冲压工艺分析与产品图整理(ppt 93页).ppt

学习任务2冲压工艺分析与产品图整理,2.1冲裁质量分析(2h)2.2弯曲质量分析(2h)2.3冲压工艺分析(23h)2.4冲裁刃口尺寸计算(23h)2.5冲压产品图整理(24h),本课件与阳勇主编、北京理工大学出版社出版的冲压工艺与模具设计教材配套。,【工作描述】,冲压工艺性是指冲压件对冲压工艺的适合性，是从冲压加工的角度对产品设计提出的要求冲压工艺分析包括两个方面：冲压技术分析、冲压经济分析冲压产品图是冲压工艺设计的主要依据如果客户提供的产品图不符合国家、行(企)业的相关标准，应对其进行整理,【工作描述】,如果产品的冲压工艺性较差，应在不影响产品的设计要求及使用性能的前提下，向客户提出相应的修改建议；经过客户确认同意之后，对其进行修改,【学习目标】,了解冲裁变形的过程及特点，熟悉冲裁质量问题的产生原因及解决途径了解冲裁间隙对冲裁的影响，掌握冲裁间隙的确定方法了解弯曲变形的过程及特点，熟悉弯曲质量问题的产生原因及解决途径掌握冲压工艺分析(不含拉深工艺)的原则、方法和步骤掌握冲裁刃口尺寸计算的原则、公式和步骤掌握冲压产品图的识读、绘制方法和步骤,【学习任务】,识读、抄画指定的冲压产品图完成指定冲压件(不含拉深件)的冲压工艺分析与产品图整理工作如有条件，请在教师的指导下，完成冲裁模、弯曲模的试模、调试工作,【学习建议】,冲压工艺分析的重点是冲压技术分析、冲裁刃口尺寸计算，难点是确定产品冲压加工的难度对于经验丰富的设计人员，能够完整、准确地指出冲压产品图中存在的冲压工艺问题并提出合理的修改建议对于初学者，应通过并加强冲压产品图的识读与分析训练，获取相应的间接经验,2.1冲裁质量分析,2.1.1冲裁变形过程2.1.2冲裁断面特征2.1.3冲裁间隙,2.1.1冲裁变形过程,材料的冲裁变形虽然是在瞬间完成，但是大致可以分为三个阶段：弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段,2.1.1冲裁变形过程1)弹性变形阶段,材料在凸模作用下，产生弹性弯曲并稍微挤入凹模刃口,2.1.1冲裁变形过程2)塑性变形阶段,材料受力已经超过弹性极限，凸模挤入材料，材料挤入凹模，由于材料反抗凸、凹模的挤入，产生弯矩M,2.1.1冲裁变形过程3)断裂分离阶段,靠近凹模刃口的材料所受应力最先达到抗剪强度并产生裂纹，而靠近凸模刃口的材料尚处于塑性状态,2.1.1冲裁变形过程3)断裂分离阶段,凸模继续挤入材料，靠近凸模刃口的材料也产生裂纹；当间隙合适时，从凸、凹模分别出现的裂纹扩展、重合，材料分离,2.1.1冲裁变形过程3)断裂分离阶段,凸模继续向下运动，将产品(或废料)推入凹模,2.1.2冲裁断面特征1.冲裁断面特征,冲裁过程的材料变形是很复杂的。由于其中复杂的应力应变，造成冲裁断面的变化所有的普通冲裁断面都有明显的区域特征，只是各区域的大小、比例不同而已,普通冲裁断面分为四个区域：圆角带1、光亮带2、断裂带3、毛刺4,2.1.2冲裁断面特征2.影响冲裁断面质量的因素,冲裁断面质量与产品的料厚及性能、冲裁间隙、刃口状态及压料方式等因素有关当产品的材料塑料较好，冲裁间隙均匀合理，刃口锋利，采用弹性卸料方式且压料力较大时，能够获得较好的冲裁断面质量,2.1.3冲裁间隙,冲裁凸、凹模的刃口尺寸之差称为冲裁间隙，有双边冲裁间隙与单边冲裁间隙之分，即Z=Da-DtZ/2=0.5Z冲裁间隙的大小对冲裁断面质量、尺寸精度、冲裁力、模具寿命都有影响,2.1.3冲裁间隙1.