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冲压基础知识 第一章冲压概述 一 冲压定义冲压是靠压力机和模具对板材 带材 管材和型材等施加外力 使之产生塑性变形或分离 从而获得所需形状和尺寸的工件 冲压件 的成形加工方法 又名 板金冲压加工 定义为 Sheetmetalstamping 二 分类冷冲压 金属在常温下的加工 一般板料厚度 4mm 热冲压 将金属加热到一定的温度范围的冲压加工方法 板料厚度8 10mm以上时 需加热后冲压 三 冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带 常用低碳钢 不锈钢 高塑性合金钢 铜 镁 铝及其合金及等金属材料 非金属材料如胶木 云母 纤维板 皮革等亦广泛地采用冲压 冲压加工要求被加工材料具有较高的塑性和韧性 较低的屈强比和时效敏感性 一般要求碳素钢伸长率 16 屈强比 s b 70 低合金高强度钢 14 s b 80 四 冲压特点 冲压特点是 1 制件复杂废料少 2 精细光滑互换好 3 刚强较高节省料 4 易于控制效率高 5 大批生产成本低 五 冲压用设备 1 剪板机剪板机是剪切方法使板料分离的冲压设备 下料用设备 将板料剪成一定宽度的条料 以供冲压之用按传动形式分为机械剪板机和液压剪板机 2 压力机压力机是一种能使滑块作往复运动 并按所需方向给模具施加压力的机器 是冲压的基本设备 按其床身结构不同有开式和闭式两种压力机 压力机使用千万 万千要注意安全 机械式冲压机 曲柄冲压机 连动冲压机 凸轮冲压机 螺纹冲压机等 使用油压的为油压冲压机 使用空气压力的为空压冲压机 利用人力完成的有脚踏冲压机 俗称 一脚踹 手动冲压机等种类 冲压机的工作原理如下 六 冲压基本工序及模具1 冲压工序分离工序 指冲压过程中使冲压件与板料沿一定的轮廓相互分离的工序 基本工序 冲孔 落料 切断 切口 切边 剖切 整修等 冲孔 落料 冲孔 剖切 2 塑性成形工序 指材料在不破裂的条件下产生塑性变形 从而获得一定形状 尺寸和精度要求的零件 基本工序 弯曲 拉深 成形 冷挤压等 1 分离工序 1 冲孔 用冲孔模沿封闭轮廓冲裁工件或毛坯 冲下部分为废料 2 落料 用落料模沿封闭轮廓冲裁板料或条料 冲下部分为制件 3 切断 用剪刃或模具切断板料或条料的部分周边 并使其分离 4 切口 用切口模将部分材料切开 但并不使它完全分离 切开部分材料发生弯曲 5 切边 用切边模将坯件边缘的多余材料冲切下来 6 剖切 用剖切模将坯件 弯曲件或拉深件 剖成两部分或几部分 7 整修 用整修模去掉坯件外缘或内孔的余量 以得到光滑的断面和精确的尺寸 外缘整修 内孔整修 2 塑性变形工序 1 弯曲 把平面毛坯料制成具有一定角度和尺寸要求的一种塑性成形工艺 压弯 用弯曲模将平板 或丝料 杆件 毛坯压弯成一定尺寸和角度 或将已弯件作进一步弯曲 弯曲时的纤维方向 坯料纤维方向 与弯曲线垂直 如图 对板料进行弯曲要注意 1 弯曲线力求与锻造流纹垂直 否则 弯曲半径要大 2 回弹角 矫枉过正 因材因板厚而异 卷边 用卷边模将条料端部按一定半径卷成圆形 扭弯 用扭曲模将平板毛坯的一部分相对另一部分扭转成一定的角度 2 拉深 将一定形状的平板毛坯通过拉深模冲压成各种形状的开口空心件 或以开口空心件为毛坯通过拉深 进一步使空心件改变形状和尺寸的冷冲压加工方法 拉深中的废品因 多余三角形 等 拉深中易产生缺陷 起皱与拉穿 造成拉穿现象的相关因素有 1 凸凹模的圆角半径守规范即刃口不能是锋利的 为圆角 尺寸规范见教材或手册 2 凸凹模间的间隙 C 适当一般单边C 1 1 1 2 t 间隙 C 偏小 易拉穿工件 使模具加速磨损 降低寿命 间隙 C 偏大 拉深件精度变差 易起皱 3 拉深系数m d D 0 5 0 8许多工件要经过多次拉深 多次拉深造成加工硬化 穿插中间退火可消除硬化 4 充分润滑不可少5 设置压边圈可防起皱另外 起皱与相对板厚 t D 和m有关 变薄拉深 用变薄拉深模减小空心件毛坯的直径与壁厚 以得到底厚大于壁厚的空心件 3 成形 通过板料的局部变形来改变毛坯的形状和尺寸的工序的总称 胀形 指从空心件内部施加径向压力 强迫局部材料厚度减薄和表面积增大 获得所需形状和尺寸的冷冲压工艺方法 起伏成形 平板毛坯或制件在模具的作用下 产生局部凸起 或凹下 的冲压方法 翻边 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 缩口 指将预先拉深好的圆筒或管状坯料 通过模具将其口部缩小的冲压工序 整形 利用模具将弯曲或拉深件局部或整体产生不大的塑性变形的冲压工序 校平 指利用模具将有拱弯 翘曲的平板制件压平的冲压工序 