冷冲压工艺与模具设计教学课件.pptx

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1、成形(chn xn)工艺与模具设计概述概述(i sh)5.1 胀形胀形5.2 翻边翻边5.3 缩口缩口5.4 校平与整形校平与整形返回返回返回返回(fnhu)(fnhu)目录目录目录目录第一页，共50页。概述概述成形：用不同性质的局部变形来改变毛坯或半成形：用不同性质的局部变形来改变毛坯或半成品形状和尺寸的冲压工序。成品形状和尺寸的冲压工序。伸长类成形：如胀形和内缘翻边，受拉应力而产伸长类成形：如胀形和内缘翻边，受拉应力而产 生伸长变形，易被拉裂而破坏；生伸长变形，易被拉裂而破坏；压压缩缩(y(y su)su)类类成成形形：如如缩缩口口和和外外缘缘翻翻边边，受受压压应力而产应力而产 生生压压缩

2、缩(y(y su)su)变变形形，易易起起皱皱而而破破坏。坏。第二页，共50页。5.1 5.1 胀形胀形学习目标：学习目标：能能够够掌掌握握(zhngw)(zhngw)胀胀形形的的概概念念、成形特点及分类，掌成形特点及分类，掌握胀形模的结构及工作原理。握胀形模的结构及工作原理。教学要求：教学要求：掌掌握握(zhngw)(zhngw)常常见见胀胀形形模模的的工工作作过程，能够根据模具过程，能够根据模具设计手册，进行胀形模的设计。设计手册，进行胀形模的设计。第三页，共50页。胀胀形形：利利用用模模具具使使坯坯料料局局部部塑塑性性变变形形(bin(bin xng)xng)，材料变薄，材料变薄，表面积

3、增大的冲压方法。表面积增大的冲压方法。5.1.1 5.1.1 胀形成形的特点和分类胀形成形的特点和分类 外外部部材材料料不不进进入入变变形形(bin(bin xng)xng)区区，变变形形(bin xng)(bin xng)区材料受双向区材料受双向拉应力，产生拉伸变形拉应力，产生拉伸变形(bin xng)(bin xng)，材料变薄。，材料变薄。当坯料外径与成形直径的比值当坯料外径与成形直径的比值/时，时，其成形完全依赖于直径为的圆周以内金属厚度其成形完全依赖于直径为的圆周以内金属厚度的变薄实现表面积的增大而成形。的变薄实现表面积的增大而成形。胀形主要有起伏成形和空心毛坯胀形两类。胀形主要有起

4、伏成形和空心毛坯胀形两类。第四页，共50页。5.1.2 5.1.2 起伏成形起伏成形 通通过过(tnggu)(tnggu)材材料料局局部部拉拉深深变变形形，形形成成凹凹进或凸起，进或凸起，用于腹板类板料零件压制加强肋（加强工件刚用于腹板类板料零件压制加强肋（加强工件刚度）或压制凸包、凹坑、花纹图案及标记等。度）或压制凸包、凹坑、花纹图案及标记等。a）加强(jiqing)肋 b）凸包第五页，共50页。一、加强肋一、加强肋1.1.变形部位受双向拉应力，其极限变形程度变形部位受双向拉应力，其极限变形程度 式中式中 一起伏成形的极限变形程度一起伏成形的极限变形程度 一材料单向拉伸的延伸率一材料单向拉伸

5、的延伸率 一胀形变形区变形前后截面的长度一胀形变形区变形前后截面的长度（半圆肋取最大值，梯形肋取最小）（半圆肋取最大值，梯形肋取最小）若若加加强强肋肋不不能能一一次次成成形形，则则应应先先压压制制(yzh)(yzh)半半球球形形过渡形状，再压出工件所需形状。过渡形状，再压出工件所需形状。第六页，共50页。如加强肋与边缘的距离小于（如加强肋与边缘的距离小于（35t）时，在时，在成形中由于边缘的收缩，需考虑增加成形中由于边缘的收缩，需考虑增加(zngji)切边余量。切边余量。第七页，共50页。2.2.压筋力压筋力 对在曲柄压力机上用薄料（对在曲柄压力机上用薄料（t1.5mmt1.5mm）对小）对小

