板金工艺与模具结构基础知识

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L
R
t
弯曲件孔的位置
h

2.5对称弯曲件,左右弯曲半径应一致,应 保证弯曲过程中受力平衡,防止产生滑 动。
R1
R2
R3
R 4
对称弯曲件
R1=R2
R3=R4

2.6工艺孔有耐于弯曲件毛坯的精度定位.
切舌带有斜度

2.7切舌和弯曲同时进行时,所弯曲的小角带 有斜度就易从凹模中脱出。
a
工艺定位孔
3、拉深件 成形件的工艺性
4.1 表面预镀层钢板:
用电化学方法,在钢板表面镀上一层防腐 的金属材料,以抵抗空气,水的腐蚀。常见的 有镀锌板,镀铝板,镀锡板(俗称马口铁), 彩色不锈钢板 4.2 表面预涂层钢板: 用物理方法,在钢板表面覆盖上一层有良好
的防腐性能的物质。如热镀锌钢板,用加热的
方法,在钢板表面附上一层抗氧化的锌锡合金
第一节 冲压件的工艺性

冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的
适应性。一般情况下,对冲压工艺影响最大的
是几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺
性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较
易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要
求。
1、冲裁件的工艺性

1.1冲裁件的形状应能符合材料合理排样,减少
废料.


3.1拉深件侧壁与底面或凸缘连接处的圆角R1
R2,特别是R2应尽量大些,因为它们相当于最
后一幅拉深模的凸模及凹模的圆角。放大这些
圆角半径,能够减少拉深次数,或使零件容易 拉深成形。

应取R1≥t,最好R1=(3~5) t 应取R2≥2t,最好R2=(5~10) t
ห้องสมุดไป่ตู้


3.2距形拉深件四周的圆角也应放大. 应取R3≥3t,为了减少拉深工序尽可能取 R3≥1/5h
380
14
2 常见普通碳素钢的中日牌号对照表
序号 1 2 3 中 国 GB Q195 Q215A,Q215B Q235A,Q235B,Q235C, Q235D( A,B,C,D为质量等级代号) Q255A,Q255D 日 本 JIS -SS34 SS34
4
SM41B
5
Q275
SS50
3 常见的日本产碳素钢板与镀层钢板的牌号
b
d R+t
2t
R
防止弯曲处撕裂的工艺措施 工艺孔 防止弯曲处撕裂的工艺措施 工艺孔
L R+t
R
R

2.4有孔的毛坯弯曲时,如果孔、槽位于弯 曲附近,弯曲时会使孔变形。为了避免这 种缺陷出现,必须使这些孔分布在变形 区之外。从孔边到弯曲半径R中心的距 离为当t<2mm时,L≥t;当t≥2mm时, L≥2t.



3.2冲压常用材料及其冲压性能
3.2.1碳钢 以低碳钢使用较多.常用的材料牌号 有:08、08F、钢10、钢10F、和钢20等。低碳 钢的冲压性能都较好,且有良好的焊接性能。 一般以制造受力不大的冲压件。

4.金属材料的主要性能指标及其解释

4.1极限强度:材料抵抗外力破坏作用的最大能
力,或叫破坏强度
板料:冲压车间应用最广的材料适用于成批生 产。生产中按需要将板料剪裁成各种尺寸的条 料再生产。


带料(卷料):适用于大料生产根据材料不同, 有不同的宽度尺寸,一般配置自动送料装置,
可适用连续模批量生产。


块料:小量或单件生产时用。对于价值昂贵的 特种金属,可由制造厂根据订户要求的尺寸制 成圆形和方形的块料。 板料有冷轧和热轧两种。

2.1强度极限δb和屈服极限δs

它们是决定材料变形抗力的基本指标。强 度极限δb和屈服极限δs愈高,则变形抗力愈高, 因而冲压时材料所经受的应力也就愈高。
对伸长为主的变形,如胀形、拉弯等,当 δs低时为消除零件的松驰等弊病和为使零件的 尺寸得到固定所必须的拉力也小。这时由于成 形所必须的拉与毛料破坏时的拉断力之差较大, 故成形工艺的稳定性高,不易出废品。
SPCEN SPHC SPHD SPHE SPHT
电镀锌钢板(带) ① 电镀锌钢板(带) ①
冷轧板 热轧板
}
热轧碳素钢板(带) ① 钢管用热轧碳素钢带
}
牌号中的字母含义:S-钢,P-薄板≤4,C-冷轧加工,H-热轧加工。
①:钢号末尾字母 C -一般用途;D -冲压用途;E -深冲用途。

