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冲压生产基础 张云鹰 1 一职业道德与安全知识 1 1职业道德一 道德与职业道德道德 泛指人们的行为规范 是人们的行为应遵守的原则和标准 它依靠传统习惯 内心信念 教育示范 社会舆论来维持 时建立在人们自觉执行的基础之上 它是一种社会意识形态 渗透在社会生活的一切领域 每一个人都在用善恶 美丑 荣辱的标准来调节和规范自己的行为 同时也对当前的社会现象及他人的行为进行道德评价 因此一个人具有什么样的道德观是非常重要的 职业道德 指从事一定职业的人 在工作和劳动过程中 所应遵循的 与其职业活动紧密联系的道德原则和规范的总和 包括 职业道德意识 职业道德原则 职业道德规范和职业道德行为二 职业道德修养1 培养良好职业道德修养的基本原则和规范 爱岗敬业 诚实守信 办事公道 服务群众 奉献社会 2 1 2冲压安全知识 3 1 一 冲压安全生产GB T8176 1997 冲压车间安全生产通则 规定了金属冲压车间安全生产的一般方法 要求和准则 1 作业环境和条件工厂应为操作者创造和提供生理和心理上的良好作业环境 温度 冬季应不低于12 15 夏季一般不应超过32 当超过32 时 应采取有效的降温措施 当超过35 时 应有确保安全的措施才能让压力机操作者继续工作 通风 室内工作地点需有良好的空气循环 并应符合GBJ19 1987 光照度 车间工作空间应有良好的光照度 一般工作面不应低于150lx 噪声与振动 工厂必须采取有效措施消减车间振动和噪声 车间噪声级应符合GBJ87 1985的规定 车间内的压力机 剪板机等 空转时的噪声不得超过85dB 2 车间平面布置车间生产设备平面布置除满足工艺要求外 还应符合有关安全 卫生和环境保护标准规范 模具库车间所有模具 或夹具 应整齐有序地存放在模具库 或固定存放地 内 模具入库前必须清理干净 并在有关工作面上 活动或滑动部分加注润滑和防锈油 各种模具必须稳定地水平放置 不得直接垛放在地面上 大型模具应垛放在楞木或垫铁上 每垛不得超过3层 垛高不应超过2 3m 小型冲模应存放在钢制专用模架上 模架底层离地面100mm 模架最上层平面不得高于1 7m 模垛堆或模架之间应有0 8m的通道 3 1 2冲压安全知识 3 1 冲压件仓库3 安全管理 冲压生产区域 部门和设备 冲模技术安全状态二 冲压工安全操作规程1 安全操作规程 冲压工必须了解所使用冲压设备的型号 规格 性能及主要构造 包括使用要求 开机前应认真检查所使用的设备 设备应维护良好 安全防护装置齐全有效 离合器 制动器及控制装置应灵敏可靠 紧固件应不松动 电器的接地保护可靠 操作前 必须准备好个人防护用品 使用工具应准备齐全 机床周围清理干净 毛坯整齐 严禁在压力机 液压机等工作台面和模具上放置量具及其他物品 设备运转时 操作者不应与他人直接或间接闲谈 工作时严禁吸烟 当设备 模具和其他有关装置发生故障时 必须停机检查 设备无人操作时 应切断电源 当一台设备有多人操作时 必须使用多人操作按钮进行工作 做好交接班工作 严禁手或手指伸入冲模内放置或取出工件 在冲模内取放工件必须使用手工工具 规定用单冲的生产作业 不得用连续冲 发现异常应立即停机 在生产作业期间 设备 模具发生故障 应请专门人员进行维修 4 1 2冲压安全知识 3 3 2 冲压工常用手工工具弹簧夹 钩子 气动夹钳 真空吸盘 电磁吸盘三 压力机常用的安全装置1 对安全装置的要求安全装置必须要稳定 