冲裁间隙对断面质量的影响,当冲裁间隙过小时，在断面上形成第二光亮带，毛刺较大当冲裁间隙合理时，断面光亮带较大，圆角、毛刺及锥度较小当冲裁间隙过大时，断面粗糙，毛刺、锥度较大，光亮带较小,2.1.3冲裁间隙2.冲裁间隙对尺寸精度的影响,当冲裁间隙较大时，材料因受拉而伸长，冲裁之后由于材料的弹性恢复，冲裁件的尺寸向实体方向收缩，即落料尺寸小于落料凹模的刃口尺寸，冲孔尺寸大于冲孔凸模的刃口尺寸当冲裁间隙较小时，尺寸变化情况则与之相反,2.1.3冲裁间隙2.冲裁间隙对尺寸精度的影响,冲裁精度还与产品的形状特点、料厚及性能、轧制方向，模具加工精度及刃口状态等因素有关,2.1.3冲裁间隙3.冲裁间隙对冲裁力的影响,冲裁间隙越小，所需的冲裁力越大适当增大冲裁间隙，可以降低所需的冲裁力当冲裁间隙过小时，材料所受的力矩和拉应力减小、压应力增大，不易撕裂，上下裂纹不重合，又会产生二次剪切，所需的冲裁力增大当冲裁间隙较大时，材料所受的力矩和拉应力增大，容易剪裂，所需的冲裁力降低当冲裁间隙合理时，上下裂纹重合，所需的冲裁力较小,2.1.3冲裁间隙4.冲裁间隙对模具寿命的影响,在冲裁过程中，模具刃口的受力很大，在模具刃口与材料接触表面之间出现局部附着现象，产生附着磨损当冲裁间隙较小时，接触压力增大，摩擦距离加长，模具磨损加剧，在模具与材料之间产生粘结现象，引起刃口的压缩疲劳破坏，使之崩刃当冲裁间隙较大时，材料的弯曲、拉伸相对增加，模具刃口端面的压力增大，容易产生崩刃或塑性变形，模具磨损加剧,2.1.3冲裁间隙4.冲裁间隙对模具寿命的影响,冲裁间隙过小或过大都会降低模具寿命采用合理的冲裁间隙，可以减小模具与材料之间的摩擦，从而提高模具寿命,2.1.3冲裁间隙5.合理冲裁间隙的确定,通过合理确定冲裁间隙，可以提高冲裁断面质量、尺寸精度、模具寿命，降低所需的冲裁力由于冲裁间隙对各方面的影响规律不同，并不存在一个绝对合理、能够同时满足各方面要求的冲裁间隙通常是确定一个适当的范围，下限称为最小合理间隙Zmin，上限称为最大合理间隙Zmax，只要冲裁间隙在此范围之内，就是合理间隙,2.1.3冲裁间隙1)冲裁间隙的选择原则,冲裁间隙的大小与产品的料厚及性能、精度要求、冲裁条件等因素有关，选取原则如下：当产品材料的厚度较大，或塑性较差，或硬度较高时，可取较大的间隙；反之，应取较小的间隙当产品的断面质量及尺寸精度没有严格要求时，可取较大的间隙；反之，应取较小的间隙,2.1.3冲裁间隙1)冲裁间隙的选择原则,当机床的加工精度较高，能够保证冲裁间隙均匀、刃口锋利时，可取较大的间隙；反之，应取较小的间隙当采用弹性卸料方式且压料力较大时，可取较大的间隙；反之，应取较小的间隙在计算冲裁刃口尺寸时，应取最小合理间隙Zmin,2.1.3冲裁间隙2)冲裁间隙的选择方法,当冲裁钢板时，通常可取Zmin/2=(5%8%)t以电脑机箱零件为例，对于t=0.82.0mm的SECC、SGCC，通常可取Zmin/2=5%t当材料的厚度较小，或塑性较好，或硬度较低时，可取Zmin/2=(3%5%)t当材料的厚度较大，或塑性较差，或硬度较高时，可取Zmin/2=(8%10%)t,2.2弯曲质量分析,2.2.1弯曲变形过程2.2.2弯曲变形特点2.2.3弯曲质量分析,2.2.1弯曲变形过程,在弯曲凸模的压力下，材料受到弯矩的作用，首先产生弹性变形，然后进入塑性变形阶段在塑性变形的初始阶段，材料自由弯曲；在行程终了时，产生校正弯曲,2.2.1弯曲变形过程,自由弯曲是指在弯曲终了时，当凸模、产品和凹模三者完全吻合之后，凸模不再下压校正弯曲则是在上述基础上，凸模继续下压，对产品进行校正,2.2.2弯曲变形特点,为了便于观察和分析材料的弯曲变形特点，了解弯曲变形规律，可以先在材料的侧面划上网格，然后进行弯曲,2.2.2弯曲变形特点,通过观察弯曲前后网格的变化情况，可以发现弯曲变形的特点是材料在弯曲变形区的曲率发生变化在弯曲变形之后，断面产生畸变，弯曲变形区的料厚变薄、长度增加,2.2.3弯曲质量分析,弯曲质量问题主要包括回弹、滑移、弯裂、擦伤等,2.2.3弯曲质量分析1.