第八章冷冲压工艺讲课讲稿Word文档下载推荐.docx
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有色金属:
铝
硬铝
紫铜
黄铜
铅
8.3冲裁工艺
剪裁—在剪床上将板料剪成条状。
直口剪:
精度↑
斜口剪:
省力、速度↑
剪裁是一个备料过程,为下一道工序服务。
冲裁—利用冲模使板料沿一定的封闭曲线分离为两部分的加工方法。
形式:
落料(曲线内为制件)
冲孔(曲线外为制件)
模具:
冲模、凹模。
一、冲裁的工作原理(旧图8-1)
1--模柄
2--凸模
3--凹模
4--下模座
5--条料
图8—2
冲裁时材料分离的三个阶段
①弹性变形阶段(材料压缩和弯曲<)
②塑性变形阶段
≥→材料纤维弯曲和拉伸
=→上下刃口处材料形成微小裂纹
③剪裂阶段
上下裂纹扩展→上下裂纹重合(剪断)(旧图8-2)
图8—3
圆角带—塑变开始时形成(纤维弯曲)
光亮带—塑变过程中形成(研磨形成)
断裂带—最后剪裂时形成(撕裂形成)
二、冲裁件的质量分析
1.影响尺寸精度的因素
①模具制造精度。
模具精度↑→制件精度↑
②回弹现象。
较软材料回弹↓→制件精度↑
硬料回弹↑→制件精度↓
3材料的相对厚度t/D(D冲裁件直径)
t/D↑→弹性变形量↓→制件精度↑
4冲裁间隙(凸、凹模的间隙)
落料时:
间隙大,材料除受剪外还有拉伸弹性变形,落料后,回弹严重,尺寸↓。
冲孔时间隙大→尺寸↑。
∴要选择合理的间隙。
5制件的尺寸越小,形状越简单,制造精度↑
2.影响断面质量的因素(旧图8-3)
图8—4
影响断面质量的因素主要是冲裁间隙,间隙过大或过小,会使上、下裂纹不重合,导致断面出现较多的毛刺及其它疵病。
3.毛刺:
间隙不合理出现毛刺。
刃口磨钝出现毛刺。
三、冲裁间隙
冲裁间隙—凸模与凹模间的双边间隙,记为S(旧图8-5)
S=D-d
D—凹模刃口尺寸
d—凸模刃口尺寸
图8—5
S除对尺寸精度、断面质量有影响外,还对冲裁力和模具的寿命有明显的影响。
所以S的选择是冲裁工艺中的一个重要工作,常用查表法确定。
查表时表中所列间隙是最小合理间隙。
∵凸、凹模在工作时逐渐磨损,间隙要逐步扩大,
∴制造新模具时,考虑模具有长的寿命,应采用最小合理间隙。
四、凸模和凹模的刃口尺寸设计
落料件尺寸接近凹模刃口尺寸。
冲孔件尺寸接近凸模刃口尺寸。
(确定尺寸时还要考虑:
模具磨损在一定的范围内仍能使用)
1.圆形制件冲裁时凸、凹模刃口尺寸
①落料(先确定Da)
Da=(dmax-M)
Da------凹刃口直径
Dmax----制件最大尺寸
M-------磨损余量(由冲裁件公差查表确定)
-----凹模制造公差
dt=(dmax-M-S)
dt------凸模刃口直径
S-------最小合理间隙
-----凸模制造公差
②冲孔:
(先定dt)
dt=(Dmin+M)
Da=(Dmin+M+S)
Dmin—冲制孔的最小极限尺寸
2.非圆形冲裁件刃口尺寸确定
①落料:
(以凹模为基准来配作凸模)(旧图8-7)
图8—6
a)凹模磨损后变大的尺寸。
Aa=(Amax-M)
=
b)凹模磨损后变小的尺寸。
Ba=(Bmin+M)
c)凹模磨损后没有变化的尺寸。
当制件尺寸标注为C时:
Ca=(C+0.5δ)±
δa
当制件标注为C时
