冲压工艺和模具设计精.ppt
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1、冲压工艺和模具设计第1页,本讲稿共26页(f)f)加工中的硬化现象引起材料力学性能的改变,加工中的硬化现象引起材料力学性能的改变,使得强度指标(屈服强度、抗拉强度)增大;使得强度指标(屈服强度、抗拉强度)增大;塑性指标(伸长率、断面收缩率)下降。塑性指标(伸长率、断面收缩率)下降。不利不利进一步加工变的困难进一步加工变的困难 有利有利能够减小过大的局部变形,变形趋于平稳、均匀、能够减小过大的局部变形,变形趋于平稳、均匀、增大变形极限,提高材料的强度增大变形极限,提高材料的强度第2页,本讲稿共26页1-3 各种冲压成形方法的力学特点与分类一、冲一、冲压成形成形时的力学特点的力学特点变变 形形 区
2、区 毛坯在力的作用下产生变形毛坯在力的作用下产生变形非变形区非变形区 已经经历过变形的已变形区已经经历过变形的已变形区 尚为参与变形的待变形区尚为参与变形的待变形区 不变形区(传力区)不变形区(传力区)在应力状态下,满足屈服准则的区域内产生塑性变形,没有满足屈服准则的区域不产生塑性变形 第3页,本讲稿共26页1 1、两向受拉的、两向受拉的应力状力状态(胀形、翻孔)形、翻孔)环形毛坯的形毛坯的变形形趋向向()()变形前的模具与毛坯()拉深()翻形前的模具与毛坯()拉深()翻边()()胀形形 最大拉应力方向上的变形一定是伸长变形,应力为零的方向上的最大拉应力方向上的变形一定是伸长变形,应力为零的方
3、向上的变形一定是压缩变形。由此判断在两向拉应力作用下的变形会使变形一定是压缩变形。由此判断在两向拉应力作用下的变形会使材料材料边薄边薄。第4页,本讲稿共26页2 2、一拉一、一拉一压,以拉,以拉为主的主的应力状力状态(扩口)口)3 3、一压一拉,以压为主(拉深)、一压一拉,以压为主(拉深)4 4、两向受压(缩口)两向受压(缩口)材料变厚材料变厚材料变厚材料变厚材料变薄材料变薄第5页,本讲稿共26页二,冲压变形的分类二,冲压变形的分类1 1、伸长类变形、伸长类变形当作用在板料变形区的拉应力绝对值大的当作用在板料变形区的拉应力绝对值大的时候,这个方向上一定是伸长变形,板料的成形主要靠材料时候,这个
4、方向上一定是伸长变形,板料的成形主要靠材料的伸长变形和厚度的减薄来实现。的伸长变形和厚度的减薄来实现。2 2、压缩类变形、压缩类变形当作用在板料变形区的压应力绝对值大当作用在板料变形区的压应力绝对值大的时候,这个方向上一定是压缩变形,板料的成形主要靠的时候,这个方向上一定是压缩变形,板料的成形主要靠材料的压缩变形和厚度的增加来实现。材料的压缩变形和厚度的增加来实现。第6页,本讲稿共26页3 3、板料成形中的问题、板料成形中的问题(1 1)传力区是否有足够的强度)传力区是否有足够的强度不被拉裂不被拉裂(2 2)成形区可能会出现的问题)成形区可能会出现的问题 失稳,起皱(压缩变形)失稳,起皱(压缩
5、变形)失稳、拉裂(伸长变形)失稳、拉裂(伸长变形)要使材料成形顺利,必须采取措施,提高极限变形参数,要使材料成形顺利,必须采取措施,提高极限变形参数,防止起皱和拉裂防止起皱和拉裂第7页,本讲稿共26页三,提高成形极限的措施三,提高成形极限的措施1 1、提高伸、提高伸长类成形极限的措施成形极限的措施(1 1)减小)减小变形不均匀程度形不均匀程度伸伸长类变形的拉裂是因形的拉裂是因为局部局部过度度变薄而出薄而出现的,因此的,因此应尽量减小局尽量减小局部的集中部的集中变形,使形,使总的均匀的均匀变形程度增加。形程度增加。A A、如在、如在胀形形时润滑凸模,可使滑凸模,可使变形形趋于平于平稳;B B、采
6、用硬化指数高的材料以防止、采用硬化指数高的材料以防止过分集中的局部分集中的局部变形形(2 2)提高材料的塑性)提高材料的塑性 采用变形前退火,成形中间退火,消除成形过程中形成的硬化,提采用变形前退火,成形中间退火,消除成形过程中形成的硬化,提高成形极限。高成形极限。第8页,本讲稿共26页(3 3)修整毛坯)修整毛坯边缘毛坯毛坯边缘的毛刺。裂的毛刺。裂纹,硬化,硬化层等因素会等因素会导致材料破致材料破裂,因此在成形前裂,因此在成形前对毛坯毛坯清除毛刺,整修清除毛刺,整修边缘,均可减少伸,均可减少伸长类变形的破裂形的破裂现象。象。2 2、提高压缩类极限的措施、提高压缩类极限的措施 压缩类变形的破坏
