冲压工艺培训(初级)PPT课件

1、1,冲压工艺培训（初级）,2,第一章 冲压工序的分类,冲压加工技术应用范围十分广泛，在国民经济各工业部门中，几乎都有冲压加工或冲压产品的生产。如汽车、飞机、拖拉机、电机、电器、仪表、铁道、电信、化工以及轻工日用产品中均占有相当大的比重。,3,冲压生产主要是利用冲压设备和模具实现对金属材料（板材）的加工过程。所以冲压加工具有如下特点： 1、能冲压出其他加工工艺难以加工或无法加工的形状复杂的制件。 2、冲压件质量稳定，尺寸精度高。 3、冲压件具有重量轻、强度高、刚性好和表面粗糙度小等特点。 4、生产率高。 5、材料利用率高。 6、操作简单，便于组织生产。 7、易于实现机械化与自动化生产。 8、冷冲

2、压的缺点是模具制造周期长、制造成本高，帮不适于单件小批生产。,4,由于冲压加工具有节材、节能和生产率高等突出特点，决定了冲压产品成本低廉，效益较好，因而冲压生产在制造行业中占有重要地位。 随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展，模具已成为当代工业生产的重要手段，冲压生产和模具工业得到了世界各国的高度重视。 冲压工艺根据通用的分类方法，可将冲压的基本工序分为材料的分离和成形两大类，每一类中又包括许多不同的工序。,5,1.1 分离工序,6,7,1.2 变形工序,8,9,第二章 冲压变形的基本原理,1.1金属塑性变形的基本概念 在外力的作用下，金属产生的形状和尺寸变化称为变形，变形分为弹性变形(el

3、astic deformation)与塑性变形(plastic deformation ) 弹性(elasticity)：卸载后变形可以恢复特性，可逆性。 塑性(plasticity)：物体产生永久变形的能力，不可逆性。,10,1.1.1塑性变形的物理概念 外力破坏原子间原有的平衡状态，造成原子排列的畸变，引起金属形状和尺寸的变化。变形的实质是原子间的距离产生变化。 塑性变形：金属形状和尺寸产生永久改变，这种改变不可恢复，该变形称为塑性变形。,11,1.1.2 塑性变形的基本方式 单晶体：滑移（slip)、孪生 (twinning) 多晶体的塑性变形: 晶内、晶间,12,滑移：晶体的一部分沿一

4、定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）相对于另一部分所作的相对移动。 孪生：晶体的一部分相对另一部分，对应一定的晶面（孪晶面）沿一定方向发生转动的结果。,13,晶内变形：单个晶体而言，其晶内的塑性变形与单晶体相同。多晶体的塑性变形首先发生在位相最有利的晶粒中（晶粒A和B）。晶间变形：多晶体中各晶粒之间在外力的作用下发生的相互移动和转动。,14,1.1.3金属的塑性与变形抗力 1.塑性及塑性指标 塑性：指金属在外力的作用下，能稳定的发挥塑性变形而不破坏其完整性的能力。 塑性指标：常用的塑性指标有 延伸率 断面收缩率 2.变形抗力 金属产生塑性变形的力为变形力，金属抵抗变形的力称为变形抗力。 塑性与

5、变形抗力是两个不同的概念： 塑性：反映变形的能力。 变形抗力：是塑性变形的难易程度。,15,1.1.4影响金属的塑性与变形抗力的主要因素 1.化学成份和组织对塑性和变形抗力的影响 化学成分：铁、碳、合金元素、杂质元素。 组织：单项组织、多向组织。组织的不同塑性和变形抗力会有很大的差别。 金属的塑性随其纯度的提高而增加；一般情况下单相组织比多项组织塑性好。 2.变形温度对塑性和变形抗力的影响 1）温度升高，回复与再结晶； 2）温度升高，原子热运动加剧；,16,1.1.4影响金属的塑性与变形抗力的主要因素 2.变形温度对塑性和变形抗力的影响 3）温度升高，原子热振动加剧（热塑性）； 4）温度升高，

