第5章 成形工艺与模具设计.ppt

冷冲压工艺与模具设计 配套课件主编 陈剑鹤于云程 机械工业出版社 第5章成形工艺与模具设计 5 1起伏成形工艺与模具设计5 2翻边成形工艺与模具设计5 3缩口成形工艺与模具设计5 4校平与整形 5 1起伏成形工艺与模具设计胀形是指利用摸具强迫材料厚度减薄和表面积增大 得到所需几何形状和尺寸制件的冷冲压工艺方法 5 1 1胀形模设计典型案例工件名称 罩盖生产批量 中批量材料 10钢料厚 0 5mm工件的工艺性分析 其侧壁是由空心毛坯胀形而成 底部由起伏成形 罩盖胀形工件简图 5 1 2胀形成形的原理及成形极限毛坯的塑性变形区局限于变形区范围 材料不向变形区外转移 也不从外部进入变形区内 是靠毛坯的局部变薄来实现胀形的 平板毛坯胀形原理图1 凹模2 毛坯3 压边圈4 拉深肋5 凸模 空心件胀形原理图 5 1 3平面胀形起伏成形主要用于增加工件的刚度和强度 a b 起伏成形a 压加强肋b 凸包 1 加强肋常见的加强肋形式和尺寸见下表 能够一次成形加强肋的条件为 式中 许用断面变形程度 l0 变形区横断面的原始长度 mm l 成形后加强肋断面的曲线轮廓长度 mm 材料伸长率 0 7 0 75 视加强肋形状而定 半球形肋取上限值 梯形肋取下限值 当加强肋与边缘距离小于 3 3 5 t时 需加大制件外形尺寸 压形后增加切边工序 冲压加强肋的变形力计算F KLt b式中F 变形力 N K 系数 等于0 7 1 加强肋形状窄而深时取大值 宽而浅时取最小值 L 加强肋的周长 mm t 料厚 mm b 材料的抗拉强度 MPa 若在曲柄压力机上用薄料 t 1 5mm 对小制件 面积小于200mm2 压肋或压肋间校正工序时 变形力计算P KFt2式中K 系数 钢件取200 300 铜件和铝件取150 200 F 起伏成形的面积 2 凸包压凸包时 毛坯直径与凸模直径的比值应大于4 属于胀形性质的起伏成形 平板毛坯局部压凸包时的许用成形高度和尺寸 3 罩盖底部起伏成形计算由表5 2查得许用成形高度如下 H 0 15d 2 25mm此值大于工件底部起伏成形的实际高度 所以可一次起伏成形 起伏成形力的计算如下 5 1 4圆柱形件胀形圆柱形空心毛坯胀形是将空心件或管状坯料沿径向向外扩张 胀出所需凸起曲面的一种冲压加工方法 1 刚性凸模胀形2 弹性凸模胀形 刚性分瓣凸模胀形结构示意图 软模胀形a 橡胶凸模胀形b 倾注液体法胀形c 充液橡胶囊法胀形 3 胀形的变形程度用胀形系数K表示式中d0 毛坯原始直径 dmax 胀形后制件的最大直径 4 胀形毛坯的计算L0 L 1 0 3 0 4 h式中L 制件母线长度 制件切向最大伸长率 h 修边余量 约10 20mm 胀形后制件最大直径 5 胀形力的计算软模胀形圆柱形空心件时 所需的单位压力p分下面两种情况计算 两端不固定 允许毛坯轴向自由收缩时两端固定 毛坯不能收缩时 6 罩盖侧壁胀形计算胀形系数的计算 由表5 3查得极限胀形系数为1 24 因此该工件可一次胀形成形 计算胀形前工件的原始长度L0 其中L为R60一段圆弧的长 则L 40 8mm h取3mm 则得 L0 L 1 0 35 h 40 8 0 35 0 2 3 46 66mmL0取整为47mm 如图所示 胀形毛坯图 侧壁胀形力计算 由附录B可查得 b 430 Mpa 