冲压复习知识点.docx
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1、冲压复习知识点 第一篇:冲压复习学问点 第一章 1.冲压概念 利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力,使其产生分别或塑性变形,从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压加工通常是在室温下进行,故称冷冲压cold pressing 。 2.冲压成形特点 优点: 制件困难废料少;精细光滑互换好;刚度较高节省料;易于限制效率高;大批生产本钱低。 缺点:单件小批量生产、精度高、技术要求高,技术密集,要求板材有良好的冲压成形性能,制造本钱高。生产中有噪声。所以,冲压成形相宜批量生产。 3冲压工序的分类. 分别工序:即冲裁工序是指使板料按确定的轮廓线断裂分别而获得确定形态、尺寸的冲压件的工序。分别工序主要有
2、冲孔、落料、 切断、切舌、切边、剖切、整修及精冲等。 成形工序:冲压成形时,变形材料内部的等效应力超过屈服极限,但未到达强度极限,使材 料产生塑性变形,从而成形零件。成形工序主要有弯曲、拉深、成形、冷挤压等。 其次章 1.金属塑性变形的基本概念 在外力的作用下,金属产生的形态和尺寸转变称为变形,变形分为弹性变形与塑性变形. 弹性:卸载后变形可以复原特性,可逆性 塑性:物体产生永久变形的实力,不行逆性 2.塑性:指金属在外力的作用下,能稳定的发挥塑性变形而不破坏其完好性的实力。 3.变形抗力:金属产生塑性变形的力为变形力,金属抵抗变形的力称为变形抗力。 4.加工硬化:材料的强度指标随变形程度的增
3、加而增加,塑性随之降低。 5.硬化指数:是说明材料冷变形硬化性能的重要参数,对板料的冲压性能以及冲压件的质量都有较大的影响。 6.成形极限:指材料在冲压成形过程中能到达的最大变形程度。 成形质量:是指材料经冲压成形以后所得到的冲压件能够到达的质量指标,包括尺寸精度、厚度转变、外表质量及物理力学性能等。 第三章 1.冲裁变形过程:间隙正常、刃口锋利状况下,冲裁变形过程可分为三个阶段: 1弹性变形阶段 :变形区内部材料应力小于屈服应力 。 2塑性变形阶段 : 变形区内部材料应力大于屈服应力。凸、凹模间隙存在,变形困难,并非纯塑性剪切变形,还伴随有弯曲、拉伸,凸、凹模有压缩等变形。 3断裂分别阶段
4、:变形区内部材料应力大于强度极限。裂纹首先产生在凹模刃口旁边的侧面凸模刃口旁边的侧面上、下裂纹扩展相遇材料分别。 2.冲裁间隙对断面质量影响因素 ()材料性能的影响 ()模具间隙的影响 间隙小,出现二次剪裂,产生其次光亮带;间隙大,出现二次拉裂,产生二个斜度 ()模具刃口状态的影响 当凸模刃口磨钝时,则会在落料件上端产生毛刺;当凹模刃口磨钝时,则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺;当凸、凹模刃口同时磨钝时,则冲裁件上、下端都会产生毛刺。 3.冲裁间隙尺寸精度及其影响因素 冲裁件的尺寸精度:指冲裁件的实际尺寸与图纸上(或公差基本尺寸之差。 该差值包括两方面的偏差: 一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差
5、;二是模具本身的制造偏差。 影响因素:1冲模的制造精度零件加工和装配2材料的性质3冲裁间隙 4.冲压力: 是指冲压加工过程中,压力机滑块所必需同时担负的各种压力的总和。冲裁时可能产生的压力包括冲裁力、卸料力、推件力及顶件力。模具结构不同,冲压力所包括的上述压力也有所不同。 1冲裁力的计算 冲裁力:冲裁过程中凸模对板料施加的压力。 用一般平刃口模具冲裁时,冲裁力F一般按下式计算: F=KLttb注: F冲裁力; L冲裁周边长度;t材料厚度; 平刃口模具冲裁,估算冲裁力F=Ltb b 材料的抗拉强度 卸料力、推件力及顶件力的计算: = KF卸料力 F X T = nK T F 顶件力 FD=KDF