6、晶界强度下降； 3.变形速度对塑性和变形抗力的影响 速度大时，塑性变形来不及扩展。没有足够时间回复、再结晶，塑性降低变形抗力增大。 速度大时，热效应显著，变形体有温度效应对塑性增加有利。,17,第三章 覆盖件冲压成形工艺,18,覆盖件的含义： 覆盖件主要指覆盖汽车发动机和底盘、构成驾驶室及构成车身的一些零件，如轿车的挡泥板、顶盖、车门外板、发动机盖、水箱盖、行李箱盖、骨架等。 覆盖件组装后构成了车身或驾驶室的全部外部和内部形状，它既是外观装饰性零件，又是封闭薄壳的受力零件。覆盖件的制造是汽车车身制造的关键环节。 覆盖件表面一般都具有装饰性，除考虑好用、好修、好造外，要求美观大方。 覆盖件与一般

7、冲压件的区别： 材料薄、形状复杂（多为立体曲面），结构尺寸大，尺寸精度高，因此冲压工艺编制、冲模设计、冲模制造工艺都有一些特殊的要求，冲压设计中常把他作为一种特殊类型研究。,19,覆盖件应满足的条件： 1.良好的表面质量； 2.符合要求的几何尺寸和曲面形状； 3.要有足够的刚性； 4.良好的工艺性。 覆盖件主要冲压工序： 覆盖件的主要冲压工序有:落料、拉深、校形、修边、切断、翻边、冲孔等。其中最关键的工序是拉深工序。,20,1-发动机罩前支撑板; 2-固定框架; 3-前群板; 4-前框架; 5-前翼子板; 6-地板总成;7- 门槛; 8-前门;9-后门; 10-车轮挡泥板; 11-后翼子板;

8、12-后围板; 13-行李舱盖; 14-后立柱; 15-后围上盖板; 16- 后窗台板; 17-上边梁; 18-顶盖; 19-中立柱; 20-前立柱; 21-前围侧板; 22-前围板; 23-前围上盖板; 24-前挡泥板; 25-发动机罩; 26-门窗框,21,3.1.1覆盖件的结构特征（如图3.1.1） 分类：按功能和部位分类，可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架件（结构件）三类。外部覆盖件和骨架类覆盖件的外观质量有特殊要求，内部覆盖件的形状往往更复杂。 按成形性质分： 深拉深成形（油箱）、胀形拉深成形（翼子板）、浅拉深成形（外门板）、弯曲成形（支架、立柱）、弯曲成形（消音器隔板）。,3.1覆

9、盖件的结构特征与成形特点,22,(a) (b) (c) (d) 图3.1.1 覆盖件的基本形状 (a)法兰形状；(b) 轮廓形状；(c) 侧壁形状；(d) 底部形状,23,3.1.2覆盖件的成形特点 1）结构尺寸大； 2 ）形状复杂；3 ）相对厚度小 。 （ 翼子板的多处翻边） 1.成形工序多：拉深为关键工序； 2.拉深是复合成形 ：常采用一次拉深； 3.拉深时变形不均匀：工艺补充、拉深筋； 4.大而稳定的压边力：双动压床； 5.高强度、高质量、抗腐蚀的钢板； 6. 覆盖件图样和主模型为依据。,图3.1.2 覆盖件拉深过程示意图 a) 坯料放入；b) 压边；c) 板料与凸模接触；d) 材料拉入