6、工件（面积工件（面积 2000mm2 2000mm2）压肋或压肋兼有校形工）压肋或压肋兼有校形工序时的变形力按式计算。序时的变形力按式计算。K-K-系数，取系数，取0.70.71 1；L-L-加强肋长度（加强肋长度（mmmm）；）；t-t-材料料厚（材料料厚（mmmm）；）；材材 料料 的的 抗抗 拉拉 强强 度度(kn(kn l l qin qin d)d)（MpaMpa）；）；A-A-局部成形面积；局部成形面积；第八页，共50页。二、压凸包二、压凸包DD拉深件凸缘直径；拉深件凸缘直径；dpdp拉深件筒身外径；拉深件筒身外径；当局部鼓凸的变形量较大时，应先成形加强当局部鼓凸的变形量较大时，应

7、先成形加强鼓凸肚部分，后成形其他周围部分。鼓凸肚部分，后成形其他周围部分。如果工件要求如果工件要求(yoqi)(yoqi)的鼓凸深度超过许用成形高度，的鼓凸深度超过许用成形高度，则需先预成形球形到一定深度后，再冲压凸包到则需先预成形球形到一定深度后，再冲压凸包到设计深度。设计深度。第九页，共50页。5.1.3 5.1.3 圆柱形空心毛坯胀形圆柱形空心毛坯胀形 将将空空心心件件或或管管状状坯坯料料径径向向向向外外扩扩张张(kuzhng)(kuzhng)，胀出所，胀出所需凸起曲面的冲压方法。需凸起曲面的冲压方法。根据模具的不同，可分为钢性胀形、橡胶模根据模具的不同，可分为钢性胀形、橡胶模胀形和液压

8、胀形。胀形和液压胀形。1凸模 2凹模 3毛坯 4软体介质(jizh)5外套第十页，共50页。1上模2轴头(zhu tu)3下模4管坯加轴向压缩的液体胀形 第十一页，共50页。1.1.胀形变形程度胀形变形程度 胀形系数胀形系数K-K-材料的胀形系数；材料的胀形系数；DmaxDmax胀形后所能达到的最大直径胀形后所能达到的最大直径(zhjng)(zhjng)；dd胀形前毛坯的直径胀形前毛坯的直径(zhjng)(zhjng)；2.2.胀形毛坯的计算胀形毛坯的计算 修边余量，一般取修边余量，一般取10102020；制件切向最大伸长率；制件切向最大伸长率；L L 制件母线长度。制件母线长度。第十二页，共

9、50页。3.3.胀形力胀形力 软模胀形圆柱空心件的单位压力软模胀形圆柱空心件的单位压力p p 两端不固定两端不固定两端固定两端固定钢模胀形所需压力的计算公式，可根据钢模胀形所需压力的计算公式，可根据(gnj)(gnj)力力的的平衡方程式推导得到，其表达式为：平衡方程式推导得到，其表达式为：第十三页，共50页。5.1.4 5.1.4 胀形模结构胀形模结构(jigu)(jigu)1凹模分瓣凸模3拉簧4锥形芯块斜块胀形模第十四页，共50页。墩压胀形模1-上模板；2-上凹模；3-下凹模；4-下模板；5-凸轮(tln)；6-轴承钉；7-手把；8-凸模第十五页，共50页。课后思考课后思考(sko)1、胀形

10、的变形特点怎样？为什么采用胀形、胀形的变形特点怎样？为什么采用胀形工序加工的零件表面质量好？工序加工的零件表面质量好？2、什么叫胀形？胀形方法一般有哪几种？、什么叫胀形？胀形方法一般有哪几种？各有什么特点？各有什么特点？3、胀形模的主要、胀形模的主要(zhyo)结构特点是什么结构特点是什么？第十六页，共50页。5.25.2翻边翻边学习目标：学习目标：能能够够掌掌握握翻翻边边的的概概念念、成成形形特特点点及分类，掌及分类，掌握翻边模的结构及工作原理。握翻边模的结构及工作原理。教学要求：教学要求：掌掌握握常常见见(chn(chn jin)jin)翻翻边边模模的的工作过程，能够根据模具工作过程，能够

