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三、冲压件的厚度 在保证冲压件的强度和刚度条件下,选用薄的板料比较适宜,可节省材 料 利用加强筋达以薄材代厚材如图3-65所示 四、冲压件的精度和表面质量 1冲压件精度要求: 冲压件的精度不要超过冲压工艺所能达到的一般 精度 薄料件≤IT10 冲孔件≤IT9 弯曲件≤IT10~IT9 2表面质量要求: 冲压件的表面质量一般不要高于原材料的表面质量, 要不然需要进行再加工
2)冲裁时板料变形及分离过程
三阶段: 弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段 弹性变形阶段:弹性压缩、拉伸、弯曲等变形.应力值迅速增大凸模 下料及周围板料 塑性变形阶段:冲头继续运动,板料中应力值达到屈服极限 塑变深入 刃口处硬化 裂纹 断裂分离阶段:冲头继续 上下刃口裂纹扩展、重合 2.模具间隙(凸凹模间的间隙) 凸模和凹模间隙应为材料厚度的5%~10% 1)间隙的影响 太大:撕裂现象严重,冲裁质量恶化 裂纹向里错开一段 太小:上下裂纹不重合,使毛刺增大加速模具磨损,模具寿命降低. 裂纹向外错开一段
四、成形 1含义:利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序(如图3-52所示) 2应用:主要用于制造刚性的筋条或增大半成品的部分内径.
（1）平板坯料胀形： Ⅰ原理： 平板坯料放在凹模上，加压边圈并在压边圈上施加足够大的压边力， 当凸模向凹模内压入时，坯料被压边圈压住不能向凹模内收缩， 只能靠凸模底部坯料的不断变薄，来实现变形过程。 Ⅱ应用：压制突起、凹坑、加强筋、花纹图及印记等，和拉深成形 结合，用于增大汽车覆盖件刚度
分离工序
1.冲裁 1)定义及包含内容 定义:使金属板料沿封闭的轮廓线分离的工序 内容: 冲孔:在金属板料上冲出孔洞,冲下的是废料,余下的是产品 落料:在金属板料上冲下工件,冲下的是产品,余下的是废料 二者共性:材料变形过程及模具结构一致 相异处:(1) 冲孔是在板料上冲出孔洞,冲下部分是废料 (2)落料在板料上冲下工件,剩余部分是废料
2）起皱缺陷 如图3-46所示 原因:法兰部分在切向压应力作用下产生. 影响:坯料拉断而报废 措施:采用设置压边圈(图3-47)
二、弯曲 1定义及变形区变形 1）定义:将平直板料弯成具有一定角度和曲率的变形工序
2）变形区变形:变形区外层金属受切向拉应力作用,发生伸长变形.内 层金属受切向压应力作用,产生压缩变形,在这两个应力--应变区之 间存在一个不产生应力--应变的中性层,其位置在板料中心部位. 外表层:存在最大的切向拉应力和最大的伸长变形,是最危险部位,如果 最大拉应力超过材料强度极限,造成板料破裂. 最大拉应力:与弯曲半径r、板料厚度s及材料性能有关板料越厚,内弯 曲半径r越小,拉应力越大 rmin=(0.25~1)δ δ - 板料厚度 设计弯曲件时,应使实际弯曲半径r≧最小弯曲半径rmin且下料时, 使 弯曲产生拉应力方向与板料内锻造流线方向一致.弯曲线与纤维方 向垂直
