沖壓成型技術

第一章；緒論冷沖壓加工：在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需沖壓件的一種壓力加工方法。冷沖模：將材料加工成所需沖壓件的一種工藝裝備。3沖壓加工的特點優(yōu)點：（1）互換性好（2）可以獲得其他方法所不能或難以制造的壁薄，質量好，剛性好，表面質量高，形狀復雜的零件。3）即節(jié)能有省料（4）效率高（5）操作方便，要求的工人技術等級不高缺點：（1）噪聲和振動大（2）模具要求高，制造復雜，周期長，制造費用昂貴，因而小批量生產受到限制（3）零件精度要求過高，沖壓生產難以達到要求可用沖壓制造鐘表及儀器的小零件，也可制造汽車，拖拉機的大型覆蓋件。沖壓材料分為：黑色金屬，有色金屬，非金屬材料6.7中壓加工分為：分離工序與成形工序分離工序：是在中壓過程中使中壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離的工序?！觥鲋锌祝淞?，切斷，切變，中槽，剖切成形工序：是毛坯在不被破壞的條件下產生塑性變形，形成所要求的形狀和尺寸精度的制件。--彎曲，拉深，翻邊，脹形，縮口，擠壓，卷圓，擴口，校形9冷中壓加工工序的特點：1）冷中壓是少，無切屑加工方法之一，所得的中壓件一般無需再加工。（2）是一種高效率的加工方法（3）沖壓件的尺寸精度有模具保證，所以質量穩(wěn)定，互換性好（4）冷中壓可以加工薄壁，質量輕，剛性好，形狀復雜的零件，是其他加工方法所不能代替的10對于一般中裁件精度可達IT10-IT11級，精中件可達IT6—IT9級。，一般彎曲，拉深件精度可達到T13-IT14級11普通中裁其粗糙度能夠達到Ra12.5-3.2um精中工藝其產品粗糙度可達至Ra2.5-3.2um中壓及其模具技術發(fā)展（1） 工藝分析計算現(xiàn)代化（2） 模具計算機輔助設計制造與分析CAD/CAM/CAE一體化的研究和應用（3）中壓生產自動化（4）推廣和發(fā)展中壓新工藝和新技術（5）與才材料科學結合，不斷改進板料性能，一提高中壓件的成形能力和使用效果（6）開發(fā)新的模具材料中壓工藝對板料的基本要求（1） 機械性能的要求延伸率大，屈強比小，彈性模數(shù)大，硬化指數(shù)高和厚向異性系數(shù)大都有利與各種中壓成形工序（2） 化學成分的要求為了消除劃移線，可在拉深之前增加一道輥壓工序，或采用加入鋁和釩等脫氧的鎮(zhèn)靜鋼，拉深時就不會出現(xiàn)時效現(xiàn)象。（3）金相組織的要求（4）表面質量的要求材料表面應光滑，無氧化皮，裂紋等缺陷。優(yōu)質鋼板表面質量分組（5）材料厚度公差的要求厚度公差分：3種板料的沖壓成形性能板：料對中壓成形工藝的適應能力。包括：抗破裂性，貼模性，定形性板料的沖壓成形性能與板料中壓性能的關系（1） 屈服極限；屈服極限小，材料容易屈服，則變形抗力?。?） 屈強比:屈強比小，容易產生塑料變形而不易產生拉裂（3） 伸長率:伸長率或均勻伸長率是影響翻孔或擴孔成形性能的主要原因（4） 硬化指數(shù):表示在塑性變形中材料的硬化程度中壓最常用的材料是金屬板料和非金屬板料，金屬板料分為：黑色金屬和有色金屬17黑金屬板料分普通碳素鋼鋼板，優(yōu)質碳素結構鋼板，低合金結構鋼板，電工硅鋼板，不銹鋼板有色金屬：銅及銅合金，鋁及鋁合金中壓用非金屬材料：膠木板，橡膠，塑料板中壓設備的選擇包括類型和規(guī)格選擇。