冲压概论
- 格式:doc
- 大小:40.00 KB
- 文档页数:5
冲压基础知识第⼀章冷冲压概论1.1冲压⼯艺特点1.冲压是⾦属塑性成形的基本⽅法之⼀,它利⽤冲模在压机上对⾦属板料施加压⼒,使其分离或变形,从⽽得到⼀定形状,并且满⾜⼀定使⽤要求零件的加⼯⽅法。
通常在常温(冷态)下进⾏,⼜称冷冲压。
主要⽤于加⼯板料,⼜称板料冲压。
2.冲压三要素:冲床、模具、原材料。
1.2 冷冲压基本⼯序及模具1.冲压⼯序分离⼯序:指冲压过程中使冲压件与板料沿⼀定的轮廓相互分离的⼯序。
基本⼯序:冲孔、落料、切断、切⼝、切边、剖切、整修等。
成形⼯序:指材料在不破裂的条件下产⽣塑性变形,从⽽获得⼀定形状、尺⼨和精度要求的零件。
基本⼯序:弯曲、拉深、成形、冷挤压等。
2.模具1)单⼯序模:在冲压的⼀次⾏程过程中,只能完成⼀个冲压⼯序的模具。
2)级进模:在冲压的⼀次⾏程过程中,在不同的⼯位上同时完成两道或两道以上冲压⼯序的模具。
3)复合模:在冲压的⼀次⾏程过程中,在同⼀⼯位上同时完成两道或两道以上冲压⼯序的模具。
复合冲压模有正装式和倒装式两种结构。
其中正装式是凸凹模置于上模部分,倒装式则是凸凹模置于下模部分。
3.常见冲压⼯序及相应模具1)分离⼯序(1)冲孔:⽤冲孔模沿封闭轮廓冲裁⼯件或⽑坯,冲下部分为废料。
(2)落料:⽤落料模沿封闭轮廓冲裁板料或条料,冲下部分为制件。
(3)切断:⽤剪刃或模具切断板料或条料的部分周边,并使其分离。
(4)切⼝:⽤切⼝模将部分材料切开,但并不使它完全分离,切开部分材料发⽣弯曲。
(5)切边:⽤切边模将坯件边缘的多余材料冲切下来。
(6)剖切:⽤剖切模将坯件(弯曲件或拉深件)剖成两部分或⼏部分。
(7)整修:⽤整修模去掉坯件外缘或内孔的余量,以得到光滑的断⾯和精确的尺⼨。
2)塑性变形⼯序(1)弯曲:把平⾯⽑坯料制成具有⼀定⾓度和尺⼨要求的⼀种塑性成形⼯艺。
压弯:⽤弯曲模将平板(或丝料、杆件)⽑坯压弯成⼀定尺⼨和⾓度,或将已弯件作进⼀步弯曲。
卷边:⽤卷边模将条料端部按⼀定半径卷成圆形。
沖壓加工籍由簡單的沖壓動作,配合材料的自動或半自動進給而得到簡單乃至複雜形狀的制品。
不但生產能自動化,而且制成品也具一致性和互換性。
從一個小墊圈,螺帽,螺絲,家電零件到汽車的外殼等都可以用沖壓加工來完成。
沖壓加工的發展相當迅速,很多需大量生產的制品都可以用此法來加工以得到相當低的制造成本,最終能得到很大的經濟效益。
一沖壓的概念沖壓是在常溫下,利用沖模(模具)在壓力機(沖床)上對材料施加壓力,使其產生塑性變形或分離,以此獲得所需形狀和尺寸的零件的一種壓力加工方法。
沖壓加工一般分為沖剪加工,彎曲加工,成形加工,引伸加工和壓縮加工五大類。
首先,為什麼沖壓加工發展的如此迅速?這是由於它有以下的特性:1 可以使用自動化的生產機械輿自動化原料進給和排料的裝置,使生產效率大幅度增加,適合大量生產;2 制成品的形狀及尺寸具一致性,所以互換性良好;3 由簡單的沖壓動作就可以得到高強度,剛性大,形狀複雜的產品;4 輿其它加工方法比較,沖壓加工廢料率小,所以利用率高;雖然沖壓加工具有以上優點,但也有以下的缺點:1 模具制做成本高,尤其是精密模具,因此不適合少量生產;2 模具制做不容易,需要有較佳的制做設備和技術;3 沖床作業產生的噪音大,而且危險性大。
二沖床的種類我們所使用的沖床有很多的種類,要根據具體情況來分析所需要的機型。
沖床依動力來分類,可分為人力和動力倆大類。
人力沖床呵分為手動式輿腳踏式兩種。
動力沖床依驅動滑塊方式的不同,可分為:(1)機械式;(2)氣壓式;(3)液壓式;(4)電磁式等四種驅動方式的沖床。
下面分別介紹一下:1 人力沖床(Man power press)人力沖床是指沖床的動力來源是人的手或腳,籍著手輿腳的力量透過螺桿,齒輪等傳動裝置來使滑塊上下運動。
人力沖床主要油下列幾種:*手動偏心沖床利用轉動手輪,籍由偏心機構,使滑塊上下往復運動。
*手動螺桿沖轉動手輪,籍螺桿機構,使滑塊上下往復運動。
*腳踏式沖床利用腳踏板帶動連桿使沖床上下往復運動。