11、根据模具设计手册，进行翻边模的设计。设计手册，进行翻边模的设计。第十七页，共50页。翻边：翻边：利用模具，将工件的孔边缘或外缘边缘翻成利用模具，将工件的孔边缘或外缘边缘翻成竖立直边的成形竖立直边的成形(chn xn)(chn xn)方法。方法。第十八页，共50页。5.2.1 5.2.1 内孔翻边内孔翻边1.1.变形特点变形特点(tdin)(tdin)及变形系数及变形系数 坯料受切向和径向拉伸，接近预孔边缘变形坯料受切向和径向拉伸，接近预孔边缘变形大，易拉裂。大，易拉裂。翻边系数翻边系数第十九页，共50页。2.2.工艺工艺(gngy)(gngy)计算与翻边力计算与翻边力（1 1）平板毛坯内孔翻边

12、时预孔直径及翻边高度）平板毛坯内孔翻边时预孔直径及翻边高度内孔的翻边极限高度：内孔的翻边极限高度：第二十页，共50页。（2 2）在拉深件的底部冲孔翻边）在拉深件的底部冲孔翻边允许的翻边高度：允许的翻边高度：拉深高度：拉深高度：预孔直径：预孔直径：或或式中式中DD翻边直径；翻边直径；rr翻边件半径翻边件半径(bnjng)(bnjng)；tt材料厚度。材料厚度。第二十一页，共50页。（3 3）非圆孔翻边）非圆孔翻边变形特点：变形特点：I I部分视为圆孔翻边；部分视为圆孔翻边；II II视为弯曲视为弯曲变形；变形；IIIIII部分视为拉深。部分视为拉深。最小圆角部分进行允许最小圆角部分进行允许变形程

13、度的校核。变形程度的校核。翻边系数：翻边系数：预制孔：分别按弯曲，翻边，拉深展开；圆弧处预制孔：分别按弯曲，翻边，拉深展开；圆弧处宽度宽度(kund)(kund)比直线部分宽比直线部分宽5 510%10%，再光滑连结。，再光滑连结。第二十二页，共50页。（4 4）翻边力的计算）翻边力的计算(j sun)(j sun)翻边力一般不大，非圆孔翻边力比圆孔翻翻边力一般不大，非圆孔翻边力比圆孔翻边力小边力小圆柱形凸模：圆柱形凸模：圆锥形（球形）凸模：圆锥形（球形）凸模：(m=0.05(m=0.050.25)0.25)第二十三页，共50页。5.2.2 5.2.2 外缘翻边外缘翻边沿沿毛毛坯坯的的曲曲边边

14、，使使材材料料的的拉拉伸伸(l(l shn)shn)或或压压缩缩，形成形成高度不大的竖边。高度不大的竖边。1.1.分类分类（1 1）外外凸凸外外缘缘翻翻边边：属属压压缩缩类类翻翻边边，近近似似于于局局部部浅浅拉深，易起皱。拉深，易起皱。（2 2）内内凹凹外外缘缘翻翻边边：属属伸伸长长类类翻翻边边，近近似似于于局局部部孔孔翻边，易开裂。翻边，易开裂。第二十四页，共50页。2.2.变形程度变形程度(chngd)(chngd)内内凹凹外外缘缘翻翻边边的的变变形形程程度度(chngd)(chngd)用用翻翻边边系系数数EsEs表示：表示：外外凸凸外外缘缘翻翻边边的的变变形形程程度度(chngd)(ch