4.表面预镀(涂)层钢板:
层。如预涂钢板,在表面喷涂上一层具有高附 着力,高强度的塑料树脂,通过加热固化后, 成为良好的防腐层。如防盗门体材料,可以进 行剪切,拉延等加工。如印花钢板,在钢板表

1.5冲裁件的孔与孔之间,孔与边缘之间的 距离a受到模具强度和冲裁件质量的限制, 其值不易过小,宜取a≥2t,并不得小于34mm,必要时可取a=(1-1.5)t,(t<1mm时按 t=1mm计算)且模具寿命因此降低或结构 复杂程度增加.
a
a
a
a

1.6在弯曲件或拉伸件上冲孔时,其孔壁与 工件直壁之间的距离不能小于如图所示. 如果距离过小,孔边进入工件底部的圆角 部分,冲孔时凸模将受到水平推力.


2.2屈强比δs/ δb 小的屈强比几乎对所有的冲压成形都是有利的. 对压缩为主的变形,如在拉延时,材料在δs小,则 变形区的切向压应力较小,材料起皱的趋势小。 因此防止起皱的的压边力和摩擦损失都要相应 的降低,结果对提高极限变形程度有利。

3常用材料的冲压性能

3.1冲压用材料规格的分类:按厚度不同的材料 可分为板料、带料(卷料)和块料
R2+0.5t R2+0.5t
R2
R1
R2
R1
t
R1+0.5t
弯曲件
t
R1+0.5t
拉深件
2、弯曲件的工艺性

2.1弯曲件的圆角半径小于最小弯曲半径, 以免产生裂纹。但也不能过大,因为过 大时受到回弹的影响弯曲角度与圆角半 径的精度都不易保证。
常用材料的最小弯曲半径
退火状态 材料 垂直纤维 08.10.Q195.Q215-A 15.20.Q235-A 铝 黄铜(半硬) 0.1t 0.1t 0.1t 0.1t 冷作硬化状态 弯曲线的位置 垂直纤维 0.4t 0.5t 0.3t 0.5t 平行纤维 0.8t 1.0t 0.8t 1.2t
符号 SPCC SPCD SPCE SPCCT 钢板名称 符号 SPP SA X C SA X D SA X E SECC SECD SECE SEHC SEHD SEHE 钢板名称 搪瓷制品用钢板(带)
}
冷轧碳素钢板(带) ① 同上,T-保证抗拉或杯突试验值 同上,N-保证无时效性
}
热镀铝钢(带) ①

4.2抗拉强度(抗张强度):外力是拉力的极限强


4.3抗压强度:外力是压力的极限强度
4.4抗弯强度:外力与材料轴线垂直,并在作用使
材料呈弯曲,这时的极限强度叫抗弯强度

4.5屈服点(屈服极限):材料在外力作用下达到
一定程度时,即使外力不再增加,而变形仍继续,
这种现象叫做屈服.开始发生屈服现象的应力
df d
t
R 1
R3
有凸缘拉深件件
矩形垃伸件
h
R 1
R2

3.3除非在结构上有特殊需求,必须尽量避免异 常复杂及非对称形状的拉伸件,对于半敞开的 空心件,应考虑设计成对的拉伸,然后刨切开比 较有利。


3.4垃伸件的凸缘宽度应尽可能保持一致。
3.5在零件的平面部分,尤其是在距边缘较远处, 局部凹坑的深度与凸起的高度不宜过大。 3.6应尽量避免曲面空心零件的尖底形状,尤其 高度大时,其工艺性更差。
1.2冲裁件各直线或曲线的连接处,宜有适当的 圆角。如果冲裁件有尖角,不仅给冲裁件的制 造带来困难,而且模具也容易坏。只有在采用 少废料、无废料排样或镶拼模具结构时不要圆 角

1.3冲裁件凹入和凸出部份宽度不易太小
并应避免过长的悬臂与狭槽

冲裁件材料为高碳钢时,b≥2t;冲裁材料为 黄铜、纯铜、铝、软钢时, b≥1.5t。对 于材料厚度t≤1m时,按t=1mm计算.
叫做屈服点(或叫屈服强度)

4.6抗剪强度:外力与材料轴线垂直,并对材料作
剪切作用,这时的应力叫做抗剪强度.

