第11章 板料冲压
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冲裁件的排样
排样是指落料件在条料,带料或板料 上合理布置的方法。 两种类型:无搭边排样和有搭边排样。
有搭边排样毛刺小且在 同一平面上,尺寸准确、 质量高,模具寿命长,材 料利用率低。
无搭边排样材料利用率 高,毛刺不在同一平面上, 尺寸精度不高。
冲裁件的排样
设计合理的冲裁件外形,有利于提高材料利用率。
第十一章 板料冲压
主要内容 11.1.板料冲压的基本工序 11.2 冲压件结构设计要求 11.3 板料冲压设备 11.4冲压模具
冲压件的结构工艺性
对冲裁件的要求 Ø 冲裁件的形状应力求简单、对称,有利于材料的合理利 用,同时应避免长槽与细长悬臂结构,否则制造模具困难。 Ø 冲裁件的内、外形转角处,要尽量避免尖角,应以圆弧 连接。以避免尖角处应力集中被冲模冲裂。 Ø冲孔件尺寸、孔间距、孔边距与厚度关系合理。
落料外形不 合理
冲压件的结构工艺性
对弯曲件的要求
Ø 弯曲件形状应尽量对称,弯曲半 径不能小于材料允许的最小弯曲半 径,并应考虑材料纤维方向,以免 成型过程中弯裂。
Ø 弯曲边过短不易弯成型,故应使 弯曲边高度H>2t。若H<2t,则必 须压槽,或增加弯曲边高度。
Ø 弯曲带孔件时,孔的边缘距弯曲 中心应有一定的距离。当L过小时, 可在弯曲线上冲工艺孔,如对零件孔 的精度要求较高,应弯曲后再冲孔。
当间隙过小时,出现第二光亮带。 摩擦严重,模具寿命低。冲裁力大。
当间隙过大时,产生第二次拉裂,
形成厚而大的拉长毛刺,冲裁的 翘曲现象严重。冲裁力较小。
间隙小 间隙适中 间隙大
对冲裁件断面质量要求高时,应选用较小的间隙值,否则, 尽可能加大间隙。
凸凹模刃口尺寸的确定
单边间隙的经验公式:
c = mδ
δ 板料厚度 m 系数,低碳钢 0.06-0.09
拉深工序
拉深过程:板料被拉入凸模和凹模的间隙中,形成中空零件。
拉深缺陷
拉深工序
拉裂:凸模圆角处承受拉应力,容易拉裂。
凸、凹模必须有一定圆角,r=5-10t;
凸、凹模间隙应合适,一般取 Z=(1.1~1.2)t。
控制拉深系数,采用多次拉深和涂敷润滑剂。
拉深缺陷
拉深工序
起皱:凸缘在圆周切线受压应力,压应力过大时发生折皱。
冲压件的结构工艺性
对拉深件的要求
Ø 拉深件外形应简单、对称,且不宜太高(最好小于筒 壁0.7倍)。以便使拉深次数尽量少,并容易成型。 Ø 拉深件圆角半径满足:rd≥t,R≥2t,r≥(3-5)t,否 则,应增加整形工序。垂直壁距孔中心应有一定的距离 。
冲压件的结构工艺性
冲压件的精度和表面质量
落料件不超过IT10,冲孔件不超过IT9,弯曲件不 超过IT9~IT10。
好的润滑条件, m可小。
要尽量减少拉深次数,采用较小的拉深系数。
拉深工序
拉深系数过小,不能一次拉深 成形时,可采用多次拉深工艺。 第一次拉深系数 m1 = d1/D 第二次拉深系数 m2 = d2/d1 第n次拉深系数 mn = dn/dn-1 总的拉深系数 m总 = m1×m2×mn = dn/D
拉深件高度尺寸精度为IT8~IT9,拉深件直径尺寸 精度为IT9~IT10。经整形工序后尺寸精度达IT6~IT7。
复杂形状冲压件,可 分成几个简单的冲压件冲 制,然后再焊成所需零件。
第十一章 板料冲压
主要内容 11.1.板料冲压的基本工序 11.2 冲压件结构设计要求 11.3 板料冲压设备 11.4 冲压模具
落料凹模基本尺寸应取工 件尺寸公差范围内的较小 的尺寸。
冲孔凸模基本尺寸应取 工件尺寸公差范围内的 较大尺寸。
冲裁力的计算
冲裁力:冲裁时材料对凸模的最大抗力。是合理选择冲 压设备和检验模具强度的一个重要依据。
平刃冲模的冲裁力按下式计算: P = KLtτ0=Ltσb
P 冲裁力N ; L 冲裁周边长(mm); t 坯料厚度(mm); K系数,常取1.3; τ0材料抗剪强度(MPa),取σb=1.3 τ0 。
最小弯曲半径越小,变形程度?
