五金模具与冲压工艺(研发版本)--刘冬桂.ppt

1,主讲人刘冬桂,五金模具与冲压工艺,2,课程情况总体简介(课时2小时),本次培训学员观念：,告诉我，我会忘记给我看，我就会记得让我来参与，我就会明白,3,产品设计原因60%;模具工程师设计原因20%制造过程出错10%技术难点原因10%,20%,80%,4,1,2,3,4,五金工艺基础知识,五金常用材料及选用,五金模具制造跟进,课程主要内容,产品设计过程技巧,5,什么是五金冲压零件？它是如何生产出来的？,6,日常用品,高科技产品,本公司产品,常见五金冲压零件,7,8,一般性冲压件生产流程,冲压,焊接,攻牙,表面处理,9,单冲模,特种模具,五金模具主要种类,复合模具,级进模,10,冲压：,1.基本概念,冲压生产场景,在室温下利用压力机和模具使材料产生分离或塑性变形的加工方法。,11,加工对象：,加工依据：,加工设备：,加工工艺装备：,一、冲压与冲模概念,1.基本概念,冲压模具：,在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具（俗称冲模）。,主要金属板材,板材冲压成形性能（主要是塑性）,主要是压力机,冲压模具,12,13,附：五金模具的基本结构图,14,概述,分类:,冲裁模：,冲裁：,利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。,基本工序：落料和冲孔。既可加工零件，也可加工冲压工序件。,冲裁所使用的模具叫冲裁模，它是冲裁过程必不可少的工艺装备。凸、凹模刃口锋利，间隙小。,普通冲裁、精密冲裁,15,五金配件通用知识培训课程,16,17,弯曲：,弯曲方法：,弯曲模：,弯曲与冲裁相比：准确工艺计算难，模具动作复杂、结构设计规律性不强。,将板料、型材、管材或棒料等按设计要求弯成一定的角度和一定的曲率，形成所需形状零件的冲压工序。,弯曲所使用的模具。,弯曲方法可分为在压力机上利用模具进行的压弯以及在专用弯曲设备上进行的折弯、滚弯、拉弯等。,18,19,20,21,生活中的弯曲零件,22,用模具成形弯曲件一,23,用模具成形弯曲件二,24,弯曲成形典型零件,25,形件弯曲模,1下模板2、5圆柱销3弯曲凹模4弯曲凸模6模柄7顶杆8、9螺钉10定位板,26,形件弯曲模,凸模,凹模,弹簧,凸模活动镶块,凹模活动镶块,凹模活动镶块,定位销,转轴,顶板,27,1顶板2定位销3反侧压块4凸模5凹模6上模座7压块8橡皮9凸模托板10活动凸模11下模座,形件弯曲模,28,拉深：又称拉延，是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件，还可加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件。,拉深,不变薄拉深,变薄拉深,拉深模：,拉深模特点：,结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。,拉深所使用的模具。,29,30,31,32,拉深件类型,a）轴对称旋转体拉深件b)盒形件c)不对称拉深件,33,拉深模结构图,-模柄-上模座-凸模固定板-弹簧-压边圈-定位板-凹模-下模座-卸料螺钉10-凸模,34,曲柄压力机,35,数控冲床,36,油压机,37,表1.2.1常用冷冲压设备的工作原理和特点,38,检讨一下,1、常见的冲压工艺有哪些？,2、冲裁、弯曲与拉深各有何特点？,3、常用的五金生产设备有哪些？,39,五金冲压件的加工原理是什么?,40,塑性：表示材料塑性变形能力。它是指固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性能力。,塑性指标：衡量金属塑性高低的参数。