冲压模具设计与制造 (2)PPT讲稿.ppt
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1、冲压模具设计与制造第1页,共67页,编辑于2022年,星期五工艺中常用材料冷冲压工艺适用于多种金属材料及非金属材料。一般说来,金属材料既适合于分离工序,也适合于塑性成形工序;而非金属材料一般仅适合于分离工序。常用金属冲压材料以板料和带料为主,棒料一般仅适用于挤压、切断、成形等工序。第2页,共67页,编辑于2022年,星期五冲压工艺对材料的要求:冲压工艺对材料的要求:选择冲压用材料时,首先应满足冲压件的使用要求。一般来说,对于机器上的主要冲压件,要求材料具有较高的强度和刚度;电机电器上的某些冲压件,要求有较高的导电性和导磁性;汽车、飞机上的冲压件,要求有足够的强度,并尽可能减轻质量;化工容器要求
2、耐腐蚀等。同时,还应满足冲压工艺对材料的要求,以保证冲压过程顺利完成。即:应具有良好的塑性和表面质量,以及板料厚度公差应符合标准规定等。冷冲压用钢大多为板材,它与易切削钢一样,都是着重要求工艺性能的钢类。由于冲压工艺使材料利用率高,工艺流程简便,便于组织流水作业,能冲制出形状复杂互换性好的零件。第3页,共67页,编辑于2022年,星期五冲压工艺对材料的要求:冲压工艺对材料的要求:1.首先要满足冲压件的使用要求:强度、刚度、导电性、导热性、重要性、耐腐蚀等。2.满足冲压工艺条件应具有良好的塑性和表面质量、板料的厚度。第4页,共67页,编辑于2022年,星期五新型冲压材料(1)高强度钢板(2)表面
3、处理钢板(3)叠层复合板第5页,共67页,编辑于2022年,星期五常用钢材的种类、代号及说明SPCC:S:steel(钢钢)P:plate(板板)C:clod(冷冷)C:commercial(压延压延)冷间压延钢板冷间压延钢板SPCD:S:steel(钢钢)P:plate(板板)C:clod(冷冷)D:deepdrawn冷间压延拉伸钢板冷间压延拉伸钢板SPCE:S:steel(钢钢)P:plate(板板)C:clod(冷冷)E:deepdrawnextra冷间压延深深拉钢板冷间压延深深拉钢板SECC:S:steel(钢钢)E:electrolytic(电镀电镀)C:clodC:commerci
4、al冷间压延电镀钢板冷间压延电镀钢板SECD:S:steel(钢钢)E:electrolytic(电镀电镀)C:clodD:deepdrawn冷间压延深拉电镀钢板冷间压延深拉电镀钢板SECE:S:steel(钢钢)E:electrolytic(电镀电镀)C:clodE:deepdrawnextra冷间压延深深拉电镀钢板冷间压延深深拉电镀钢板第6页,共67页,编辑于2022年,星期五SECC-K2:K2为神户制钢所对表面耐指纹电镀锌钢板为神户制钢所对表面耐指纹电镀锌钢板的行业标准代号之表示,其表面涂为有机涂层。的行业标准代号之表示,其表面涂为有机涂层。SECC-KS:KS则表示表面涂层为无机涂层
5、。则表示表面涂层为无机涂层。SECC-CS:CS为新日本制铁行业标准代号之为新日本制铁行业标准代号之UF处理处理钢板(耐指纹)的一种。钢板(耐指纹)的一种。UF处理钢板分为三种:处理钢板分为三种:EGC-CZ有机被膜有机被膜0.5mEGC-CF有机被膜有机被膜1.0mEGC-CS有机被膜有机被膜0.7m第7页,共67页,编辑于2022年,星期五SEHC:热轧镀锌钢板及钢带:热轧镀锌钢板及钢带SEHD:热轧镀锌深拉钢板及钢带:热轧镀锌深拉钢板及钢带SEHE:热轧镀锌深深拉钢板及钢带:热轧镀锌深深拉钢板及钢带SGCC:冷轧涂镀锌钢板及钢带:冷轧涂镀锌钢板及钢带SGCH:冷轧涂镀锌冷硬钢板及钢带:冷
6、轧涂镀锌冷硬钢板及钢带SGCD:冷轧涂镀锌深拉钢板及钢带:冷轧涂镀锌深拉钢板及钢带SGHC:热轧涂镀锌钢板及钢带:热轧涂镀锌钢板及钢带CGCC:冷轧涂彩锌钢板及钢带:冷轧涂彩锌钢板及钢带CGCD:冷轧涂彩锌冷硬钢板及钢带:冷轧涂彩锌冷硬钢板及钢带CGCH:冷轧涂彩锌冷硬钢板及钢带:冷轧涂彩锌冷硬钢板及钢带第8页,共67页,编辑于2022年,星期五新推出的新型材料(环保材料)与旧材料有以下区别:环保材料:又称无铬电镀钢板,只对表面有做处理的材料环保材料:又称无铬电镀钢板,只对表面有做处理的材料而言,而冷轧钢板作为所有钢板材料后处理的基板无需进而言,而冷轧钢板作为所有钢板材料后处理的基板无需进行表