可靠安全装置并不单独存在 它必须依附或控制压力机才能实现对人身的保护功能在工作行程时 当操作者身体任何部分进入工作危险区域之前 应受到保护2 常用的安全装置防护罩 防松装置 可移式隔栏 传感式安全控制装置 双手操作式安全控制装置 红色紧急停止按钮等四 模具的安全使用采取的必要措施 在允许的情况下 应尽量采用连续冲模和自动冲模结构 以使操作者双手尽可能不伸入模具工作区内 采用冲模安全罩 采用拨手器 将操作者的手强制性地脱离危险区 以保证安全 采用光电式安全装置 在活动鞋料板四周 应设计有防护板 以防手和异物误入底部 造成人身事故或损坏模具 模具的外部轮廓要倒棱或倒圆角 对于质量超过25kg以上的冲模 应设计有起重孔或吊钩 5 二冲压工基础知识 2 1概述冲压加工是先进的金属加工方法之一 在室温下加工金属板料 故又称为板料冲压或冷冲压 冲压是借助于设备提供的压力 通过冲压模具 使金属板料发生塑性变形 生产出所需要的具有一定形状 尺寸的零件 冲压加工特点 可以冲压出形状复杂的零件 加工中产生的废料较少 产品具有足够形状 尺寸精度 互换性能好 产品表面质量较好 能获得质量轻 材料消耗少 强度和刚度较高的零件 冲压操作简单 生产过程便于机械化和自动化 生产率高 零件成本低 冲压模具制造复杂一 常用冲压方法的分类分离工序 在冲压过程中将冲压件与板料按一定的轮廓线进行分离 分离工序又可分为落料 冲孔和剪切等成型工序成形工序 使冲压毛坯在不破坏其完整性的条件下产生塑性变形 并转化成产品所要求的形状 成形工序又可分为弯曲 拉深 翻边 翻孔 胀形 扩孔 缩孔和旋压等二 冲压的现状与发展趋势冲压加工时一种生产效率高 少无切削的加工方法 冲压技术主要体现在冲压工艺 冲压模具 冲压设备 6 2 2基础知识 1 机械制图基础 图线的种类及应用 图样幅面尺寸 图框 格式及比例 标题栏 明细栏 图样尺寸 零件图和装配图2 机件的表达方式 视图 基本视图 机件向基本投影面投影所得的图形 局部视图 机件的某一部分向基本投影面投影而得到的视图 斜视图 当机件上某一部分机构是倾斜的 且不平行于任何投影面 此时可采用 向视图 在机件的某一个方向向进行投影 剖视图 用来表达机件的内部结构形状 分为 全剖视图 半剖视图和局部剖视图3 识读零件图 零件图的内容一组图形 完整的尺寸标注 必要的技术要求 填写完整的标题栏 零件图的识读 看标题栏 进行表达方案的分析 进行形体 结构分析 进行尺寸分析 进行工艺和技术要求分析 7 2 3冲压用原材料 一 冲压处理的性能指标1 强度极限 是金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力 常用的强度极限 屈服强度 s 抗拉强度 b 抗剪强度 2 塑性 金属材料在外力作用下 产生永久变形而不致引起破坏的性能 延伸率 断面收缩率 杯突试验值 冲压深度 3 硬度 金属材料抵抗更硬物体压入其内的能力 分为布氏硬度 HB 和洛氏硬度 HR 二 常用冲压材料1 钢铁材料普通碳素钢 符号Q 数字表示材料的 s数值 用A B C D表示四个质量等级 F表示沸腾钢 镇静钢不标注 例如 Q235A优质碳素结构钢 用两位阿拉伯数字为以平均万分数表示的碳的质量分数 例如 08F为拉深工艺生产的板材 其等级分为 最深拉深级 Z 深拉深级 S 普通拉深级 P 表面质量等级 级 高级精整表面 级 较高级精整表面 级 普通高级精整表面碳素工具钢 用 T 表示 如T10A合金钢2 有色金属 8 2 4冲压零件的一般要求 