Ca=(C-0.5δ)±
当制件尺寸标注为C±
δ′时
Ca=C±
δa′
δ′—制件偏差
δa′=δ′/4
②冲孔(以凸模为基准件配作凹模)
五、精密冲裁工艺(旧图8-9)
1----齿圈压板
2----凸模
3—--条料
4—--凹模
5—--反顶压板
--主冲力--齿圈压力--反顶力
图8—7
特点:
凸凹模带小圆角;
V型齿圈压板;
反顶压板;
变形区处于三向压应力状态。
8.4弯曲工艺
弯曲—将板料弯成一定角度或一定形状的压力加工方法。
一、弯曲变形分析(旧图8-14)
α—弯曲角(变形区所对的角)
R—弯曲半径。
—中性层曲率半径。
弯曲变形只发生在弯曲件的圆角附近,而直线部分不产生塑性变形;
变形区内上端纤维受压(缩短),下端纤维受拉(伸长)。
图8—8
变形区横断面:
(旧图8-15)
窄板(B<
3t)呈扇形
宽板(B>
3t)仍为矩形,
宽度B无变化,厚度略有变化
图8—9
二、弯曲的回弹现象(旧图8-16)
回弹—由于制件弯曲时存在的弹性变形,使其形状改变的现象。
回弹角—△α(回弹引起的弯曲角度的变化值。
代表回弹程度)。
图8—10
△=-
—制件在模具内的弯曲角
—制件自然状态的弯曲角
1.影响△α的主要因素:
1材料的机械性能
△α∝σs△α∝E
②弯曲制件的形状
△αV>
△αUV,U形制件
3弯曲程度R/t(R—弯曲半径,t—材料厚度)
R/t↓→变形↑→△α↓
4制件越宽,△α越大。
2.减小△α的措施(旧图8-17)
(a)(b)预先给一反向△α
(c)制件底部曲面
(d)(e)减小接触面积,增大弯曲部位的单位压力。
图8—11
三、最小弯曲半径
最小弯曲半径—弯曲件开裂之前的临界弯曲半径(弯曲件外层纤维易被拉裂)
设计弯曲件时,要使零件的弯曲半径大于最小弯曲半径。
最小弯曲半径由试验法确定。
(材料不同,弯曲线线方向不同,最小弯曲半径也不同)
制件排样时:
弯曲线方向与材料纤维方向不应重合(旧图8-17)
图8—12
材料纤维方向垂直于弯曲线,制件不易断裂;
材料纤维方向平行于弯曲线,制件易断裂。
所以尽量使材料纤维方向垂直于弯曲线,获得的制件具有较高的强度。
在双向(或多向)弯曲时,应使弯曲线与材料纤维有一定的角度。
(弯曲线与纤维线成45°
角)。
当弯曲件的弯曲半径小于最小弯曲半径时,应分多次弯曲,即先弯成具有较大圆角半径的弯角。
然后再弯成所要求的弯曲半径。
(或中间回火处理提高制件塑性)
8.5引伸工艺
引伸工艺—利用模具将板料变成开口空心制件的压力加工方法。
凸、凹模都带有圆角而不是刃口。
变薄引伸(间隙<
板料厚)
引伸
不变薄引伸(间隙>
引信装定帽、保护帽等盂状制件。
一、引伸原理(旧图8-20)
图8—13
1—引伸凸模;
2—压边圈;
3—引伸坯料;
4—引伸凹模
引伸特征:
金属产生流动变形(旧图8-22)
图8—14
引伸件在引伸过程中的应力状态(旧图8-23)
图8—15
起皱—由于切向压力,使较薄材料在凸缘的整个圆周产生波浪形的连续弯曲现象。
(旧图8-24)
图8—16
防起皱-→加压边圈。
有压边圈引伸时制件壁厚变化(t=1.0)(旧图8-25)
由实测壁厚观察到,D区变薄最严重0.92,
该区一直受拉应力和凸模的压力,所以常被拉裂。
图8—17
保证引伸件质量的措施:
1选择合理的变形程度m,对高度较大件应多次引伸,并中间退火消除硬化。
