冷冲压工艺与模具设计教学课件下载-样章

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d max
两端固定 钢模胀形所需压力的计算公式,可根据力的 平衡方程式推导得到,其表达式为:
式中: F 所需胀形力t 材料厚度 H 胀形后高度 t 材料厚度 摩擦系数,一般 0.15 ~ 0.20 0 0 0 0 芯轴锥角,一般 8 , , , . 10 12 15
球面形式:
1 H h1 (1 D / d ) D 2 d 2 4
3)缩口力计算(与缩口形状有关) 在无内支承缩口模上进行缩口时,其缩口力 F可用下式计算:
d 1 F k (1.1 Dt 0 b (1 )(1 cot ) ] D cos
式中: F—缩口力(N); K—速度系数,用曲柄压力机时k=1.15; —材料的抗拉强度(MPa); b —工件与凹模接触的摩擦系数。
二、缩口变形程度 1)总缩口系数:
ຫໍສະໝຸດ Baidu式中
d ms D
ms-总缩口系数; d-缩口后直径; D-缩口前直径。
当工件需要多次进行缩口 2)多次缩口 lg ms lg d lg D 缩口次数: n
lg m均 lg m均
m1 0.9m均 首次缩口系数: 以后各次缩口系数: mn (1.05 ~ 1.10)m均
t t p 2 b d max 2 R
tan F 2 Ht b 1 2 2 tan
5.1.4
胀形模结构
1-凹模 2-分瓣凸模 3-拉簧 4-锥形芯块 斜块胀形模
墩压胀形模 1-上模板;2-上凹模;3-下凹模; 4-下模板;5-凸轮;6-轴承钉;7-手把;8-凸模
(4)翻边力的计算
翻边力一般不大,非圆孔翻边力比圆孔翻边力小 圆柱形凸模:
F=1.1 (D-d0 )t s
F=1.2 tDm s
圆锥形(球形)凸模:
(m=0.05~0.25)
5.2.2 外缘翻边 沿毛坯的曲边,使材料的拉伸或压缩,形成 高度不大的竖边。
1.分类 (1)外凸外缘翻边:属压缩类翻边,近似于局 部浅拉深,易起皱。 (2)内凹外缘翻边:属伸长类翻边,近似于局 部孔翻边,易开裂。
F KAt 2
K-系数,取0.7~1; L-加强肋长度(mm); t-材料料厚(mm); b —材料的抗拉强度(Mpa); A-局部成形面积;
二、压凸包
D—拉深件凸缘直径; dp—拉深件筒身外径;
D 4 dp
当局部鼓凸的变形量较大时,应先成形加强 鼓凸肚部分,后成形其他周围部分。 如果工件要求的鼓凸深度超过许用成形高度, 则需先预成形球形到一定深度后,再冲压凸包到 设计深度。
Dd H 0.43r 0.72t 2
内孔的翻边极限高度:
H max D (1 K min ) 0.43r 0.72t 2
(2)在拉深件的底部冲孔翻边
允许的翻边高度: h D (1 K 0 ) 0.57(r t )
2 2
拉深高度: h` H h r 预孔直径: d K0 D 或
课后思考
1、胀形的变形特点怎样?为什么采用胀形 工序加工的零件表面质量好? 2、什么叫胀形?胀形方法一般有哪几种? 各有什么特点? 3、胀形模的主要结构特点是什么?
