冷冲压加工工艺简介.ppt
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1、冷冲压加工工艺简介 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一部分第一部分 冷冲压加工工艺简介冷冲压加工工艺简介一、冷冲压工艺概述冷冲压工艺概述二、冷冲压工艺原理二、冷冲压工艺原理 三、冷冲压模具结构三、冷冲压模具结构四、冲压件的工艺性冲压件的工艺性一、冷冲压工艺概述冷冲压工艺概述1 1、冷冲压加工特点:、冷冲压加工特点:2、冷冲压加工的分类:、冷冲压加工的分类:3、冲压工艺的现状和发展方向:、冲压工艺的现状和发展方向:1 1、冷冲压加工特点:、冷冲压加工
2、特点:1)冷冲压加工是一种少切削或无切削的加工工艺方法,利用压力机和装在压力机上的模具,通过压力使被加工材料在冲模内加工成所需要的具有一定形状和尺寸精度的毛胚或制件,2)冷冲压加工所针对的材料可以是金属、也可以是非金属,可以是板材,也可以是条料、棒料、块料和型材。3)冷冲压加工是许多加工方法中最重要的加工方法之一,其在实际加工作业量中也是最大的几种之一。4|)就其加工件,从身边的家用品到生产用的机械,可以说到处都有,冲压加工技术象所有的加工技术一样,有非常强的实践性,它是在总结以往生产中的创造性研究和试行中失败与成功的经验基础上产生的,并在长年实践中不断地改进和提炼成为现代的冲压技术。冲压加工
3、工艺与其他加工工艺方法相比的优越性a、生产效率高,在冷冲压工艺中,压力机的一次行程可完成一道工序,而压力机的行程次数是每分钟几次或几百次,所以在最短的时间内完成一道工序的工作。b、材料利用率高,冷冲压加工能以较少的废料,而得到强度大、刚性好,重量轻的机械零件。c、同一产品的形状和尺寸一致性好:用模具冲压加工如同复制,使零件的形状和尺寸非常接近模具工作部分,使零件的具有良好互换性。d、冷冲压操作简单,操作人员技能要求低(简单的普通冲压),以简单操作技术,可获得复杂产品零件。e、冷冲压便于实现机械化和自动化生产。冲压加工零件单机成线多机连线数控冲压站多工位级进模2、冷冲压加工的分类:、冷冲压加工的
4、分类:a、按冷冲压性质分:冲裁使材料产生分离变形(包括普通冲裁和精密冲裁)。又可分冲孔和落料变 形 冲 压 使 材 料 产 生 塑 性 变 形 的 冲 压 加 工。又分可:弯形、拉深、翻孔、翻边、压印等b、按工序数量分:简单、单工序冲压在一个冲压行程中只完成一个冲压工序内容。复杂冲压在一个冲压行程中完成二个或二个以上不同冲压工序的冲压加工。连续冲压在压力机的连续行程中,连续完成二个或二个以上不同冲压工序内容。3、冲压工艺现状和发展方向:、冲压工艺现状和发展方向:冷冲压多项优越性,主要是依靠装在压力机上的冲模来实现。冷冲压模具是冷冲压必不可少的工艺装备,它是保证冷冲压加工实现优质、高效、低消耗的
5、关键。以目前冲压工艺水平和模具制造技术所能达到工艺水准,对冷冲压零件冲裁料厚30mm,拉深料厚20mm,冲压件的尺寸精度,IT913(普通),IT79(精密冲压),模具制造精度现状和发展方向模具发展方向:结构上多工位连续模,高精度、长寿命,结构件标准化,在使用上朝只备件、无备模方向,在模具加工手段上广泛采用CAD,CAE,CAM,由平面向立体三维加工发展。所用冲压设备方面:高速冲床、多功能冲压中心。模具制造现状模具制造精度:尺寸精度(外表面)3m,(内表面)5m定位精度:(外表面)5mm;(内表面)100万次;进口模具钢800万次钢结硬制合金:(国产)1000万次;进口8000万次二、冲压原理
6、:二、冲压原理:1 1、冲裁机理:、冲裁机理:2、弯曲原理弯曲原理:3、拉深原理拉深原理4、冷挤压、冷挤压原理原理1 1、冲裁、冲裁11冲裁变形的特点:冲裁由凸模和凹模完成,凸模和凹模组成一组刀口,把材料压在中间,凸模逐步靠近凹模,使材料受拉压力,最终材料分离。整个过程可分为三个阶段。弹性变形阶段:由于凸模施力的作用,材料的应力状况处于弹性阶段s达到塑性变形点(屈服点s),这时凸模挤入材料,同时材料也挤入凹模,此时卸载,材料的变形并不消失。剪裂阶段:继续施力,在靠近凹模刀口处材料所受应力首先达到并超过强度极限b到达,同时由于尖点处的应力集中,使凹模刀口处材料发生裂纹。裂缝扩展与重合随着凸模继续
