模具设计--冲压加工的三要素.docx

冲压加工的三要素1、合理的冲压成形工艺2、先进的模具3、高效的冲压设备冲压加工的特点属少、无屑加工，能加工形状复杂的零件，零件精度较高，零件强度、刚性高而重量轻、外表光滑美观，材料利用率高，生产率高，便于实现机械化和自动化，操作方便，要求的工人技术等级不高，产品的成本低。缺点：模具要求高、制造复杂、周期长、制造费昂贵，因而在小批量生产中受到限制。生产中有噪音。四、常见分离工序与成型工序分离工序成型工序按基本变形方式分类（一）冲裁定义使材料沿封闭或不封闭的轮廓剪裂而分离的冲压工序称为冲裁，如冲孔、落料等。（二）弯曲定义将材料弯成一定角度或形状的冲压工序称为弯曲，如压弯、卷边、扭曲等。（三）拉深定义将平板毛坯拉成空心件，或将空心件的形状和尺寸用拉深模作进一步改变的冲压工序，称为拉深，分不变薄拉深和变薄拉深。（四）成形定义使材料产生局部变形，以改变零件或毛坯形状的冲压工序称为成形，如翻边、缩口等。冲压对版聊的基本要求（一）对力学性能要求（二）对化学成分的要求（三）对金相组织的要求（四）对表面质量的要求（五）对材料厚度公差的要求板料力学性能与冲压成形性能的关系（一）屈服强度（s) （二）屈强比（s/b）（三）伸长率（四）硬化指数n（五）厚向异性系数（六）板平面各向异性指数压力机的型号和技术参数JB2363型号的意义是：现将型号的表示方法叙述如下。第一个字母为类的代号，“J”表示是机械压力机。第二个字母代表同一型号产品的变型顺序号，凡主参数与基本型号相同，但其他某些次要参数与基本型号不同的称为变型。“B”表示第二种变型产品。第三、四个数字为列、组代号，“2”代表开式双柱压力机，“3”代表可倾机身。横线后的数字代表主参数，一般用压力机的公称压力作为主参数，型谱中的公称压力用工程单位“吨”表示，故转换为法定单位制的“千牛”时，应将此数字乘以10。例中63代表63tf，乘以10即为630KN。有的压力机在数字后面还有一个字母，它代表重大改进顺序号。凡型号已经确定的锻压机械，若结构和性能与原产品有显著的不同时，称为改进，如“A”表示第一次改进。冲裁工艺与模具设计1、冲裁的定义：利用冲模使板料相互分离的冲压工序2、冲裁分类：根据冲裁变形机理的不同，冲裁工艺可分为普通冲裁和精密冲裁两大类。普通冲裁是由凸凹模刃口之间产生剪裂纹的形式实现材料分离的，冲出的冲件断面比较粗糙，精度较低。而精密冲裁则是以塑性变形的形式实现材料分离的，冲出的冲件断面比较光洁，精度较高。3、冲裁过程：（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，变形复杂，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)断裂分离阶段变形区内部材料应力大于强度极限。4断面质量分析它由塌角、光亮带、断裂带和毛刺四个部分组成。 塌角带：弹性变形阶段产生，大小与材料塑性和模具间隙有关。光亮带：塑性剪切变形时产生，质量最好的区域。断裂带：撕裂造成。毛刺区：模具拉挤结果，毛刺不可避免。此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大毛刺。影响冲件尺寸精度的因素：一是冲模本身的制造精度，二是模具间隙，三是材料性质，四是工件形状与尺寸等。其中间隙起主导作用。6、间隙对模具寿命的影响冲裁过程中模具的失效形式一般有：磨损、崩刃和凹模洞口胀裂三种。（1）间隙对磨损的影响在保证冲件质量的前提下，为了减小凸、凹模的磨损，延长模具的使用寿命，应采用大间隙冲裁。（2）间隙对凹模洞孔胀裂的影响。当采用大间隙冲裁时，落料件尺寸小于凹模刃口尺寸，因此，很容易从凹模洞口落下，推件力接近于零，不会把凹模洞口胀裂。（3）间隙对崩刃影响。