5.2 翻边
学习目标: 能够掌握翻边的概念、成形特点及分类,掌 握翻边模的结构及工作原理。
教学要求: 掌握常见翻边模的工作过程,能够根据模具 设计手册,进行翻边模的设计。
三、缩口工艺计算 1)缩口形式
a)斜口形式b)直口形式c)球面形式
2)缩口毛坯高度
斜口形式:
D2 d 2 H 1 ~ 1.05[h1 (1 D / d )] 8D sin
直口形式:
H 1 ~ 1.05[h1 h2 D2 d 2 D/d (1 D / d )] 8D sin
K-材料的胀形系数; Dmax–胀形后所能达到的最大直径; d–胀形前毛坯的直径;
2.胀形毛坯的计算
L0 = L [1+(0.3~0.4) ]+h
—制件切向最大伸长率; L —制件母线长度。
h—修边余量,一般取b=10~20mm;
3.胀形力 软模胀形圆柱空心件的单位压力p 2t 两端不固定 p b
5.1.3 圆柱形空心毛坯胀形 将空心件或管状坯料径向向外扩张,胀出所 需凸起曲面的冲压方法。 根据模具的不同,可分为钢性胀形、橡胶模 胀形和液压胀形。
1—凸模 2—凹模 3—毛坯 4—软体介质 5—外套
1-上模 2-轴头 3-下模 4-管坯 加轴向压缩的液体胀形
1.胀形变形程度 胀形系数
K=dmax /d0
内孔翻边模
内、外缘翻边模
3.凸模结构类型 带导正销的圆柱形凸模、圆锥形(球形、抛 物线形)凸模、带整形台阶凸模等。
有预制孔的小孔翻边
小孔用穿孔翻边凸模
冲孔翻边复合模
课后思考
1、什么是内孔翻边?什么是外缘翻边?其 变形特点是什么? 2、什么叫极限翻边系数,影响极限翻边系 数的主要因素有哪些? 3、翻边常见的废品是什么?如何防止?
校平和整形工序的工艺特点: 1)允许的变形量很小,坯料的形状与尺寸与制 件非常接近; 2)对模具的成形部分的精度要求比较高; 3)通常在专用的精压机进行校平和整形,若用 机械压力机,机床应有较好的刚度,并需要 装有过载保护装置。
5.4.1 校平 平面校平模:用于薄料,表面不允许有压痕的工 件(有回弹)。主要用于平直度要求不高,由软 金属(如铝、软钢、铜等)制成的小型零件。
2.变形程度 内凹外缘翻边的变形程度用翻边系数Es表示:
b ES R b
外凸外缘翻边的变形程度用翻边系数Ec表示:
Ec b Rb
3.外缘翻边力
F 1.25Ltk b
k=0.2~0.3
5.2.3 翻边模结构
1.结构 与拉深模相似,但凸模圆角半径较大,常做 成球形或抛物面形。(以避免成为拉深)凹模圆 角半径影响不大,一般取工件圆角半径(但应大 于翻边圆角半径)。 2.凸、凹模间隙 Z≥t:—翻边力较小,精度不高; Z﹤t:—翻边竖壁垂直要求较高。
4)常见缩口模结构
无支承模具结构简单,有支承的模具增加 了坯料的稳定性,提高变形程度。缩口内设有 芯棒时,可提高缩口部分内径尺寸精度。
a-无支承
b-外支承
c-内外支承
实例:气瓶缩口模 刚制气瓶缩口模,成形材料为1mm的08钢
课后思考
1、什么叫缩口?缩口方法一般有哪几种? 各有什么特点? 2、缩口的变形特点怎样? 3、胀形、翻孔(边)及缩口变形的共同特 点是什么?
5.3 缩口
学习目标: 能够掌握缩口的概念、成形特点及分类,掌 握缩口模的结构及工作原理。
教学要求: 掌握常见缩口模的工作过程,能够根据模具 设计手册,进行缩口模的设计。
缩口: 将预先拉深好的圆筒或管状坯料,通过缩口 模将其口部缩小的一种成形工艺。
5.3.1 缩口成形的特点与变形程度 1.成形特点 缩口属于压缩类成形工序,缩口端材料在凹 模的压力下向凹模滑动,直径缩小,壁厚和高度 增加。 在缩口时,缩口端承受切向压力,筒壁坯料 承受全部缩口压力而易于失稳起皱,所以防止失 稳是缩口工艺的主要问题。
翻边: 利用模具,将工件的孔边缘或外缘边缘翻成 竖立直边的成形方法。
5.2.1 内孔翻边 1.变形特点及变形系数 坯料受切向和径向拉伸,接近预孔边缘变形 大,易拉裂。
翻边系数
d K0 D
2.工艺计算与翻边力 (1)平板毛坯内孔翻边时预孔直径及翻边高度
d D 2( H 0.43r 0.72t )
t d D 1.14(r ) 2h 2
式中 D—翻边直径; r—翻边件半径; t—材料厚度。
(3)非圆孔翻边
