塑性成形工艺--多工位级进模设计课程(共51页).ppt

1、第六章第六章 级进模设计级进模设计1. 有两个或者两个以上的等距离工位；有两个或者两个以上的等距离工位；2. 在压力机的一次行程中，在不同的工位上完成两个在压力机的一次行程中，在不同的工位上完成两个或者两个以上冲压工序或者两个以上冲压工序3. 除了开始阶段，在压力机的一次行程中成形一个冲除了开始阶段，在压力机的一次行程中成形一个冲压件。压件。级进模的特征：级进模的特征：第六章第六章 级进模设计级进模设计第一节第一节 概述概述一、级进模的特点：一、级进模的特点： 在一副模具可完成完整零件的冲压加工；在一副模具可完成完整零件的冲压加工； 生产效率高；生产效率高； 模具寿命长；模具寿命长； 易于实现

2、自动化；易于实现自动化； 模具结构复杂，精度要求高，设计制造、调试及维模具结构复杂，精度要求高，设计制造、调试及维修难度大，造价高；修难度大，造价高； 模具零件要求具有互换性，以便迅速更换模具零件；模具零件要求具有互换性，以便迅速更换模具零件； 材料利用率低。材料利用率低。第一节第一节 概述概述二、级进模的分类：二、级进模的分类：三、级进模设计步骤三、级进模设计步骤1. 收集并分析有关设计的原始资料；收集并分析有关设计的原始资料；2. 工艺设计；工艺设计；3. 排样设计；排样设计；4. 总装图设计；总装图设计；5. 详细图设计详细图设计.第二节第二节 级进模排样设计级进模排样设计 排样设计是级

3、进模设计的核心，排样设计决定了排样设计是级进模设计的核心，排样设计决定了级进模的根本形式。级进模的根本形式。排样设计的内容排样设计的内容1. 模具的工位数及各工位的作业内容；模具的工位数及各工位的作业内容；2. 零件各局部在模具中的冲压顺序；零件各局部在模具中的冲压顺序；3. 被冲零件在条料上的排列方式、排列方位，被冲零件在条料上的排列方式、排列方位，并反映出材料利用率的上下；并反映出材料利用率的上下；4. 模具步距的公称尺寸和定距方式；模具步距的公称尺寸和定距方式；第二节第二节 级进模排样设计级进模排样设计 排样设计是级进模设计的核心，排样设计决定了排样设计是级进模设计的核心，排样设计决定了

4、级进模的根本形式。级进模的根本形式。排样设计的内容排样设计的内容5. 条料的宽度；条料的宽度；6. 载体的形式；载体的形式；7. 模具的根本结构。模具的根本结构。第二节第二节 级进模排样设计级进模排样设计排样设计的原那么：排样设计的原那么：1. 保证产品的精度和使用要求及后续工序的冲压需要；保证产品的精度和使用要求及后续工序的冲压需要；2. 工序尽量分散；工序尽量分散；3. 尽量使压力中心与模具几何中心接近；尽量使压力中心与模具几何中心接近；4. 同一工位各冲切凸模尽量设计为相同高度；同一工位各冲切凸模尽量设计为相同高度；5. 冲孔在前，落料、外形冲切等工序在后；冲孔在前，落料、外形冲切等工序

5、在后；6. 第一工位设置导正销，在以后的工位，优先在第一工位设置导正销，在以后的工位，优先在易串动的工位设置导正销；易串动的工位设置导正销；第二节第二节 级进模排样设计级进模排样设计排样设计的原那么：排样设计的原那么：7. 适当设置空工位；适当设置空工位；8. 工件和废料应顺利排除；工件和废料应顺利排除；9. 要考虑模具加工设备条件。要考虑模具加工设备条件。第二节第二节 级进模排样设计级进模排样设计第二节第二节 级进模排样设计级进模排样设计一、工序确定与排序一、工序确定与排序一级进冲裁的工序排样一级进冲裁的工序排样排样设计的原那么：排样设计的原那么：1. 先冲孔，后冲外形；先冲孔，后冲外形；2

