§ 3,4 冲 压定义:
冲压是利用冲压设备和模具对板料加压,使板料产生分离或变形以制造薄壁零件或毛坯的加工方法。因其在室温下进行,亦称 冷冲压 。
冲压的优缺点:
① 能生产形状复杂的零件,废料较少;
② 因尺寸精度高,表面粗糙度值小,冲压件可直接使用;
③ 能获得质量轻,材料消耗少,强度和刚度较高的零件;
④ 冲压操作简单,生产率高,便于机械化和自动化,故成本低。
⑤ 冲模要求高、制造复杂、成本高、只适合于大批量生产。
常用冲压设备是 剪床 和 冲床 。
冲压基本工序有 分离工序 和 变形工序 两大类。
§ 3,4 冲 压
1,冲 裁冲裁一般指落料和冲孔。 落料 是被分离的部分成为成品,而周边是废料; 冲孔 是被分离的部分成为废料,而周边是成品。
⑴ 冲裁过程冲裁过程可分为三个阶段 (图 3-49):
① 弹性变形过程
② 塑性变形过程
③ 断裂分离过程一,分离工序一,分离工序分离工序是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、修整等。
§ 3,4 冲 压正常情况下,
冲裁件的断面处有明显的三个区,
即剪裂带、光亮带和榻角。
冲裁件断面质量主要与凹凸模间隙、刃口锋利程度有关。同时受模具结构、
材料性能及厚度等因素的影响。
一 分离工序
§ 3,4 冲 压 一 分离工序
⑵ 冲裁间隙凸模与凹模的间隙为冲裁间隙。它对冲裁件尺寸精度、断面质量、模具寿命、冲裁力、卸料力等均有很大影响。设计冲裁模时,应选择一个合理的间隙 (C)。
C = m S
其中,S为材料厚度 (mm); m为与材料性能有关的系数。
实用中,材料较薄时,对于低碳钢、纯铁、铝及其合金、铜及其合金,m = 0.06~ 0.1;对于高碳钢,m=0.08~ 0.12。当材料厚度 S> 3mm时,应把系数 m适当放大。
§ 3,4 冲 压 一 分离工序
⑶ 冲裁件的排样排样是指落料件在条料、带料或板料上进行合理布置的方案,排样合理可使废料最少,材料利用率大为提高,落料件的排样分为 有接边排样 (图
3-50,a,b,c)和 无接边排样 (图 3-50,d),
无接边排样材料利用率最高,但毛刺大,尺寸精度差;有接边排样则与无接边排样相反。
§ 3,4 冲 压 一 分离工序
2,修 整修整是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属,以切掉普通冲裁时冲裁件断面上存留的裂带和毛刺,提高冲裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度 (图 3-51)。
§ 3,4 冲 压 一 分离工序
3,切 断剪断是指利用剪刀或冲模将板料沿不封闭轮廓进行分离的工序。剪刀安装在剪床上,把大板料剪成一定宽度的条料,供下一步冲压工序用。而冲模是安装在冲床上,用以制成形状简单、精度要求不高的平板零件。
变形工序是使坯料的一部分相对另一部分产生位移而不断裂的工序,包括 弯曲,拉伸,翻边,成型 等。
二,变形工序
§ 3,4 冲 压 二 变形工序
1,弯 曲
① 弯曲过程 弯曲过程及弯曲件如图 3-52所示,变形时,坯料内侧受压缩,外侧受拉伸,随着弯曲变形程度 的加剧,从内,外侧的表层逐步由弹性的压缩和拉伸变形向塑性的压缩和拉伸过渡,故弯曲时表层主要是塑性变形,而心部则为弹性变形,
§ 3,4 冲 压 二 变形工序
② 最小弯曲半径 rmin
为防止材料在弯曲时出现裂纹和断裂,
内侧的最小弯曲半径
rmin ≥(0.251)S; 轧材,
板材具有各向异性,
应尽量使坯料的纤维方向与弯曲垂直,如图 3-53。
§ 3,4 冲 压 二 变形工序