当采用小间隙冲裁时，凸、凹模刃口的垂直力和侧压力增大，另外，模具受到制造误差和装配精度的限制，凸模不可能绝对垂直于凹模上平面，间隙也不会绝对均匀分布，过小的间隙会造成凸模与凹模啃口甚至崩刃7、冲裁模间隙Z=DA-DT（2-1）冲裁模凸模和凹模之间的间隙，不仅如上节中阐明的对冲件的质量有影响，而且还影响模具的寿命、冲裁力、卸料力和推件力等。因此，间隙是一个非常重要的工艺参数。确定间隙的理论根据在实际生产中，主要根据冲件的断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素给间隙规定一个范围的值，以满足冲裁件设计的要求。这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。在设计和制造模具时，应采用最小合理间隙。确定间隙值的方法有理论计算法和经验查表法两种。确定间隙的理论根据由于理论计算方法在生产中使用不方便，为此，可根据下述原则选用经验间隙：（1）冲件尺寸精度在IT11级以上，断面粗糙度Ra小于1.6，采用普通模具用小间隙冲裁，大多数情况下是难以达到要求的。一般宜采用光洁冲裁或冲裁后整修，目前应推广使用精密冲裁。（2）冲件尺寸精度在IT12级以上，断面不允许有较大斜度时，一般采用小间隙冲裁。但对材料厚度小于2毫米的薄料和硬材料，由于断面情况不明显，为提高模具寿命，可在间隙的基础上适当放大冲裁间隙，采用较大间隙冲裁。（3）冲件尺寸精度在IT13IT15级的非配合尺寸，以及断面无要求的冲裁件，为了提高模具使用寿命，应采用大间隙冲裁。此外，在高速冲裁和硬质合金模具中。为了提高模具寿命，也应采用大间隙冲裁10、凸模和凹模工作部分尺寸计算的原则 测量尺寸应以光亮带部分为基准，如不考虑弹性回复，光亮带尺寸应和凸模（或凹模）尺寸一致。（1）落料时应以凹模为基准进行计算。冲孔时应以凸模为基准进行计算。（2）凸、凹模在使用过程中都会磨损，为了提高模具使用寿命，在模具设计时，应把凹模尺寸取在接近最小极限尺寸处，把凸模尺寸取在接近最大极限尺寸处。（3）在实际生产中，为了便于加工，一般把落料凹模尺寸计算好后换算到凸模上去，凹模上不注形状尺寸，只注凹模洞口位置尺寸。（4）凸模制造公差可选用IT6IT8级精度。也可按如下经验选取。50毫米以下的尺寸取0.01-0.03mm；50-100毫米取0.03-0.05mm；100-200毫米取0.04-0.06mm。很少有大于0.1mm的公差。冲裁力的计算用普通平刃凸模冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：F=KLt式中：F冲裁力（N）；L冲件周长(mm)；t材料厚度(mm)；抗剪强度(MPa)；K系数。卸料力、推件力及顶件力计算卸料力：从凸模上卸下紧紧箍在凸模上的条料所需的力；推件力：将梗塞在凹模洞口内的落料件或废料向下推出所需的力；顶件力：逆冲裁方向将落料件或废料从凹模洞口顶出所需的力。降低冲裁力的方法当冲件材料较厚且冲件尺寸较大，所需的冲压力很大，而压力机的压力不够时，可采用以下三种方法来降低冲压力。（1）、阶梯凸模冲裁（图2-17）在多凸模的冲裁中，将凸模设计成不同长度，使凸模工作端面呈阶梯式布置（图2-17）。这样各凸模冲裁力的最大值不同时出现，以此降低总的总裁力。(2)斜刃冲裁（图2-18）()、加热冲裁:材料在加热状态下，抗剪强度明显下降，所以，加热冲裁能降低冲裁力排样原则1、提高材料利用率废料分为:工艺废料和结构废料两种。工艺废料：工件与工件间和工件与条料侧边之间留下的废料，以及料头，料尾和边余料也是工艺废料。结构废料：由工件结构形状而产生的废料。要提高材料的利用率，主要应从减少工艺废料着手2、使工人操作方便、安全、减轻工人的劳动强度。条料在冲裁过程中翻动要少，在材料利用率相近似时，应尽可能选用条料宽度大的，步距小的排样方法。它不但操作方便，而且减少板料的剪裁次数，节省剪裁备料的时间。3、使模具结构简单，模具寿命提高。4、排样应保证冲裁件的质量。排样方法1、有废料排样（a)： 冲件与冲件之间及冲件与条料侧边之间都留有工艺废料，冲裁沿冲件全部外形冲裁