则胀形力 F Sp 46 8 40 9 2 54078 N 总成形力 F F起 F胀 11039 54078 65 117 kN 7 模具结构设计 罩盖胀形模装配图1 下模座2 11 螺栓3 压包凸模4 压包凹模5 胀形下模6 胀形上模7 聚胺脂橡胶8 打杆9 弹簧10 上固定板12 上模座13 卸料螺钉14 模柄15 拉杆螺母16 导柱17 导套 播放动画 5 2翻边成形工艺与模具设计翻边是指利用模具将工件上的孔边缘或外缘边缘翻成竖立的直边的冲压工序 5 2 1翻边成形典型案例1 固定套生产批量 中批量材料 08钢料厚 1mm工件工艺性分析 40mm处由内孔翻边成形 80mm是圆筒形拉深件 可一次拉深成形 工序安排为落料 拉深 冲预孔 翻边 固定套零件图 2 防尘盖生产批量 大批量材料 10钢料厚 0 3mm工艺性分析 该工件需内孔翻边和浅拉深起伏因为该工件是轴对称工件 材料厚度仅为0 3mm 冲裁性能较好 为减少工序数 可采用复合模一次压制成形 一次压制成形的特点是首先进行冲孔 再翻边成形 最后落料 防尘盖工件简图 3 基座片生产批量 大批量材料 1Cr18Ni9料厚 0 3mm工艺性分析 该工件是由两个半圆和中间的矩形部分组成的 圆形部分是拉深 中间矩形部分近似于弯曲 工件形状简单对称 材料适宜于冲压加工 精度要求一般 但工艺较复杂 生产批量大 适宜用级进模制造 基座片工件简图 平板毛坯翻边 在拉深件底部翻边 翻边前工序图 翻边模结构1 下模座2 螺钉3 9 弹簧4 凸模固定板5 凸模6 卸料板7 凹模8 顶件器10 上模座11 模柄 a b 翻边凸模结构形式 常见圆孔翻边模的凸模形状和尺寸 c d 翻边凸模结构形式 常见圆孔翻边模的凸模形状和尺寸 翻边模1 卸料螺钉2 顶杆3 16 螺钉4 下模座5 11 销钉6 翻边凸模固定板7 翻边凸模8 托料板9 定位钉10 翻边凹模12 上模座13 打件器14 模柄15 打料杆17 导套18 导柱 播放动画 落料 冲孔 翻边成形复合模装配图1 下模座2 导柱3 15 21 销钉4 固定板5 20 22 26 螺钉6 落料凹模7 定位拉料板8 上模座9 导套10 滚珠11 橡胶12 面形凹模13 冲孔 翻边凸凹模14 模柄16 冲孔凸模 播放动画 小孔翻边模 a b 外缘翻边a 外凸外缘翻边b 内凹外缘翻边 翻边前拉深尺寸 翻边变形量计算图 排样图 播放动画 勘误 动画中第3工位应为切口 无废料 基座片级进模的总体结构 基座片级进模装配图1 3 22 32 压板2 下模座4 6 21 橡胶5 17 弹簧7 下垫板8 顶件块9 翻边凹模10 37 38 凹模镶块11 冲孔凹模镶块12 导正销13 卸料板14 41 螺塞15 落料翻边凸模16 28 销钉18 卸料螺钉19 固定套20 压料杆23 上模座24 冲孔凸模25 整形凸模26 上垫板27 凸模固定板29 拉深凸模30 冲工艺孔凸模31 侧刃33 切口凸模34 压料镶块35 承料板36 导料板39 40 顶杆42 导柱43 侧刃挡块 气瓶零件图 筒形件缩口成形 a b c 缩口形式 a b c 缩口前毛坯 2 缩口凹模的半锥角 一般使用 45 最好使 在30 以内 a b c 缩口模结构a 无支承缩口成形b 外支承缩口成形c 内支承缩口成形1 凹模2 外支承3 下