6、X 推件力 F接受弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时: FZ=F+FX+FT接受弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时: FZ=F+FX+FD接受刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时: FZ=F+FT例题:如图,冲裁件材料为10钢,板厚2mm 的支架连接板,年产量20万件,试计算冲压 力,并选择冲压设备。抗剪强度=350MPa 解1落料力: F落=1.3Lt=1.31502350=136.5KN 2冲孔力 F冲=21.3Lt=21.3dt =21.33.148.52350=48.58KN 3卸料力 F卸=K卸F落=0.05136.5=6.83KN 4推件力 F推=nK推F冲=40.05548.58=
7、10.69KN 该落料冲孔复合模接受倒装结构及弹压卸料和下料冲孔废料方式,则总冲压力为: F总=F落+F冲+F卸+F推 =136.5+48.58+6.83+10.69=202.6KN 5.压力中心确实定 冲压力合力的作用点。模具的压力中心应当通过模柄的中心线(压力机滑块的中心线),否则冲压时滑块就会承受偏心载荷,导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损,还会使合理的间隙得不到保证,从而影响冲件的质量和降低模具寿命甚至损坏模具。 压力中心确定方法 :解析法、作图法、悬挂法 6.冲裁件的工艺性 是指冲裁件对冲压工艺的适应性,即冲裁件的结构、形态、尺寸及公差等技术要求是否符合冲裁加工的工艺要求。 冲裁
8、工艺性好是指能用一般冲裁方法,在模具寿命和生产率较高、本钱较低的条件下得到质量合格的冲裁件。 1冲裁件的结构工艺性 1冲裁件的形态应力求简洁、对称,有利于材料的合理利用。 2冲裁件内外形的转角处要尽量避开尖角,应以圆弧过渡,以便于模具制造,削减热处理开裂,削减冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。 3尽量避开冲裁件上过长的凸出悬臂和凹槽,悬臂和凹槽也不宜过小。 4冲裁件的最小孔边距,为避开工件变形,孔边距不能过小。 5在弯曲件或拉深件上冲孔时,孔边与直壁之间应保持确定距离,以免冲孔时凸模受水平推力而折断。 6冲孔时因受凸模强度的限制,孔的尺寸不应太小,否则凸模易折断或压弯。 2冲裁件的尺寸精度和外表粗
9、糙度 冲裁件的精度一般可分为精密级与经济级两类。 1 冲裁件的经济公差等级不高于IT11级,一般要求落料件公差等级最好低于IT10级,冲孔件最好低于IT9级。假如工件要求的公差等级较高时,冲裁后接受整修或接受精密冲裁。 2 冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁模间隙、刃口锐钝以及冲模结构等有关。当冲裁厚度为2mm以下的金属板料时,其断面粗糙度Ra一般可达12.53.2m。 3冲裁件尺寸标注 冲裁件尺寸的基准应尽可能与其冲压时定位基准重合,并选择在冲裁过程中基本上下不变动的面或线上。 4冲裁加工的经济性分析 1冲裁件的制造本钱 冲裁件的制造本钱包括:C =C材2降低冲压件本钱的途径 +C
10、工+C模 降低小批量生产中的冲压件本钱; 使工艺合理化; 多件同时冲压;冲压过程的高速自动化; 提高材料的利用率; 节省模具费用。 7.精密冲裁特点 (1)变形区处于三向压应力状态 使材料以纯剪切的形式实现分别。通过小间隙 齿压边圈+顶件块压紧材料来实现 。 2小间隙 约为一般冲裁的10% 3凹模带有小圆角 R=0.1t,避开刃口处应力集中 以上三点使材料冲裁时不出现开裂和撕裂,获得平滑塑性剪切断面。 4更大的冲裁力 F=(2.32.5)F一般 第四章 1.弯曲变形区的应力、应变分析 板料在塑性弯曲时,变形区内的应力应变状态取决于弯曲毛坯的相对宽度 b/t 以及弯曲变形程度。 2.应力中性层:
