冲压基础知识讲义(一)PPT课件

1 沖壓基礎知識綜合講義 讲师 邬正阳 2 目錄 沖模簡介沖壓工藝朮語介紹沖模和沖模零件朮語沖壓工藝朮語沖裁概述沖裁件的工藝性 3 沖模簡介 沖模按模具結構型式分類 沖孔模工程模復合模成型模半連續模連續模全連續模 4 制造成本低沖孔模由于模具結構簡單 制造周其相對較短 成本也相對較低 生產效率較低對于多工程完成的產品來說 生產效率相對較低 占用機台 空間和人力較多 精度不高對于多工程完成的產品來說 由于存在多次定位 導致產品精度有所下降 單工序沖孔模的特點 沖模簡介 5 復合模是指在壓力機 沖床 的一個工作行程中 在模具的同一工步同時完成數道沖壓工序的模具 在完在這些工序時 工件無需進給移動 它們可能是沖孔 落料 拉深或整形等不同工序的組合 定義 沖模簡介 6 生產效率高節省人力 電力和工序間搬運工作 沖裁精度高因幾道工序在同一工位上完成 定位基準一致 制造成本較高模具的制造精度要求較高 周期較長 復合模特點 沖模簡介 7 成型模定義 成形是指用各種局部變形的方式來改變工件或毛坯形狀的各種加工方法 成形工藝包括拉延 脹形 起伏成形 翻邊翻孔 縮口 旋壓 擠壓 校平等工藝 專用以上工藝成形的模具則稱之為成形模 但需特別說明的是 我們這裡的成形模指的是用於彎曲的折彎模 沖模簡介 8 分類 V折模翻板模側推模N折模標準結構折彎模 以此種最為多見 依其結構形式分為 沖模簡介 9 沖壓工藝朮語介紹 下料 將材料沿封閉輪廓分離的一種沖壓工序 被分離的材料成為工件或工程料片 沖孔 將廢料沿封閉輪廓從材料或工程料片上分離的一種沖壓工序 在材料或工程料片上獲得所需要的孔 切舌 將材料沿敞開輪廓局部而不是完全分離的一種沖壓工序 被局部分離的材料 具有工件所要求的一定位置 不再位於分離前所處的平面上 10 沖壓工藝朮語介紹 切斷 將材料沿敞開輪廓分離的一種沖壓工序 被分離的材料成為工件或工程料片 即無廢料下料 切邊 利用沖模修切工程料片的邊緣 使之具有一定直徑 一定高度或一定外形尺寸的一種沖壓工序 包括平面切邊 圖1 4右上角 和旋切 沖裁 利用沖模使部分材料或工程料片與另一部分材料 工件或工程料片分離的一種沖壓工序 包括下料 沖孔 切舌 切斷 切邊等工序 11 沖壓工藝朮語介紹 折彎 利用壓力迫使材料產生塑性變形 從而被彎成有一定曲率 一定角度形狀的一種沖壓工序 壓平 利用壓力迫使材料產生塑性變形 從而使折彎的竪邊反方向打平到折彎前的平行平面上 形成雙層材料從而去除了鋭邊 成形 依靠材料流動而不是依靠材料分離使工程料片改變形狀和尺寸的沖壓工序的統稱 12 沖壓工藝朮語介紹 半剪 用沖子擠入工程料片一面 迫使材料流入對面凹坑以形成凸起的一種沖壓工序 壓毛邊 強行局部排擠材料 從而使工程料片沖裁毛刺去除的一種沖壓工序 壓線 強行局部排擠材料 在工程料片上面擠出一條溝槽 以利於折彎 成形確保工程料片精度的一種沖壓工序 13 沖壓工藝朮語介紹 抽牙 沿內孔周圍將材料翻成側立凸起的一種沖壓工序 抽凸 強行局部材料參與變形 而其他材料不產生明顯的塑性流動 從而成形出低淺的凸包的一種沖壓工序 鉚合 使兩部分材料結合成一個整體的一種沖壓工序 它包括工件自鉚和多個工件對鉚 14 沖壓工藝朮語介紹 