变形特点: I部分视为圆孔翻边; II视为弯曲 变形;III部分视为拉深。 最小圆角部分进行允许 变形程度的校核。 翻边系数:
Kf =(0.85~0.9)K0
预制孔:分别按弯曲,翻边,拉深展开;圆弧处 宽度比直线部分宽5~10%,再光滑连结。
5.1
胀形
学习目标: 能够掌握胀形的概念、成形特点及分类,掌 握胀形模的结构及工作原理。 教学要求: 掌握常见胀形模的工作过程,能够根据模具 设计手册,进行胀形模的设计。
胀形:利用模具使坯料局部塑性变形,材料变薄, 表面积增大的冲压方法。 5.1.1 胀形成形的特点和分类
外部材料不进入变形区,变形区材料受双向 拉应力,产生拉伸变形,材料变薄。 当坯料外径与成形直径的比值D/d>3时, 其成形完全依赖于直径为d的圆周以内金属厚度 的变薄实现表面积的增大而成形。
5.4 校平与整形
学习目标: 能够掌握校平和整形的概念、成形特点及分 类,掌握校平模和整形模的结构及工作原理。
教学要求: 掌握校平模和整形模的工作过程,能够根据 模具设计手册,进行校平模和整形模的设计。
校平与整形: 利用模具使坯料局部或整体产生不大的塑性 变形,以消除平面度误差,提高制件形状及尺寸 精度的冲压成形方法。
3.带凸缘拉深件需整形的部位:
1)凸缘平面 2)侧壁 3)底平面 4)底部圆角半径 5)凸缘圆角半径
课后思考
1、平板冲件的校平模有哪两种形式?各有 何特点?适用范围怎样?
本章小结
本章主要介绍了四种成型工艺,分析 其成型特点,介绍其成型模的基本结构和 工作过程。由于课时的限制,本章没有安 排冲压大作业,但在课程设计中安排成型 工艺及模具的设计。
整形模一般成形模具结构相似,但对模具工 作部分的定形尺寸精度、粗糙度要求更高,圆角 半径和间隙较小。
1.弯曲件的整形 弯曲件的整形方法主要有压校和镦校两种形式。 镦校整形效果好,但带大孔的零件或宽度不 等的弯曲件都不能用镦校的方法。
弯曲件的整形 a)压校 b&c)镦校
2.无凸缘拉深件的整形: 通常取整形模间隙等于(0.9~0.95)t,即 采用变薄拉深的方法进行整形。可把整形工序与 最后一道拉深工序结合成一道工序完成。
胀形主要有起伏成形和空心毛坯胀形两类。
5.1.2 起伏成形 通过材料局部拉深变形,形成凹进或凸起, 用于腹板类板料零件压制加强肋(加强工件刚 度)或压制凸包、凹坑、花纹图案及标记等。
a)加强肋 b)凸包
一、加强肋 1.变形部位受双向拉应力,其极限变形程度
极 式中 一起伏成形的极限变形程度 l,l1一材料单向拉伸的延伸率 k 一胀形变形区变形前后截面的长度 一形状系数,加强肋在0.7~0.75 (半圆肋取最大值,梯形肋取最小)
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概述 5.1 胀形 5.2 翻边 5.3 缩口 5.4 校平与整形
成形工艺与模具设计
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概述 成形:用不同性质的局部变形来改变毛坯或半 成品形状和尺寸的冲压工序。 伸长类成形:如胀形和内缘翻边,受拉应力而产 生伸长变形,易被拉裂而破坏; 压缩类成形:如缩口和外缘翻边,受压应力而产 生压缩变形,易起皱而破坏。
l1 l 极 100% k l
若加强肋不能一次成形,则应先压制半球形 过渡形状,再压出工件所需形状。
如加强肋与边缘的距离小于(3~5t) 时,在 成形中由于边缘的收缩,需考虑增加切边余量。
2.压筋力
F KLt b
对在曲柄压力机上用薄料(t<1.5mm)对小 工件(面积 <2000mm2)压肋或压肋兼有校形工 序时的变形力按式计算。
光面校平模 a-上模浮动式 b-下模浮动式
齿面校平模:用于厚料,平直度要求高的,且表 面上容许有细痕的工件工件(校平效果好)。
齿形校平模 a)尖齿齿形 b)平齿齿形
5.4.2 整形 弯曲回弹会使工件的弯曲角度改变;由于凹 模圆角半径的限制,拉深或翻边的工件也不能达 到较小的圆角半径。利用模具使弯曲或拉深后的 冲压件局部或整体产生少量塑性变形以得到较准 确的尺寸和形状,称为整形。整形常在弯曲、拉 深、成形工序之后。
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