③ 弯曲件的回弹由于回弹,在设计弯曲模时,应使模具角度比零件角度小一个回弹角 β,使零件在弯曲后得到所要求的角度,β一般小于 10°,
§ 3,4 冲 压 二 变形工序
2,拉 深将板状坯料变形为空心零件的工序为拉伸,也叫拉延。拉伸形状有筒形、锥形、阶梯形、球形、
方盒形等。
⑴ 拉深过程 拉深过程如 图 3-55。
§ 3,4 冲 压 二 变形工序
⑵ 拉深中的废品拉深中的废品如图 3-56。
影响拉伸质量的因素有:
a) 凸凹模的圆角半径;
b) 凸凹模间隙;
c) 拉伸系数;
d) 润滑程度。
§ 3,4 冲 压 二 变形工序
③ 提高拉深件质量的措施:
① 改进模具结构和参数;
② 拉伸时设置压边圈 (如 图 3-57) ;
§ 3,4 冲 压 二变形工序
③ 采用多次拉伸工序 (如 图 3-58) ;
④ 拉伸时在模具上加润滑剂。
§ 3,4 冲 压 二变形工序
3,其它变形工序其它常用冲压变形工序有 翻边,扭转,收口,
成型,胀形 和 旋压 等,如图 3-59。
① 扭转 将冲裁后的半成品扭转成移动角度的工序
(图 3-59a);
② 收口 在筒形件的某个位置上,使其径向尺寸减小的工序 (图 3-59b) ;
③ 翻边 将坯料孔的边缘或外缘翻出竖立边缘的工序 (图 3-59c);
④ 胀形 利用塑性物质或液体为传动介质,使拉深半成品径向局部扩胀成形的工序 (图 3-59d) ;
⑤ 成型 在板料毛坯或零件表面局部成形,制成各种形状突起或凹陷的工序 (图 3-59e) ;
§ 3,4 冲 压 二变形工序
§ 3,4 冲 压 二变形工序
⑥ 旋压在旋转状态下,
用压杆使板料逐步成形为回转体的工序
(图 3-60) 。
§ 3,4 冲 压三,冲压件的结构工艺性
1,冲裁件的结构工艺性
① 冲裁件的外形和内孔形状应尽量简单、对称,
最好是规则 的几何形状,
且 b> 2s;
② 冲裁件直线相接处均要以圆角过渡,一般圆角半径 R> 0.5s;
③ 冲孔尺寸不能过小,一般冲孔的尺寸如 图 3-61 。
§ 3,4 冲 压 三 冲压件结构工艺性
2,弯曲件的结构工艺性
① 弯曲件的圆角半径不要小于最小弯曲半径,也不能过大;
② 弯曲件的形状应尽量对称,弯曲半径应左右对称,如图 3-62 ;
§ 3,4 冲 压 三 冲压件结构工艺性
③ 弯曲边不要过短,应使弯曲边平直部分的高度 H> 2S,如图 3-63a;
④ 弯曲带孔件时,孔的位置如图 3-63b,
L> (1.5~ 2)S,以避免孔的变形。
§ 3,4 冲 压 三 冲压件结构工艺性
3,拉深件的结构工艺性
① 拉深件形状力求简单,避免圆锥形、球面形和空间复杂曲面形,尽量采用轴对称的形状,使零件变形均匀和模具加工制造方便。
② 应使拉深件高度尽可能减低,过高、过深的拉深件易出现废品,需多次拉深。
③ 对带凸缘拉深件的凸缘宽度要适当,过宽需增加拉深次数,过小容易起皱。
④ 拉深圆筒形件时,底与壁间的圆角半径
rp≈(3~ 5)S,rd≈(4~ 8) S;
矩形盒角部的圆角半径 r> 3S。
§ 3,4 冲 压 三 冲压件结构工艺性
⑤ 对于半敞开或不对称的拉深件可采用合冲工艺,即将两个或几个零件合并成对称形状,一起冲压,然后切开
(图 3-64),以减少工序、节约材料、易于变形和保证质量。
§ 3,4 冲 压四,冲模的分类和构造
1.简单冲模在冲床一次行程中只能完成一道工序的冲模。
§ 3,4 冲 压 四 冲模的分类和构造
2,连续冲模在滑块一次冲程中,在同一冲模的不同部位上同时完成两道或数道工序的冲模 (图 3-66 ) 。
§ 3,4 冲 压 四 冲模的分类和构造
3,复合冲模 在滑块一次冲程中,在冲模同一部位上同时完成两道或数道工序的冲模 (图 3-66 ).