冲压总结

时间:2024.4.20

冲压是通过模具对板材施加压力或拉力,使板材塑性变形或分离,从而获得一定尺寸、形状和性能的零件的一种加工方法。

成形极限图:

成形极限:板料发生拉深、压缩失稳前达到的最大变形程度。

硬化指数n表示胀形能力;塑性应变比r表示板材拉深成形性能。

第二章 冲裁工艺与模具设计

一、     冲裁

(一)     定义:利用模具使板料产生分离的冲压工序,是分离工序的总称。

板料在模具刀尖处及凹、凸模端面的静水压力高于刃口侧面处的静水压力。破坏首先是在刃口侧面开始。

(二)     冲裁过程在间隙合理时,分为三个阶段(图2-5)

1)   弹性变形阶段      δ<δs  屈服极限

2)   塑性变形阶段   应力状态满足了屈服准则 

3)   断裂分离阶段 裂纹迅速扩大,材料剪断分离。

(三)     1、冲裁断面四个区域:

1)   断裂带——是刃口处的微裂纹在拉应力作用下,不断扩展而形成的撕裂面,断裂面粗糙且有斜度。

2)   光亮带——是塑性变形阶段挤入凸凹模的材料,被模具侧面挤压而成的光滑而垂直的表面。塑性好的材料光亮带宽。

3)   圆角带——凸模压入材料表面时,由于材料拉伸变形和弯曲变形(被牵连挤入)形成的,软材料比硬材料大。

4)   毛刺——是在塑性变形阶段后期形成的,在普通冲裁中是不可避免的。(可以用于判断刃口)

2、影响断面质量的因素有:材料的力学性能、模具间隙、刃口状态、模具结构、冲裁件轮廓形状、刃口的摩擦条件等。

A、材料的力学性能:材料的塑性好,冲裁时裂纹出现得较迟,材料被剪切的深度较大,所的断面光亮带所占的比例就大,圆角也大。

B、模具间隙:凸、凹模间隙合适时,尽管断面与材料表面不垂直,但还是比较平直、光滑,毛刺较小,制件的断面质量好;当间隙过小时,在光亮带中部夹有残留的断裂带,部分材料被挤出材料表面形成高而薄的毛刺。但是其比较容易去除,只要制件中间撕裂不是很深,仍可以使用。

3、提高冲裁件断面质量,可通过提高光亮带的高度和整修工序来达到。增加光亮带的高度的关键是延长塑性变形阶段,推迟裂纹的产生。可通过增加金属塑性和刃口附近的变形和应力状态来实现。

二、 模具间隙

模具间隙——指凸、凹模刃口间的间缝隙,单边用C表示,双边用Z表示。

间隙大小对冲裁件质量、模具使用寿命、冲裁力的影响:

1.   间隙对冲裁件质量的影响(断面、尺寸、形状即弯曲度)

(1)间隙对断面质量的影响(图2-10)

a—Z过小,断面平直,双光亮带,挤长毛刺薄,易去除。

b—Z合理,有一定的斜度,比较平直,光洁,光亮带1/2-1/3。

c—Z过大,斜度大,粗糙,光亮带小,拉长毛刺厚,难去除。

从工件的断面可以判断间隙合理否。

(2)间隙对尺寸精度的影响 

① 模具制造精度一定时(定性讨论)

Z过小:材料受挤压成分提高,弹性恢复。

落料件尺寸增大;冲孔件尺寸减小;模具磨损严重;易胀裂。

Z过大:受拉作用大,径向拉伸变形大,工件穹弯大,弹性恢复。

落料件尺寸减小;冲孔件尺寸增大;但由于工件穹弯恢复,落料件尺寸增大,冲压件尺寸减小;尺寸误差是两者的综合结果。

 ② 模具制造精度低,工件的尺寸精度无法保证。

冲裁件内外形能达到的经济精度IT11—14,尺寸越大,精度越高,不同的冲裁件尺寸精度所对应的模具制造精度不同。

(3)间隙对弯曲度的影响(如左图所示)

Z增大,h增大,为提高制件的平整度,可加压料板或反向压板,要求太高可以加整形工序。

2.   间隙对冲裁力和卸料力的影响

1)   间隙对冲裁力的影响

当间隙减小时,最大冲裁力增大。当间隙增大时,冲裁力减小。继续增大间隙值,凸、凹模刃口产生的裂纹不相重合,会发生二次断裂,冲裁力下降变缓。

2)   当间隙增大时冲裁件光亮带窄,落料件尺寸偏差为负,冲孔件尺寸偏差为证,因而使卸料力、推件力、或顶件力减小。间隙继续增大时,制件毛刺增大,卸料力、顶件力迅速增大。