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二、特点(与锻及其他方法比较) 1.原材料必须具有足够的塑性和较低的变形抗力. 常用:低碳钢、铜合金、铝合金及合金钢等. 2.冲件结构轻巧、强度和钢度较高. 3.冲压件尺寸精度较高,质量稳定、互换性好. 4.生产操作简单,生产率高,便于实现机械化和自动化. 5.冲压模具结构复杂,精度要求高,制造费用高,适用于大批量生产条件 下. 6.可冲压出形状复杂的零件,废料少 三、基本工序 分离工序 冲裁 落料 冲孔 切断 修整 变形工序 弯曲 成形 拉深 翻边
平板坯料胀形
（2）管坯胀形： Ⅰ原理： 在凸模压力的作用下，管坯内的橡胶变形，直径增大，将管坯直径 胀大，靠向凹模。胀形结束后，凸模抽回，橡胶恢复原状，从胀 形件中取出。凹模采用分瓣式，从外套中取出后即可分开，将胀 形件从中取出。有时也可以用液体或气体代替橡胶。 Ⅱ应用：复杂的空心零件，例如波纹管、高压气瓶等
板料冲压
概述
板料冲压是机械制造中的重要加工方法之一，它在现代工业的许多 部门都得到广泛的应用，尤其在汽车、拖拉机、电机、电器、无 线电、仪器、仪表等，兵器及日用品生产等工业部门中占有重要 的地位. 一、定义:利用装在冲床上的冲模对金属板料加压,使之产生变形或分 离,从而获得零件或毛坯的加工方法称为板料冲压.此种方法的坯料 一般都是比较薄的金属板料,而且冲压时不需加热,故又称为薄板冲 压或冷冲压(冷冲). 只有当板料厚度超过8~10mm时,才用热冲压
3对拉深件的要求 (1)拉深件外形应简单、对称,深度不宜过大 (2)拉深件圆角半径要合适
二、简化工艺及节省材料的设计 1)对形状复杂件 可将其分成若干个简单件,分别冲压后再组合成整体 件(如图3-62所示)
2)采用冲口工艺,减少组合件数量(图3-63)
3)保证使用性能的情况下 ,尽量简化拉深件的结构如图 3-64所示消音 器后盖(八道工序简化为二道工序省料50%)
6.冲裁件切断 切断:用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓进行分离的工序
变形工序 一、拉深 1拉深含义及实例 含义 : 使平面板料变为开口的中空形状零件的冲压工序称拉深又称 “拉延” 实例:如图3-43所示 板料 杯形零件
2拉深变形过程及应力分布 1)变形过程:(以图A为例)如图B分析所示
拉深工序
பைடு நூலகம்
图A拉深过程 1凸模 2压边圈 3板料 4凹模
三、翻边 1含义:在带孔的平坯料上用扩孔的方法获得凸缘的工序(图3-51所示)
翻边工序
2技术要求: 凸模圆角半径r凸=(4~9) δ 翻边孔直径:如果超过允许值,会使孔的边缘造成破裂,允许值用K0衡 量 K0~翻边系数 K0=d0/d d0------翻边前孔径尺寸 d-------翻边后孔径尺寸 镀锡铁皮:k0≧0.65 酸洗钢:k0≧0.68 3复合工艺:零件所需凸缘的高度较大时,直接成形困难采用先拉深,后 冲孔,再翻边的工艺 翻边在汽车、拖拉机、车辆等工业部门的应用更为普遍
影响因素: (1)凹凸模的圆角半径 凹凸模的圆角半径过小时,容易将板料拉穿,r凸=(0.6~0.1)r凹；r凹=10δ (2)凹凸模间隙:间隙过大过小都有影响 取单边间隙C=(1.1~1.2) δ (3)拉深系数(衡量拉深变形程度的指标) 含义: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.m 越小,变形程度越大易产生拉穿品m≧0.5─0.8 (4)润滑:目的 减小磨擦,降低拉伸件壁部的拉应力及减小磨具磨损 措施加润滑剂或对坯料表面处理