弯曲变化过程
由于材料的弹性,为了获得 准确的形状,凸、凹模要比 所弯的角度小一回弹角。
弯曲变化过程
弯曲时还应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向垂直。
金属的纤维组织 与弯曲方向垂直 时,最小弯曲半 径可以取小一些。
拉深工序
拉深(拉延):在凸模的作用下,使平板料(或浅的空心坯)成 形为开口的空心件或深的空心件。 可以生产筒形、锥形、球形、方盒形等中空零件。
m总>m1时,零件可以一次拉出。 多次拉深容易产生加工硬化,拉深系数一次比一次大些。
其它冲压成型
起伏
在板料或制品表面上通过局部变 薄获得各种形状的凸起与凹陷的 成形方法。
胀形
利用模具迫使板料厚度减薄, 表面积增大的冲压加工方法。 主要用于圆柱形空心毛坯。
翻边
其它冲压成型
在成形板料的边缘,沿一定的曲线翻出竖立边缘的冲 压成型方法。内孔翻边和外缘翻边。 弯曲时折弯线是直线,折弯线为圆弧或曲线时是翻边。
冲裁件断面质量及其影响因素
塌角:凸模刚压入板料时, 刃口附近产生弯曲和伸长。
光面:在塑性变形过程中板 料与模具侧面挤压而形成的 光亮垂直的断面。
v 塑性好的材料,裂纹出现较 迟,圆角、光亮带比较大,断 裂带比较窄,毛刺比较长。
v 塑性差的材料,圆角、光亮 带比较小,大部分是有斜度的 粗糙的断裂带,毛刺比较小,穹 弯小。
冲床的一次冲程中,在模具同一部位上同时完成数道冲 压工序的模具,称为复合模。精度高,模具复杂。
落料拉伸复合模
拉伸件
板料冲压模具
拉伸件
思考题
1. 冲下列零件时,应采用哪些冲压工序? 饭盒;合页?
2.如何利用弯曲回弹现象设计弯曲模, 使工件得到准确的弯曲角度?
3.成批大量生产外径为40mm、内径 为20mm、厚度为2mm的垫圈时,应 选用何种模具结构能够很好地保证孔 与外圆的同心度?
冲压成型
冲压:使板料经分离或变形而得到制件的加工方法。 板料冲压具有下列特点: ①可加工形状复杂、尺寸精度高,表面质量好的零件。 ②产品重量轻、强度高、刚性好。 ③操作简便,便于实现自动化,生产率很高。
第十一章 板料冲压
主要内容 11.1.板料冲压的基本工序 11.2 冲压件结构设计要求 11.3 板料冲压设备 11.4冲压模具
落料及冲孔
板料冲压的基本工序
落料是被分离的部分为成品,而周边是废料;
冲孔是被分离的部分为废料,而周边是成品; 落料与冲孔的模具结构及变形过程均相同。
落料过程
冲孔过程
板料冲压的基本工序
落料与冲孔
冲裁变形过程
Ø弹性变形阶段
板料冲压的基本工序
Ø塑性变形阶段 Ø断裂分离阶段
板料分离后形成的 断口区域包括:塌 角、光亮带、断裂 带和毛刺。
设置压边圈的方法解决; 增加毛坯的相对厚度(T/D); 增大拉深系数。
拉深中常见的废品及防止措施
正确选择拉伸系数
拉深件直径d与坯料直径 D的比值称为拉深系数,用m 表示,即m = d/D。
思考: 拉深系数越小,变形程度?
影响拉深系数的因素: 材料塑性好,m可小; 毛坯相对厚度t/D越大,抵抗失稳的能力大, m可小; 凸、凹模圆 角半径和间隙合适,合理的压边力和良
板料冲压模具 简单模
在压力机的一次行程中只完成一个冲压工序的模具, 称为简单冲模。模具简单,造价低。
简单冲模
冲孔模 落料模
弯曲模 反拉深模
板料冲压模具
连续模(级进模) 压力机的一次行程中,在模具不同部位上同时完成数道冲 压工序的模具,称为连续模。生产率高,要求定位精度高。
连续模
复合模
板料冲压模具
冲压原材料必须具有足够的塑性。常用的低碳钢、高塑 性合金钢、铜合金、铝合金、镁合金等,非金属的纸板、 胶木等进行冲裁。
分离工序:落料、冲孔、切断等
冲压
变形工序:弯曲、拉深、翻孔、缩口等
板料冲压的基本工序
分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序。 如落料、冲孔、切断、精冲等。 冲裁是落料和冲孔工序的统称。
落料件是因凹模刃口挤切材料产生的,而孔是 凸模刃口挤切材料产生的。
设计落料模时,应先按落料件确定凹模刃口 尺寸,取凹模作设计基准件,然后根据间隙Z 确定凸模尺寸。
设计冲孔模时,先按冲孔件确定凸模尺寸, 取凸模作设计基准件,然后根据间隙Z确定凹 模尺寸。
落料凹模和冲孔凸模尺寸
工件尺寸 φ50+−00..0055
修整:利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属, 单边间隙0.001~0.01mm。
变形工序
变形工序:使冲压坯料产生不破 裂的塑性变形而获得冲压件工序。
弯曲是将坯料弯成一定的角度、 曲率的工序。
防止破裂,弯曲的最小半径应为 rmin = (0.25~1)t。t为金属板料 的厚度。材料塑性好,则弯曲半 径可小些。另外还与坯料的厚度 和弯曲角度有关。
断裂带:刃口处的微裂纹在 拉应力σ下扩展断裂形成。 毛刺:材料断裂而形成。在 普通冲裁中,毛刺不可避免。
四个特征区中,光亮带质 量最佳。
凸凹模间隙对冲裁件质量的影响
间隙大小影响断面质量、尺寸精 度、冲裁力,模具寿命等。
当间隙合适时,这时光面约占板 厚的1/2~1/3左右,切断面的塌 角、毛刺和斜度均很小。
重点内容:
1.初步掌握分离工序和变形 工序的种类、特点及应用。
2.根据各种工序的特点,合 理地选择冲压工艺参数,正 确设计冲压件结构;
3.了解常用冲压模具的结构、 特点及工作原理。
难点: 冲裁模刃口尺寸设计,拉深过程中起皱的原因。
第十一章 板料冲压
百度文库
冷冲压:厚度小于4mm的金属薄板通常在常温下进行。 热冲压:当板料厚度超过8~10mm。