在中小型沖壓件生產中，主要選用開式壓力機在需要變形力大的沖壓工序，應選擇剛性好的閉式壓力機對于校形，整形和溫，熱擠壓工序，最好選用摩擦壓力機對于薄材料的沖裁工序，最好選用導向正確的精密壓力機對于大型拉深的沖壓工序，最好選用雙動拉深壓力機在大量生產中應該選用高速壓力機或多工位自動壓力機對于不允許中模導套離開導柱的中壓工作，最好選擇行程可調的曲拐軸壓式壓力機中壓設備規(guī)格的選擇；（1）公稱壓力的確定公稱壓力：指滑塊離下死點前某一特定距離Sp湖喲特定角度禎時，滑塊上允許承受的最大壓力（2）滑塊行程的選擇滑塊行程：指曲柄旋轉一周，下死點至上死點的距離，其值為曲柄半徑的兩倍?；瑝K行程大小應保證方便毛坯的放入和零件的取出（3）行程次數(shù)的選擇行程次數(shù)：指滑塊每分鐘往復運動的次數(shù)。它主要根據(jù)所需生產率，操作的可能性和允許的變形速度來確定（4） 工作臺面尺寸的選擇（5） 閉合高度的選擇壓力機的閉合高度：指滑塊在下死點位置時，滑塊下端面到工作臺上表面的距離。閉合高度減去墊板厚度的差值，稱為壓力機的裝模高度模具的閉合高度：指工作行程終了時，模具上模座頂面到下模座底面之間的距離。（6） 電動機功率的選擇沖壓對模具材料的要求：（1）沖裁模 主要用于各種板料的沖切成形，其刃口在工作過程中受到強烈的摩擦和沖擊。具有高的耐磨性，沖擊刃性以及抗疲勞斷裂性能（2） 彎曲模主要用于板料的彎曲成形，工作負荷不大，但有一定的摩擦。具有高的耐磨性和抗疲勞抗力（3） 拉深模主要用于板料的拉深成形，工作應力不大，但凹模入口處承受強烈的摩擦。具有高的硬度幾耐磨性，凹模工作表面粗糙度值比較低23沖模材料的選用原則：（1） 滿足使用要求，應具有較高的強度，硬度，耐磨性，耐沖擊性，抗疲勞性等（2） 根據(jù)沖壓材料和沖壓件生產批量選用材料（3） 模具材料應具有良好的加工工藝性能，便于切削加工，淬透性好，熱處理性變形?。?4）滿足經濟性要求2凸模，凹模；T10A，9Mn2VCrWMn,Cr2,YG15,YG20,Cr6WV9CrSi,Cr12M,Cr4W2MoVCT35,CT33,TLMW50,3Ni2WVW18Cr4V25上，下模座:HT400ZG310-570Q235,4525.摸柄：Q235,4526導柱，導套：20,GCr1527,固定板，卸料板，推件板，頂板，側壓板，始用擋塊45第二章沖壓變形基礎沖壓變形：有沖壓設備提供變形載荷，然后通過模具對毛坯施加外力，進而轉化為毛坯的內力，使之產生塑性變形。2主應力圖有9中類型應變狀態(tài)：（1）一向伸長一向收縮（2）一向伸長兩向收縮（3）一向收縮兩向伸長材料的塑性：金屬材料在外力作用下產生永久變形而不被破壞的能力影響金屬塑性的因素婦）金屬本身內部的晶格類型，化學成分和金相組織（2）變形是的外部條件變形溫度，變形速度，變形方式材料的變形抗力：金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形的能力。變形速度對塑性變形的影響：（1） 一方面，速度增高，金屬變形是易產生雙晶，滑移線分布更密集，這就增加了滑移和雙晶的臨界剪應力以及晶內和晶間破壞的極限應力，使金屬的變形抗力增加，并有可能出現(xiàn)晶間脆裂。（2） 另一方面，由于熱效應的原因，引起金屬溫度升高，金屬的塑性有得到改善。