3. 间隙对模具寿命的影响

1)   Z过小:接触压力增大,摩擦距离增大,摩擦发热严重,因此模具磨损加剧,甚至使模具与材料之间产生粘结现象。同时还会引起刃口压缩疲劳皱纹破坏,使之崩刃,以及凹模胀裂,小凸模折断,凸凹模相互啃刃等异常破坏。

2)   Z过大:板料的弯曲拉伸相应增大,使模具刃口端面上的正压力增大,容易产生塑性变形是磨损加剧,降低模具寿命。同时,卸料力增大,、增加了模具的磨损。

3)   同一间隙Z:凸模端面比凹模端面磨损小。凸模侧面比凹模侧面磨损大。

A.   冲裁模的损坏有磨损、崩刃、折断、啃坏等。附着磨损是模具磨损主要形式。

B.   为了提高模具寿命,一般采用较大间隙。若采用小间隙应提高模具硬度,模具制造精度高,表面粗糙度低,并改善润滑条件,以减小磨损。

4. 合理间隙的确定

影响合理间隙值的主要因素是板材力学性能和厚度。

三、凸、凹模刃口尺寸的计算

1.尺寸计算原则

(1)设计基准   落料模以凹模为准,冲孔模以凸模为准。

(2)基准尺寸的取法(考虑磨损)(凸模磨损越来越小,凹模越来越大)

设计落料模时,凹模基本尺寸应取工件公差范围的最小极限尺寸。

设计冲孔模时,凸模基本尺寸应取工件公差范围的最大极限尺寸。

(3)模具制造精度与工件精度相适应

一般冲模精度较工件精度高2~3级。未注公差的工件,圆形取IT10,非圆形取IT14。圆形模具制造精度取IT6—7,非圆形模具制造取IT11。

2. 尺寸计算方法

⑴ 凸、凹模分开加工适用于圆形和形状简单的工件,分开加工能保证制造精度。分别标注凸、凹模刃口尺寸与制造公差。为保证间隙值,必须(保证)满足下列要求:δp+δd≤(Zmax-Zmin)或者:δp=0.4(Zmax-Zmin)   δd=0.6(Zmax-Zmin)

 (2) 凸模与凹模配合加工

适用于薄料和形状复杂的工件,为保证间隙,先加工基准件,后加工另一件配作。

标注落料模和冲孔模的基准件刃口尺寸方法一样分为三类,书图2-20.

零件图上必须说明:凸模(或凹模)按凹模(或凸模)实际尺寸配作,保证双面间隙Zmin-- Zmax。   举例  书图2-21

四、  冲裁工艺力

计算目的:为选择设备、设计模具强度提供依据。

 1.冲裁力计算平刃口F=Ltτ=1.3Ltτ≈Ltσb

 2. 降低冲裁力的方法

(1)当工件表面质量要求不高时,可以将材料加热红冲。

(2)在多凸模冲裁模具中,采用凸模阶梯布置

(3)用斜刃口模具冲裁。

五、排样

1.为了提高η,在不改变零件使用的前提下,可改变零件形状,以便于排样。

2. 排样方法:

(1)有废料排样  工件周边都有搭边,因为搭边既能保护产品质量,又能使模具寿命长,但材料的利用率低。

(2)少废料排样沿工件部分面积冲裁,只局部有搭边和余料。

(3)无废料排样无任何搭边,材料的利用率可达85—95%,一次冲裁多个,生产效率高。但工件质量差,模具寿命不高,模具结构简化,冲裁力小,生产效率高。

3. 搭边

(1)定义:排样中相邻两工件之间的余料及工件与条料边缘间的余料叫搭边。

(2)作用:补偿定位误差,保证冲压工件合格;保证条料有一定的刚度和强度,便于送料,从而提高制件质量;保护模具刃口,延长模具寿命和工件断面质量。

(3)搭边过大,材料利用率低,η下降;过小,冲裁时易拉断,使工件产生大的毛刺,有时会拉入间隙中损坏模具刃口,降低寿命。

六、冲模基本构成及分类

1. 冲模的基本构成 (根据零件在模具上的作用)