7、面处理,目前推出的环保材料暂时只有电镀锌钢板一行表面处理,目前推出的环保材料暂时只有电镀锌钢板一种类型,如下:种类型,如下:新日本制铁材料,代号为:新日本制铁材料,代号为:EGC-QS:一般环保电镀锌钢:一般环保电镀锌钢板。板。EGC-QZ:是特别为理光公司商定的环保镀锌钢板:是特别为理光公司商定的环保镀锌钢板环保电镀锌钢板包括有机被膜,镀锌层,铁基板;普通镀环保电镀锌钢板包括有机被膜,镀锌层,铁基板;普通镀锌钢板包括有机被膜,镀锌层,铁基板,铬酸盐涂层。锌钢板包括有机被膜,镀锌层,铁基板,铬酸盐涂层。第9页,共67页,编辑于2022年,星期五常用钢的种类第10页,共67页,编辑于2022年,
8、星期五第11页,共67页,编辑于2022年,星期五第12页,共67页,编辑于2022年,星期五第13页,共67页,编辑于2022年,星期五第14页,共67页,编辑于2022年,星期五常用五金材料的代号1、铜料:、铜料:CU2、铁料:、铁料:FE3、铝料:、铝料:AL4、不锈钢料:、不锈钢料:SUS301(304)5、单光、单光铁料:铁料:SPCC(热扎板热扎板)6、电解板:、电解板:SECC(冷扎板冷扎板)7、镀锌铁板:、镀锌铁板:SGCC8、黄铜:、黄铜:BRASS9、青铜:、青铜:BRONZE第15页,共67页,编辑于2022年,星期五常用表面处理工艺价格如下1、电铜镍、电铜镍:10元元/
9、kg2、电彩锌:、电彩锌:3.5元元/kg3、电镍:、电镍:10元元/kg4、电锡:、电锡:18元元/kg5、电金、电金(滚电滚电):650元元/kg或或0.7元元/PCS(最最低消费低消费)6、渗碳:、渗碳:16元元/kg7、热处理最、热处理最低消费:低消费:6.7kg(12元元/kg)8、電腦雕字最低、電腦雕字最低消费:消费:120元或元或10元元/字字9、电火花最低消费:、电火花最低消费:150元元第16页,共67页,编辑于2022年,星期五模具材料的选择(一)满足工作条件要求1耐磨性2强韧性3疲劳断裂性能4高温性能5耐蚀性第17页,共67页,编辑于2022年,星期五模具材料的选择(二)
10、满足工艺性能要求模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量,降低生产成本,其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。第18页,共67页,编辑于2022年,星期五模具材料的选择(三)满足经济性要求在给模具选材是,必须考虑经济性这一原则,尽可能地降低制造成本。因此,在满足使用性能的前提下,首先选用价格较低的,能用碳钢就不用合金钢,能用国产材料就不用进口材料。另外,在选材时还应考虑市场的生产和供应情况,所选钢种应尽量少而集中,易购买。第19页,共67页,编辑于2022年,星期五模具材料常见的缺陷(
11、1)非金属夹杂物在炼钢过程中,少量炉渣、耐火材料及冶炼中反应产物可能进入钢液,形成非金属夹杂物。它们都会降低钢的机械性能,特别是降低塑性、韧性及疲劳极限。严重时,还会使钢在热加工与热处理时产生裂纹或使用时突然脆断。第20页,共67页,编辑于2022年,星期五模具材料常见的缺陷(1)非金属夹杂物常见的内在非金属夹杂物有以下几种;(a)氧化物,常见的为Al2O3;(b)硫化物,如FeS、MnS、(MnSFeS)等;(c)硅酸盐,如硅酸亚铁(2FeOSiO2)、硅酸亚锰(2MnOSiO2)、铁锰硅酸盐(mFeOMnOSiO2)等;(d)氮化物,如TiN、ZrN等;点状不变形夹杂物等。第21页,共67
12、页,编辑于2022年,星期五模具材料常见的缺陷(2)碳化物偏析某些合金元素,如铬,比基体更容易和碳结合,使得碳在基体中的分布出现不均匀现象,富集于碳化物形成元素的分布地带,或者是富集于某些特殊地带,如晶界等。第22页,共67页,编辑于2022年,星期五模具材料常见的缺陷(3)中心疏松,多指材料在浇铸是冷却速度较快,中心充液不充分造成。(4)白点:钢材中的白点拽在钢的纵断面上呈光滑的银白色斑点,在酸洗后的横断面上则呈较多的发丝状裂纹。白点使钢的伸长率显著下降,尤其是断面收缩率和冲击韧性降低的更多,因此存在白点的钢是不能使用的。第23页,共67页,编辑于2022年,星期五模具制造方面的质量问题锻造
