磨削量•t——板料厚度•工作时凸模前端的最大工作行程（＝总行程－空行程），即卸料弹簧的相对压缩量为ΔF=S1+S2+S3+t,工作时弹簧的总压缩量F＝F0＋ΔF，工作负荷FFPP00•例题：设卸料力为200kgf，厚度t＝2mm，凸模缩入卸料板内1mm，工作完后凸模深入凹模内1mm，凸模允许重磨量6mm，弹簧个数为2，要求选用卸料弹簧。•解：一个弹簧的安装负载为：•P0＝200/2=100(kgf)•按P1＞＞P0，从JB425－62中的下左表预选68～72，工作时的相对压缩量：•ΔF＝S1＋S2＋S3＋t＝1＋1＋6＋2＝10（mm）•No.•P1•kg•H•mm•H1•mm••F1＝H－H1•F0＝F1×P0/P1•F=F0+ΔF•P=P1×F/F1•68•69•70•71•72•155•60•80•120•160•200•44.5•58.2•85.7•113.2•140.5••15.5•21.8•34.3•46.8•59.5•10.0•14.1•22.1•30.2•38.4•20.0•24.1•32.1•40.2•48.4•200•171•154•133•126•要求弹簧的工作负载P必须在弹簧的最大许可负载P1的范围内，P＜P1，则可选用70～72号弹簧。考虑到压力机闭合高度和弹簧及模具成本等因素，最后选用70号弹簧，其极限负荷P1＝155kg，自由长度H＝120mm，极限压缩长度H1＝85.7mm，另查JB425－62有：外直径DH＝45mm，钢丝直径d＝7mm，圈距（自由间距）t＝11.5mm。•••6.拉深次数、拉深系数计算•拉深系数和次数的确定圆筒形件的拉深系数为）1（拉深前圆筒断面积拉深后圆筒断面积m•补充例题：•需要加工右图所示的圆筒形拉深件，材料为08钢，要求计算毛坯尺寸，并计算拉深次数和各次拉深的拉深件参数。•解：零件高度h为50～100，查P88表4.4取修边余量Δh＝6，h=61.5+6=67.5•1.毛坯直径)(774812414.325.6720412r8＋d2＋hd4＋d222底口2底mmrD•2.总拉深系数26.07720Ddmn•3.查P89表4.5（毛坯相对厚度t/D=1/77=0.013=1.3%)得m1＝0.54，表中m2～mn为0.76～0.84，取•则拉深次数9.31lglglg1mmmn••这里取n＝4•问题：如果算出n＝3.2，如何取值最终n？••••3.比较分析•冲裁•弯曲•拉深•成型特征•在凸、凹模作用下完成•过程：弯曲→剪切→撕破分离•成形部位：分离面•在凸、凹模作用下完成。•过程：弯曲•在凸、凹模作用下完成。•过程：开始时模口处弯曲→径向受拉，周向受压→弯成直壁。•成形部位：开始后凸缘和凹模圆弧入口处•工件形状•片状（平面）•各种形状•筒状•冲裁•弯曲•拉深•工艺问题（原因和防止措施）•1.分离面呈锥面•2.分离面存在撕裂和剪切区•3.端面有圆角•变形圆弧处可能会开裂，弯曲件外形不平整，回弹•1.制耳•2.起皱（加压边圈）•3.筒底圆弧处可能开裂和毛刺•毛坯特征•落料：板、条、带•冲孔：片（落料提供外形）•片（落料提供）•圆片（落料提供），•筒（由前次拉深提供半成品）•模具特征•冲裁•弯曲•拉深•工作部分•工艺部分•整体要求•落料/冲孔、分开加工/配合加工、凹模和凸模、名义尺寸和公差。•送进、取出料（导料销、挡料销），卸料弹簧的选用。•导向零件（导柱和导套）。•凸、凹模，名义尺寸和公差（不考）。•送进、取出料•一般没有导向零件•凸、凹模，名义尺寸和公差（不考）。•送进、取出料•一般没有导向零件•