壓印 強行局部排擠材料 在工序件表面形成淺凹花紋 圖案 文字或符號等的一種沖壓工序 被壓印表面的背面並無對應淺凹和凸起 整形 依靠材料流動 少量改變 工序件 形狀和尺寸 以保證工件精度的一種沖壓工序 回壓 把前工程抽凸壓到產品所需要的尺寸 以消除工序件的內應力 提高工序件的平整度 從而達到產品要求的一種沖壓工序 15 沖模和沖模零件朮語 沖模 安裝在壓力機上用于生產沖件的工藝裝備 由相互配合的上下兩部分組成 上模 整副沖模的上半部 即安裝于壓力機滑塊上的沖模部分 下模 整副沖模的下半部 即安裝于壓力機工作台面上的沖模部分 氣墊 以壓縮空氣為原動力的彈頂器 16 沖模和沖模零件朮語 導正銷 伸入材料孔中導正其在模具內位置的銷形零件 導柱 導套 為上下模座相對運動提供精密導向的零件 導料板 引導條 帶 卷 料進入凹模的板狀零件 凸 凹 模 沖模中起直接形成沖件作用的工作零件 即以外形為工作表面的零件是凸模 以內形為工作表面的零件是凹模 17 沖模和沖模零件朮語 沖孔模 指沖孔 落料 切邊等一類模具的統稱 附圖1 2 1 連續模 是具有兩個或更多工位的沖模 材料隨壓力機行程逐次送進一工位 從而使沖件逐步成形 連續模其結構與標準沖孔模具相同 成型 彎曲 模 利用壓力使材料產生塑性變形 使工件彎曲成不同形狀 從而達到客戶所要求的產品 復合模 是在壓力機一次行程中 在同一工位上完成兩道或更多工序的沖模 附圖1 2 2 18 19 20 沖壓工藝朮語 下死點 壓力機滑塊上下運動的下端終點 上死點 壓力機滑塊上下運動的上端終點 行程 壓力機滑塊上下運動兩端終點間的距離 閉模高度 沖模在工作位置下死點時上托板 或上模座 上平面與下托板下平面的距離 送料裝置 利用機械 氣壓或液壓機構的夾緊 放鬆的往復動作 將原材料送入沖模的裝置 21 沖壓工藝朮語 出料裝置 使已沖過的工 序 件從模具中取出的裝置 沖件 材料經過一道或多道沖壓工序后的統稱 也即工序件和工件的統稱 間隙 相互配合的凸模和凹模相應尺寸的差值或其間的空隙 中性層 指彎曲沖件中應變為零的一層材料 中性層系數 用以確定中性層位置的系數 毛刺 沖裁后沖件斷面邊緣鋒利的凸起 22 沖壓工藝朮語 毛刺面 邊緣有毛刺的沖裁件平面 回彈 分為兩種 一是成形沖件從模具內取出后尺寸與模具相應尺寸的差值 對於彎曲件 一般以角度差或尺寸差來表示 二是從模具中逸出的沖裁件外形尺寸與凹模相應尺寸的差值 或內形尺寸與凸模相應尺寸的差值 壽命 指沖模每修磨一次能沖壓的次數或模具報廢前能沖壓的次數 前者稱為刃磨壽命 后者稱為總壽命 23 沖壓工藝朮語 步距 可用于多次沖壓的原材料每次送進的距離 條料 可用于多次沖壓的條狀原材料 卷料 可用于多次沖壓的成卷原材料 試模 指模具初裝完成后進行的試驗性沖壓 以考核模具性能及沖件質量 拉痕 沖件在成形過程中 材料表面與模具工作表面的摩擦印痕彎曲半徑 沖件材料受壓彎曲處的內半徑 24 沖壓工藝朮語 最小彎曲半徑 指能成功地進行彎曲的最小的彎曲半徑 展開尺寸 與成形沖件尺寸相對應的平面工序件尺寸 展開圖 與成形沖件相對應的平面工序件圖形 跳料 屑 沖模工作表面與材料粘合 被帶起的現象 排樣圖 描述沖件在條 帶 卷 料上逐步形成的過程 