冲压成型技术.docx

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冲压成型技术

冲压成型技术

第一章绪论

1.冷冲压——利用模具和冲压设备对板料金属进行加工，以获得所需要的零件形状和尺寸。

1.冷冲压工艺可分为：

分离工序和成型工序两大类。

2.冷冲压中的分离工序主要包括：

落料、冲孔和切割等。

3.冷冲压的成形工序可分为：

弯曲、拉深、翻孔、翻边、账形、扩口、缩口和旋压等。

1.冷冲压工艺有哪些特点：

（1）生产效率搞。

（2）加工成本低，材料利用率搞。

（3）产品尺寸精度稳定。

（4）操作简单（5）容易实现机械化和自动化

2.冷冲压技术的发展趋势：

（1）工艺分析计算方法的现代化。

（2）模具设计制造技术的现代化。

（3）冷冲压生产的机械化和自动化。

（4）建议模具、通用组合模具，数控冲压等适合小批量工件生产。

（5）改进板料性能，提高其成形能力和使用效果。

第二章冲裁

1.冲裁：

是利用模具使板料生产分离的冲压工序，包括落料、冲孔、剖切、修边等。

2.冲孔：

用冲模沿封闭轮廓曲线在工件上冲出所需形状的孔叫冲孔。

冲下部分是废料。

3.模具寿命：

是以冲出合格制品的冲裁次数来衡量，分两次刃磨寿命与全部磨损后的总寿命。

4．当冲裁间隙较大时，冲裁后因材料弹性回复，使冲孔件尺寸大于凸模尺寸

5．从板料上冲下所需形状的工件（或毛坯）称落料。

6．斜刃冲裁比平刃冲裁有冲裁力小的优点。

7．冲制一工件，冲裁力为F，采用刚性卸料、下出件方式，则总压力为冲裁力+推料力。

8．板料冲裁时变形区的强压应力区是位于凸模端面靠近刃口处。

9、使冲裁过程的顺利进行，将梗塞在凹模内的冲件或废料顺冲裁方向从凹模孔中推出，所需要的力称为推料力。

10切边是分离工序，翻边是成形工序。

11连续模中，条料送进方向的定位有多种方法，当进距较小，材料较薄。

而生产效率高时，一般选用侧刃定位较合理。

1冲裁主要包括：

落料、冲孔、切口、剖切、修边等。

2从板料冲下所需形状的零件叫落料。

3在冲裁应力状态中，凹模端面处材料的应力状态为：

轴向压应力、径向拉应力。

4影响冲裁件质量的因素有：

凸凹模间隙大小及分布的均匀性，模具刃口状态，模具结构与制造精度，材料性质等。

5凸凹模间隙大小及均匀程度是影响冲件质量的主要因素。

6在冲裁模中，凸模刃口磨盾时，毛刺产生在落料制件上，凹模刃口磨钝时，毛刺产生在所冲孔上。

7、用斜刃口模具冲裁时，为了得到平整的零件，落料时应将凹模做成斜刃，冲孔时应将凸模做成斜刃。

8、光洁冲裁包括：

小间隙圆角凹模冲裁和负间隙冲裁。

9、进行齿圈压板冲裁（精冲）应满足的条件是：

（1）模具上有齿圈压板、顶出器（或还有顶杆），以形成刃口部位的三向压应力状态。

（2）选择合适的顶出力和齿圈压板力。

（3）模具冲裁间隙很小，Z=0.01mm。

（4）刃口部位必须圆角，R=0.01~0.03mm。

冲孔时，凸模带小圆角；落料时，凹模带小圆角。

2.冲裁过程中，冲压件的断面的特征区和影响的因素：

1）圆角带，影响因素有：

材料性质、工件轮廓形状、凸凹模间隙

2）光亮带，影响因素有：

材料的塑性、凸凹模间隙、模具刃口的磨损程度

3）断裂带，影响因素有：

材料塑性差、刃口间隙大、断裂带大

3.冲裁中凸凹模间隙如何影响冲裁件的端面质量：

1）凸凹模间隙合理：

上下裂纹重合，冲裁件断面比较平整光滑，毛刺很少，并且冲裁力较小。

2）凸凹模间隙过小：

上下裂纹中间产生二次剪切，冲裁件断面垂直，毛刺较长但易去除。

3）凸凹模间隙过大：

材料因拉应力增加而被撕裂，冲裁件光亮带减少，塌角和撕裂带增大，毛刺大而厚。

4．精冲模具结构设计要点:

1.精冲成形凸凹模间隙小,冲裁力较大，对模具的刚性与精度要求较高；

2.凸凹模间隙极小，为保证间隙均匀，要有精确而稳定的导向装置；应选用滚珠导向.

3.严格控制凸模进入凹模的深度,以避免刃口损坏.