10、； e) 压型；f) 下止点；g) 卸载,覆盖件拉深过程,成形特点： 1）汽车覆盖件冲压成形时，内部的毛坯不是同时贴模，而是 随着冲压过程的进行而逐步贴模。 2）成形工序多。覆盖件的冲压工序一般要46道工序，多的 有近10多道工序。 拉深、修边和翻边是最基本的三道工序。 3）覆盖件拉深往往不是单纯的拉深，而是拉深、胀形、弯曲 等的复合成形。不论形状如何复杂，常采用一次拉深成形。 4）拉深时变形不均匀，主要成形障碍是起皱和拉裂。为此， 常采用加工艺补充面和拉深筋等控制变形的措施。 5）需要较大和较稳定的压边力。所以，广泛采用双动压力机。 6）材料多采用如08钢等冲压性能好的钢板，且要求钢板表面

11、质量好、尺寸精度高。 7）制定覆盖件的拉深工艺和设计模具时，要以覆盖件图样和 主模型为依据。,26,3.1.3覆盖件的成形分类 汽车覆盖件的冲压成形分类以零件上易破裂或起皱部位材料的主要变形方式为依据,并根据成形零件的外形特征、变形量大小、变形特点以及对材料性能的不同要求,可将汽车覆盖件冲压成形分为五类: 深拉深成形类、胀形拉深成形类、浅拉深成形类、弯曲成形类和翻边成形类。,27,3.1.4覆盖件的主要成形障碍及其防止措施 由于覆盖件形状复杂，多为非轴对称、非回转体的复杂曲面形状零件，因而决定了拉深时的变形不均匀，所以拉深时的起皱和开裂是主要成形障碍。 1.起皱及防皱措施 原因： 覆盖件的拉深

12、过程中，当板料与凸模刚开始接触，板面内就会产生压应力，随着拉深的进行，当压应力超过允许值时，板料就会失稳起皱。 防皱措施： 解决的办法是增加工艺补充材料或设置拉深筋。,28,2.开裂及防裂措施 原因： 是由于局部拉应力过大造成的，由于局部拉应力过大导致局部大的胀形变形而开裂。 位置: 开裂主要发生在圆角部位，开裂部位的厚度变薄很大如凸模与坯料的接触面积过小、拉深阻力过大等都有可能导致材料局部胀形变形过大而开裂 。 防裂措施： 为了防止开裂，应从覆盖件的结构、成形工艺以及模具设计多方面采取相应的措施。,29,覆盖件的成形障碍的防止措施 (1) 覆盖件的结构上，可采取的措施有： 各圆角半径最好大一

13、些、曲面形状在拉深方向的实际深度应浅一些、各处深度均匀一些、形状尽量简单且变化尽量平缓一些等。 (2)拉深工艺方面，可采取的主要措施有： 拉深方向尽量使凸模与坯料的接触面积大、合理的压料面形状和压边力使压料面各部位阻力均匀适度、降低拉延深度、开工艺孔和工艺切口等 （如图3.1.3）。 (3)模具设计上 可采取设计合理的拉深筋、采用较大的模具圆角、使凸模与凹模间隙合理等措施。,图3.1.3工艺孔和工艺切口,31,3. 2覆盖件冲压成形工艺设计 3.2.1确定冲压方向 覆盖件的冲压工艺包括拉深、修边、翻边等多道工序， 确定冲压方向应从拉深工序开始，然后制定以后各工序的冲压方向。应尽量将各工序的冲压

14、方向设计成一致。 1.拉深方向的选择 (1)拉深冲压方向对拉深成形的影响 凸模能否进入凹模、对破裂和起皱的影响等。 (2)拉深方向选择的原则 保证能将拉深件的所有空间形状（包括棱线、肋条、 和鼓包等）一次拉深出来，不应有凸模接触不到的死角或死区。,如图a，若选择冲压方向A，则凸模不能全部进入凹模,造成零件右下部的a区成为“死区”,不能成形出所要求的形状。选择冲压方向B后,则可以使凸模全部进人凹模,成形出零件的全部形状。 图b)是按拉深件底部的反成形部分最有利干成形面确定的拉深方向,若改变拉深方向则不能保证90角。,图3.1.4 拉深方向确定实例,图3.1.4 拉深方向确定实例,34,有利于降低