塑性成型工艺(冲压)主讲:刘建---版权所有(2010-2011)课程情况总体简介授课学时:36学时课程性质:本课程是材料成型与控制工程本科专业学生必修的最重要专业课之一,是塑性成型工艺理论的重要组成部分。
通过本课程的学习,使学生了解掌握冲压工艺的基本理论,通过冲裁、弯曲、拉深、其他冲压成形、冲压工艺规程的制订等内容的学习,掌握评价板材成形各项指标,各冲压工艺的原理和工艺技术,能够进行冲压工艺过程方案的编制。
了解国内外冲压技术及材料的最新发展动向。
综合成绩评定:平时成绩占30%,期末成绩占70%。
课程情况总体简介课程基本内容:冲压工艺的基本情况介绍,详细讲述冲压工艺的状况及特点。
冲压变形基础理论,详细讲述变形原理、冲压材料及其冲压成形性能。
冲裁工艺,详细讲述冲裁变形的机理,模具的间隙,冲裁力的计算及降低冲裁力的方法,排样。
弯曲工艺,详细讲述板料弯曲的现象及其原因,窄板弯曲和宽板弯曲时的应力应变状态分析,宽板弯曲时的应力和弯矩计算,弯曲回弹。
拉深工艺,详细讲述圆筒件拉深的变形过程,圆筒件拉深工艺计算。
其他冲压成形,详细讲述胀形,翻孔与翻边。
冲压工艺过程方案的编制,详细讲述冲压工序的安排和工艺方案的编制。
冲压产品生产流程:(冲压)产品设计冲压成形工艺设计冲压模具设计冲模制造冲压产品生产相互影响相互关联冲模设计与制造流程图在开始本门课程时让我们来看看如下零件是如何加工的?汽车发动机用垫圈:在开始本门课程时让我们来看看如下零件是如何加工的?汽车发动机支架:在开始本门课程时让我们来看看如下零件是如何加工的?普通垫片:在开始本门课程时让我们来看看如下零件是如何加工的?常用五金件:动画主要内容:一、冲压的概念、特点和应用二、冲压的现状和发展趋势三、冲压基本工序的分类学习目的与要求:◆掌握冲压及模具的概念;◆了解冲压的特点、发展及应用;◆掌握冲压工序的分类,认识基本冲压工序。
教学重点与难点:◆重点:冲压及模具的基本概念、工艺特点及基本工序。
《冲压基础知识综合性概述》一、引言冲压作为一种重要的金属加工方法,在现代工业生产中占据着举足轻重的地位。
从汽车制造到电子产品,从航空航天到日常用品,冲压工艺的应用无处不在。
本文将对冲压基础知识进行全面的阐述与分析,涵盖基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势等方面,为读者提供一个系统而深入的了解。
二、冲压的基本概念1. 定义冲压是利用安装在压力机上的模具对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需零件的一种加工方法。
冲压通常在室温下进行,故也称为冷冲压。
2. 特点(1)高效性:冲压生产效率高,可实现高速自动化生产,适用于大批量生产。
(2)精度高:通过模具的精确设计和制造,可以获得高精度的零件。
(3)材料利用率高:冲压过程中材料的变形较为合理,能够充分利用材料,减少浪费。
(4)可加工复杂形状:能够加工出各种复杂形状的零件,满足不同产品的需求。
3. 冲压工艺的分类(1)分离工序:使材料沿一定的轮廓线分离,如剪切、冲裁等。
(2)成形工序:使材料产生塑性变形,如弯曲、拉深、胀形等。
三、冲压的核心理论1. 材料的塑性变形理论冲压过程中,材料在模具的作用下发生塑性变形。
塑性变形的本质是材料内部晶体的滑移和孪生。
了解材料的塑性变形规律对于合理设计冲压工艺和模具至关重要。
2. 应力与应变分析在冲压过程中,材料受到各种应力的作用,如拉应力、压应力、剪应力等。
通过应力与应变分析,可以确定材料的变形程度和变形方式,为模具设计提供依据。
3. 模具设计理论模具是冲压工艺的核心,模具的设计直接影响到冲压零件的质量和生产效率。
模具设计需要考虑零件的形状、尺寸、精度要求、材料性能以及生产批量等因素。
同时,还需要考虑模具的结构强度、耐磨性、寿命等问题。
四、冲压的发展历程1. 古代冲压技术早在古代,人类就已经开始使用冲压技术。
例如,中国古代的青铜器制造中就采用了冲压工艺。
古代的冲压技术主要依靠手工操作,生产效率低,精度也不高。