13、工艺的影响如果锻造工艺不合理,会降低钢材的性能,造成锻造缺陷,形成导致模具早期失效的隐患。常见的锻件表面缺陷有裂纹、折叠、凹坑等,内部缺陷有组织偏析、流线分布不合理、疏松、过热、过烧等。第24页,共67页,编辑于2022年,星期五第25页,共67页,编辑于2022年,星期五模具加工方式产生的缺陷电火花加工应用电火花工艺加工模具时,放电区的电流密度很大,产生大量的热,模具被加工区域的温度高达10000左右,由于温度高,热影响区的金相组织必将发生变化,模具表层由于高温而发生熔化,然后急冷,很快凝固,形成再凝固层。在显微镜下可看到,再凝固层呈白亮色,内部有较多显微裂纹。第26页,共67页,编辑于20
14、22年,星期五第27页,共67页,编辑于2022年,星期五模具加工方式产生的缺陷磨削加工模具在淬火、回火后一般要进行磨削加工,以降低表面粗糙度值。由于磨削加工中可能存在的问题而导致模具寿命降低,这一点常常被人们忽视。第28页,共67页,编辑于2022年,星期五第29页,共67页,编辑于2022年,星期五模具加工方式产生的缺陷磨削速度太快可能引起模具局部烧伤,使用钝的或重载磨轮、使用粒度过细的砂轮或冷却剂的选择不当,还可能产生磨削裂纹。它比较细小紧密,肉眼难以观察到,须用磁粉探伤才能检验出来。轻微的裂纹倾向于形成垂直磨削方向的平行线,严重的裂纹倾向于形成网状花样的“龟裂”。具有磨削过烧或磨削裂纹
15、的模具,疲劳强度较低。第30页,共67页,编辑于2022年,星期五模具热处理产生缺陷1模具表面有软点模具热处理后表面有软点,将影响模具的耐磨性、减少模具的使用寿命。(1)产生原因1)模具在热处理前表面有氧化皮、锈斑及局部脱碳。2)模具淬火加热后,冷却淬火介质选择不当,淬火介质中杂质过多或老化。(2)预防措施1)模具热处理前应去除氧化皮、锈斑,在淬火加热时适当保护模具表面,应尽量采用真空电炉、盐浴炉和保护气氛炉中加热。2)模具淬火加热后冷却时,应选择合适的冷却介质,对长期使用的冷却介质要经常进行过滤,或定期更换。第31页,共67页,编辑于2022年,星期五模具热处理产生缺陷2模具热处理前组织不佳
16、模具最终球化组织粗大不均、球化不完善,组织有网状、带状和链状碳化物,这将使模具在淬火后易产生裂纹,造成模具报废。(1)产生原因1)模具钢材料原始组织存在严重碳化物偏析。2)锻造工艺不佳,如锻造加热温度过高、变形量小、停锻温度高、锻后冷却速度缓慢等,使锻造组织粗大并有网状、带状及链状碳化物存在,使球化退火时难以消除。3)球化退火工艺不佳,如退火温度过高或过低,等温退火时间短等,可造成球化退火组织不均或球化不良。第32页,共67页,编辑于2022年,星期五模具热处理产生缺陷(2)预防措施1)一般应根据模具的工作条件、生产批量及材料本身的强韧化性能,尽量选择品质好的模具钢材料。2)改进锻造工艺或采用
17、正火预备热处理,来消除原材料中网状和链状碳化物及碳化物的不均匀性。3)对无法进行锻造的碳化物偏析严重的高碳模具钢可进行固溶细化热处理。4)对锻造后的模坯制定正确的球化退火工艺规范,可采用调质热处理和快速匀细球化退火工。5)合理装炉,保证炉内模坯温度的均匀性。第33页,共67页,编辑于2022年,星期五模具热处理产生缺陷3模具产生淬火裂纹模具在淬火后产生裂纹是模具热处理过程中的最大缺陷,将使加工好的模具报废,使生产和经济造成很大损失。第34页,共67页,编辑于2022年,星期五模具热处理产生缺陷(1)产生的原因1)模具材料存在严重的网状碳化物偏析。2)模具中存在有机械加工或冷塑变形应力。3)模具
18、热处理操作不当(加热或冷却过快、淬火冷却介质选择不当、冷却温度过低、冷却时间过长等)。4)模具形状复杂、厚薄不均、带尖角和螺纹孔等,使热应力和组织应力过大。5)模具淬火加热温度过高产生过热或过烧。6)模具淬火后回火不及时或回火保温时间不足。7)模具返修淬火加热时,未经中间退火而再次加热淬火。8)模具热处理的,磨削工艺不当。9)模具热处理后电火花加工时,硬化层中存在有高的拉伸应力和显微裂纹。第35页,共67页,编辑于2022年,星期五模具热处理产生缺陷2)预防措施1)严格控制模具原材料的内在质量2)改进锻造和球化退火工艺,消除网状、带状、链状碳化物,改善球化组织的均匀性。、3)在机械加工后或冷塑
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