1)   工作零件:使被加工材料变形、分离,从而加工成工件。

2)   定位零件:控制条料的送进和送料步距,确保条料在冲模中的正确位置。

3)   卸料、推件零件:保证冲压完毕后将工件或废料从模具中排出。(拉深模中的压边圈主要防止毛坯板料起皱)

A.   弹性卸料板:卸料力小,但有压料作用,冲裁质量较好,多用于薄料。

B.   刚性卸料板:卸料力大。(P234卸料板的固定形式)

C.   刚弹性卸料板:卸料力要求较大,卸料板与凹模间有较大的空间位置。

4)   导向零件:保证凸模对下模相对运动有精确导向,使凸模和凹模之间保证均匀的间隙。

5)   固定零件:使上述四类零件联接在一起,构成上下模两部分,并使冲模能安装在压力机上。

3.   冲模分类(按工序组合分):

1)   单工序模在一副模具中只完成一个工序。

2)   复合模:在一次行程中,一副模具的同一位置上,能完成两个以上工序。

优点:一次定位,内外形的精度高,生产效率高。适合于大中形零件。

A.   倒装复合模:落料凹模在上模,冲孔废料朝下走,结构简单,操作简单。由于刚性推件装置不起压干作用,工件不平整凸凹模壁厚较小,强度不足易胀裂。

B.   正装复合模:落料凹模在上模口,冲孔废料朝上,由刚性打杆打落在下模口,操作不方便,适合于料薄工件,要求平整的工件

3)   连续模:在一次行程中,在一副模具的不同位置上,完成两道以上不同的工序。优点:生产效率高,适合于中小型零件,多次冲压送料难,精度要求不高的零件生产,且用于长条料或带料生产,要求有送料装置。(由于是多工位,送料多次才能得到一个零件,因此连续模要解决定位问题)

三种模具的特点比较在设计指导书 表30、书247页

4.   冲模主要零件设计

1)   凸、凹模固定形式及应用场合(P222)

2)   凸、凹模的镶块结构  这不但可以节约贵重的工具钢,是模具易损部位更换方便,且能解决无法锻造大钢料、热处理变形等问题,并便于采用成形磨削,使制造简单化。

七、冲裁工艺设计(P74)

第三章  弯曲

一、     弯曲

(一)     定义:是将板料、棒料、管料、型材等弯成一定形状和角度零件的成形方法。

(二)     弯曲件的加工方式:普通压力及上使用弯曲模压弯;折弯机上的折弯;拉弯机上的拉弯;辊弯机上的辊弯以及辊压成形等

(三)     弯曲变形特点:变形区主要在圆角部分,弯曲变形区内有一层金属纤维层长度不发生变化即中性层(用于计算毛坯展开长度);板材弯曲变形程度可用相对弯曲半r/t来表示。(外层金属拉裂可能性大)其值越小,弯曲变形程度越大。(弯曲线垂直轧制方向时,其最小相对弯曲半径的数值最小)

二、     弯曲时的主要质量问题有:拉裂、截面畸变、翘曲、回弹

三、     弯曲件毛坯长度计算(原则:应变中性层变形前后长度不变)。

1.弯曲角为900的毛坯展开长度(图3-7)xo——中性层内移系数

L= L1 + L2 + π (r + xo t)/2(中性层长度)= L1 + L2 + 1.57 (r +xo t)

2.弯曲件尺寸标注在外侧的毛坯长度计算(图3-8)近似L=(L1+L2+…+Ln)-(n-1)C    C ——弯曲时纤维伸长修正系数

3.弯曲件尺寸标注在内侧的毛坯长度计算(图3-9)近似L=a+l1+l2   a——考虑弯曲后纤维伸长的修正系数

4.板料弯曲后角α大于或小于900时的毛坯长度

5.铰链式卷圆弯曲的毛坯长度(冲模图25页),在r/t≤0.6-3.5范围,卷圆弯曲变形中板料切向变形受到挤压作用,应变中性层向外移动,板厚增加。   L= 1.5π(r+x1t)+ r   

四、     弯曲回弹

(一)     定义:弯曲后弯曲角形状和尺寸发生变化的现象,即是弯曲回弹。

(二)     影响弯曲回弹量的因素:

1.   材料力学性能:δs↑, E↓ ,导致加工硬化严重  →回弹↑

二种材料看材料回弹哪一种大:δs1=δs2,E1>E2;δs1<δs2, E1=E2 

2.   切向应变  εθ↑   r/t↓  变形程度大 塑性变形成分↑,回弹小。

3.   弯曲角α α越大,表示变形区长,单位长度上的变形量小,积累回弹大。

4.   弯曲方式和模具结构  在无底凹模作自由弯曲时,回弹量大;增加校正力可以使弯曲回弹量减小。

5.   弯曲件形状  形状越复杂,一次弯成的角度多,由于各方面的相互牵制,回弹困难,故回弹小。

6.   摩擦:毛坯与模具表面之间的摩擦,又当一次弯曲多个部位时,对回弹的影响较为显著此外,弯曲件回弹量的大小,还受板材厚度偏差、模具间隙和模具圆角半径等因素的影响。

(三)     减少回弹的措施

1.   合理设计产品(改进弯曲件局部结构和选用合适的材料)

在满足使用的条件下,应选用屈服强度δs小、弹性模量E大、硬化指数n小、力学性能稳定的材料或采用退火处理。还可在弯曲区压制加强肋(以增加弯曲角的截面惯性矩,有利于抑制回弹,增加塑性变形量,造成加工硬化,增大刚度、强度)。

2.   改变应力状态:(P110)

(1)  校正法   适合 t >0.8   r 又不大时,可在变形区整形 

原理:校正力迫使弯曲内层金属产生切向伸长应变,校正后,内外层金属都处于被伸长状态,卸载后,内外回弹趋势相反,回弹量抵消。

(2)  纵向加压法

(3)  拉弯法 适用于料很薄,且半径很大的工件。内外层回弹相互抵消。

3.   利用回弹规律:补偿法,软模法。均通过减少回弹量来实现。

五.弯曲工艺性

第四章    拉  深

一、    拉  深

(一)     定义:利用模具使平板毛坯变成位开口的空心零件的的冲压加工方法。

(二)     拉深工艺的主要特征:金属产生了塑性流动。

拉深变形特点:切向压缩变形,径向伸长变形 。

(三)     拉深毛坯的5个区域(根据拉深过程中毛坯的应力应变状态的不同分)

1.   平面凸缘部分(变形区)在毛坯的最外缘部分,变形程度也大,易起皱(在切向压应力作用下板料发生了失稳而拱起的现象),用压边圈改善。

2.   凸缘圆角部分(变形区、过渡区)

3.   筒壁部分(已变形区、传力区)发生少量的纵向伸长和变薄。

4.   底部圆角部分(已变形区、过渡区)

底部圆角稍上处直壁下部的材料在传力过程中,拉应力最大,而δs最小,材料最薄,该处易拉薄或拉裂现象。改善的方法:控制变形程度,改善拉深条件(润滑、模具设计、凹模圆角半径、凸凹模间隙、材质、对于复杂的模具还可以改变设备的拉深速度)

5.   筒底部分(不变形区)

(四)     起皱和拉裂  拉深过程中主要的破坏形式是拉裂和起皱。

1.   起皱 在外缘处最大,最易起皱。 后果:不能拉入凹模而产生断裂

如压边力不够或脱离压边圈后可能产生微皱。 压边力太大,危险断面拉应力增加。压边力太小,防皱效果差。(采用或不采用压边圈的条件表4-18)

常见的防皱措施是采用便于调节压边力的压边圈和拉深肋或拉深褴,把凸缘紧压在凹模的表面上。

正拉深的拉深方向与上一次拉深方向一致;反拉深的拉深方显于上一次拉深的方向相反,共建的内外表面相互转换。反拉深时板材沿凹模流动的摩擦阻力和变形抗力显著增大,从而使径向拉应力增大,切向压应力的作用相应减小,能有效防止起皱。

2.   拉裂  防止拉裂的方法:冯举板材成形性能,采用适当的拉深比和压边力;增加凸模表面的粗糙度;改善凸缘部分的润滑条件;选用    σ/σ比值小、n至和r值大的材料等。同时反拉深不用压边圈可以避免由于压边力不适当或压边力不均匀而造成的拉裂。