常用塑性指标为延伸率和断面收缩率。,变形：弹性变形、塑性变形。,塑性变形的基本概念,41,金属受外力作用产生塑性变形后不仅形状和尺寸发生变化，而且其内部的组织和性能也将发生变化。一般会产生加工硬化现象：,塑性变形对金属组织和性能的影响,金属的机械性能，随着变形程度的增加，强度和硬度逐渐增加，而塑性和韧性逐渐降低；,晶粒会沿变形方向伸长排列形成纤维组织使材料产生各向异性；,由于变形不均，会在材料内部产生内应力，变形后作为残余应力保留在材料内部。,42,最小阻力定律,在塑性变形中，破坏了金属的整体平衡而强制金属流动，当金属质点有向几个方向移动的可能时，它向阻力最小的方向移动。,在冲压加工中，板料在变形过程中总是沿着阻力最小的方向发展。这就是塑性变形中的最小阻力定律。,弱区先变形，变形区为弱区,金属塑性变形的一些基本规律,43,方板拉深试验最小阻力定律试验,44,方板拉深试验最小阻力定律试验,45,环形毛坯的变形趋向（）变形前的模具与毛坯（）拉深（）翻边（）胀形,46,检讨一下,1、什么是加工硬化，有何影响？,2、什么是最小阻力定律，有何影响？,47,不锈钢、不锈铁,冷轧板,镀铝板、镀锌板,铝板,铜带,云母板、纸板,五金常用原材料,黑色金属、有色金属、非金属材料,48,五金材料之不锈钢,1、定义：在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性。2、特点：不锈钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能好，不必经过镀色等表面处理，而发挥不锈钢所固有的表面性能。,49,五金材料之不锈钢,3、分类：1）不锈钢按照耐酸性的不同可分为不锈钢和耐酸钢。不锈钢是指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢；耐酸钢则是指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢；没有磁性。2）不锈钢按化学成分分类：CR系列：铁素体系列、马氏体系列；CR-NI系列：奥氏体系列，异常系列，析出硬化系列。以奥氏体系类的钢由18%铬-810%镍为基本组成，大部分水壶中不锈钢部分使用奥氏体系类不锈钢，其中含18铬-9镍。奥式体系类的钢具有高韧性和塑性，但强度较低的特点。3、公司运用于：水壶、水煲、部分电烫斗包底、部分面包机装饰片等；,50,五金材料之不锈铁,1）定义：就是将回收的废铁、铅、钢等经二次回炉加工，通过二次处理而成的.2）特性：不锈铁是有光泽的银白色金属，硬而有延展性，熔点为1535沸点3000，有很强的铁磁性，并有良好的可塑性和导热性。不锈铁在干燥空气中很难跟氧气反应，但在潮湿空气中很容易腐蚀，若在酸性气体或卤素蒸气氛围中腐蚀更快。3、公司运用于：部分电烫斗包底、部分面包机装饰片、外壳、烤箱烤鸡炉的外壳、左右侧盖、多士炉装饰片、微波炉内胆等；,51,五金材料之冷轧板,1、定义：我们通常所说的板材，是指板材厚度小于4mm的钢板，它分为热轧板和冷轧板。钢板生产中有热轧和冷轧，冷轧是热轧的后续工艺，但热轧后的产品也可以成为最终产品。,52,五金材料之冷轧板,2、特性：1）热轧板：硬度低，加工容易，延展性能好；强度相对较低,表面质量差点(有氧化光洁度低),但塑性好,一般为中厚板；机械性能远不及冷加工，也次于锻造加工，但有较好的韧性和延展性2）冷轧板：硬度高，加工相对困难些，但是不易变形，强度较高；强度高硬度高,表面光洁度高,一般为薄钢板,可作为冲压用钢板；由于有一定程度的加工硬化，韧性低，但能达到较好的屈强比，用来冷弯弹簧片等零件，同时由于屈服点较靠近抗拉强度，所以使用过程中对危险没有预见性，在载荷超过许用载荷时容易发生事故。