7、形式主要是压缩类变形的破坏形式主要是传力区受拉失稳破裂传力区受拉失稳破裂和和变形区变形区受压失稳起皱。受压失稳起皱。(1 1)提高传力区承载能力,降低变形区的抗力和摩擦阻力。)提高传力区承载能力,降低变形区的抗力和摩擦阻力。A A、采用、采用弹性凹模拉深弹性凹模拉深和和凸模加热凸模加热拉深,可使成形极限得以拉深,可使成形极限得以提高。提高。第9页,本讲稿共26页(2 2)防止失稳起皱)防止失稳起皱 A A,采用,采用压边圈压边圈 B B、设计具有、设计具有较高抗失稳能力的中间半成品形状较高抗失稳能力的中间半成品形状 C C、采用、采用厚向异性指数大的材料厚向异性指数大的材料 r=r=宽宽/厚厚
8、 (3 3)采用以降低变形抗力为目的的)采用以降低变形抗力为目的的退火退火 A A、以多次拉深的、以多次拉深的中间退火中间退火,其根本作用是提高传力区承载,其根本作用是提高传力区承载能力与变形区变形抗力的比值能力与变形区变形抗力的比值 B B、伸长类变形的、伸长类变形的退火退火是以是以恢复材料的塑性为目的恢复材料的塑性为目的的。的。B、选用用屈屈强比低的材料比低的材料也可以也可以实现承承载能力的提高,能力的提高,变形抗力的形抗力的降低,以达到易于成形的目的。降低,以达到易于成形的目的。第10页,本讲稿共26页第二章第二章 冲裁工艺和冲裁模设计冲裁工艺和冲裁模设计冲裁是利用安装在压力机上的冲裁模
9、冲裁是利用安装在压力机上的冲裁模使材料产生分离使材料产生分离的冲压工序的冲压工序通常包括通常包括落料、冲孔、切口、切边、剖切、切断等。落料、冲孔、切口、切边、剖切、切断等。冲裁模冲裁模落料模、冲孔模,切边模,冲切模等落料模、冲孔模,切边模,冲切模等直接制作零件或者为弯曲,拉深、成形等工艺准备毛坯。直接制作零件或者为弯曲,拉深、成形等工艺准备毛坯。第11页,本讲稿共26页221 1冲裁变形分析冲裁变形分析一、冲裁变形过程一、冲裁变形过程压力作用开始压力作用开始 弹性变形弹性变形1 1、弹性变形阶段、弹性变形阶段 当材料内部的应力没有超过弹性极限时,凸当材料内部的应力没有超过弹性极限时,凸模卸载后
10、,板料立即恢复原状。模卸载后,板料立即恢复原状。塑性变形塑性变形屈服极限屈服极限2 2、塑性变形阶段、塑性变形阶段 板料应力达到屈服极限时,板料开始产生塑性板料应力达到屈服极限时,板料开始产生塑性剪切变形剪切变形第12页,本讲稿共26页裂纹开始裂纹开始断裂分离断裂分离3 3、断裂分离阶段、断裂分离阶段 随着凸模不断压入材料,已形成的微裂随着凸模不断压入材料,已形成的微裂纹沿最大剪应变速度方向向材料内延伸。纹沿最大剪应变速度方向向材料内延伸。合理的间隙合理的间隙既理想状态,上下裂既理想状态,上下裂纹完全重合,板料就被拉断分离。纹完全重合,板料就被拉断分离。第13页,本讲稿共26页二、冲裁件断面质
11、量及其影响因素二、冲裁件断面质量及其影响因素 1 1、断面特征、断面特征 (a a)圆角带)圆角带冲裁过程中,由于纤维的弯曲与拉伸而形成的,软冲裁过程中,由于纤维的弯曲与拉伸而形成的,软材料比硬材料的圆角大。材料比硬材料的圆角大。(b b)光亮带)光亮带塑性变形形成,凸凹模侧塑性变形形成,凸凹模侧压力将毛坯压平而形成光亮垂直的断面,压力将毛坯压平而形成光亮垂直的断面,通常占全部端面的通常占全部端面的1/2 1/2 1/31/3。材料塑性越。材料塑性越好,光亮带所占的比例越大。间隙越大,好,光亮带所占的比例越大。间隙越大,光亮带所占的比例越小。光亮带所占的比例越小。第14页,本讲稿共26页(c
12、c)断裂带)断裂带 刃口处的微裂在拉刃口处的微裂在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂应力作用下不断扩展而形成的撕裂面,其断面粗糙,具有金属本色且面,其断面粗糙,具有金属本色且带有斜度。带有斜度。(d d)毛刺)毛刺 在拉应力的作用下,裂在拉应力的作用下,裂纹加长,材料断裂而产生毛刺,裂纹纹加长,材料断裂而产生毛刺,裂纹首先在凹模刃口侧壁产生,继而才在首先在凹模刃口侧壁产生,继而才在凸模刃口侧面产生,所以裂纹形成时,凸模刃口侧面产生,所以裂纹形成时,就在落料件上端留下了毛刺。冲孔件就在落料件上端留下了毛刺。冲孔件下端留下毛刺。下端留下毛刺。第15页,本讲稿共26页 2、材料性能、材料性能对断面断面
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