6、. 尽量防止采用复杂形状的凸模、凹模；尽量防止采用复杂形状的凸模、凹模；3. 有尺寸要求的特征应放在同一或者邻近工位完成；有尺寸要求的特征应放在同一或者邻近工位完成；4. 尺寸与形状要求高的轮廓放在较后的工位冲裁；尺寸与形状要求高的轮廓放在较后的工位冲裁；5. 外形薄弱部位冲裁应放在较前的工位；外形薄弱部位冲裁应放在较前的工位；6. 靠近弯边的孔，应先弯曲后冲孔；靠近弯边的孔，应先弯曲后冲孔；第二节第二节 级进模排样设计级进模排样设计一、工序确定与排序一、工序确定与排序一级进冲裁的工序排样一级进冲裁的工序排样排样设计的原那么：排样设计的原那么：7. 合理设置空工位；合理设置空工位；8. 轮廓周

7、界较大的冲切工艺应安排在中间冲切；轮廓周界较大的冲切工艺应安排在中间冲切；二、外缘翻边二、外缘翻边1、内凹翻边、内凹翻边bRbEs变形与圆孔翻变形与圆孔翻边相似，属于边相似，属于伸长类翻边伸长类翻边二、外缘翻边二、外缘翻边2、外凸翻边、外凸翻边bRbEc变形类似于浅拉深变形类似于浅拉深属压缩类翻边属压缩类翻边三、非圆孔类翻边三、非圆孔类翻边llKK95. 085. 0分段分析分段分析预制孔的弧线段展开预制孔的弧线段展开宽度应比直线段大宽度应比直线段大5%10%四、变薄翻边四、变薄翻边 假设零件的翻边高度较大难于一次成形，内壁假设零件的翻边高度较大难于一次成形，内壁又允许变薄时，可采用变薄翻边，

8、以提高生产率并又允许变薄时，可采用变薄翻边，以提高生产率并节约材料。节约材料。01ttK 变薄翻边时，成形凸模、凹模间的间隙小于坯变薄翻边时，成形凸模、凹模间的间隙小于坯料的厚度。料的厚度。 变薄翻边属于体积变形，变形程度不仅决定于变薄翻边属于体积变形，变形程度不仅决定于翻边系数，还决定于竖边的变薄系数翻边系数，还决定于竖边的变薄系数K，K用下式表用下式表示：示：四、变薄翻边四、变薄翻边 一次变薄翻边的变薄系数可取一次变薄翻边的变薄系数可取0.40.5，甚至，甚至更小。变薄翻边预制孔的尺寸的计算，应按翻边前更小。变薄翻边预制孔的尺寸的计算，应按翻边前后体积不变的原那么进行。后体积不变的原那么进

9、行。 用阶梯凸模进行翻边。用阶梯凸模进行翻边。 生产中常用变薄翻边来成形小螺纹底孔。生产中常用变薄翻边来成形小螺纹底孔。第二节第二节 胀形胀形 胀形是利用模具使板料拉伸变薄局部外表积增大胀形是利用模具使板料拉伸变薄局部外表积增大以获得零件的加工方法。主要用于平板毛坯的局部胀以获得零件的加工方法。主要用于平板毛坯的局部胀形、圆柱形毛坯的胀形及平板毛坯的胀拉成形等。形、圆柱形毛坯的胀形及平板毛坯的胀拉成形等。 胀形塑性变形区局限于与凸模接触局部。在凸模胀形塑性变形区局限于与凸模接触局部。在凸模的作用下，变形区材料受双向拉应力作用，沿切向和的作用下，变形区材料受双向拉应力作用，沿切向和径向产生伸长变