回弹,由于弹性变形的影响，在将弯曲件从模具中取出之后，弯曲角和弯曲半径都会发生变化，与模具相应的形状、尺寸并不一致，这种现象称为回弹,2.2.3弯曲质量分析1)影响回弹的因素,材料的力学性能材料的屈服强度越高，弹性模量越小，回弹越大相对弯曲半径r/t越小，回弹越小产品形状产品的形状越复杂，一次弯曲成形的角数越多，回弹越小,2.2.3弯曲质量分析1)影响回弹的因素,模具尺寸对于U形弯曲模，当弯曲凹模的工作深度较大时，回弹较小模具间隙对于U形弯曲模，当模具间隙较小时，回弹较小弯曲方式与自由弯曲相比，校正弯曲的回弹较小,2.2.3弯曲质量分析2)回弹值的确定,由于影响回弹的因素很多，通常采用经验法、查表法初步确定回弹值的大小，然后通过试模修正,为了减小回弹，可视具体情况，从产品设计、弯曲工艺、模具结构等方面采取措施,2.2.3弯曲质量分析3)减小回弹的措施,产品设计在不影响产品的设计要求及使用性能的前提下，适当改进产品的形状或尺寸在不影响产品的设计要求及使用性能的前提下，选用屈服强度高、弹性模量大、力学性能稳定的材料,2.2.3弯曲质量分析3)减小回弹的措施,弯曲工艺采用校正弯曲对于冷作硬化的材料，应在弯曲之前安排一次退火处理，以降低材料的屈服强度在条件允许的情况下，可以采用加热弯曲对于相对弯曲半径很大的产品，可以采用拉弯工艺,2.2.3弯曲质量分析3)减小回弹的措施,模具结构从模具结构上采取措施，以后介绍,2.2.3弯曲质量分析3)减小回弹的措施,2.2.3弯曲质量分析2.滑移,在弯曲过程中，当材料沿着凹模的边缘滑动时，由于各边所受的摩擦阻力不同，材料会向摩擦阻力较大的方向滑动，这种现象称为滑移，俗称拉料,2.2.3弯曲质量分析1)影响滑移的因素,不对称弯曲材料向宽度大的方向滑移凹模圆角半径不等材料向圆角半径小的方向滑移两边弯曲个数不等材料向弯曲个数多的方向滑移弯曲间隙及润滑情况不同材料向弯曲间隙小、润滑情况差的方向滑移,2.2.3弯曲质量分析2)减少滑移的措施,尽量采用对称凹模，凹模两边的圆角半径相等，弯曲间隙均匀采用弹性压料装置，可以减小滑移，并且所得产品比较平整采用内孔定位，在弯曲时材料难以移动，产品的尺寸精度较高采用对称弯曲,2.2.3弯曲质量分析3.弯裂,材料在弯曲时产生的最大应变位于最外层的纵向纤维上，当该处应变超过材料的拉伸变形极限时，就会产生裂纹，这种现象称为弯裂外层纤维变形的大小，主要取决于相对弯曲半径r/t；r/t越小，弯曲变形越大，越易弯裂在保证外层纤维不被破坏的前提下，所能弯曲的最小圆角半径，称为最小弯曲半径rmin，常用rmin表示弯曲成形的极限,2.2.3弯曲质量分析1)影响rmin的因素,材料的力学性能材料的塑性越好，允许的rmin越小材料的方向性当弯曲线与板材轧制方向垂直时，允许的rmin较小板宽当板宽减小时，允许的rmin较小材料的表面、侧面质量当材料的表面、侧面质量较好时，允许的rmin较小弯曲角当弯曲角较小时，允许的rmin较小,2.2.3弯曲质量分析2)防止弯裂的措施,在排样时，尽量考虑弯曲线与板材轧制方向的关系(最好互相垂直)在不影响产品的设计要求及使用性能的前提下，选用塑性较好的材料,2.3冲压工艺分析,2.3.1识读冲压产品图2.3.2冲压技术分析2.3.3冲压经济分析,2.3冲压工艺分析,冲压工艺性是指冲压件对冲压工艺的适合性，是从冲