15、ngd)用用翻翻边边系系数数EcEc表示：表示：3.3.外缘翻边力外缘翻边力第二十五页，共50页。5.2.3 5.2.3 翻边模结构翻边模结构(jigu)(jigu)1.1.结构结构(jigu)(jigu)与与拉拉深深模模相相似似，但但凸凸模模圆圆角角半半径径较较大大，常做常做成成球球形形或或抛抛物物面面形形。（以以避避免免成成为为拉拉深深）凹模圆凹模圆角角半半径径影影响响不不大大，一一般般取取工工件件圆圆角角半半径径（但应大（但应大于翻边圆角半径）。于翻边圆角半径）。2.2.凸、凹模间隙凸、凹模间隙ZtZt：翻边力较小，精度不高；翻边力较小，精度不高；ZtZt：翻边竖壁垂直要求较高。翻边竖壁

16、垂直要求较高。第二十六页，共50页。内孔翻边模内孔翻边模 内、外内、外缘缘(wi yun)翻边模翻边模 第二十七页，共50页。3.3.凸模结构类型凸模结构类型(lixng)(lixng)带导正销的圆柱形凸模、圆锥形（球形、抛带导正销的圆柱形凸模、圆锥形（球形、抛物线形）凸模、带整形台阶凸模等。物线形）凸模、带整形台阶凸模等。第二十八页，共50页。有预制有预制(y zh)孔的小孔翻边孔的小孔翻边小孔用穿孔小孔用穿孔(chunkng)翻边凸模翻边凸模冲孔冲孔(chn kn)翻边复合模翻边复合模第二十九页，共50页。课后思考课后思考(sko)1、什么是内孔翻边？什么是外缘翻边？其、什么是内孔翻边？什

17、么是外缘翻边？其变形特点是什么？变形特点是什么？2、什么叫极限翻边系数，影响极限翻边系、什么叫极限翻边系数，影响极限翻边系数的主要因素有哪些？数的主要因素有哪些？3、翻边常见、翻边常见(chn jin)的废品是什么？的废品是什么？如何防止？如何防止？第三十页，共50页。5.3 5.3 缩口缩口学习目标：学习目标：能能够够掌掌握握缩缩口口的的概概念念(ginin)(ginin)、成形特点及分类，掌成形特点及分类，掌握缩口模的结构及工作原理。握缩口模的结构及工作原理。教学要求：教学要求：掌掌握握常常见见缩缩口口模模的的工工作作过过程程，能能够根据模具够根据模具设计手册，进行缩口模的设计。设计手册，

18、进行缩口模的设计。第三十一页，共50页。缩口：缩口：将将 预预 先先 拉拉 深深 好好 的的 圆圆 筒筒 或或 管管 状状 坯坯 料料，通通 过过(tnggu)(tnggu)缩口缩口模将其口部缩小的一种成形工艺。模将其口部缩小的一种成形工艺。第三十二页，共50页。5.3.1 5.3.1 缩口成形的特点与变形缩口成形的特点与变形(bin xng)(bin xng)程度程度1.1.成形特点成形特点缩口属于压缩类成形工序，缩口端材料在凹缩口属于压缩类成形工序，缩口端材料在凹模的压力下向凹模滑动，直径缩小，壁厚和高度模的压力下向凹模滑动，直径缩小，壁厚和高度增加。增加。在缩口时，缩口端承受切向压力，筒

19、壁坯料在缩口时，缩口端承受切向压力，筒壁坯料承受全部缩口压力而易于失稳起皱，所以防止失承受全部缩口压力而易于失稳起皱，所以防止失稳是缩口工艺的主要问题。稳是缩口工艺的主要问题。第三十三页，共50页。二、缩口变形程度二、缩口变形程度 ）总缩口系数：）总缩口系数：式中式中 ms-ms-总缩口系数；总缩口系数；d-d-缩口后直径；缩口后直径；D-D-缩口前直径。缩口前直径。当工件当工件(gngjin)(gngjin)需要多次进行缩口需要多次进行缩口）多次缩口）多次缩口缩口次数：缩口次数：首次缩口系数：首次缩口系数：以后各次缩口系数：以后各次缩口系数：第三十四页，共50页。三、缩口工艺计算三、缩口工艺

