冲压模具设计与实践教学单元六--其它成形工艺与模具设计PPT课件.ppt

冲压工艺模具及设备 第六章其它成形工艺与模具设计 目录 6 1任务引入 6 2相关知识 6 3任务实施 思考与练习题 其它成形工艺与模具设计 6 1任务引入 管坯缩口件和接触板的三维零件图 图a管坯缩口件为中批生产 材料20钢 料厚1mm 图b为接触板零件 在完成冲孔后 需进行内孔翻边和落料工序的加工 完成对冲压成形件的工艺分析 工艺计算及模具结构设计 这是本学习单元要讨论解决的内容 a b 其它成形工艺与模具设计 6 2相关知识 胀形 翻边 缩口 校形 其它成形工艺与模具设计 6 2 1胀形 各种胀形制件 其它成形工艺与模具设计 1 胀形变形特点 胀形变形情况 图中涂黑部分是坯料的变形区 其它成形工艺与模具设计 2 平板坯料的胀形 平板坯料的胀形又称起伏成形 经起伏的制件 由于惯性矩的改变和材料的加工硬化作用 有效地提高了制件的强度和刚度 而且外形美观 1 压筋成形 对于形状比较简单的压筋件 可按下式近似地确定其极限变形程度 式中l l0 分别为材料变形前后的长度 材料的断后伸长率 平板坯料胀形前后的长度 其它成形工艺与模具设计 若不能一次成形 可以先压制成半球形过渡形状 然后再压出工件所需形状 如图 深度较大的胀形方法 压制加强筋时 所需冲压力可按下式估算 式中L 加强筋的周长 mm t 材料厚度 mm b 材料的抗拉强度 MPa K 系数 一般K 0 7 1 0 加强筋形状窄而深时取大值 宽而浅时取小值 其它成形工艺与模具设计 加强筋的形式和尺寸 其它成形工艺与模具设计 2 压凸包 平板坯料压凸包时的许用成形高度 平板局部压凸包成形时 受材料性能 模具几何形状尺寸以及润滑条件的影响 凸包高度不能太大 通常有效坯料直径与凸包直径的比值D d应大于4 以保证凸缘部分材料不致流入凹模口内 否则将成为拉深成形 其它成形工艺与模具设计 3 空心坯料的胀形 空心坯料的胀形俗称凸肚 它是使材料沿径向拉伸 胀出所需的凸起曲面 1 胀形方法 2 软凸模胀形 1 刚性凸模胀形 刚性凸模胀形 1 分瓣凸模2 锥形芯块3 工件4 顶杆5 拉簧 软凸模胀形 1 柱塞2 分块凹模3 橡胶4 斜楔5 液体 加轴向压缩的液体胀形 1 上模2 轴头3 下模4 管坯 其它成形工艺与模具设计 2 胀形系数 空心坯料胀形时 材料切向受拉应力作用产生拉伸变形 其极限变形程度用胀形系数K表示 式中dmax 胀形后零件的最大直径 mm D 空心坯料的原始直径 mm 胀形系数K和坯料切向拉伸伸长率 的关系为 或 空心坯料胀形尺寸 其它成形工艺与模具设计 常用材料的极限胀形系数 K 铝管坯料的试验极限胀形系数 其它成形工艺与模具设计 3 胀形坯料的计算 空心坯料一般采用管坯或拉深件 为便于材料的流动 减小变形区的变薄量 胀形时坯料端部一般不予固定 使其能自由收缩 因此坯料长度要考虑增加一个收缩量并留出切边余量 坯料长度L为 式中l 变形区的母线长度 mm 坯料切向拉伸的伸长率 b 切边余量 一般取b 5 15mm 其它成形工艺与模具设计 4 胀形力的计算 空心坯料胀形时 所需的胀形力F可按下式计算 式中p 胀形时所需的单位面积压力 MPa A 胀形面积 