压加工的角度对产品设计提出的要求如果冲压工艺性良好，可以减少材料消耗及冲压工序数量，简化模具结构，提高产品质量、生产效率，降低冲压成本，同时便于冲压操作及冲压生产的组织与管理,2.3冲压工艺分析,冲压工艺分析包括两个方面：冲压技术分析、冲压经济分析在技术方面，主要是分析产品的形状特点、尺寸大小、精度要求、料厚及性能等方面是否符合冲压加工的要求在经济方面，主要是根据产品的生产批量，分析冲压成本，阐明采用冲压加工可以取得的经济效益,2.3冲压工艺分析,如果产品的冲压工艺性较差，应在不影响产品的设计要求及使用性能的前提下，向客户提出相应的修改建议；经过客户确认同意之后，对其进行修改,2.3.1识读冲压产品图,冲压产品图是冲压工艺设计的主要依据应在产品图中，清晰完整、正确合理地表达产品的形状、尺寸及技术要求，符合国家、行(企)业的相关标准,2.3.1识读冲压产品图1.识读标题栏,在标题栏中反映客户名称、产品名称、图号(DRAWINGNO.)、版本(REVISION，简称REV)、页次(SHEET)、单位(UNIT)、比例(SCALE)、材料(MATERIAL，简称MATL)、视图投影方式等信息在识读产品图时，首先应确认版本正确、页数齐全，然后确认单位、比例、材料、视图投影方式等内容,2.3.1识读冲压产品图1)单位,确认单位是毫米(mm)，还是英寸(in)要求单位是毫米；如果是英寸，应执行缩放/SC命令(缩放比例为25.4，1in=25.4mm)，将其转换为毫米,2.3.1识读冲压产品图2)比例,确认基本视图、其它视图(如剖视图、局部放大图)的比例要求基本视图使用1:1的比例；如果不是，应执行缩放/SC命令(缩放比例为图档比例的倒数)，将其转换为1:1DONOTSCALEDRAWING.(不能通过测量图纸来确定尺寸),2.3.1识读冲压产品图3)材料,确认材料的牌号及厚度，了解材料的性能如果材料的冲压性能较差，应在不影响产品的设计要求及使用性能的前提下，向客户申请使用替代材料如果单位是英寸，在将其转换为毫米之后，应及时修正料厚如t=0.048in，即t=1.2192mm，应取t=1.2mm在修正料厚时，应根据尺寸的标注方式，保留基准边，修正对边,2.3.1识读冲压产品图4)视图投影方式,确认视图投影方式是第一角画法(中、俄等国采用)，还是第三角画法(美、日等国及中国香港、台湾等地区采用),2.3.1识读冲压产品图4)视图投影方式,确认是否需要转换视图投影方式。如有必要，应进行转换,2.3.1识读冲压产品图2.识读视图,识读产品图的图形，想出产品的立体形状确认视图表达是否清晰完整、正确合理，符合国家、行(企)业的相关标准,2.3.1识读冲压产品图3.识读技术要求,对照产品图的图形，逐项识读技术要求,2.3.1识读冲压产品图3.识读技术要求,除非特别指定，否则依照以下注释：材料产品材料为0.048in(标准线规18GA)的C1010/1020冷轧钢板，按照ASTM(美国试验材料学会)A591规则的规定，在母材的每面各镀上0.000065in的锌层，并用铬酸盐封孔采用最小弯曲半径弯曲工艺孔(槽)由制造工厂自行决定内孔圆角半径为0.06in,2.3.1识读冲压产品图3.识读技术要求,外形圆角半径为0.06in在指定位置压印产品料号及供应商代号，字体大小以在18in之外的地方可以识别为准品质管控尺寸所有毛刺的高度必须控制在料厚的5%以内，并且毛刺的方向应朝向产品内侧对指定的边压毛刺清除所有的灰尘、油污等，虽然并未标示,2.3.2冲压技术分析,在进行冲压技术分析时，应在看懂产品图的基础上，根据产品的形状特点、尺寸大小、精度要求、料厚及性能，分析产生毛刺、翘曲、回弹、滑移、弯裂、擦伤等缺陷的可能性，从而确认冲压加工的难易程度要求特别注意产品的尺寸基准、极限尺寸、尺寸公差及其它特殊要求,2.3.2冲压技术分析1.