二.典型的拉深

拉深零件的毛坯尺寸计算原则:拉深前后的毛坯面积与工件的表面积相等

(一)     圆筒形零件拉深

拉深件存在起皱和拉裂问题,起皱可用压边圈解决,而拉裂是主要问题。

措施:一是要控制拉深变形程度;二是要改善拉深条件。

1.拉深系数—每次拉深后圆筒形件直径与拉深前毛坯或半成品直径的比值。

(1)两层含义:一是零件所要求的拉深系数(变形程度)m = d工件/ D毛坯 ;二是按材料的性能及加工条件等因素在一次拉深件中所能达到的极限拉深系数。

(2)拉深系数表达式

(3) 影响拉深系数的因素

①材料的机械性能   屈强比↓,m↓。    ≤0.65,δ ≥28% 拉深性好;延伸率δ↑ m↓

②材料的相对厚度t/D

t/D↑---凸缘材料不易起皱---金属流动阻力小---拉深顺利。

t/D↑↑--可不用压边装置--相应拉深力小--危险断面的拉应力就小--m↓

③润滑条件  润滑条件好—易于流动—阻力小—m↓;润滑条件太好-易起皱

④模具情况   ↑- m↓;↑筒形件口部易起小皱。

↑-弯曲不厉害-m↓,太小,转角处易拉裂。

模具表面光滑,间隙值合理,m↓

⑤拉深次数多,板料硬化严重,塑性下降。需增加退火工序。

⑥拉深方式  有压边圈,变形可大一些而不起皱;无压边圈,因起皱问题,变形要小一些;有压边圈---m可小;无压边圈----m稍大一些。

⑦拉深速度  对于大型复杂零件,且变形不均匀的复杂件,如过拉深速度增大,局部变形加剧,金属来不及向邻近部位扩展,导致局部破裂。因此,拉深速度应小。如拉深速度较大,m就必须大一些。

2. 拉深次数 

    ①计算

②判断 一次      多次

③决定拉深次数的一般原则

保证产品质量的前提下,尽量减少拉深次数,即每次拉深工序在毛坯侧壁强度允许的条件下采用最大可能的变形。

注意:变形程度大,拉裂产品可能就多,同样成本增大。

3.凸、凹模工作部分尺寸教图4-55  书159页

4.凸、凹模结构形式

出气孔作用;卸件作用;使产品贴模。

1)无压边圈的拉深模:书图4-52、4-53、4-54、

2)有压边圈的拉深模:教图4-55最后一次模具的设计要求。

A多用于直径小于100的拉深件

B多用于直径大于100的拉深件,减轻毛坯的反复弯曲,改善拉深条件。

3)带限制圈的结构:书图4-56

   改善口部开裂的现象,h=(0.4-0.6)d   d1比上次拉深直径小0.1-0.2

(二) 带凸缘圆筒形件的拉深

1.小凸缘件的拉深

可作为圆筒形件拉深,只在倒数第二次拉出法兰边或锥形法兰边,再整形。

2.宽凸缘件的拉深

  (1)拉深系数的表示方法

产品 

当r=R  

(2)拉深特点:(极限拉深系数:∵)

①宽凸缘件的首次极限拉深系数比筒形件要小;

②宽凸缘件首次极限拉深系数的值与零件的相对凸缘直径有关;

③窄凸缘件的极限拉深系数圆筒形件一样;

④圆筒形件的变形难度由拉深系数确定,而宽凸缘件的变形难度不一定由拉深系数确定。变形程度受

R/d的影响较大。影响最大是,其次是h/d,再次是R/d.

例如:    Ha高、Hb低

A.拉入材料多,变形量增加,加工硬化加剧,拉深力增大。

         切向压缩变形A↑        B↓

(3)宽凸缘件的极限拉深系数  表4-10

          

                 

    df=D意味着凸缘未变形,这时靠材料的变薄而成形,不属于拉深,属于胀形。

(4)宽凸缘的工艺计算

A.   毛坯计算原则:  ①等面积原理     ②查修边余量

B.   判断工件是否一次拉成

         ①  , 一次拉成

               ,  多次拉成

②图4-38  用决定能否一次拉成

C.   拉深次数和半成品计算

① 凸缘件第一次拉深应将凸缘要求的直径(包括修边)以后拉深中df保持不变。仅使已拉成的中间拉深部分参与变形。 书图4-23

② 凸缘件的第一次拉深应使筒形部位(包括rd在内)表面积比实际多拉3~5%。即筒形部位深度比实际高一些,多拉入材料在以后各次拉深中逐步返回到凸缘上。

好处:a.防止凸缘变形,增大拉深力,以致产生破裂。 b.补偿计算误差和板料变厚。

③凸缘件第一次拉深尽量小,以减小拉深次数。

④以后各次拉深按照筒形零件拉深的方法进行计算:

(三) 阶梯圆筒件的拉深(变形特点与圆筒形件相同;教图4-55)

拉深工艺主要是判断能否一次拉出,然后确定用什么加工方法才能拉出。

1.拉深次数

时可以一次拉深成形

由书表4-8、4-9查出

2.拉深方法

(1)若任意相邻阶梯直径比大于相应的圆筒形件的极限拉深系数,则由大阶梯到小阶梯依次进行拉深。

(2)若某两个相邻阶梯的直径比小于相应圆筒形件的拉深系数,则此阶梯的成形采用带凸缘工件的成形方法,由小阶梯到大阶梯依次拉深。

(3)当最小阶梯过小,高度又大时,则最小阶梯用胀形方法求得。

(4)当阶梯零件较浅,每个阶梯高度不大,但相邻阶梯直径差较大,不能一次拉深时,可先拉深成球形或大圆角的圆筒形,然后用校形获得所需的零件形状和尺寸。

(四) 球面零件的拉深

1.   球形件拉深变形的特点:

①毛坯的凸缘部分和凸模的下方都是变形区;②球形件拉深是拉深和胀形两种变形方式的复合。

2.   缺陷:起皱和拉裂

(1)起皱是球形件拉深要解决的主要问题

分界圆外的毛坯处于一切向受压的应力状态,这部分材料在变形时悬空,属自由表面,抗失稳能力差,在切向压应力作用下,最易失稳起皱。

(3)解决起皱的措施

筒形件加大压边力就能防皱,而悬空自由表面不能压边。

①加大毛坯直径  增大拉深阻力,使胀形区增大,悬空毛坯的切向受压区减小,且受压力数值减小,但费材料,不常用。

②增大压边力或采用拉深筋凹模

A、增大压边力以增大拉深阻力;

B、板料在拉深筋上弯曲和滑动时产生阻力的作用 。

两者都使胀形区增大,毛坯中间部分受压作用区域减小,且压应力数值减小。

(五) 盒形件拉深

1.拉深特点:

⑴径向拉应力:沿盒形件周边分布不均,圆角部分最大,直边最小。且圆角部平均拉应力小于相应筒形件拉应力。因此,危险断面的载荷比筒形件小些,故极限拉深系数小。

⑵切向压应力:角部最大,向直边逐渐减小,与角部相应筒形件相比,角部压应力减小,变形程度减小,材料稳定性加强,起皱趋势减小,而直边几乎不起皱。

⑶直边与圆角相互影响,随盒形件尺寸不同而不同,r/B减小,影响越大,圆角金属挤向直边。

⑷因盒形件在圆角部位应力较大,故起皱,拉裂一般在转角部位。

2.盒形件初次拉深的极限变形程度用Hmax/r表示H/r越大,拉深越难;H/r>H/r角允则需要多次拉深

(六) 覆盖件的拉深成形

1.覆盖件拉深的工艺要素(冲压方向、压料面、工艺补充面、工艺切口、拉深肋)

(1)冲压方向的确定原则:

①保证凸模能顺利地进入凹模;

②应使冲压开始时凸模与毛坯有良好的接触状态;

(2)压料面  可以是平面、单曲面或曲率半径很小的双曲面。

①压边面作用

拉深时,压边圈将压边面压在凹模上,以保证在凸模作用下,毛坯不起皱。

压边面可以是拉深件本身,也可以是工艺补充面。

②确定压边形状

a.压边形状

为平面,单曲面,曲率很小的双曲面。不允许有局部的起伏或折棱,当毛坯被压紧时,不产生褶皱,而且要求塑性流动阻力小,向凹模内顺利流动;

b. 压边面形状要考虑毛坯定位的稳定性、可靠和送料取件方便;

c.合理选择压边面与拉深方向的相对位置。水平位置最好  α≤40~50o    不正确金属流动差

(3)工艺补充面

①工艺补充面作用:保证凹模孔口内四周的变形阻力均匀,并使零件获得一定程度的胀形变形,为后续工序创造良好的条件。

②确定工艺补充面的原则    书表5-5汽车覆盖件图2-25

a.工艺补充面尽量小

b.使拉深深度浅,并尽量使水平修边变为垂直修边。(深度浅不易裂;垂直修边产品定位方便,可一次修边完成,模具结构简单)