20、计算）缩口形式）缩口形式(xngsh)(xngsh)a)a)斜斜口口形形式式(xngsh)b)(xngsh)b)直直口口形形式式(xngsh)c)(xngsh)c)球球面面形形式式(xngsh)(xngsh)第三十五页，共50页。）缩口毛坯高度）缩口毛坯高度 斜口形式斜口形式(xngsh)(xngsh)：直口形式直口形式(xngsh)(xngsh)：球面形式球面形式(xngsh)(xngsh)：第三十六页，共50页。）缩口力计算）缩口力计算(与缩口形状有关）与缩口形状有关）在无内支承缩口模上进行缩口时，其缩口力在无内支承缩口模上进行缩口时，其缩口力可用下式计算：可用下式计算：式中：式中：FF缩

21、口力（缩口力（N)N)；K K速度速度(sd)(sd)系数，用曲柄压力机时系数，用曲柄压力机时k=1.15k=1.15；材料的抗拉强度（材料的抗拉强度（MPa)MPa)；工件与凹模接触的摩擦系数。工件与凹模接触的摩擦系数。第三十七页，共50页。）常见）常见(chn jin)缩缩口模结构口模结构 a-无支承(zh chn)b-外支承(zh chn)c-内外支承(zh chn)无支承模具结构简单，有支承的模具增加无支承模具结构简单，有支承的模具增加了坯料的稳定性，提高变形了坯料的稳定性，提高变形(bin xng)程度。缩口内程度。缩口内设有设有芯棒时，可提高缩口部分内径尺寸精度。芯棒时，可提高缩口

22、部分内径尺寸精度。第三十八页，共50页。实例：气瓶实例：气瓶(q pn)缩口模缩口模刚制气瓶刚制气瓶(q pn)缩口模，成形材料为缩口模，成形材料为1mm的的08钢钢第三十九页，共50页。课后思考课后思考(sko)1、什么叫缩口？缩口方法一般有哪几种？、什么叫缩口？缩口方法一般有哪几种？各有什么特点？各有什么特点？2、缩口的变形、缩口的变形(bin xng)特点怎样？特点怎样？3、胀形、翻孔（边）及缩口变形、胀形、翻孔（边）及缩口变形(bin xng)的共同特点是什么？的共同特点是什么？第四十页，共50页。5.4 5.4 校平与整形校平与整形学习学习(xux)(xux)目标：目标：能能够够掌掌

23、握握校校平平和和整整形形的的概概念念、成成形特点及分形特点及分类类，掌掌握握校校平平模模和和整整形形模模的的结结构构及及工工作作原原理。理。教学要求：教学要求：掌掌握握校校平平模模和和整整形形模模的的工工作作过过程程，能够根据能够根据模模具具设设计计手手册册，进进行行校校平平模模和和整整形形模模的的设设计。计。第四十一页，共50页。校平与整形：校平与整形：利用利用(lyng)(lyng)模具使坯料局部或整体产生不大的模具使坯料局部或整体产生不大的塑性塑性变形，以消除平面度误差，提高制件形状及尺寸变形，以消除平面度误差，提高制件形状及尺寸精度的冲压成形方法。精度的冲压成形方法。校平和整形工序的工

24、艺特点：校平和整形工序的工艺特点：1 1）允许的变形量很小，坯料的形状与尺寸与制）允许的变形量很小，坯料的形状与尺寸与制件非常接近；件非常接近；2 2）对模具的成形部分的精度要求比较高；）对模具的成形部分的精度要求比较高；3 3）通常在专用的精压机进行校平和整形，若用）通常在专用的精压机进行校平和整形，若用 机械压力机，机床应有较好的刚度，并需要机械压力机，机床应有较好的刚度，并需要 装有过载保护装置。装有过载保护装置。第四十二页，共50页。5.4.15.4.1校平校平平平面面(pngmin)(pngmin)校校平平模模：用用于于薄薄料料，表表面面不不允允许许有有压痕的工压痕的工件（有回弹）。