2 1 一 极限和配合1 基本术语 孔与轴 孔通常指工件的圆柱形内表面 也包括非圆柱形内表面 轴通常指工件的圆柱形外表面 也包括非圆柱形外表面 在极限和配合中 孔和轴的关系表现为包容和被包容 尺寸 以特定单位表示线性尺寸值的数值 分为 基本尺寸 极限尺寸 实际尺寸 尺寸偏差 是指某一尺寸与基本尺寸的代数差 分为 较小偏差 实际偏差 尺寸公差 是指尺寸的允许变动量 它是最大极限尺寸减最小极限尺寸之差 其值永远大于零 配合 是指基本尺寸相同的孔 轴公差带的组合 间隙配合 保证有间隙的配合 过盈配合 保证有过盈的配合 过渡配合 可能形成间隙也可能形成过盈的配合 最大间隙 最小间隙 最大过盈 最小过盈 配合公差2 金属冲压件的尺寸公差JB4379 1987规定了冲压件的尺寸公差 该标准包括了平冲压件长度 直径 圆弧尺寸及冲裁角度的公差 9 2 4冲压零件的一般要求 2 2 二 表面形状和位置公差1 表面形状和位置公差符号2 公差的标注3 冲压件的形状和位置公差包括 直线度 平面度 同轴度 对称度 圆度 圆柱度 平行度 垂直度 倾斜度等三 表面粗糙度加工表面上由于切削刀痕等原因造成的具有较小间距的峰谷所组成的微观几何形状 1 表面粗糙度的基本符号是由两条不等长夹角为60o且与被注表面投影轮廓线成60o的倾斜细实线组成 2 表面粗糙度的标注用轮廓算术平均偏差Ra的数值来表示 10 三冲裁 冲裁是冲压生产中的主要工序之一 冲裁加工是利用冲裁模在压力机的作用下 使板料分离 得到所需形状和尺寸的平片毛坯或制件 3 1冲裁方法 一 冲裁件的要求 冲裁件的外部轮廓形状 应尽可能采用简单和对称的形式 冲裁件的外形还应该避免有尖锐的清角 冲孔的尺寸不能过小 孔的最小尺寸与孔的形状 板材的力学性能及处理的厚度有关 冲孔的边缘离外形的距离不能过小 对于弯曲件或拉深件上的孔与壁应保证一定距离 二 冲裁件的剪切质量冲裁加工与金属的切削加工有根本的区别 冲裁不是用凸模和凹模的刃口切削材料 而是通过凸模和凹模的刃口象剪子似的将材料剪断分离 这种工作状况就决定了剪切断面的质量 冲裁剪切断面由圆角带 光亮带 断裂带和毛刺四部分组成 光亮带占整个断面的1 2 1 3 三 冲裁件的尺寸精度冲裁件的尺寸精度是指冲裁件实际尺寸与基本尺寸的差值 差值越小 则冲裁件尺寸精度越高 引起冲裁件尺寸误差的因素主要是凹 凸模的制造精度 冲裁后材料的弹性回复一起生产过程中的偶然因素 如定位不准 材料性能不稳定等 冲裁件的尺寸精度可分为精密级和经济级两类 11 3 2冲裁模主要参数 2 1 一 合理排样及材料利用率1 合理排样排样 冲裁时冲裁件在条料 带料或板料上的布置方式 排样按废料的多少可以分为三种 有废料排样 少废料排样和无废料排样采用少 无废料排样 材料利用率高 但冲裁精度较差 模具寿命较低 而且要求冲裁件形状适于少 无废料排样 采用多行排样时 对于普通的小型冲裁件一般不要超过三排 对于大中型冲裁件采用单排 2 搭边 排样时 冲裁件之间 冲裁件与条料侧边之间留下的余料叫搭边 其作用是补偿条料的定位误差 保证冲裁出合格的冲裁件 搭边还可以保持条料有一定的刚度 便于送料 3 材料利用率 nA bh 100 二 冲裁模刃口1 冲裁间隙 冲裁时凸模和凹模刃口部分尺寸之差称为冲裁间隙 其双面间隙用Z表示 单面间隙用Z 2表示 冲裁间隙对冲裁件断面质量的影响 冲裁间隙对冲裁件精度的影响 冲裁间隙对冲裁力和模具寿命的影响2 冲裁间隙的选择在实际生产中冲裁件的选择是通过查表或经验公式计算确定的 Z