7、挤入凸模刀口处材料应力随之达到并超过b最终到达抗剪强度,当凸模、凹模间隙Z/2合适时,凸、凹模刀口处出现的裂缝扩展重合而使材料分离成零件与废料。冲裁零件端面构成部分冲裁所得的零件表面(端面)有几部分构成,微园角部分(塌角)、光亮带部分(挤压带)、断裂部分(断裂带或粗糙带)。冲裁的力学原理使材料受拉压力的弹性阶段;变形发生的塑性阶段;最终材料分离剪裂强度阶段。整个过程可分为三个阶段。1.2间隙冲裁凸模的横断面,一般都小于凹模孔,凸模和凹模间有适当的空隙,即间隙。间隙值的大小直接影响冲裁表面质量状况。选择适当的间隙可以使凸模,凹模刀口处产生的上下裂纹正好重合,获得良好切口断面的零件。间隙过小或过大
8、裂纹都不能正好重合,间隙过小时产生由上下裂纹保卫的部分,即在刀口处产生二次剪切面(挤压)间隙过大,断裂面倾斜度变大。不同间隙值与冲裁表面关系间隙对冲裁力和卸料力的影响间隙对冲裁力和卸料力有明显影响,特别是卸料力的影响更大,有试验表明随着间隙值的增加,冲裁力和卸料力明显减小,但增至一定值则基本趋于一个稳定值。间隙与冲裁件的尺寸精度的影响,间隙与冲裁件的尺寸精度也是有影响,由于冲裁加工时凸模、凹模的弹性变形,加工中材料的弯曲和轴向力引起的变形及回弹等原因,冲裁件的尺寸不一定与规定的模具尺寸一致,随着间隙和被加工材料等加工条件而发生变化。间隙大小对模具寿命的影响间隙大小对模具的使用寿命影响很大,由于
9、间隙直接影响冲裁力的大小和冲裁件的尺寸,使得凸模、凹模的受力大小发生变化,应力大小和方向产生复杂化,导致侧向交变应力等诸多不正常应力产生。冲裁件尺寸的变化导致凸模、凹模磨损状况的发生和变化,一般情况间隙加大,模具的寿命明显延长。1.3模具工作刀口尺寸的确定:凸、凹模刀口部分计算方法与尺寸分类有关,其主要考虑工作刀口在实际工作中磨损走向而早晨的产品零件尺寸变化趋势,兼顾模具的使用寿命和制造工艺。为此大体可分为三类:A外形尺寸;B内形尺寸;C中心距尺寸.模具尺寸的影响因素1.3.2外形尺寸其尺寸变化趋势是随着模具磨损,零件尺寸变大,所以模具尺寸在强度设计上常将产品尺寸取下差作为其设计基点1.3.3
10、内形尺寸其尺寸变化趋势是随着模具磨损,零件尺寸变小,所以模具尺寸在给定设计上常将产品尺寸取下差作为其设计基点。1.3.4中心距尺寸:其尺寸变化趋势是随着模具磨损,零件尺寸基本不变,所以模具尺寸在给定设计上常将产品尺寸取中差作为其设计基点。2、弯曲、弯曲:2.1弯曲变形的特点:弯曲是冲压工序的一种,它利用压力使材料产生塑性变形,从而被弯成有一定角度,一定曲率的形状,弯曲工作可利用模具在普通压力机上进行,也可在其他专用设备上进行。弯曲的形式最简单的V形件弯曲过程如下:在弯曲的开始阶段,毛胚自由弯曲,凸模下压毛胚的直边与凹模工作表面靠拢。凸模继续下压到一定位置毛胚因变形与凸模三点接触,此后弯曲区继续
11、缩小,半成形弯曲件的两边反弹向凸模,又被凸模向外撑开,逐步贴向凹模工作表面。在此阶段形成三个变形区,其变形的回弹大小最终决定于三个变形区弯曲角度的回弹方向和大小。在凸模的行程终了,由凸模、凹模对毛胚进行校正,使弯曲件的园角、直边与凸模、凹模全部紧贴,但此校正功效最终取决于三个变形区的回弹结果。变形区应力形式如果在毛胚的端面画上正方形网格,然后弯曲,则可以看到弯形区的网格形状发生了明显的变化。进一步分析变形区网格变形又可发现沿oo线内侧网格是受到压缩,外侧受到拉伸,而在压缩的内侧和拉伸的外侧必然有一条线是处于保持长度不变的,即中性层,其位置不一定在材料中线上。材料弯曲带变形应力和结果由于材料弯曲