冲压:靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力,使之产生塑性变形或分离,从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。
冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工),合称锻压。
冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。
全世界的钢材中,有60~70%是板材,其中大部分经过冲压制成成品。
汽车的车身、底盘、油箱、散热器片,锅炉的汽包,容器的壳体,电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。
仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中,也有大量冲压件。
1概述2加工特点3存在问题4解决问题的方案5工艺分类▪分离工序(冲裁)▪成形工序6材料7模具8专用设备9润滑10安全生产11行业分类1概述冲压sheet metal forming;stamping利用模具在压力机上将金属板材制成各种板片状零件和壳体、容器类工件,或将管件制成各种管状工件。
这类在冷态进行的成型工艺方法称为冷冲压,简称冲压。
[1]冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力,使板料在模具里直接受到变形力并进行变形,从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。
板料,模具和设备是冲压加工的三要素。
按冲压加工温度分为热冲压和冷冲压。
前者适合变形抗力高,塑性较差的板料加工;后者则在室温下进行,是薄板常用的冲压方法。
它是金属塑性加工(或压力加工)的主要方法之一,也隶属于材料成型工程技术。
冲压所使用的模具称为冲压模具,简称冲模。
冲模是将材料(金属或非金属)批量加工成所需冲件的专用工具。
冲模在冲压中至关重要,没有符合要求的冲模,批量冲压生产就难以进行;没有先进的冲模,先进的冲压工艺就无法实现。
冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素,只有它们相互结合才能得出冲压件。
2加工特点冲压件与铸件、锻件相比,具有薄、匀、轻、强的特点。
冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件,以提高其刚性。
由于采用精密模具,工件精度可达微米级,且重复精度高、规格一致,可以冲压出孔窝、凸台等。
冷冲压件一般不再经切削加工,或仅需要少量的切削加工。
热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件,但仍优于铸件、锻件,切削加工量少。
冲压是高效的生产方法,采用复合模,尤其是多工位级进模,可在一台压力机(单工位或多工位的)上完成多道冲压工序,实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。
生产效率高,劳动条件好,生产成本低,一般每分钟可生产数百件。
与机械加工及塑性加工的其它方法相比,冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。
主要表现如下:(1) 冲压加工的生产效率高,且操作方便,易于实现机械化与自动化。
这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工,普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次,高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上,而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。
(2)冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度,且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。