3、用途：冷轧板以及以冷轧板为原板的镀锌板的用途十分广泛，冰箱、空调、洗衣机、微波炉、燃气热水器等等的零件材料的选用都与它紧密相连。4、公司运用于：面包机外壳、底盖板、烤箱外壳、左右侧盖，油炸锅底盖板、爆米花机、微波炉外壳等；,53,五金材料之镀锌板,54,五金材料之镀锌板,1、定义：镀锌钢板是为防止钢板表面遭受腐蚀，延长其使用寿命，在钢板表面涂以一层金属锌，这种涂锌的薄钢板称为镀锌板。2、分类及特性：按生产及加工方法可分为以下几类：热浸镀锌钢板。将薄钢板浸入熔解的锌槽中，使其表面粘附一层锌的薄钢板。目前主要采用连续镀锌工艺生产，即把成卷的钢板连续浸在熔解有锌的镀槽中制成镀锌钢板；合金化镀锌钢板。这种钢板也是用热浸法制造，但在出槽后，立即把它加热到左右，使其生成锌和铁的合金被膜。这种镀锌板具有良好的涂料的密着性和焊接性；电镀锌钢板。用电镀法制造这种镀锌钢板具有良好的加工性。但镀层较薄，耐腐蚀性不如热浸法镀锌板；单面镀和双面差镀锌钢板。单面镀锌钢板，即只在一面镀锌的产品。在焊接、涂装、防锈处理、加工等方面，具有比双面镀锌板更好的适应性。为克服单面未涂锌的缺点，又有一种在另面涂以薄层锌的镀锌板，即双面差镀锌板；合金、复合镀锌钢板。它是用锌和其他金属如铅、锌制成合金乃至复合镀成的钢板。这种钢板既具有卓越的防锈性能，又有良好的涂装性能。3、用途：可分为一般用、屋顶用、建筑外侧板用、结构用、瓦垄板用、拉伸用和深冲用等镀锌钢板。4、公司运用于：面包机底板、烤箱底板、微波炉底板、多士炉的左右侧板、隔热板等；,55,五金材料之镀铝板,56,五金材料之镀铝板,1、定义：镀铝板是指在碳素钢板带上镀覆铝或铝合金制成的表面处理钢板。镀铝方法有真空蒸镀、热镀和电泳等多种，其中热镀法成本较低，应用最广。具有优异的耐大气腐蚀性，是镀锌钢板耐蚀性的36倍。在建筑工程中用于外装修，如幕墙工程等。2、分类及特性：镀铝钢板具有如下特点：1、镀铝钢板具有极佳的耐高温性（550度）。2、镀铝钢板可反射80%的入射热量。3、镀铝钢板的机械强度与其基材的机械强度一致。4、镀铝钢板对化学腐蚀有极强的耐蚀性。5、可进行拉伸、冲压、拉管等成形加工。6、可用标准MAG和TIG焊接加工。7、可直接接触食物。3、用途：可分为一般用、屋顶用、建筑外侧板用、结构用、户外产品用、拉伸用和深冲用等镀铝钢板。4、公司运用于：烤箱、微波炉、多仕炉、油炸锅、电饭煲、烤面包机等；,57,五金材料之电解板,1、定义：是经冷连轧机组轧制再经过CAPL机组退火后，进入电镀锌机组，通过表面清洗电镀后，根据不同用途，可进行磷化、钝化、涂油及耐指纹、合金化等处理后所得的产品，其有关机械性能参照相对应的基板2、特点：电解板防腐能力强,强度比冷扎板稍低,用于防护要求高的钣金件,价格比冷板贵的多.3、用途：电解板是用于电解或电镀的阴极板与阳极板，一般用惰性材料作成，如石墨，铂等。环保电解板肯定就是具有环保特点的电解板了，比如，使用后污染少，对环境伤害小，但一般的电解板也没有太大污染。4、公司运用于：烤箱底板、微波炉底板、多士炉的推条座、压条座；,58,五金材料之铝板,1、定义：指用铝材或铝合金材料制成的板型材料。或者说是由扁铝胚经加热、轧延及拉直或固溶时效热等过程制造而成的板型铝制品。2、特点：板面平整，颜色均匀，色差较小(有方向性)，体轻，有一定的刚度和强度，由于板材表面用的是氟碳涂料，能抗酸碱腐蚀，耐粉化、耐紫外线照射不变色。3、公司运用于：部分油炸锅炸篮、盖衬、部分烤箱烤盘、多士炉的隔板等；,59,五金材料之铝板,可以分为8个系列分别为1*，2*，3*，4*.5*.6*.7*.8*比较常用的牌号：一.1000系列代表1050106010701000系列铝板又被称为纯铝板，在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。