2必要时采用压边圈。
3选择合理的间隙及凸、凹模的圆角半径。
4选择合理的润滑剂。
二、引伸件平板坯料尺寸的确定
等面积法—根据制件表面积和坯料面积相等来确定坯料尺寸。
(旧图8-26)
图8—18
F0=F=f1+f2+f3
坯料直径D=D0+2△h△h----修边余量
三、引伸系数和引伸次数的确定
1.引伸系数m
m—代表引伸件某次引伸的变形程度。
(旧图8-29)
图8—19
第一次引伸系数:
m=d/D
第二次引伸系数:
m=d/d
………………
第n次引伸系数:
m=d/d
D—坯料直径
d—制件外径
极限引伸系数由查表法确定(……)。
2.引伸次数n的确定
1计算法
m1—首次引伸系数
m—以后各次引伸系数的平均值
d—制件直径
2查表法
由零件相对高度h/d和坯料相对厚度(t/D×
100)查表得n,然后再按一定规律对m进行调整。
3推算法
由t/D查得极限引伸系数系列(……)。
半成品直径:
d=D
d=d
………
d=d
当d≤d(制件外径)时,n即为所确定引伸次数。
然后由n依次确定m
四、凸缘圆筒件的引伸(旧图8-31)
图8—20
五、锥形件的引伸(旧图8-34)
图8—21
六、引伸模工作部分尺寸的确定
1.间隙S的确定。
S—单边间隙
S的作用—减小材料与凹模间的摩擦。
S↑—制件易起皱
S↓—制件筒壁易变薄,被拉裂。
不用压边圈时:
S=(1.0~1.1)t
采用压边圈时:
S=tmax+ct
t—材料公称厚度
tmax—材料的最大厚度
c—间隙系数
2.凸、凹模工作部分尺寸的确定。
(考虑模具磨损和引伸件的回弹)
最后一道工序的凸、凹模尺寸:
(旧图8-35)
(a)图:
先定凹模尺寸:
再定凸模尺寸:
(b)图:
先定凸模尺寸:
后定凹模尺寸:
Dmax—引伸件外径的最大极限尺寸
—引伸件内径的最小极限尺寸
δ—引伸件的公差
图8—22δa,dt—凹、凸模的制造公差
8.6冷冲压件的工艺结构设计
一、冲裁件的结构工艺性
1.冲裁件形状力求简单、对称,采用规则形状。
2.避免过长的悬臂和切口。
〔八章自画图2〕
H≤5b,
b>2t
图8—23
3.冲裁件的外形和内形转角处以圆弧过渡。
(尖角易开裂)。
4.冲孔时,孔的尺寸不应过小(孔↓→凸径↓→强度↓)。
5.制件上孔与孔间、孔与边缘之间的距离不应过小≥2t。
6.在弯曲件或引伸件上冲孔时,其孔壁与制件直壁之间应保证一定距离。
〔八章自画图3〕
图8—24
二、弯曲件的结构工艺性
1.弯曲件的圆角半径不应小于最小弯曲半径。
2.弯曲件的弯边长度不宜过小。
〔八章自画图4〕
h>R+2t
图8—25
3.弯曲线不应与阶梯部重合。
4.弯曲部位不要有孔。
5.弯曲件形状应对称,弯曲半径也应一致。
6.弯曲线不要与材料纤维平行。
7.尺寸标注要合理。
〔八章自画图5〕
比容易获得
图8—26
三、引伸件的结构工艺性
1.引伸件的形状应尽量简单对称。
2.引伸件各部位尺寸比例要恰当。
〔八章自画图6〕
图8—27
3.凸缘的外廓应与引伸部分的轮廓相似。
4.圆角半径应尽量大些。
5.在引伸件的底部或凸缘上的孔壁到筒的侧壁距离a不应过小。
〔八章自画图7〕
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