11、板料截面上的应力由外层的拉应力过渡到内层的压应力,其间金属的切向应力为零的金属层。 变形程度较小时,应力中性层和应变中性层相重合,均位于板料截面中心的轨迹上。 变形程度比较大时,由于径向压应力的作用,应力中性层和应变中性层都从板厚的中心向内侧移动,应力中性层的位移量大于应变中性层的位移量。 应变中型层:是指在变形前后金属纤维的长度没有发生变更的那一层金属纤维。 3.偏移: 在弯曲过程中,坯料沿凹模边缘滑动时要受到摩擦阻力的作用,当坯料各边所受到的摩擦力不等时,坯料会沿其长度方向产生滑移,从而使弯曲后的零件两直边长度不符合图样要求,这种现象称为偏移。 1产生偏移的缘由 (1)弯曲件坯料形态不对称
12、 (2)弯曲件两边折弯的个数不相等 (3)弯曲凸、凹模结构不对称 。 此外,坯料定位不稳定、压料不牢、凸模与凹模的圆角不对称、间隙不对称和润滑状况不一样时,也会导致弯曲时产生偏移现象。 2限制偏移的措施 (1)接受压料装置,使坯料在压紧状态下慢慢弯曲成形,从而防止坯料的滑动,而且还可得到平整的弯曲件。 (2)利用毛坯上的孔或弯曲前冲出工艺孔,用定位销插人孔中定位,使坯料无法移动。 (3)根据偏移量大小,调整定位元件的位置来补偿偏移 。 (4)对于不对称的零件,先成对地弯曲,弯曲后再切断。 (5)尽量接受对称的凸、凹结构,使凹模两边的圆角半径相等,凸、凹模间隙调整对称。 4.最小弯曲半径rmin
13、: 在板料不发生破坏的条件下,所能弯成零件内外表的最小圆角半径。 常用最小相对弯曲半径rmin/t表示弯曲时的成形极限。其值越小越有利于弯曲成形。 影响最小弯曲半径的因素: 材料的力学性能:材料塑性好,允许变形量大,rmin越小. 2弯曲中心角 弯曲时,直边部分纤维将牵制弯曲区受拉状态。 当弯曲中心角90时:对减小rmin作用不大。 3材料的纤维方向弯曲方向) 当弯曲中心角90时:弯曲角愈小,对减小rmin愈有利; 板料经轧制以后产生纤维组织,使板料性能呈现明显的方向性。一般顺着纤维方向的力学性能较好,不易拉裂。 4板料的外表质量与剪切断面质量 质量越好, rmin越小。 5板料的相对宽度 6
14、板料的厚度 5.弯裂 弯曲时板料的外侧受拉伸,当外侧的拉伸应力超过材料的抗拉强度以后,在板料的外侧将产生裂纹,此种现象称为弯裂。 实践证明,板料是否会产生弯裂,在材料性质确定的状况下,主要与弯曲半径r与板料厚度t的比值rt(称为相对弯曲半径)有关,rt越小,其变形程度就越大,越简洁产生裂纹。 6.回弹 塑性弯曲时伴随有弹性变形,当外载荷去除后,塑性变形保存下来,而弹性变形会完全消逝,使弯曲件的形态和尺寸发生转变而与模具尺寸不一样,这种现象叫回弹。 7.影响回弹的因素 ).材料的力学性能 屈模比s/E越大,回弹越大。即:s越高,弹性模量E越小,回弹量越大。塑性变形前的弹性变形量大 2).相对弯曲
15、半径r/t 相对弯曲半径r/t越小,变形量越大,弹性变形量所占比例越小,回弹越小。 3).弯曲中心角 弯曲中心角越大,说明变形区的长度越长,故回弹的积累值越大,其回弹角越大。但对弯曲半径的回弹影响不大。 4)弯曲方式及校正力大小 1在无底凹模内作自由弯曲时,回弹最大。2在有底凹模内作校正弯曲时,回弹较小。校正弯曲圆角部分的回弹比自由弯曲时大为减小。校正弯曲时圆角部分的较小正回弹与直边部分负回弹的抵销 ,回弹可能出现正、零或是负三种状况。3在弯曲U形件时,凸、凹模之间的间隙对回弹有较大的影响。间隙越大,回弹角也就越大。 5)工件的形态 工件的形态越困难,一次弯曲所成形的角度数量越多,使回弹困难,
16、因此回弹角减小。 6)模具间隙 在压弯U形件时,间隙大,材料处于松动状态,回弹就大;间隙小,材料被挤压,回弹就小。 8.弯曲件坯料尺寸的计算 1)圆角半径r0.5t的弯曲件 按中性层绽开的原理,坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和,即 Lz=l1+l2+pa180r=l1+l2+pa180(r+Kt)2)圆角半径r0.5t的弯曲件 按变形前后体积不变条件确定坯料长度。通常接受阅历公式计算 L=l1+l2+(0.40.6)t8.弯曲件的工序支配原则 形态简洁的弯曲件:接受一次弯曲成形;形态困难的弯曲件:接受二次或多次弯曲成形。 批量大而尺寸较小的弯曲件:尽可能接受级进模或复合模。 需