最終占有的位置和相鄰沖件間關係的布局圖 25 沖壓工藝朮語 排樣 完成排樣圖的沖模設計過程 搭邊 排樣圖中相鄰沖件輪廓間的最小距離 或沖件輪廓與條料邊緣的最小距離 崩刃 凸模或凹模刃口小塊剝落的現象 塌角 一個指沖裁件外緣近凹模面或內緣近凸模面呈圓角的現象 另一指沖裁件斷面呈塌角部分的高度 塌角面 邊緣呈塌角的沖裁件平面 即毛刺面的對面 26 沖裁概述 沖裁是利用模具使板料產生分離的沖壓工序 主要包括落料與沖孔 從板料沖下所需形狀的零件 或毛坯 的工藝稱落料 在工件上沖出所需形狀的孔的工藝稱沖孔 用于沖裁加工工藝的模具稱為沖孔模 利用它可以沖出零件或是為彎曲 拉深 成形等后續工步准備坯料 定義 27 沖裁概述 定義 廢料 工件 落料 沖孔 工件 廢料 28 沖裁概述 沖裁分類 按照切斷面的粗糙程度 或沖件的精度 沖裁分為普通沖裁和精密沖裁 29 沖裁概述 變形特點 整個沖裁過程可分為三個階段 彈性變形階段 塑性變形階段和分離階段 彈性變形階段 由于凸模所施加的壓力 材料產生彈性彎曲并略有擠入凹模刃口 如下圖 30 沖裁概述 變形特點 塑性變形階段 材料受力已超過彈性限度 這時凸模擠入材料 同時材料也擠入凹模 由于材料反抗凸模及凹模的擠入 產生彎矩M 31 沖裁概述 變形特點 分離階段 靠近凹模刃口邊的材料所受應力先達到材料的抗剪強度 凹模刃邊材料發生裂紋 此時凸模刃邊材料尚處于塑性狀態 凸模繼續擠入材料 圖a 接著 凸模刃邊的材料也產生了裂紋 當凸模與凹模單面間隙z 2合適時 從凸模和凹模分別出現的剪裂紋擴展重合而使沖裁件與材料分離 圖b 分離后 凸模繼續移動將沖裁件推入凹模 圖c 32 沖裁概述 變形特點 a b c 33 沖裁概述 沖裁力曲線 右圖所示為沖Q235樣品時的沖裁力曲線 其中AB段為彈性變形區域 即第一階段 BC為塑性變形 并開始發生裂紋 即第二階段 C點沖裁力最大 以后剪變位繼續增加 壓力下降 至D點 材料完全破壞 由D至E點 沖頭繼續下行 用以克服摩擦力和將沖下部分向凹模推進 即第三階段 34 沖裁概述 沖裁斷面 對普通沖裁件的斷面分析 我們可發現這樣的規律 零件的沖裁斷面和零件的表面並非垂直 而是帶有一定的錐度 除很窄一部分光亮帶外 其餘均粗糙無光澤 並有毛刺和塌角 我們把沖裁件斷面上的各區域分別稱為塌角帶 又稱圓角帶 光亮帶 又稱剪切帶 斷裂帶和毛刺 如圖 35 沖裁概述 沖裁斷面 高質量的沖裁件斷面應該是 光亮帶較寬 約占整個斷面的1 3以上 塌角 斷裂帶 毛刺和錐度都很小 整個沖裁件平直無變彎現象 但是影響沖裁沖斷面質量的因素十分復雜 它隨材料的性能 厚度 刃口間隙 模具結構及沖裁速度的不同而變化 36 沖裁概述 沖裁力 沖裁力是指在沖裁中的最大剪切抗力 計算沖裁力是為了合理選擇壓力機和設計模具 平刃口模具的沖裁力計算公式如下 F Lt 式中F 沖裁力 N L 沖裁周長 mm t 材料厚度 mm 材料的抗剪強度 Mpa 考慮到模具刃口的磨損 凸模與凹模間隙不均勻 材料性能的波動和材料厚度偏差等因素 實際所需沖裁力應增加30 即 F沖 1 3F 1 3Lt Lt b b 材料的抗剪強度 37 沖裁概述 沖裁力 根據計算出的實際沖裁力 我們可選擇沖床噸位 沖床噸位應不小于實際沖裁力 