mt 12 3 2冲裁模主要参数 2 2 3 凸 凹模刃口尺寸的计算 尺寸计算原则 落料件的尺寸取决于凹模尺寸 冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸 因此落料模以凹模为基准 间隙取在凸模上 冲孔模以凸模为基准 间隙取在凹模上 尺寸计算方法落料Dd D 0 5 0 75 d冲孔dp d 0 5 0 75 p三 冲裁力与压力中心1 冲裁力 冲裁时所需要的压力 F冲 Lt b此外还有卸料力 推件力和顶件力2 压力中心 冲裁力合力的作用点称为压力中心 13 3 3冲裁模结构 3 1 一 主要零件的典型结构根据作用不同 冲裁模的零部件可分为工艺结构件和辅助结构件前者是在完成冲裁的过程中与板料或冲裁件相接触的零部件 后者是在冲裁模中起导向 连接和其他作用 是与板料或冲裁件不相接触的零件 1 工作件 包括凸模 凹模和凸凹模凸模的固定方法有机械固定法 物理固定法和化学固定法 凸凹模是复合模中的一个工作件 其外形起凸模作用 内形起凹模作用 2 定位件条料在冲裁模中的定位分为纵向定位和横向定位 前者确定条料的送进距离 由挡料销 导正销或定距侧刃等件完成 后者是保证条料沿着正确的方向送进 由导料板 挡料销或侧压板等件组成 固定挡料销 活动挡料销 始用挡料销 导正销 导料板 侧刃3 压 卸料件压料装置可用于拉深 胀形 起伏成形等冲压方法中 用于控制金属流动 防止起皱 卸料装置的作用是将冲裁件或尺寸废料与凸模或凹模相分离 通常分为 刚性卸料板和弹性卸料板 还有顶件装置 推件装置和废料刀 14 3 3冲裁模结构 3 2 4 导向件常用的导向件有滑动导柱 导套和滚珠导柱 导套 5 固定件模具的固定件包括上 下模座 模柄 固定板 垫板等 二 主要零件的常用材料冲压模具的常用的材料有碳钢 合金钢 铸铁 硬质合金等三 主要零件的加工方法机械加工电火花加工 利用工件与电极之间脉冲放电时的电腐蚀现象 将被加工的金属腐蚀掉 电火花线切割加工模具零件的热处理 退火 正火 淬火和回火四 冲压模具结构按工艺性质可分为 冲裁模 弯曲模 拉深模 成形模等按工序组合方式可分为 单工序冲模 复合冲模和连续冲模1 单工序模 落料模 冲孔模2 复合冲模3 连续冲模 在冲床的一次冲压过程中 在模具不同部位上同时完成二道以上冲压工序 是一种多工序 高效率 高精度的冲压模具 与单工序模具和复合模相比有以下特点 生产效率高操作完成简单模具寿命长产品质量高生产成本较低模具结构复杂 15 3 3冲裁模结构 3 3 五 冷冲模的安装使用要求1 冲压模具的安装 模具在安装使用前的准备工作熟悉冲模的结构及动作原理检查压力机与冲压模具的安装条件 在普通曲柄压力机上安装冲模的程序a 开动压力机 将压力机滑块上升到上止点位置 b 将模具放在压力机台面规定位置上 用压力机行程尺检查滑块底面至冲压模具上平面之间距离是否大于压力机行程 c 开动压力机 将压力机滑块降至止点位置 并调节滑块高度使其与冲压模具上下面接触d 用螺钉将上模固定在压力机滑块上 并将下模初步固定在压力机台面上 e 开动压力机 让滑块空行程数次 再将滑块降至下止点位置 拧紧下模固定螺钉 f 将压力机滑块上升至上止点 在导柱上加润滑油 清楚模具工作部分的异物 g 开动压力机 再使滑块空行程数次 并检查模具的安装 配合情况 h 进行试冲i 进行首件试冲2 冲压模具的使用 16 3 4冲裁常见的问题与预防 一 冲裁断面毛刺及其表面粗糙度1 冲裁断面毛刺 毛刺大的主要原因 凸 