二2000系列铝板代表2A16（LY16）2A06（LY6）2000系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。2000系列铝板属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。三3000系列铝板代表300330033A21为主。又可以称为防锈铝板我国3000系列铝板生产工艺较为优秀。3000系列铝板是由锰元素为主要成分。含量在1.0-1.5之间。是一款防锈功能较好的系列。常规应用在空调，冰箱，车底等潮湿环境中，价格高于1000系列，是一款较为常用的合金系列。四4000系列铝板代表为4A014000系列的铝板属于含硅量较高的系列。通常硅含量在4.5-6.0%之间。属建筑用材料,机械零件,锻造用材,焊接材料;低熔点,耐蚀性好产品描述:具有耐热、耐磨的特性五5000系列代表5052.5005.5083.5A05系列。5000系列铝板属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5%之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高。六6000系列代表6061主要含有镁和硅两种元素，故集中了4000系列和5000系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。七7000系列代表7075主要含有锌元素。也属于航空系列，是铝镁锌铜合金,是可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性.7075铝板是经消除应力的,加工后不会变形、翘曲.八8000系列较为常用的为8011属于其他系列。我记忆中是以做瓶盖为主要功用的铝板，也应用在散热器方面，大部分应用为铝箔。不太常用。,60,五金材料之铜,1、定义：金属铜，元素符号CU，原子量63.54,比重8.92，熔点1083Co2、特性：具有热导率和电导率高；化学稳定性强，耐腐蚀性强；抗张强度大，易熔性，纯铜可拉成细铜丝；3、分类：铜合金分为黄铜、青铜和白铜。黄铜：铜和锌著称的合金统称为黄铜。常用于一般用途的轴承、衬套、齿轮等耐磨件和阀门等耐蚀件。白铜是铜和镍合金，主要用来制造精密机械、精密仪表中的耐蚀零件及电阻器、热电偶等。机械制作中，主要使用的是黄铜和青铜。4、公司运用于：在电水壶中主要铜制物料为：铜带、铜制件、端子、接触片等；,61,常用材料之云母板,1、定义：云母主要结晶成单斜晶系，晶体呈假六方薄片状、鳞片状、板状，有时呈假六方柱状。硬度23，比重2.703.20。云母的折射率随铁的含量增高而相应增高，可由低正突起至中正突起。不含铁的变种，薄片中无色，含铁愈高时，颜色愈深，同时多色性和吸收性增强2、特征：具有绝缘性和耐热性，以及抗酸、抗碱性、抗压和剥分性，用作电气设备和电工器材的绝缘材料；3、分类：云母分为白云母和金云母。4、用途：广泛的应用于建材行业、消防行业、灭火剂、电焊条、塑料、电绝缘、造纸、沥青纸、橡胶、珠光颜料等化工工业。超细云母粉作塑料、涂料、油漆、橡胶等功能性填料，可提高其机械强度，增强韧性、附着力抗老化及耐腐蚀型等。除具有极高的电绝缘性、抗酸碱腐蚀、弹性、韧性和滑动性、耐热隔音、热膨胀系数小等性能外，又率先推出片体二表面光滑、径厚比大、形态规则、附着力强等特点。,62,常用材料之不锈锰,1、定义：锰是银灰色的金属，很象铁，但比铁要软一些。如果锰中含有少量的杂质碳或硅，便变得非常坚硬，而且很脆。不过，纯净的金属锰的用途并不太广，因为它比铁还易生锈，在潮湿的空气中，没一会儿便变得灰蒙蒙的，失去了光泽表面生成了一层氧化锰。