mm2 胀形时所需的单位面积压力p可用下式近似计算 式中 b 材料抗拉强度 MPa dmax 胀形最大直径 mm t 材料原始厚度 mm 其它成形工艺与模具设计 4 胀形模的设计要点 胀形模的凹模一般采用钢 铸铁 锌基合金 环氧树脂等材料制造 其结构有整体式和分块式两类 整体式凹模在工作时要承受较大的压力 必须要有足够的强度 分块式胀形凹模必须根据胀形零件的形状合理选择分模面 分块数应尽量少 橡胶凸模一般简化成柱形 锥形和环形等简单的几何形状 其直径应略小于坯料内径 圆柱形橡胶凸模的直径和高度可按下式计算 d 0 895D 其它成形工艺与模具设计 式中d 橡胶凸模的直径 mm D 空心坯料内径 mm h1 橡胶凸模高度 mm L 空心坯料内径 mm K 考虑橡胶凸模压缩后体积缩小和提高变形力的系数 一般取K 1 1 1 2 圆柱销橡胶凸模的尺寸确定 其它成形工艺与模具设计 6 2 2翻边 根据工件边缘的形状和应力应变状态的不同 翻边可分为内孔翻边和外缘翻边 翻边零件实例 1 内孔翻边 其它成形工艺与模具设计 内孔翻边按其制件形状 又可分为圆孔翻边和非圆孔翻边 1 圆孔翻边 1 变形机理 圆孔翻边时的应力与变形情况 其它成形工艺与模具设计 2 圆孔翻边的工艺计算 a 平板坯料翻孔的工艺计算 根据变形机理 翻孔时径向尺寸近似不变 故预孔孔径d可按弯曲展开的原则求出 d D 2 H 0 43r 0 72t 直边高度则为 如将极限翻边系数 K 代入 便可求出一次翻孔可达到的极限高度Hmax为 平板坯料翻孔尺寸计算 其它成形工艺与模具设计 b 先拉深后冲预孔在翻孔的工艺计算 先拉深后翻孔的翻孔高度h可由下式计算 按板厚的中线尺寸计算 若将极限翻边系数 K 代入 可求得翻孔的极限高度hmax为 此时 预孔直径d为 d K D d D 1 14r 2hmax 或 拉深高度h 为 h H hmax r 先拉深再翻孔的尺寸计算 其它成形工艺与模具设计 3 翻孔力的计算 圆孔翻边力F一般不大 用圆柱形平底凸模翻孔时 可按下式计算 F 1 1 D d t s 式中D 翻孔后的直径 按中线尺寸计算 mm d 翻孔前的预孔直径 mm t 材料厚度 mm s 材料的屈服点 MPa 其它成形工艺与模具设计 2 非圆孔翻边 非圆孔翻边 进行内孔翻边时的变形可以沿孔边分成 三种性质不同的变形区 非圆孔翻边 其它成形工艺与模具设计 2 外缘翻边 外缘翻边 a 伸长类翻边b 压缩类翻边 根据变形性质的不同 外缘翻边可分为伸长类翻边和压缩类翻边 其它成形工艺与模具设计 1 变形程度 对于伸长类翻边 其变形程度为 对于压缩类翻边 其变形程度为 翻边允许的极限变形程度 其它成形工艺与模具设计 2 坯料形状与尺寸 对于伸长类翻边 坯料形状与尺寸按一般圆孔翻边的方法确定 对于压缩类翻边 坯料形状与尺寸按浅拉深的方法确定 3 翻边模结构与设计要点 1 翻边模结构 1 外缘翻边凸模2 凸模固定板3 外缘翻边凹模4 内缘翻边凸模5 压料板6 顶件块7 内缘翻边凹模8 推件板 其它成形工艺与模具设计 2 翻边模设计要点 翻孔凸模的形状和尺寸 其它成形工艺与模具设计 6 2 3缩口 缩口 将管坯或预先拉深好的圆筒形件通过缩口模将其口部直径缩小的一种成形工艺 