(4)工艺切口和工艺孔

①作用:在局部突起变形区的适合位置冲出工艺孔或工艺切口使容易破裂的区域,从变形区内部得到材料的补充而不破

②设置工艺孔或切口的条件:

必需在容易破裂的区域设置工艺切口或工艺孔,而切口或孔又必须在修边线以外,以便在修边工序中切除而不影响零件整体。

(5)拉深筋、拉深槛。

1.作用:(a)增加进料阻力,反复弯曲,加大径向拉应力,使毛坯塑性变形量增加,从而增加零件刚度,减少回弹。

(b)调节材料流动量,使材料流入模腔的量适合工件各处的需要。

(c)降低了对压边面接触的要求。

如平面压边,压边面大,要求平行,粗糙度低,压边面与凹模面间隙一致。且磨损大。采用拉深筋,主要考虑拉深筋来调节进料阻力,相应降低了压边面加工要求。

(d)辅助调节压边力

(e)纠正材料不整的缺陷,当于辊压校平。

2.拉深筋的分布原则

根据外形,起伏特点及拉深件深度来定。

①拉深深度大的零件在直线部位设拉深筋,而在圆弧部位不设拉深筋。

②同一零件拉深厚度相差大时,在深的部位不设拉深筋,在浅的部位设拉深筋。

③拉深筋的位置要保证与拉深毛坯材料流动方向垂直。

(6)定位

必须满足成形表面不破坏,为后续工序设计定位。

①用工件外表面定位,送料简单。

②用工件内表面定位,操作简单,送料、出件都要提升一段高度。

③在倾斜表面上或水平面上用冲孔定位(工艺孔)。

④压料槛形状定位,用于中间曲面变化小,浅拉深件。

第五章  胀形与翻边

一、胀形

定义:利用模具强迫板料厚度减薄和表面积增大,以获得零件几何形状的冲压加工方法。凸缘筒形件D/d>4属于局部成形——胀形

1.胀形的特点

(1)局部胀形时,毛坯的塑性变形局限于毛坯固定部位(凸模下方);

(2)变形区的金属沿切向和径向产生伸长变形;

(3)成形面积的扩大主要是靠毛坯厚度变薄而获得。

2.胀形成形极限

(1)胀形成形极限是以零件是否发生破裂来判断。

2)对于不同的胀形方法,成形极限的表示方法不同。局部胀形时常用极限胀形高度hmax表示成形极限。

4.张拉成形

采用张拉成形:一方面增大材料变形程度,另一方面减小甚至消除弯曲时材料内部的压应力成分,,从而达到减小零件回弹量、增强零件刚度的目的。

优点:零件回弹小,模具结构简单。

缺点:生产率低,原材料消耗大,需专用设备。

张拉成形原则上只用凸模,并且受力也小。

拉张玉张拉成形原理(毛坯两端被夹入钳口中,凸模向上移动,是毛坯与模具逐渐贴合,终了时再对毛坯作少量的补拉)相同且需要专用的设备。

二、翻边——利用模具把板材上的孔缘或外缘翻成竖边的冲压工艺方法

(一) 圆孔翻边

1.圆孔翻边的缺陷主要有底部孔翻裂。

由于翻边时的最大伸长发生在口部,当伸长变形超过材料的成形极限时,就会在此处产生缩颈或裂纹。

2.变形特点:变形区材料在单向或双向拉应力作用下,切向伸长变形大于径向压缩变形,导致材料厚度减薄。

3.圆孔翻边时的变形程度用翻边系数表示K=d0/Dm

d0——圆孔初始直径;Dm——翻边后竖边的中径;K越小,翻边变形程度越大。

(二) 外缘翻边

1.   内曲翻边——用模具把毛坯上内凹的边缘,翻成竖边的冲压方法。

内曲翻边与圆孔翻边相似,属于伸长类翻边,变形区主要是切向伸长变形,材料变薄,易拉裂。

2.   外曲翻边——用模具把毛坯上外凸的边缘,翻成竖边的冲压方法。

外曲翻边类似于浅拉深,属于压缩类翻边,变形区主要是切向压缩变形,材料增厚,易起皱。

内曲翻边                       外曲翻边

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