對板料進行拉深試驗是測試板材機械性能的最常用，最簡單的方法。（1）屈服極限，屈服點小，材料易屈服，成形后回彈小，貼模性和定形性好（2）強度極限：拉伸過程中條件應力應變曲線最高點的條件應力。（3） 硬化指數(shù)硬化指數(shù)值大，硬化效應就大，抗縮頸能力就強，抗破裂性通常也就越強。（4） 塑性應變比R，當R=1時，板寬與板厚間屬各向同性，當R不等于1時，則為各向異性。沖壓生產所用的板材都是經過軋制的，其縱向，橫向及其他方向的性能不同。（5） 凸耳系數(shù)凸耳系數(shù)越大，方向性越明顯，對沖壓成形性能影響也越大（6） 應變速率敏感性指數(shù)值越大，使成形極限水平提高⑺總延伸率:在拉伸中試樣破壞時的伸長率。均勻伸長率：板材在拉力作用下開始產生局部集中變形的伸長率。均勻伸長率直接決定板材在伸長類變形中的成形性能，與翻邊變形程度成正比例關系沖壓件所用的材料：板料，帶料，塊料。條料沖壓材料的要求：（1）對沖壓成形性能的要求：模具材料應有良好的抗破裂性，良好的貼模性和定形性（2） 對表面質量的要求材料表面應光潔，平整，無缺陷損傷（3） 對材料厚度公差的要求；材料厚度公差應符合國家標準第三章沖裁工藝與模具設計沖裁：是利用安裝在壓力機上的沖裁模，使材料產生分離的沖壓工序。落料:制取所需零件的外形及尺寸的工序。沖孔：制取所需零件的內形及尺寸的工序。沖裁：普通沖裁，精密沖裁，整修和半精密沖裁沖裁模；沖裁所使用的模具。作用：直接制造機器零件，為彎曲，拉深等成形工序準備毛坯沖裁工藝及沖裁模具設計：（1） 分析沖裁件的工藝性（2） 確定沖裁工藝方案（3）設計相應的沖裁模具沖裁變形過程：彈性變形階段，塑性變形階段，斷裂分離階段在板料的沖裁過程中，變形區(qū)主要集中在凸，凹模刃口附近。垂直壓力使材料產生分離，摩擦力使模具刃口部分產生磨損。沖裁時的變形區(qū)是以凸模和凹模刃口連線為中心的紡錘形區(qū)。對沖裁件斷面只來年感起決定作用的是沖裁間隙和模具刃口狀態(tài)。沖裁件斷面質量：圓角帶，光亮喙，斷裂帶，毛刺區(qū)。、間隙過大時，斷面上的光亮帶減小，圓角，毛刺及斜度變大。間隙合理時，上，下刃口產生的裂紋，在沖裁切斷過程中會合成一條線。間隙分布的均勻對沖裁件的斷面質量同樣具有很大的影響。當刃口沿圓周圍間隙分布不均勻時，將使制件產生局部毛刺。在間隙大的地方產生拉長毛刺，在間隙小的地方產生擠毛，并加快模具刃口磨損變鈍，使模具壽命縮短，所以不僅要選擇合理的間隙，而且在制造，安裝調整時，應保證間隙合理。9當模具刃口磨鈍時，在沖裁件的邊緣回產生很大的毛刺。凹模刃口磨鈍時，在落料件邊緣產生毛刺凸模刃口磨鈍時，在沖孔邊緣產生毛刺。10消除毛刺的方法：（1） 對較厚的中小零件，用滾筒滾光或振動法去毛刺（2） 對于較薄或較大的零件，用雙軸軋輥輾平，也可用砂帶磨床磨去毛刺11沖裁件的尺寸精度指沖裁件的實際尺寸與設計尺寸的差值。差值越小，精度越高。影響沖裁件尺寸精度的因素：沖裁間隙，沖模制造精度，材料性質與厚度，沖裁件的形狀和尺寸沖裁間隙;沖裁凸模與凹模之間的空隙尺寸。間隙對沖裁力的影響：隨著間隙的增大，材料所受的拉應力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。