2弹复现象 1）产生:在外载荷作用下,板料产生的弯曲变形由弹性变形和塑性变 形两部分组成;当外载去除后,塑性变形保留下来,弹性变形部分则 要恢复,从而使板料产生弯曲方向相反的变形这一现象叫弹性现象. 2）影响:影响弯曲件的尺寸精度,使被弯曲的角度增大,材料屈服强度 越高,弹复角越大、弯曲半径越大,在整个变形过程中,弹性变形比 例越大,弹复现象严重. “曲率半径大的零件不易弯曲成形” 弹复角大,回弹现象严重,不易成 形 3）克服措施 ①利用弹复规律,增大凸模压下量,或适当改变模具尺寸,使弹复后达 到零件要求的尺寸.使模具的角度比成品件角度小一个回弹角,保 证成品件的弯曲角度准确. ②通过改变弯曲时的应力状态,把弹复现象限制在最小范围内 回弹角: 0至10度
管坯胀形
冲压件结构工艺性
冲压件的设计不仅应保证具有良好的使用性能也应具有良好的工艺 性能 影响冲压件工艺性的主要因素:冲压件形状、冲压件尺寸、冲压件精 度、冲压件材料 一、冲压件的形状及尺寸 1对落料件及冲孔件的要求 (1)落料件的外形和冲孔件的孔形力求简单对称排样时要提高材料利 用率如图3-56所示昼采用圆形或矩形等规则形状如图3-57所示排 样与材料关系
4.冲裁件修整 修整工序:利用修整模沿冲裁件的外缘或内孔,切去一薄层金属,以除去 塌角、剪带和毛刺等,进而提高冲裁件尺寸精度和表面质量 a)外缘修整 修整外形 b)内孔修整 修整内孔 修整的机理与冲裁完全不同,与切削加工相似 大间隙冲裁件:10%S 小间隙冲裁件:8%S
5.冲裁件排样 排样:指落料件在条料、带料或板料上合理布置的方法 排样合理,使废料少,提高材料利用率分为无搭边排样和有搭边排样
2)间隙选择: ①冲裁件断面质量要求高时选较小的间隙值. ②对断面质量无严格要求时,应尽可能加大间隙,提高冲模寿命. 3)单边间隙(C)的合理数值计算C=mδ m系数 δ 板厚 3. 凸凹模刃口尺寸确定(取决于冲裁件尺寸和冲模间隙) ① 设计冲孔模具时,应使凸模刃口尺寸等于所要求的孔的尺寸, 凹模 刃口尺寸则是孔的尺寸加上两倍间隙值. ②设计落料模具时,应使凹模刃口尺寸为成品尺寸, 凸模则减去相应 的间隙值. ③落料时凹模刃口的尺寸应靠近落料公差范围内的最小尺寸;冲孔时, 选取凸模靠近孔的公差范围内的最大尺寸
图B拉深过程中的变形和应力
拉深零件底部是由凸模底部的板料OAB区金属被压入凹模而成,这部 分与金属基本不变形.拉深零件侧壁(ABDC区)是由底部以外的环 形部分变形而成,如继续拉深,CDFE区也将转化成侧壁 2)应力分布(规律)如图B所示 底部:径向和切向拉应力 侧壁:单向轴向拉应力 凹模外部环形区:径向拉应力和切向压应力 3应力分布影响 应力作用,拉深件壁厚在不同的部位有减薄或增厚的变化. 4拉深中的废品 拉深件主要受拉应力作用,当拉应力超过材料的强度极限时,拉深件将 被拉穿成废品. 1）拉穿现象及其影响因素 现象:拉应力值超过材料的强度极限时,拉深料将补拉穿成废品.(如图 3-44所示)
(2)冲裁件的结构尺寸必须考虑材料厚度如图3-58所示
(3)冲裁件上直线与直线、曲线与直线的交接处,均应用圆弧连接(避免 尖角处应力集中形成裂纹) 2对弯曲件的要求 (1)弯曲件形状应尽量对称,弯曲半径要大于材料允许的最小弯曲半径 (2)弯曲边不宜过短H>2δ (3)弯曲带孔件,为避免变形,孔的位置要合适L>(1.5~2)δ