10、形，成形面积增大，材料厚度变薄。径向产生伸长变形，成形面积增大，材料厚度变薄。 胀形时，由于毛坯变形区的材料受双向拉应力作胀形时，由于毛坯变形区的材料受双向拉应力作用，主要工艺问题是拉伸破裂问题，即材料拉伸失稳用，主要工艺问题是拉伸破裂问题，即材料拉伸失稳后，因强度缺乏而引起的破裂，胀形的成形极限以零后，因强度缺乏而引起的破裂，胀形的成形极限以零件的是否发生破裂判断。件的是否发生破裂判断。一、局部胀形一、局部胀形 局部胀形是一种使材料发生拉伸，形成局部的局部胀形是一种使材料发生拉伸，形成局部的凹进或凸起，借以改变毛坯形状的方法。主要用于凹进或凸起，借以改变毛坯形状的方法。主要用于加强筋加强筋和

11、凸形和凸形压制、压制、零件及零件及艺术装艺术装饰品的饰品的浮雕压浮雕压制。制。 在宽凸缘拉伸中，当毛坯外形尺寸大于制件筒形在宽凸缘拉伸中，当毛坯外形尺寸大于制件筒形直径的三倍时，凸缘部分不可能产生切向收缩变形，直径的三倍时，凸缘部分不可能产生切向收缩变形，零件的成形零件的成形主要靠凸模主要靠凸模下方及附件下方及附件材料的变薄，材料的变薄，它与宽凸缘它与宽凸缘拉深的分界拉深的分界点如图所示。点如图所示。 局部胀形的变形程度主要取决于材料的力学性能，局部胀形的变形程度主要取决于材料的力学性能，材料塑性好、硬化指数值大时，变形程度的极限值就材料塑性好、硬化指数值大时，变形程度的极限值就高，另外还受零

12、件形状、凸模外表质量、润滑条件等高，另外还受零件形状、凸模外表质量、润滑条件等因素的因素。因素的因素。 根据零件形状和材料性质，局部胀形可由一次或根据零件形状和材料性质，局部胀形可由一次或多次工序完成。对于多次工序完成。对于压加强肋等成形，材压加强肋等成形，材料一次成形极限用断料一次成形极限用断面变形程度来表示：面变形程度来表示：75. 070. 000lllp二、圆柱空心毛坯的二、圆柱空心毛坯的 胀形胀形 将圆柱形空心毛坯管状或桶状向外扩张成曲将圆柱形空心毛坯管状或桶状向外扩张成曲面空心零件的冲压方法为圆柱形空心毛坯胀形，用这面空心零件的冲压方法为圆柱形空心毛坯胀形，用这种方法可获得许多形状

13、复杂的零件。种方法可获得许多形状复杂的零件。 圆柱空心毛坯胀形时，用来描述胀形变形程度的圆柱空心毛坯胀形时，用来描述胀形变形程度的胀形系数胀形系数Kp为：为：0maxddKp1ppK三、胀拉成形三、胀拉成形 生产中常有一些底部曲率半径很大的制件，如汽生产中常有一些底部曲率半径很大的制件，如汽车上的某些覆盖件和飞机蒙皮等，曲面局部变形量很车上的某些覆盖件和飞机蒙皮等，曲面局部变形量很小，通常称之为大曲率半径胀形。小，通常称之为大曲率半径胀形。 这类零件的主要问题定型性问题，即要解决回弹这类零件的主要问题定型性问题，即要解决回弹问题。可用采用胀拉成形解决此问题。问题。可用采用胀拉成形解决此问题。1

14、0max1llknk2max18 . 01第五节第五节 大型覆盖件的成形大型覆盖件的成形三拉深系数的值三拉深系数的值理想拉深系数的值理想拉深系数的值实际拉深系数的值实际拉深系数的值四拉深次数确实定四拉深次数确实定三、半成品尺寸确实定三、半成品尺寸确实定四、以后各次拉深的特点四、以后各次拉深的特点 首次拉深时，材料的力学性能均匀；首次拉深时，材料的力学性能均匀； 首次拉深时，凸缘变形区是逐渐减小的，而以首次拉深时，凸缘变形区是逐渐减小的，而以后各次拉深时，其变形区保持不变，直到拉深后各次拉深时，其变形区保持不变，直到拉深终了之前；终了之前； 拉深力的不同；拉深力的不同； 发生拉深破裂的时刻不同；