15、拉深件的深度。 拉深深度太深,会增加拉深成形的难度,容易产生破裂、起皱等质量问题；拉深深度太浅,则会使材料在成形过程中得不到较大的塑性变形，覆盖件刚度得不到加强。 尽量使拉深深度差最小。 以减小材料流动和变形分布的不均匀性（如图3.2.2)。,图3.2.2 拉深深度与拉深方向,35,a) b) c) d) 图 3.2.3 凸模开始拉深时与拉深毛坯的接触状态示意图,保证凸模开始拉深时与拉深毛坯有良好的接触状态。 开始拉深时凸模与拉深毛坯的接触面积要大，接触面应尽量靠近冲模中心（如图3.2.3）。,36,3.翻边方向的确定及其翻边形式 （1）翻边方向的确定 翻边工序对于一般的覆盖件来说是冲压工序的

16、最后成形工序，翻边质量的好坏和翻边位置的准确度，直接影响整个汽车车身的装配和焊接的质量。 合理的翻边方向应满足下列两个条件： 翻边凹模的运动方向和翻边凸缘、立边相一致； 翻边凹模的运动方向和翻边基面垂直。 （2）翻边形式 按翻边凹模的运动方向，翻边形式可分为垂直翻边、水平翻边和倾斜翻边三种(如图3.2.6)。,37,图3.2.6 典型覆盖件翻边,38,第四章 模具制造 模具的制造是为落实模具的设计要求，实现模具设计的重要一环，模具制造的好坏，对后步的使用提供有力的保证，与冲压生产的可操作性，产品的品 质保证，使用寿命有着极其重要的关系。 下面主要介绍模具制造的基本要求，模具部件的热处理，以及车

17、间所使用的模具中重要部件的基本状况。 4.1 模具制造的基本要求 1、制造精度高：为了生产合格的产品和发挥模具的效能，所设计、制造的模具必须是有较高的精度。 2、使用寿命长：模具是比较昂贵的生产工具，其使用寿命的长短，将直接影响到产品成本高低。 3、制造周期短：为了满足生产开发的需要，提高产品的竞争能力，必须在保证质量的前提下，尽量缩短模具制造周期 4、模具成本低：设计、制造模具时，应根据实际情况做全面的考虑，即应在保证制件质量的前提下，选择与制件生产量相适应的制造方法，使模具成本降低到最低限度。,39,4.2 常用的材料热处理方式 1、退火 退火是将钢件加热到高于或低于钢的临界点，保温一定时

18、间，随后在炉中或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近平衡组织的一种热处理工艺。 退火可以达到的目的有多项：（1）降低硬度，以利于切削加工；（2）细化晶粒，改善组织，提高机械性能；（3）消除内应力，并为下一道淬火工序做好准备；（4）提高钢的塑性和韧性，便于进行冷冲压或冷拉拔加工。 由于退火目的不同，退火工艺分为：完全退火、球化退火、等温退火、去应力退火、再结晶退火。 2、正火 正火是将钢件加热到Ac3（对于亚共析钢）或Accm（对于过共析钢）以上3050C，保温后从炉内取出，在空气中冷却的热处理工艺。 正火与完全退火的作用相似，两者的主要差别是冷却速度。退火冷却速度慢，获得接近平衡组织；正火冷却速度块，得到的是非平衡的珠光体类组织。因此，同样钢件在正火后强度和硬度较退火的为高，而且钢的含碳量愈高，用这两种方法处理后的强度和硬度的差别愈大。,40,3、淬火 淬火就是把钢件加热到Ac3或Ac1以上3050C，经过保温，然后在冷却介质中迅速冷却，以获得高硬度组织的一种热处理工艺。淬火的主要目的在于提高钢的硬度，各种工具、模具、量具、滚动轴承等都需要通过淬火来提高硬度和耐磨性。 常用的淬火方法有：单液淬火法、双液淬火法、分级淬火法、等温淬火