17、多次弯曲时:先弯两端,后弯中间部分,前次弯曲应考虑后次弯曲有牢靠的定位,后次弯曲不能影响前次已成形的形态。 弯曲件形态不对称时:尽量成对弯曲,然后再剖切见图 其次篇:冲压学问 拉深模:把毛坯拉压成空心体,或者把空心体拉压成外形更小而板厚没有明显转变的空心体的冲模。 落料:排样,计算凸凹模间隙,卸料力计算,根据冲裁件结构设计模具结构、选取模具材料等。 冲孔:和落料差不多啦,冲孔以凸模为基准,落料以凹模为基准。 冲孔为产品是有孔的,冲下的是废料.而落料是冲下的为产品,在模板上的是费料. 冲压模具设计时,要考虑以下的内容:1.冲裁间隙.2.冲裁力(确定选用机台的吨位)3.闭模高度和开模高度(一般产品
18、不须考虑开摸高度,但有的产品考虑到取料及成型要考虑)4.定位(工站模,连续模那就多了)5.落料6.内外导柱7.弹簧力8.取料 这只是一部分,你看一下 装备制造技术支承板零件见图1是一种连接件,起支承其他零部件的 作用,零件外表要求无划伤、油污等外观不良现象。它接受料 厚1.52 mm 的AMS5536GH30镍基板材。这种镍基板材合金 的强度保持性好,具有优良的抗氧化性、良好的冲压性和焊接 性能。该零件产量约20 万件/ 年,设计模具时要求尽量结构 简洁、修理便利、装配牢靠,以降低模具的制造费用。 1 冲压工艺分析 该零件结构较简洁,孔边距最小为4.26 mm,尺寸精度最 高IT11 级,精度
19、不高,冲裁工艺性良好。但弯曲形态为Z 形, 要保证弯曲后上下两平面的平行度较难,而且要防止弯曲过 程中产生偏移。因此,在设计弯曲模时,要留意解决上述问题。 2 冲压工艺方案制定 1工序性质确实定。根据零件的结构形态,可以知道成 形该零件的工序为:冲孔、落料和弯曲。 2工艺方案确实定。考虑到提高生产效率,根据零件结 构尺寸,可以接受复合冲压工艺,冲压工序为:冲孔、落料复 合弯曲、整形复合,接受两套模具完成。 在冲孔、落料复合工序中,为了提高材料利用率,考虑支 承板绽开后的形态,可以接受直对排如图2 所示。 在弯曲、整形复合工序中,利用第1 道工序中冲出的2 个 并排的5.69 mm 圆孔定位,同
20、时接受压料板压料可以防止 偏移。弯曲结束时再利用凸、凹模的挤压作用进行整形,可以 有效保证零件上下面的平行度。 3 模具结构设计 1冲孔落料复合模。如图3 所示,选用标准后侧导柱模 架,接受倒装式复合模,结构简洁,便于操作。凸凹模17 装在 下模,冲孔凸模22 和落料凹模8 装在上模。条料定位方式采 用两个导料销和一个挡料销定位,其中挡料销和右边的导料 销需要在凹模上开设躲避孔,而靠左边的导料销为不减弱凹 模的强度,设计成活动导料销,如剖视图A- A 所示。上模中设 置刚性推件装置,将制件从凹模8 中推出。下模接受弹性卸 料,将条料从凸凹模17 上卸下。冲压时,先冲条料上的一排制 件,再翻转条
21、料,冲出另一排制件,这样可以有效提高材料利用率。 4 结束语 冲压生产中,接受复合模结构,不仅可以提高生产效率,更重要的是保证零件的精度。本文中Z 形支承板接受两套复合模成形,其中冲孔、落料复合模,可有效保证制件上内孔与外形之间的位置精度,同时接受直对排可以提高材料利用率。弯曲、整形复合模,解决了制件弯曲时的偏移和上下面的平行度问题,模具结构简洁,装配便利牢靠,模具尺寸小,虽然取消了模具导向装置,但调整得好时,并没有影响模具精度,冲出的制件完全符合图纸要求,因此降低了模具制造费用。 一 冲压工序术语1:落料:是将材料沿封闭轮廓分别的一种冲压工序,被分别的材料成为工件或工序件,大多数是平面性的。
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