15、发生拉深破裂的时刻不同； 变形区的稳定性不同；变形区的稳定性不同； 以后各次拉深时，材料的状态和变形状态不同；以后各次拉深时，材料的状态和变形状态不同；五、有凸缘圆筒件的拉深方法及工艺计算五、有凸缘圆筒件的拉深方法及工艺计算窄凸缘：窄凸缘：df / d = 1.11.4宽凸缘：宽凸缘： df / d 1.4一一宽凸缘件的拉深特点宽凸缘件的拉深特点决定宽凸缘件的拉深系数的决定宽凸缘件的拉深系数的 因素：因素： 相对凸缘直径相对凸缘直径df / d ; 相对拉深高度相对拉深高度h / d ; 相对圆角半径相对圆角半径r / d ;1.其中，其中， df / d的影响最大，而的影响最大，而r / d

16、的影响最小。的影响最小。宽凸缘件的拉深特点：宽凸缘件的拉深特点：宽凸缘件的拉深变形程度不能单纯用拉深系数宽凸缘件的拉深变形程度不能单纯用拉深系数来表示；来表示；宽凸缘件的首次极限拉深系数比圆筒件要小；宽凸缘件的首次极限拉深系数比圆筒件要小；宽凸缘件的首次极限拉深系数与零件的相对凸宽凸缘件的首次极限拉深系数与零件的相对凸缘直径缘直径df / d 有关，有关， df / d越大，那么极限拉越大，那么极限拉深系数越小；深系数越小；宽凸缘件的首次极限拉深系数还应考虑毛坯的宽凸缘件的首次极限拉深系数还应考虑毛坯的相对厚度。相对厚度。二宽凸缘筒形零件的工艺计算二宽凸缘筒形零件的工艺计算 毛坯的计算；毛坯的

17、计算； 判别工件是否一次拉成：判别工件是否一次拉成： m m1，h / d = h1 / d1 3.拉深次数确实定；拉深次数确实定； 4.半成品尺寸确实定：半成品尺寸确实定：dn，rn，hn三宽凸缘零件的拉深方法三宽凸缘零件的拉深方法1 中型件中型件df 200mm；3 凸缘过大而圆角半径过小，首先以适当的圆角半凸缘过大而圆角半径过小，首先以适当的圆角半径成形后按图样尺寸整形；径成形后按图样尺寸整形；4 凸缘过大，利用胀形的方法成形。凸缘过大，利用胀形的方法成形。六六 阶梯圆筒形件的拉深阶梯圆筒形件的拉深一拉深次数一拉深次数二二 拉深方法确实定拉深方法确实定假设任意两个相邻阶梯的直径之比假设任意两个相邻阶梯的直径之比dn / dn-1 都大于都大于或等于相应的圆筒形件的极限拉深系数，那么先或等于相应的圆筒形件的极限拉深系数，那么先从大阶梯拉起，每次拉深一个阶梯，逐一拉深到从大阶梯拉起，每次拉深一个阶梯，逐一拉深到最小的阶梯，阶梯数也就是拉深次数。最小的阶梯，阶梯数也就是拉深次数。假设某相邻两阶梯直径假设某相邻两阶梯直径dn / dn-1之比小于相应的圆筒之比小于相应的圆筒形件的极限拉深系数，那么按带凸缘圆筒形件的形件的极限拉深系数，那么按带凸缘圆筒形件的拉深进行，先拉小直径拉深进行，先拉小直径dn，再拉大直径，再拉大直径dn-1 ，即，即由小