在滿足實際沖裁力的同時 還要兼顧本廠設備條件和沖壓生產線的實際排配情況來選擇沖壓設備 當沖裁力過大時 可以用下述方法降低沖裁力 A 將材料加熱沖裁 但此時應注意用熱模鋼制造模具 B 階梯沖裁 凸模高度不同 C 斜刃口沖裁 為了保証產品的平面度 落料時凸模平刃口 凹模斜刃口 沖孔時 凸模做斜刃口 凹模做平 38 沖裁概述 材料的抗剪強度 39 沖裁概述 降低沖裁力 階梯沖 用于落料的斜刃 40 沖裁概述 降低沖裁力 沖孔斜刃 切舌斜刃 41 沖裁概述 在階梯沖的設計中 圖示中的T值對于薄料 取沖裁板厚 對于厚材 T值則可取料厚的一半 斜刃沖裁不僅可以降低沖裁力 還可使工件的斷面光潔度有所改善 另外 還可以降低沖裁中的噪聲 改善沖壓加工的工作環境 但斜刃沖裁也有其缺陷 那就是沖下的廢料變形較為嚴重 不利于對廢料進行再利用 降低沖裁力 42 沖裁概述 卸料力 推料力和頂料力 卸料力Px是將箍在凸模上的板料卸下時所需要的力 推料力Pt是將落料件順著沖裁凹模洞口推出時所需的力 頂件力Pd是將落料件逆著沖裁方向頂出凹模刃口時所需的力 43 沖裁概述 經驗公式如下 PX Kx P N PT nKt P N PD Kd P N 式中 Kx Kt Kd 分別為卸料力 推件力和頂件力系數 P 沖裁力 n 同時卡在凹模洞口內的落料件數 n H t H為凹模刃壁垂直部分高度 t為料厚 當采用錐形洞口時 因無落料件卡在洞口內 故可不計推件力 卸料力 推料力和頂料力 44 沖裁概述 沖裁時 被沖剪的胚料 Blank 留於下模孔內 有強力固著於內壁的性質 如果下模剖面的入口與出口加工成同一尺寸 則由前述理由 胚料停止於下模孔內 對下一次的沖剪作業造成不利影響 如此廢料積留於下模而沖頭所要壓力逐漸升高 再者從下模本身考慮 胚料固著 強制壓下 下模的摩損較嚴重 刃口斜度有利於廢料的落下 刃口斜度可以減輕沖頭的負荷 刃口斜度有利於減少沖頭與下模的摩損 提高模具的使作壽命 刃口斜度 45 沖裁概述 刃口斜度有如下圖所示兩種形式 A圖留有一段直段 圖B則表示從刃口就直接做斜度 圖A主要用于薄材 留有直段 在凹模磨損后研磨凹模 其刃口尺寸不變 圖B所示在研磨后 尺寸變化甚小 而沖裁時下模磨損較慢 且可以減小推料力 減輕沖子負荷 刃口斜度 46 沖裁概述 圖A所示由于其有直段 下模側壁磨損相對來說較為嚴重 如果產品上所沖的孔較小時 由于沖子負荷較大 沖子較易折斷 如果設計這種刃口時 建議小沖子做成快換結構 下模也建議做入子 圖B所示由于其沒有直段 相對來說廢料與下模刃口間基本沒有固著 在沖床快速沖壓時 由于沖頭磁性 真空負壓 油膜等因素的影響 易產生跳料 即廢料上行至模面 如果設計為這種刃口時 建議沖子做成子母沖 或是在沖子上加工吹氣孔 或者改進沖子形狀 如沖嘴部做成錐形 刃口斜度 47 沖件的工藝性 沖件的工藝性 是指沖件對沖壓工藝的適應性 沖件工藝性對沖裁件質量 材料經濟利用 生產率 模具制造及使用壽命等都有很大的影響 因此 設計中應盡可能提高其工藝性 沖件的工藝性主要由以下兩個方面的因素決定 沖裁件的形狀及尺寸 沖件的精度與粗糙度 沖件的工藝性 48 沖裁件的工藝性 1 沖裁件的形狀和尺寸 一 形狀盡可能設計成簡單 對稱 使排樣時廢料最少 沖