由于間隙的增大，使沖裁件的光亮面變窄，落料尺寸小于凹模尺寸，沖孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力，推件力或頂件力也隨之減小，但當間隙繼續(xù)增大時，因為毛刺增大，引起卸料力，頂件力迅速增大，因而間隙的增加和減小是在一定范圍內進行調節(jié)的。沖裁模具的壽命通常以保證獲得合格產品時的沖裁次數(shù)來表示模具失效形式磨損，變形，崩刃和凹模刃口脹裂。影響間隙值的主要因素板料厚度和材料性質。板料越厚，塑性越差，則間隙越大，反之，則間隙越小間隙值的確定方法經驗確定法和查表確定法模具制造時有以下兩種方法保證合理間隙：（1） 分別加工法，這種加工方法必須把模具的制造公差控制在間隙的餓變動范圍內，使模具制造難度增加，適用于沖裁件形狀簡單，間隙較大的模具或用精密設備加工凸模和凹模的模具（2） 單配加工法，用于沖裁件的形狀復雜，間隙較小的模具降低沖裁里的措施：（1） 加熱沖裁，沖裁力降低顯著，適用于精度要求不高的厚料沖裁（2） 改變刃口設計形式斜刃模沖裁和階梯沖裁21斜刃模沖裁的優(yōu)點壓力機能在柔和的條件下工作，當沖裁件很大時降低沖裁力顯著。缺點：模具制造難度提高，刃口修磨也困難，有些情況下模具刃口形狀還要修正。適用于形狀簡單，精度要求不太厚的大件沖裁。22采用階梯布置凸模時應注*意：（1） 階梯形凸模的高度差只需要稍大于沖裁件斷面之剪切面高度即可，一般薄材取材料的厚度，后取材料厚度一半（2） 先開始工作的凸模最好帶有導正銷（3） 一般先沖大孔后沖小孔，這樣可使小直徑凸模盡量做得短一些，增加其抗壓失穩(wěn)的能力（4） 在設計時還應注意模具的對稱性，以減少壓力機的偏載階梯沖裁的優(yōu)點既可以降低沖裁力，還可以適當減少振動，工件精度不受影響，可以避免與大凸模距離很近的小凸在沖裁過程中的傾斜或折斷。缺點：刃口修磨比較困難，因此，這種方法主要用于有多個凸模而其位置有比較對稱的模具24卸料力:從凸模上卸下板料所需要的力。推件力：從凹模內向下推出工件或廢料所需要的力。頂件力:從凹模內向上頂出工件或廢料所需要的力。影響這些力因素：材料的力學性能，板料厚度，模間隙，工件的形狀及尺寸24總壓力:沖裁時，所需總壓力為沖裁力，卸料力和推件力之和。25在設計模具時要求模具的模柄中心與壓力中心重合。對要求不高或沖裁力較小或間隙較大模具，壓力中心也不允許超過模柄投影面積范圍。模具的中心與沖裁力的中心重合時，可延長模具的壽命，有不至于損壞壓力機，因此有必要計算出沖裁力的中心，應盡可能的使它與壓力機的滑塊中心在一起，否則會產生一個附加力矩，使模具產生偏斜，間隙不均勻，并使壓力機和模具的導向機構產生不均勻磨損，刃口迅速變鈍。26壓力中心:沖裁時沖裁力的合力作用點。27排樣：在沖壓生產中，沖裁件在板，條等材料上的布置方法。排樣的目的：在于合理利用材料。評價排樣經濟性合理性的指標：材料的利用率28.排樣方法:沖裁件在條料或者帶料上的排列方式。29搭邊:排樣時沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料側邊之間留下的工藝廢料。30搭邊作用：保證沖裁件質量，保證模具較長壽命，保證自動送料時不被拉彎拉斷條件下允許的最小值31送料步距;條料在模具上每次送進的距離。調料寬度的確定與模具是否采用壓緊裝置和側刃有關。確定原則：最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值。最大條料能在沖裁時順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定的間隙。