4.要考虑模具工作部分的排气问题。

5、降低冲裁力的方法有：

（1）将材料加热红冲。

只适合厚料。

（2）在多个凸模的冲裁模中，将凸模长度作阶梯布置，其中将小凸模设计短些，将大凸模设计长些。

（3）用斜刃口模具冲裁，冲孔时，将凸模刃口做成斜刃口，凹模刃口做成平刃口；落料时，将凹模刃口做成斜刃口，凸模刃口做成平刃口。

9．凸凹模刃口尺寸的计算。

有一零件，如图所示，材料为Q235A，采用落料成形，查得磨损系数为X0=0.75,请计算落料凹模的刃口尺寸。

（不考虑模具的制造公差，计算结果保留两位小数）

第一类尺寸：

磨损后尺寸增大。

①

：

②

：

③

：

第二类尺寸：

磨损后尺寸减小。

④

：

第三类尺寸：

磨损后尺寸不变。

⑤

：

第3章弯曲

1、弯曲回弹：

板料常温下的弯曲总是伴有弹性变形的，所以卸载以后，总变形部分立即恢复，引起工件回跳，回跳又称为回弹，回弹的结果表现在弯曲件曲率和角度的变化。

2、应力中性层：

板料弯曲时，毛坯截面上的应力，在外层的拉应力过渡到内层压应力时，发生突然变化的或应力不连续的纤维层，称为应力中性层。

3．校正弯曲：

板料经自由弯曲阶段后，开始与凸、凹模表面全面接触，此时，如果凸模继续下行，零件受到模具挤压继续弯曲，弯曲力急剧增大，称为校正弯曲，其目的，在于减少回弹，提高弯曲质量。

4为了避免弯裂，一般弯曲线方向与材料纤维方向垂直。

5、材料屈服强度小，则反映该材料弯曲时回弹小。

6不对称的弯曲件，弯曲时应注意防止偏移。

7.弯曲零件可以在压力机上用模具弯曲，也可用于用弯曲机进行折弯或滚弯。

8.弯曲过程中的应变中性层用弯曲件毛坯长度计算，应力中性层用以计算弯曲应力和应力分析。

9.板料弯曲时，以中性层为界，外层纤维受拉使厚度减薄，内层纤维受压使板料增厚。

10.校正弯曲的目的在于减少回弹，提高弯曲质量。

11.减小回弹的措施有：

（1）从冲压件结构工艺上改进弯曲件局部结构和选用合适材料：

在弯曲件变形区设加强筋，选用弹性模量大而屈服强度低的材料来弯曲，弯曲前进行退火。

（2）在模具上补偿回弹，减小回弹引起的弯曲误差。

（3）采用校正弯曲减小回弹。

（4）采用拉弯法减小回弹。

12、影响弯曲回弹的因素：

影响弯曲回弹的因素：

（1）材料的机械性能；

（2）切向应变的大小；（3）弯曲角

的大小。

13.弯减少曲回弹的措施有：

（1）改进弯曲件局部结构和选用合适材料；

（2）补偿法；（3）校正法；（4）拉弯法。

14、弯曲件的展开长度计算：

如图所示为一弯曲零件，材料为15#钢，材料的内移系数x0见表1,请计算该弯曲零件的展开长度。

（计算结果保留两位小数）

表1弯曲90°时内移系数x0的数值

r/t

0.1

0.25

0.5

1.0

2.0

3.0

4.0

>4.0

x0

0.32

0.35

0.38

0.42

0.445

0.47

0.475

0.5

解:

①查表确定中性层的内移系数：

R2：

r/t=2/2=1，查表1，得内移系数x0=0.42。

R4：

r/t=4/2=2，查表1，得内移系数x0=0.445。

②计算圆角处的中性层半径：

R2：

ρ=2+0.42×2=2.84

R4：

ρ=4+0.445×2=4.89

③展开后的长度

第四章拉深

1．带料连续拉深：

系利用多工位级进模在带料上进行多道拉深，最后将工件从带料上冲裁下来。

1．拉深变形过程中，成形前毛坯的扇形单元，拉深后变为工件直壁的矩形单元。

2．拉深时，危险区常指圆角区。

3．拉深时，用等面积法确定坯料尺寸，即坯料面积等于拉深件的表面积。

4．拉深过程中，坯料的凸缘部分为变形区。

5．拉深时，拉破缺陷往往从凸模圆角区靠上部_位置开始。

6．拉深时，模具采用压边装置的目的是防止起皱。

1．弹性压边装置用于单动压床。

压边力系由气垫、弹簧或橡皮产生。

2．旋转体零件系采用圆形毛坯，其直径按面积相等的原则计算。

3．决定间隙c时，不仅要考虑材质和板厚，还要考虑工作的尺寸精度和表面质量要求。

4．带法兰的圆筒件拉深时，其变形可以利用圆筒件拉深的公式进行分析计算。

5．对浅阶梯圆筒零件，每个阶梯高度不大，但相邻阶梯的直径差较大而不能一次拉深时，可先拉深成球形或大圆角的圆筒件，然后用校形获得所需的零件形状和尺寸。

6．锥形零件拉深时，变形区可分为三部分：

法兰平面区，板料与凹模圆角接触区，位于凸、凹模间隙的自由表面区。

7．在生产中，带料连续拉深的型式和成形特点：

（1）无切口的连续拉深，即在整体带料上拉深，相邻两个拉深件之间相互约束，材料在纵向流动较困难，容易拉裂。

有点是节省材料，用于拉深不太困难的。

（2）有切口的连续拉深是在零件的相邻处切开。

两零件相互影响和约束就较小，拉深次数可以少些，模具简单，但毛坯材料消耗较多，这种拉深一般用于拉深较困难的。

8．防止工件拉深开裂的主要方法:

（1）采用适当的拉深比。

（2）适当的压边力。

（3）增加凸模表面的粗糙度。

（4）对凹模进行润滑，减少阻力。

9、圆筒件拉深过程中，工件的变形区分为:

（1）法兰区：

受径向拉应力和切向压应力

（2）凹模圆角区：

材料受拉深和塑性弯曲，（3）圆筒侧壁区（传力区）：

受轴向拉伸，（4）圆筒底部区。

（5）凸模圆角区：

板料产生塑性弯曲和径向拉伸。

10、拉深零件的展开尺寸计算：

见教材。

图3所示为一圆筒拉深件：

材料08F钢。

（1）、请计算该圆筒件的毛坯直径，其中查得修边余量为5mm。

设该圆筒件的毛坯直径D0，加上修边余量圆筒件高65+5=70mm。

因为料厚t=2>1，厚度的中心计算。

圆筒件直筒的面积为：

π×（36-2）×（70-2-3）=6942.92（mm2）。

圆筒底圆面积：

π/4×（36-2×2-3×2）2=530.93（mm2）。

圆筒底部圆环面积：

π/4×［2π（3+1）（36-2×2-3×2）＋8×（3+1）２］＝613.75（mm2）。

毛坯直径D0=[（6942.92+530.93+613.75）/π×4]0.5=101.48（mm）。

（2）、请计算总的拉深系数:

总的拉深系数m=（36-2×2）/101.48=0.315.

第五章胀形与翻边

1．胀形：

利用模具强迫板料厚度减薄荷表面积增大，以获取零件几何形状的冲压加工方法叫做胀形。

1．圆孔翻边时，主要的变形是坯料切向的伸长和厚度方向的收缩。

2．翻边成形按工艺特点划分有内孔（圆孔或非圆孔）翻边、外缘翻边和变薄翻边等方法。

3．翻边成形按变形性质划分时，有伸长类翻边、压缩类翻边以及属于体积成形的变搏翻边等。

4．在外缘翻边的毛坯计算中，内曲翻边可参考圆孔翻边毛坯计算方法；弯曲翻边可参考浅拉深毛坯计算方法。

5．在非圆孔翻边中，如果圆孔上没有直线段或外凸的弧线段，则翻边的变形性质仍属伸长类翻边；如果孔缘轮廓具有直线段或外凸的弧线段，翻边的变形性质属于复合成形方式。

6．影响圆孔翻边成形极限的因素有哪些？

答：

（1）材料延伸率和应变硬化指数n大；

（2）孔缘的毛刺和硬化情况，为了避免毛刺降低成形极限，翻边时需将预制孔有毛刺的一侧朝向凸模放置。

（3）用球形、锥形和抛物形凸模翻边时，变形条件比平底凸模优越；（4）板料相对厚度越大，成形极限愈大。

第七章冲压工艺设计

1．编制冲压工艺过程需要考虑的问题：

1），对冲压件进行工艺分析。

2），通过分析比较，确定最佳工艺方案。

3），确定模具结构模型。

4）合理选择冲压设备。

5），编写工艺文件和设计计算说明书。

2．弯曲件成形时，应满足哪些工艺要求？

对于，1）直边长度L，L1不宜过小，一般其值应大于2t，2），弯曲处的圆角半径，不能小于最小弯曲半径，3）弯曲时应防止孔的变形，要求孔壁与弯曲处有适当距离L，4）弯曲件形状应尽量对称，以避免压弯时的毛坯偏移，5）多次弯曲的冲压件，为防止材料移动，更需要考虑在冲压件上设计出定位工艺孔。

第八章冲模结构与设计

1、连续模：

连续模也是多工序模具，即在压力机的一次行程内，在连续模具的多个不同工位上完成多道冲压工序的模具。

2、复合模：

复合模是在压力机的一次行程内，在模具唯一的一个工位上完成两道或两道以上冲压工序的模具。

3、压力中心：

冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具的压力中心。

1．模具在最低工作位置时，上模座的上平面与下模座的下平面之间的高度一般称为模具的封闭高度。

2．压力机一次行程中，在模具的一个工位上，同时完成几道不同工序的模具是复合模。

3．冲裁件外形和内形有较高的位置精度要求时，宜采用复合模。

4．模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。

5．凸模设计包括：

凸模结构式、凸模长度计算、凸模强度计算。

6．模具的卸料、压料或推料零件，主要有卸料板、压边圈、顶件板和推件板等。

7、冲裁落料模根据导向不同，其结构型式有：

（1）无导向落料模：

（2）导板式落料模。

（3）导柱式落料模。

冲压件精度高，模具寿命长，安装方便。