25、主要用于平直度要求不高，由软件（有回弹）。主要用于平直度要求不高，由软金属（如铝、软钢、铜等）制成的小型零件。金属（如铝、软钢、铜等）制成的小型零件。光面光面(un min)校平模校平模-上模浮动式上模浮动式 -下模浮动式下模浮动式第四十三页，共50页。齿面校平模：用于厚料，平直齿面校平模：用于厚料，平直(pn zh)(pn zh)度要求高度要求高的，且表的，且表面上容许有细痕的工件工件（校平效果好）。面上容许有细痕的工件工件（校平效果好）。齿形校平模齿形校平模）尖齿齿形）平齿齿形）尖齿齿形）平齿齿形第四十四页，共50页。5.4.25.4.2整形整形 弯曲回弹会使工件的弯曲角度改变；由于凹弯曲

26、回弹会使工件的弯曲角度改变；由于凹模模圆圆角角半半径径的的限限制制(xinzh)(xinzh)，拉拉深深或或翻翻边边的的工工件件也也不不能达能达到较小的圆角半径。利用模具使弯曲或拉深后的到较小的圆角半径。利用模具使弯曲或拉深后的冲压件局部或整体产生少量塑性变形以得到较准冲压件局部或整体产生少量塑性变形以得到较准确的尺寸和形状，称为整形。整形常在弯曲、拉确的尺寸和形状，称为整形。整形常在弯曲、拉深、成形工序之后。深、成形工序之后。整形模一般成形模具结构相似，但对模具工整形模一般成形模具结构相似，但对模具工作部分的定形尺寸精度、粗糙度要求更高，圆角作部分的定形尺寸精度、粗糙度要求更高，圆角半径和间

27、隙较小。半径和间隙较小。第四十五页，共50页。.弯曲弯曲(wnq)件件的整形的整形弯曲弯曲(wnq)件的整形件的整形 ）压校）压校&）镦校）镦校弯曲件的整形方法主要弯曲件的整形方法主要(zhyo)有压校和镦校两种有压校和镦校两种形式。形式。镦校整形效果好，但带大孔的零件或宽度不等镦校整形效果好，但带大孔的零件或宽度不等的弯曲件都不能用镦校的方法。的弯曲件都不能用镦校的方法。第四十六页，共50页。.无凸缘拉深件的整形：无凸缘拉深件的整形：通常取整形模间隙等于通常取整形模间隙等于(0.9(0.90.95)0.95)，即，即采用变薄拉深的方法进行采用变薄拉深的方法进行(jnxng)(jnxng)整形

28、。可把整整形。可把整形工序与形工序与最后一道拉深工序结合成一道工序完成。最后一道拉深工序结合成一道工序完成。第四十七页，共50页。.带凸缘拉深件需整形带凸缘拉深件需整形(zhng xng)(zhng xng)的部位：的部位：）凸缘平面）凸缘平面）侧壁）侧壁）底平面）底平面）底部圆角半径）底部圆角半径）凸缘圆角半径）凸缘圆角半径第四十八页，共50页。课后思考课后思考(sko)1、平板冲件的校平模有哪两种形式、平板冲件的校平模有哪两种形式(xngsh)？各有何特点？适用范围怎样？各有何特点？适用范围怎样？第四十九页，共50页。本章本章(bn zhn)小结小结 本章主要介绍了四种成型工艺，分析本章主要介绍了四种成型工艺，分析其成型特点，介绍其成型模的基本结构和其成型特点，介绍其成型模的基本结构和工作过程。由于课时的限制，本章没有安工作过程。由于课时的限制，本章没有安排冲压大作业排冲压大作业(zuy)，但在课程设计中安，但在课程设计中安排成型排成型工艺及模具的设计。工艺及模具的设计。第五十页，共50页。