(3)冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件,如小到钟表的秒表,大到汽车纵梁、覆盖件等,加上冲压时材料的冷变形硬化效应,冲压的强度和刚度均较高。
(4)冲压一般没有切屑碎料生成,材料的消耗较少,且不需其它加热设备,因而是一种省料,节能的加工方法,冲压件的成本较低。
由于冲压具有如此优越性,冲压加工在国民经济各个领域应用范围相当广泛。
例如,在宇航,航空,军工,机械,农机,电子,信息,铁道,邮电,交通,化工,医疗器具,日用电器及轻工等部门里都有冲压加工。
不但整个产业界都用到它,而且每个人都直接与冲压产品发生联系。
像飞机,火车,汽车,拖拉机上就有许多大,中,小型冲压件。
小轿车的车身,车架及车圈等零部件都是冲压加工出来的。
据有关调查统计,自行车,缝纫机,手表里有80%是冲压件;电视机,收录机,摄像机里有90%是冲压件;还有食品金属罐壳,钢精锅炉,搪瓷盆碗及不锈钢餐具,全都是使用模具的冲压加工产品;就连电脑的硬件中也缺少不了冲压件。
3存在问题1、模具问题冲压加工所使用的模具一般具有专用性,有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形,且模具制造的精度高,技术要求高,是技术密集型产品。
所以,只有在冲压件生产批量较大的情况下,冲压加工的优点才能充分体现,从而获得较好的经济效益的。
2、安全问题冲压加工也存在着一些问题和缺点。
主要表现在冲压加工时产生的噪音和振动两种公害,而且操作者的安全事故时有发生。
不过,这些问题并不完全是由于冲压加工工艺及模具本身带来的,而主要是由于传统的冲压设备及落后的手工操作造成的。
随着科学技术的进步,特别是计算机技术的发展,随着机电一体化技术的进步,这些问题一定会尽快而完善的得到解决。
3、高强度钢冲压当今高强钢、超高强钢很好的实现了车辆的轻量化,提高了车辆的碰撞强度和安全性能,因此成为车用钢材的重要发展方向。
但随着板料强度的提高,传统的冷冲压工艺在成型过程中容易产生破裂现象,无法满足高强度钢板的加工工艺要求。
在无法满足成型条件的情况下,目前国际上逐渐研究超高强度钢板的热冲压成形技术。
该技术是综合了成形、传热以及组织相变的一种新工艺,主要是利用高温奥氏体状态下,板料的塑性增加,屈服强度降低的特点,通过模具进行成形的工艺。
但是热成型需要对工艺条件、金属相变、CAE分析技术进行深入研究,目前该技术被国外厂商垄断,国内发展缓慢。
[2]4解决问题的方案过去在生产深冲或者重冲工件,大家都认为耐压型(EP) 润滑油是保护模具的最好选择。
硫和氯EP添加剂被混合到纯油中来提高模具寿命已经有很长的历史了。
但是随着新金属--高强度钢的出现,环保要求的严格,EP油基润滑油的价值已经减少,甚至失去市场。
在高温下高强度钢的成型,EP油基润滑油失去了它的性能,无法在极温应用中提供物理的模具保护隔膜。
而极温型的IRMCO高固体聚合物润滑剂则可以提供必要的保护。
随着金属在冲压模具中变形,温度不断升高,EP油基润滑油都会变薄,有些情况下会达到闪点或者烧着(冒烟)。
IRMCO水基冲压润滑剂一般开始喷上去时稠度低得多。
随着成形过程中温度的上升,会变得更稠更坚韧。
实际上高分子聚合物极温润滑剂都有“热寻性”而且会粘到金属上,形成一个可以降低摩擦的隔膜。
这个保护屏障可以允许工件延展,在最高要求的工件成型时没有破裂和粘接,以此来控制摩擦和金属流动。
有效的保护了模具,延长了模具使用寿命,提高了冲压的强度。
5工艺分类冲压主要是按工艺分类,可分为分离工序和成形工序两大类。
分离工序也称冲裁,其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离,同时保证分离断面的质量要求(表1)。
成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形,制成所需形状和尺寸的工件。
在实际生产中,常常是多种工序综合应用于一个工件。
冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。
分离工序(冲裁)是使用模具分离材料的一种基本冲压工序,它可以直接制成平板零件或为其他冲压工序如弯曲、拉深、成形等准备毛坯,也可以在已成形的冲压件上进行切口、修边等。
冲裁广泛用于汽车、家用电器、电子、仪器仪表、机械、铁道、通信、化工、轻工、纺织以及航空航天等工业部门。
冲裁加工约占整个冲压加工工序的50%~60%。
成形工序弯曲:将金属板材、管件和型材弯成一定角度、曲率和形状的塑性成型方法。
弯曲是冲压件生产中广泛采用的主要工序之一。
金属材料的弯曲实质上是一个弹塑性变形过程,在卸载后,工件会产生方向的弹性恢复变形,称回弹。
回弹影响工件的精度,是弯曲工艺必须考虑的技术关键。
[1]拉深拉深也称拉延或压延,是利用模具使冲裁后得到的平板坯料变成开口的空心零件的冲压加工方法。
用拉深工艺可以制成筒形、阶梯形、锥形、球形、盒形和其他不规则形状的薄壁零件。
如果与其他冲压成形工艺配合,还可制造形状极为复杂的零件。
在冲压生产中,拉深件的种类很多。
由于其几何形状特点不同,变形区的位置、变形的性质、变形的分布以及坯料各部位的应力状态和分布规律有着相当大的、甚至是本质的差别。
所以工艺参数、工序数目与顺序的确定方法及模具设计原则与方法都不一样。
各种拉深件按变形力学的特点可分为直壁回转体(圆筒形件)、直壁非回转体(盒形体)、曲面回转体(曲面形状零件)和曲面非回转体等四种类型。
拉形是通过拉形模对板料施加拉力,使板料产生不均匀拉应力和拉伸应变,随之板料与拉形模贴合面逐渐扩展,直至与拉形模型面完全贴合。
拉形的适用对象主要是制造材料具有一定塑性,表面积大,曲度变化缓和而光滑,质量要求高(外形准确、光滑流线、质量稳定)的双曲度蒙皮。
拉形由于所用工艺装备和设备比较简单,故成本较低,灵活性大;但材料利用率和生产率较低。
旋压是一种金属回转加工工艺。
在加工过程中,坯料随旋压模主动旋转或旋压头绕坯料与旋压模主动旋转,旋压头相对芯模和坯料作进给运动,使坯料产生连续局部变形而获得所需空心回转体零件。
[2]整形是利用既定的磨具形状对产品的外形进行二次修整。
主要体现在压平面、弹脚等。
针对部分材料存在弹性,无法保证一次成型品质时,采用的再次加工。
胀形是利用模具使板料拉伸变薄局部表面积增大以获得零件的加工方法。
常用的有起伏成形,圆柱形(或管形)毛坯的胀形及平板毛坯的拉张成形等。
胀形可采用不同的方法来实现,如刚模胀形、橡皮胀形和液压胀形等。
翻边是沿曲线或直线将薄板坯料边部或坯料上预制孔边部窄带区域的材料弯折成竖边的塑性加工方法。
翻边主要用于零件的边部强化,去除切边以及在零件上制成与其他零件装配、连接的部位或具有复杂特异形状、合理空间的立体零件,同时提高零件的刚度。
在大型钣金成形时,也可作为控制破裂或折皱的手段。
所以在汽车、航空、航天、电子及家用电器等工业部门中得到十分广泛的应用。
缩口是一种将已经拉伸好的无凸缘空心件或管坯开口端直径缩小的冲压方法。
缩口前、后工件端部直径变化不宜过大,否则端部材料会因受压缩变形剧烈而起皱。
因此,由较大直径缩成很小直径的颈口,往往需要多次缩口。
[3]6材料冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大。
对于冲压材料的要求是:①厚度精确、均匀。
冲压用模具精密、间隙小,板料厚度过大会增加变形力,并造成卡料,甚至将凹模胀裂;板料过薄会影响成品质量,在拉深时甚至出现拉裂。
②表面光洁,无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等。
一切表面缺陷都将存留在成品工件表面,裂纹性缺陷在弯曲、拉深、成形等过程可能向深广扩展,造成废品。
③屈服强度均匀,无明显方向性。
各向异性(见塑性变形的板料在拉深、翻边、胀形等冲压过程中,因各向屈服的出现有先后,塑性变形量不一致,会引起不均匀变形,使成形不准确而造成次品或废品。
④均匀延伸率高。
抗拉试验中,试样开始出现细颈现象前的延伸率称为均匀延伸率。