缩口与拉深工艺的比较 a 拉深工艺b 缩口工艺 其它成形工艺与模具设计 1 缩口变形特点 缩口的应力应变特点 不同支承方式的缩口 其它成形工艺与模具设计 2 缩口工艺计算 1 缩口次数 当工件的缩口系数m大于允许的极限缩口系数 m 时 则可以一次缩口成形 否则 需多次进行缩口 每次缩口工序后进行中间退火 多次缩口时 一般取首次缩口系数m1 0 9m0 以后各次取mn 1 05 1 1 m0 缩口次数n可按下式估算 式中m0 平均缩口系数 2 各次缩口直径 dn应等于工件的缩口直径 缩口后 由于回弹 工件要比模具尺寸增大0 5 0 8 其它成形工艺与模具设计 3 坯料高度 缩口前坯料的高度 一般根据变形前后体积不变的原则计算 不同形状工件缩口前坯料高度H的计算公式如下 图a所示工件 图b所示工件 图c所示工件 缩口坯料高度计算 其它成形工艺与模具设计 4 缩口力 图a工件在无心柱支承的缩口模上 如图a进行缩口时 其缩口力F可按下式计算 式中 坯料与凹模接触面间的摩擦系数 b 材料的抗拉强度 MPa K 速度系数 在曲柄压力机工作时K 1 15 其它成形工艺与模具设计 5 坯料尺寸 缩口后零件口部略有增厚 其厚度可按下式计算 式中t 缩口后口部厚度 t 缩口前坯料的原始厚度 m 缩口系数 3 缩口模结构与设计要点 1 缩口模结构 无支承方式的缩口模 1 推件块2 凹模3 定位座 其它成形工艺与模具设计 倒装式通用缩口模 1 上模座2 垫板3 凸模4 螺母固定圈5 导正圈6 凹模7 凹模固定板8 下模座 2 缩口模设计要点 当缩口件的刚性较差时 应在缩口模上设置支承坯料的结构 具体支承方式视坯料的结构和尺寸而定 反之 可不采用支承方式 以简化模具结构 其它成形工艺与模具设计 6 2 4校形 校形包括校平和整形 属于整修性的成形工艺 大都是在冲裁 弯曲拉深等冲压工艺之后 作为进一步提高制件质量弥补措施 实际生产中应用较为广泛 1 校平 对于平面度要求较高的零件 就需要进行校平 1 校平变形特点与校平力 校平变形情况 1 上模板2 工件3 下模板 其它成形工艺与模具设计 校平的工作形成不大 但压力很大 校平力F可用下式估算 F pA 式中p 单位面积上的校平力 MPa A 校平面积 mm2 校平与整形单位面积压力 其它成形工艺与模具设计 2 校平方式及设备 1 平板校平模 平板零件校平模分为光面校平模和齿面校平模两种 光面校平模 2 齿面校平模 齿面校平模 其它成形工艺与模具设计 齿面校平模的齿形 带自动弹出器的通用校平模 1 上模板2 工作滑道3 自动弹出器 其它成形工艺与模具设计 2 整形 1 弯曲件整形 弯曲件的整形方法有压校和镦校两种 1 压校 弯曲件的压校 2 镦校 弯曲件的镦校 其它成形工艺与模具设计 2 拉深件的整形 拉深件的整形一般有以下两种方法 1 无凸缘拉深件的整形 2 带凸缘拉深件的整形 无凸缘拉深件的整形 带凸缘拉深件的整形 其它成形工艺与模具设计 6 3任务实施 6 3 1基础训练 管坯缩口模设计 管坯缩口件如图 生产批量为中批生产 材料为20钢 料厚1mm 管坯缩口件 其它成形工艺与模具设计 6 3 2综合训练 接触板冲孔 翻孔 落料级进模设