凹模之间的间隙不当刃口由于磨损和其他原因而变钝 较少毛刺的措施保证凸 凹模加工精度和装配精度 保证凸模的垂直度和承受侧压的刚性 整个模具要有足够的刚度 保证模具安装后上模与下模的间隙均匀 安装要牢固 防止在冲压加工过程中松动 要保证模具与压力机的平行度 压力机的刚性好 弹性变形小 滑块导轨精度高 滑块运动平稳 垫板与滑块底面平行 要有足够大的工作压力2 冲裁断面及其部门粗糙度断面粗糙就是指光亮带窄 圆角带 断裂带和毛刺部分大 二 工件的挠曲凸 凹模的影响工件形状的影响材料内部压力的影响油 空气的影响 17 四弯曲 将板料 型材 管材或棒材等弯曲成一定角度和曲率 形成一定形状零件的冲压方法 4 1弯曲方法 3 1 一 板料弯曲过程及种类1 板料的弯曲过程 图4 1V形件的弯曲过程 18 4 1弯曲方法 3 2 2 板料弯曲的种类 图4 2弯曲前后坐标网络的变化 19 4 1弯曲方法 3 3 二 弯曲件的展开长度是指平板坯料的长度三 弯曲工件的合理要素1 最小弯曲圆角半径当弯曲件要求其圆角半径必须小于最小弯曲圆角半径时 可采用提高材料塑性的方法 常用的方法 采用退火热处理的方法 采用加热弯曲的方法 对于较厚材料的弯曲 可以采取开工艺槽的方法 2 板料弯曲的方向板料弯曲时的弯曲线最好与纤维线垂直 这样弯曲不易开裂 3 板材的表面质量4 最小弯曲高度5 孔与弯曲处的最小距离四 弯曲工序安排1 形状简单的弯曲件可以采用一次弯曲成形 2 形状复杂的弯曲件可以采用二次或多次弯曲成形 并应正确选择弯曲顺序 一般原则 弯曲时应先弯外角 后弯内角 前次弯曲必须考虑使后次弯曲有可靠的定位 后次弯曲不能影响前次成形的部分 3 单面不对称弯曲件4 大批量 小尺寸弯曲件 20 4 2弯曲模主要参数 一 弯曲回弹及其补偿二 弯曲模工作部分尺寸三 弯曲力的计算 4 3弯曲模结构 一 简单弯曲模V形件弯曲模U形件弯曲模弯曲角小于90o的U形弯曲模二 复杂结构的弯曲模Z形件弯曲模斜楔式侧向压弯模圆形弯曲模三 弯曲连续模 21 五拉深 拉深是利用拉深模具 使平板毛坯变成开口空心工件 或使开口空心工件进一步变成所需要尺寸的开口空心件 也称拉伸 拉延 引伸等 5 1拉深工艺过程及拉深特点 一 拉深形变过程二 拉深过程中材料受拉 受压及变形根据毛坯各部分的应力与应变状态 可将其分为5个区域 1 平面凸缘部分 主要变形区 2 凹模圆角部分 过渡区 3 筒壁部分 传力区 4 底部圆角部分 第二个过渡区 5 圆筒件底部三 拉深过程中的现象及拉深后工件特点1 起皱现象2 厚度变化不均匀3 加工硬化不均匀4 拉破现象 22 5 2拉深件的工艺性 一 拉深件形状及尺寸的要求1 拉深件的形状应尽量简单对称2 拉深件各部分尺寸比例应适当3 拉深件的圆角半径要合适4 拉深件上孔的位置应合理布置二 拉深件的尺寸精度1 拉深件尺寸精度2 拉深件的尺寸标记三 拉深件的表面质量1 拉深件的印痕2 壁厚3 工艺斜度 23 六成形 在冲压生产中 有不少冲压工件仅用冲裁 弯曲和拉深的方法尚不能获得最终形状 还需配合校平 整形 起伏 翻边 缩口 胀形等工序 这些工序总称为成形工序 6 1翻边 一 内孔翻边二 外缘翻边 6 2胀形 一 胀形成形特点及成形极限二 平板毛坯的局部胀形 起伏成形 压加强筋压凸包三 圆柱形空心毛坯胀形1 刚性凸模胀形2 软模胀形 6 3缩口 缩口是指将预先拉深好的圆筒或管状坯料 通过缩口模将其口部缩小的一种成形工艺 24 6 4校平与整形 校平与整形是指利用模具是坯件局部或整体产生不大的塑性变形 以消