4.7疲劳强度:材料受无限次反复交变负荷作用
下而不受破坏的最达应力
第三节. 冲压件常用钢材的牌号与性能及中外对照表
1、常用碳素冷(热)轧钢板
机械性能 材料名称 牌号 材料状 态 抗剪强度 τ0 MPa 260~320 未 经 退 火 的 270~340 310~380 340~420 400~500 抗拉强度 σb MPa 320~400 340~420 440~470 490~520 580~620 屈服强度 σs MPa 195 215 235 255 275 延伸率 δ10 % 28~33 26~31 21~25 19~23 15~19
屈服强度 σs MPa 230 250 280 300 320 340 360
延伸率 δ10 % 26 25 24 22 20 18 16
碳 素 结 构 钢
25 30 35 40 45
已 退 火 的
320~440 360~480 400~520 420~540 440~560
50
440~580
550~730
Q195 普 通 碳 素 钢 Q215 Q235 Q255 Q275
机械性能 材料名称 牌号 材料状态 抗剪强度 τ0 MPa 200 210~300 已 退 火 的 220~310 260~360 220~340 260~340 250~370 270~380 抗拉强度 σb MPa 230 260~380 280~390 330~450 280~420 300~440 320~460 340~480 230 180 200 190 210 屈服强度 σs MPa 延伸率 δ10 % 28 32 32 32 30 29 28 26

第二节
板料冲压性能与成形极限
1、板料冲压性能是指板料对各种冲压方法的 适应能力。不同的冲压工序,板料的应力状态, 变形特点及变形区和传力区之间的关系将各不 同,所以对板料的冲压性能的要求也都不相同。 2、板料机械性能指标与板料冲压性能指标的 关系。
板料机械性能指标与板料冲压性能指标 有密切关系。一般而言,板料的强度指标越高, 产生相同变形量所需的力就越大;塑性指标越 高,成形时所能承受的极限变形量就越大;刚 性指标越高,成形时抵抗失稳起皱的能力就越 大。
05 05F 碳 素 结 构 钢 08F 08 10F 10 15F 15
机械性能
材料名称
牌号
20F 20
材料状态
抗剪强度 τ0 MPa 280~390 280~400
抗拉强度 σb MPa 340~480 360~510 400~550 450~600 500~650 520~670 550~700
钣金工艺和模具结构基础知识


前言 冲压件的工艺性 板料冲压性能与成型极限 冲压件常用钢材的牌号与性能及中外对照表 冲裁 弯曲
前言: 冲压工艺是塑性加工的基本方法之一。它主 要用于加工板金零件,所以有时也叫板金冲压。 冲压不仅可以加工金属材料,而且可以加工非金 属材料。冲压加工时,板料在模具的作用下,于 其内部产生使其变形的内力。当内力的作用达到 一定程度时,板料毛坯或毛坯的一部分便会产生 与内力的作用性质相对应的变形,从而获的一定

平行纤维 0.4t 0.5t 0.2t 0.35t

2.2弯曲的弯边长度不宜过小,其值应为h >R+2t。当h较小时,弯边在模具上支持 的长度过小,不易得到形状准确的零件。
h
R
避免在宽度突起处弯曲
t

2.3弯曲线不应位于零件宽度变形处,以免 撕裂,如必须在宽度突变处弯曲,应事先冲 工艺孔或工艺槽。

的形状、尺寸和性质的零件。冲压生产靠 模具和设备完成加工过程,所以生产效率 高。而且操作简便,便于实现自动化和机 械化。

由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要 求、批量大小、原材料性能的不同,当前 在生产中所采用的冲压工艺多种多样。但 是概括起来可以分成分离工序和成形工序
两大类。

分离工序的目的是在冲压过程中使冲压件与板 料沿一定的轮廓线相互分离,同时,冲压件分 离断面的质量也要满足一定的要求。成形工序 的目的, 是使冲压毛坯在不破坏的条件下发 生塑性变 形,并转化成所要求的成品形状, 同时也应当满足尺寸精度方面的要求。


1.4冲孔时,由于受到凸模强度的限制, 孔的尺寸不易过小,其数值与孔的形状, 材料的机械性能,材料的厚度等有关。冲
孔的最小尺寸见表:
自由冲凸模 材料 圆形 硬钢 软铜及黄铜 铝 酚醛层压布纸 1.3t 1.0t 0.8t 0.4t 距形 1.0t 0.7t 0.5t 0.35t 精密导向凸模 圆形 0.5t 0.35t 0.3t 0.3t 距形 0.4t 0.3t 0.28t 0.25t
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