12、的应力性质不同和受应力作用,从而产生了材料弯曲带横剖面的畸变,此变化对于窄板b1/2(do-d)。在拉深中材料的应力分布在拉深中,凸缘部分材料是小单元面积由扇形变为矩形,其过程可以想象为扇形毛胚被拉着通过一个楔形槽,在切线方向被压缩,半径方向被拉长,其应力状态为切向受压应力3达到作用,径向受拉应1的作用。凸缘材料受压应力作用,一旦失去稳定,就会拱弯曲,其情况与压杆受压失稳相似,凸缘失稳拱起形成的波纹折皱,叫起皱。3.2拉深件的展开计算原理拉深件的展开计算是依据拉深过程中假设材料厚度不改变,拉深前后体积不变,厚度不边,从而面积不边的原理,进行推导出毛胚展开尺寸。拉深出工件的顶端不整齐由于板材的各
13、向异性,厚度不均匀以及定位不准或拉深间隙不均匀等原因,通常拉深出工件的顶端是不整齐,须在拉深后进行修边,因此在毛胚尺寸计算时也应考评率这一部分修边量。3.3拉深工艺拉深件材料的变形程度,即拉深件高度与材料的性质和厚度、工件的大小和形状、模具的结构尺寸参数、间隙、拉深速度、润滑及模工作部位的光洁度等诸多原因有关,往往无法一次拉深完成工件的形状要求,需通过多次拉深方可完成,且每次拉深均比后一工序拉深多5%的面积。4冷挤压冷挤压当中空的筒形件高径比大于3倍关系时,若以采用拉深方法即必须经多道工序方可完成,这样一来势必造成冲压成本上升、效率低、工艺复杂化,但是若采用冷挤压工艺,则可一次完成,并可获得大
14、的高径比零件。冷挤压是将材料置于模具形腔中,在凸、凹模的压力作用下,材料处于静压力的状态下,表现出一定的超塑性能,材料塑性变形性能增加,材料在凸模的压力下、沿间隙挤出形成筒形件。冷挤压工艺按金属流向与凸模运动方向可分为,同向为正挤压,反向为负挤压和双向流的正反挤压。三、冷冲压模具结构三、冷冲压模具结构1冲裁模具:冲裁模具:冲裁模具主要有连接部件,冲裁工作刀口部件,导向定位部件,脱料部件和辅助部件等组件。模具的零部件连接部件:有上、下模板、正板、垫块和模柄等零件组成。冲裁工作刀口部件:有凸模、凹模、废料刀口和等工作刀口零件。导向定位件:有导柱、导套、定位板、定位销、导板导向性零件。脱料类零件:卸
15、料板、顶件板、弹簧。辅助零部件:有螺钉、销钉、限位块。模具的类型1.1单工序模具:单工序模具是在压力机一次行程中在一工位上完成一道或更多工序内容的冲模。材料随压力机行程逐次送进到工位。2多工序模具(复合模、连续模):完成两个或更多工序内容的模具,材料随压力机行程逐次送进一工位,从而使冲件逐步成形,或在机床一行程中完成多个工序级进模1.3精密冲裁模具:精密冲裁精密冲裁是光洁冲裁的一种,它利用有带齿轮圈压料板约束材料而产生静压力延迟裂纹产生,使冲压件整个断面全部或基本全部光洁。2弯曲模具弯曲模具的基本结构见图示,零件各功能与冲裁类形模具大体相同,最大的不同在于间隙值的大小和回弹措施选择,弯曲模的间
16、隙值一般按材料厚度Z/2=t选择,同时并依据零件的结构要求进行适当调整。对于弯曲件回弹的克服有多种方法,其常用的有如图所列出的。弯形模3、拉深类模具:拉深类模具依据拉深工艺要求可分为正拉深和反拉深。四冲压件的工艺性四冲压件的工艺性1、1冲裁件的结构工艺性(1)冲裁件的形状应能符合材料合理排样,减少废料。(2)冲裁件的各直线和曲线的连接处,应有适当的圆角,只有其结构适于采用少切削,无废料排样时或拼装模具结构时不要圆角。(3)冲裁件的凸出或凹入部分宽度不宜太小,并应避免过长的悬臂与狭槽。(4)冲孔时,由于受到凸模强度的限制,孔的尺寸不宜太小d2t。(5)孔与孔间的距离或孔与边缘的距离,由于受模具强
17、度的限制,其值也不宜过小,一般大于2.5t,并不得小于34mm。(6)在弯形件或拉深件上冲孔时,其孔壁与零件直壁间的距离不能过小,尽可能不进入圆角区。1.2冲裁件的精度和毛刺(1)精度冲裁精度一般可分为精密级和经济级,精密级是冲压工艺技术上所允许能达到精度,但其经济性差,而经济级精度是以较经济的手段达到的精度。经济级一般以IT10以上,精度级IT10以下。(2)毛刺由于冲裁工艺的特性,普通冲裁是不可避免毛刺的存在,毛刺的大小除了冲裁间隙影响外,还与所冲裁的材料有关,而一般强度越高b大,毛刺相对要小,过高的毛刺要求一方面增加成本,另一方面极大缩短模具的使用寿命。以我公司产品经济性角度,一般控制在
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