再说，锰的熔点又比铁低，机械强度不如钢铁，而价格又比钢铁贵得多，因此人们几乎不生产金属锰，而大量生产钢铁。2、特点：锰比铁的熔点低，强度也不好，它非常容易生锈3、用途：锰最重要的用途是制造合金锰钢。4、公司运用于：油炸锅的弹片、面包机的卡片；,63,名词解析-硬度分类,1/2H-3/4H-H-EH是日本标准JISG4313弹簧用冷轧不锈钢带标准中钢带调质加工硬化的规定，如1/2H冷作硬化301的硬度HV要310以上，3/4H的HV要370以上，H的硬度要430以上，EH的要490以上。维氏硬度（HV）维氏硬度试验是一种压痕试验方法，是将一个相对面夹角为136的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验力压入试验表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量压痕两对角线长度。,SUS301维氏洛氏1/4H270-31028-331/2H300-36032-393/4H360-40039-43H400-46043-47,64,名词解析-常用铝板,铝板3003H14代表抗拉强度为140MPa；3004H24代表抗拉强度240MPa其材料状况分三种：M状态、Y状态、Y2状态,65,66,67,五金零件的设计技巧,68,装配不良,工艺变更,改模,外观不良,客户变更,69,1、该产品拉深高度50MM;：2、转角R4.0;3、悬臂长度20MM,3MM宽;4、两孔到切边距离0.8MM;5、材料用SUS301；厚0.3MM6、尺寸公差长、宽、高都为正负0.05MM,请列举该产品设计缺陷，并说出原因。,70,冲压件成本降低途径,冲压件成本既然是由材料成本、生产成本、专用成本、管理费用构成，则降低成本还需从以上四方面进行：1、提高材料利用率；有效利用边废料（设计是重点）2、冲压过程的高速自动化；3、冲压工序合并，工艺合理化；4、节约模具费用；5、多件同时冲压；6、按照模具的运转条件选择机床；7、一机双模或多模的改善；,71,设计成本降低,产品的工艺性冲压件的成本在产品设计阶段就已经大部分被确定下来。设计阶段可决定总成本的90%,在满足产品功能和使用要求的前提下必须着重考虑产品的工艺性。所谓产品的工艺性，通俗而言是指产品生产制造的难易程度、制造的可行性和经济性。此处所说的工艺性是广义的，即工艺性除了与产品结构有关外，还与其它多种因素有关，叙述如下：1.结构要素。冲压件的结构要素是工艺性的重要内容。冲压件的形状尺寸和精度要求等是否合理，将直接影响到材料的选用和消耗、冲压工序内容的不同和工序数的多少、模具的结构和寿命的长短、模具设计制造维修的难易程度、产品质量的稳定和操作的难易程度等，因此，在产品设计时必须充分考虑冲压件的结构工艺性。2.选材。材料的使用性能，即材料的力学性能、物理和化学性能，它影响产品或零件的使用性能和质量。材料的工艺性包括成形性、可加工性、连接性、热处理和表面处理的工艺性，它们对制造方法的选用和制造成本的影响很大。,72,设计成本降低,3.毛坯选择。如常规冲压和拼焊结构等对提高生产率、降低成本是有益的。4.质量技术指标。应根据使用要求选择质量技术指标，不应过高地提高产品或零件的技术要求，使制造和检验的难度增加。5.生产规模和批量。6.质量检验。考虑和生产率相适应的质量检验方法和装备对生产性也是重要的。7.标准化。标准化是以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，对重复性事物和概念所做的统一规定。标准化是在技术、经济、科学和管理等社会实践中，通过制定、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会效益。可见，贯彻标准化工作也是提高工艺性的有效手段。8.生产管理。企业应有良好