32沖裁件的工藝性沖裁件在沖裁加工中的難易程度。包括：沖裁件的形狀和尺寸以及沖裁件的精度和表面粗糙度。影響沖裁件工藝性的因素：沖裁件的形狀盡量簡單，以利排樣，減少廢料沖裁件的內，外形轉角處應避免尖角沖裁件的突出懸臂和凹槽寬度不宜過小沖孔時，孔徑不宜過小沖裁件孔與孔之間的距離不應過小在彎曲件或拉深件上沖孔時，其孔壁與工件直壁之間應該保持一定距離若距離太小，沖孔時會使凸模手水平推理而折斷在工件上沖制矩形孔時，若無電加工設備，則其兩短宜用圓弧連接，以便加工凹模沖裁模分類：(1)按沖壓工藝性質分：沖裁模具，彎曲模具，拉深模具，成形模具按工序組合非單工序模，復合模，連續(xù)模按檔料或定位形式分固定檔賴哦銷模具，活動檔料銷模具，導正銷定位模具，側刃定位模具按卸料裝置分帶固定卸料板和彈壓卸料板沖模按模具上下的導向方式分：無導向的開式模具，有導向的導板，柱，筒模具按凸凹模選材料分硬質合金沖模鋼結硬質合金沖模，鋼皮沖模，橡皮沖模35連續(xù)?；窘Y構類型用導正銷定位的連續(xù)模與用側刃定位的連續(xù)模。按精度等級分：普通級進模和多工位精密級進模36連續(xù)模的特點：生產效率高，操作安全簡單，模具壽命長，產品質量高，生產成本較低，設計和制造難度較大37.連續(xù)模常用的定位裝置：(1)固定檔料銷;結構簡單，定位精度較大，適合工件精度要求較低，板料較厚，產量較小的手工送料模具臨時檔料銷側刃和檔塊，普遍使用的一種定位方法，具有定位可靠，結構比較簡單和生產效率高自動送料機構38導正銷：剛性與彈性復合模具特點：(1)與單工序模具相比復合模具沖制的內孔與外緣或同時完成的幾個輪廓的相對位置精度較高(2)與連續(xù)模具相比，復合模具對條料的送進定位精度要求較低復合模具結構緊湊輪廓尺寸相對較小(4)生產率較高模具結構復雜加工而后裝配精度要求高，成本高工件的外姓和內孔之間的最小寬度，受凸凹模的最小壁厚限制，所以當壁厚太小時不能使用復合模具復合模具適合于生產批量大，精度要求高的薄板材料的沖壓塑料模結構:刀刃剪切法和普通沖裁法硬質合金模具實際時應注意問題：在排樣時應盡量避免凸模和凹模單邊受力搭邊較一般沖裁為大并大于料厚間隙可適當增大以減小凸模和凹模刃口碰撞而損壞的可能性模架應有足夠的剛性模具上個零件應與高壽命的凸模和凹模相適應模架的導向必須可靠而且要有高精度與高壽命凸模和凹模的固定要牢固可靠如果才用彈壓卸料裝置，則應防止卸料板對硬質合金凹模的沖擊工藝零件：直接參與完成工藝過程和毛坯直接發(fā)生作用。--工作零件，定位零件。卸料零件和壓料零件。結構零件：不直接參與完成工藝過程，也不和毛坯直接發(fā)生作用。--支撐零件，緊固零件，其他零件直通式凸模固定方法用螺釘?shù)跹b固定凸模和用低熔點合金或環(huán)氧樹脂固定凸模44凸模護套作用其護套裝在卸料板或導板上，工作過程中對凸模在全長方向始終起導向保護作用，避免了小凸模受到側壓力，從而有效防止小凸模的彎曲和折斷。45.設計鑲拼結構原則：（）凹模的尖角部分可能由于應力集中而開裂，因而應在刃口的尖角處或轉角處拼接，聘塊的角度》90*，避免出現(xiàn)銳角（2） 如工件有對稱線應按對稱線分割鑲拼，對于外形為圓形的凹模，應盡量按徑向分割（3） 若凹模型的孔距精度要求較高時，可采用鑲拼結構，通過研磨拼合面達到要求（4） 認口凸出或凹進的部分易磨損，應單獨