冲裁,冲裁件的形状应尽量简单、对称，避免细长的悬臂、窄槽，以便排样、降低模具的制造难度、改善模具的受力状态,2.3.2冲压技术分析1.冲裁,在冲裁件的内、外形转角处，应采用一定的圆角过渡，尽量避免尖角。否则，在热处理时零件易淬裂，在冲裁时刃口易损坏,2.3.2冲压技术分析1.冲裁,冲裁件的孔径d、槽宽b、孔间(边)距l不能太小，以免影响模具强度及冲裁质量,2.3.2冲压技术分析2.弯曲,弯曲件的形状应尽量简单、对称弯曲件的弯曲半径应合适，过小则易弯裂，过大则易回弹,2.3.2冲压技术分析2.弯曲,弯曲件的直边高度不能太小，以免因弯曲力矩不够导致回弹过大，或为了产生足够的弯曲力距导致所需的弯曲力过大,2.3.2冲压技术分析2.弯曲,对于弯曲件上的孔，孔边距不能太小，以免降低产品质量，或增加冲压难度,2.3.2冲压技术分析2.弯曲,对于局部弯曲，或当孔、局部成形结构与产品直壁(或底部)的距离较近时，应合理设置工艺孔(槽、缺口)，以改善弯曲变形条件，避免弯曲根部开裂或导致已成形部位变形,2.3.2冲压技术分析2.弯曲,对于局部弯曲，或当孔、局部成形结构与产品直壁(或底部)的距离较近时，应合理设置工艺孔(槽、缺口)，以改善弯曲变形条件，避免弯曲根部开裂或导致已成形部位变形,2.3.2冲压技术分析2.弯曲,应避免弯曲件在展开之后出现槽宽过小、相互冲突等现象,2.3.2冲压技术分析2.弯曲,当弯曲线与板材轧制方向垂直时，产品不易弯裂。在排样时，应尽量考虑弯曲线与板材轧制方向的关系(最好互相垂直),2.3.2冲压技术分析3.局部成形1)料号,确认料号的内容、文字样式、版本、位置及方向等信息当料号中包括版本、日期等信息时，应采用组合式字模,2.3.2冲压技术分析3.局部成形2)毛刺,确认毛刺面的标示是否清晰，对毛刺的要求是否合理，是否需要压毛刺如果需要压毛刺，应确认压毛刺范围是否明确，是否需要修改压毛刺范围，压毛刺形状是C形还是R形如果毛刺面没有标示，或标示不合理，或需修改压毛刺范围，应及时告知客户,2.3.2冲压技术分析3.局部成形2)毛刺,在原始产品图中，要求对边1、2压毛刺为了防止对边1压毛刺时引起产品移位及孔4、5变形，应申请追加对边3及孔4、5压毛刺为了防止对边2压毛刺时导致孔6变形，应申请追加对孔6压毛刺,2.3.2冲压技术分析3.局部成形,3)关于局部成形的其它要求，以后介绍,2.3.3冲压经济分析,在进行冲压经济分析时，首先应分析冲压成本的构成要素，再来讨论生产批量与冲压成本的关系，最后寻求降低冲压成本的有效途径,2.3.3冲压经济分析1.冲压成本的构成要素,冲压成本为在上述费用中，产品材料费C材、加工费C加通常与生产批量成正比，可以计入可变成本；当模具制造完成之后，模具制造成本(模具材料费、加工费)已经固定，而模具保养维修费受生产批量的影响较小，因此可将模具费计入不变成本,2.3.3冲压经济分析1.冲压成本的构成要素,降低冲压成本，必须从降低可变成本和不变成本两个方面来考虑但是，可变成本与不变成本之间又是相互影响、相互矛盾的在分析冲压成本时，应综合考虑产品的生产批量、精度要求，现有冲压设备、模具制造条件及技术水平等因素，合理解决可变成本与不变成本之间的矛盾，最终实现降低冲压成本的目标,2.3.3冲压经济分析2.冲压成本与生产批量的关系,在冲压生产中，生产批量是影响冲压成本的关键因素,2.3.3冲压经济分析2.冲压成本与生产批量的关系,对于大批量生产，应适当增加不变成本，采用