3 冲压模具的基本结构组成 冲压模具的构造另一种划分大体上可分为刀具部 保持部和辅助部 刀具部 打孔机 冲模 直接作用于材料的部分 保持部 打孔机盘 冲模盘 外套 挡板等 固定刀具 辅助部 脱模器 量计 衬垫 压力等 为是刀具发挥作用的辅助部分 1 单工序模 在冲压的一次行程过程中 只能完成一个冲压工序的模具 落料模 弯曲模 拉深模 2 级进模 在冲压的一次行程过程中 在不同的工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具 3 复合模 在冲压的一次行程过程中 在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具 复合冲压模有正装式和倒装式两种结构 其中正装式是凸模置于上模部分 倒装式则是凸模置于下模部分 正装复合模 倒装复合模 单工序模 复合模和连续模的特点比较 七 冲压加工分类1 单发型每道工序都有独立的模具 模具是被单独使用的 由操作人员将材料装入 取出 一台冲压机上只装一个模具 由人来操作完成作业 单发型模具 QDC 单发工序的实例 2依次传递型将复数的工序等距离地排放在单一的模具内部 通过传送装置冲压机每旋转一次向前推进一定的距离 并将工件依次送至下一道工序 材料采取连续供应的方式 机器的运转也是连续且自动的 材料采用卷材 通过展卷机 校平器 供卷机等设备连续供应 依次传送型模具依次传送型的实例 3 转移型将每一道工序的独立的模具排列在一台冲压机内部 通常是通过曲柄轴进行驱动 拥有与冲压机本身同步运行的搬运机构 进行连续性的自动加工 一维移动只有在传送方向上的往返运动 前进 回车 没有功的保持及释放系统 需要另行配置 二维移动前进 回车功的保持及释放 夹紧 放开 夹紧 前进 放开 回车 三维移动前进 回车功的保持及释放 夹紧 放开 功的上升 下降 升 降 夹紧 上升 前进 下降 放开 回车 材料 半成品的供应方法材料为卷材 通过抓钳供应器 空压供应器 连续供应半成品转入货架 通过推送器供应 将半成品架 半成品冲压 移到冲压机主机的旁边 供应半成品 与依次传送式相比产品的成品率高 由于搬运设备的惯量与刚性 不易实现高速化生产 通用型机器的生产程序改变起来较为困难 转移型生产工序实例 4 多功能机器人型每一道工序都并排配置独立的模具 用独立的搬运设备与冲压机同步搬运工件 进行自动化加工 做功的保持采取真空式和磁性式 材料 半成品的供应方法材料为卷材 通过抓钳供应器 空压供应器 连续供应半成品转入货架 通过推送器供应 将半成品架 半成品冲压 移到冲压机主机的旁边 供应半成品 与依次传送式相比产品的成品率高 由于搬运设备的惯量与刚性 不易实现高速化生产 通用型机器的生产程序改变起来较为困难 八 冲压件的结构工艺性 1 冲裁件的要求 1 简单对称不悬细 2 圆弧过渡防应力 3 板厚影响尺寸多 冲裁件的内 外形转角处 要尽量避免尖角 应以圆弧连接 以避免尖角处应力集中被冲模冲裂 冲孔件尺寸与厚度关系合理 冲裁件的形状应力求简单 对称 有利于材料的合理利用 同时应避免长槽与细长悬臂结构 否则制造模具困难 对冲裁件的要求 2 弯曲件的要求1 尽量对称弧宜大 2 曲边直部要留足 3 孔的位置有要求3 对拉深件的要求1 简单对称不宜深 2 弯曲半径有限制 弯曲件形状应尽量对称 弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径 并应考虑材料纤维方向 以免成型过程中弯裂 弯曲边过短不易弯成型 故应使弯曲边高度H 2s 若H 2s 则必须压槽 或增加弯曲边高度 然后加工去掉 如图 弯曲带孔件时 为避免孔的变形 孔的边缘距弯曲中心应有一定的距离 如图 图中L 1 5 2s 当L过小时 可在弯曲线上冲工艺孔 如对零件孔的精度要求较高 则应弯曲后再冲孔 对弯曲件的要求 对拉伸件的要求 拉深件外形应简单 对称 且不宜太高 以便使拉深次数尽量少 并容易成型 拉深件的圆角半径 如图示 应满足 rd S R 2S r 3 5 S 否则 应增加整形工序 拉深件的壁厚变薄量一般要求不应超出拉伸工艺壁厚变化的规律 最大变薄率约在10 18 左右 九 冲压工艺 1 设计时的注意事项1 简单分冲再焊合 2 冲孔工艺要用活 3 满足使用简为上 1 对于有孔或有切口的平板零件 当采用单工序模冲裁时 一般应先落料 后冲孔 或切口 当采用连续模冲裁时 则应先冲孔 或切口 后落料 2 对于多角弯曲件 当采用简单弯模分次弯曲成型时 应先弯外角 后弯内角 对于孔位于变形区 或靠近变形区 或孔与基准面有较高的要求时 必须先弯曲 后冲孔 否则 都应先冲孔 后弯曲 3 对于旋转体复杂拉深件 一般是由大到小的顺序进行拉深 或先拉深大尺寸的