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1、济南沃德机械制造有限公司,冲压培训资料,定义,1 冲压成型特点:冲压成型是指在压力机上通过模具对板料金属(或非金属)加压,使其产生分离或塑性变形,从而得到具有一定形状,尺寸和性能要求的零件的加工方法,它属于塑性成型的加工方法之一.这种加工方法又称为板冲压或板料冲压,所使用的成型工具称为冷冲压模具,简称冲模.,1 分离工序:,1)落料:用冲模沿封闭轮廓线冲切,冲下部分是零件,或为其他工序制造毛坯. 2)冲孔:用冲模沿封闭轮廓线冲切,冲下部分是废料. 3)切边:将成型零件的边缘修切整齐或切成一定形状. 4)切断:用剪刀或冲模沿不封闭线切断,多用于加工形状简单的平板零件. 5)剖切:将冲压加工成的半
2、成品切开成为二个或多个零件,多用于零件的成双或成组冲压成型之后.,2成型工序,1)弯曲:将板材沿直线弯成各种形状,可以加工形状复杂的零件.是将坯料弯曲成一定角度和形状的变形工序。由于弯曲变形过程是塑性变形与弹性变形的过程，所以当外力取消后，坯料有回弹现象即弯曲件的弹性变形部分进行恢复。回弹的角度与很多因素有关。如弯曲半径、材料厚度和金属性质等。因此在设计弯曲模时，要预先对回弹角度有所补偿，以便弯曲后得到需要的准确的角度 2)卷圆:将板材端部卷成卷成接近封闭的圆头,用于加工类似铰链的零件. 3)拉深:将板材毛坯拉成各种空心零件,还可以加工汽车覆盖件. 4)翻边:将零件的孔边缘或外边缘翻出竖立成一
3、定角度的直边. 5)胀形:在双向拉应力的作用下的变形,可成形各种空间曲面形状的零件. 6)起伏:在板材毛坯或零件的表面上用局部成形的方法制成各种形状的凸起与凹陷.,成型工序,7)拉延：是使平板状坯料变成中空杯状或盒形成品的变形工序。它分为变薄拉延与不变薄拉延。常用的是不变薄拉延，其特点是拉延后工件的壁厚与拉延前坯料的厚度基本一致。拉延是塑性变形过程，随着拉延次数的增加，塑性变形程度将增大，则硬化程度增加，有可能产生破裂。因此对深拉延钢件时，一般拉延3-4次应经退火后，才能继续拉延。 特点是只能生产平面零件，压力机行程可以很短，因此速度较高。不能加工高硬才料.,冲压常用的材料,冲压件常用材料的基
4、本要求 1 冲压件的功能要求 冲压件必须具有一定的强度,刚度,冲击韧性等力学性能要求.此外,有的冲压件还有一些特殊的要求,例如电磁性,防腐性,传热性和耐热性等. 2 冲压工艺的要求 冲压用材料必须具有良好的冲压工艺性能要求.一般来说,伸长绿率大,屈强比小,弹性模量大,硬化指数高和厚向异性系数大有利于各种冲压成型工序.其中材料的化学成分对冲压工艺性能的影响也很大,如果钢中的碳,硅,锰,磷,硫等元素的含量增加,就会使材料的塑性降低,脆性增加,导致材料冲压工艺性能变差.此外良好的表面质量,均匀的金相组织和较小的材料厚度公差对冲压成型都有好处.,冲压常用材料及其力学性能,常用的黑色金属材料有 1)普通
5、碳素钢钢板 如Q195,Q235 2)优质碳素结构钢钢板 如08,08F,10,20 3)低合金结构钢钢板 如Q345(16Mn) Q295(09Mn2) 4)不锈钢钢板 如1Cr18Ni9Ti,1Cr13,1Cr17,排样设计,排样是指冲裁件在条料,带料,板料上的布置方式选择合理 的排样方式和适当的搭边值,是提高材料利用率,降低生产 成本和保证工件质量及模具寿命的有效措施. 1排样设计原则 一般冲裁件的排样遵循如下原则 (1)提高材料利用率,冲裁件生产批量大,生产效率高,材料费用一般会占总成本的60以上,所以材料利用率是衡量排样经济性的一项重要指标,在不影响零件性能的前提下,应合理设计零件外
6、形及排样,提高材料利用率.,排样设计,(2)改善操作性,冲裁件排样应使工人操作方便,安全,劳动强度低.一般来说,在冲裁生产时应尽量减少条料的翻动次数,在材料利用率相同或相近时,应选用条料宽度及进距小的排样方式. (3)使模具结构简单合理,使用寿命高. (4)保证冲裁件质量.,排样设计,2排样的分类 按照材料的利用程度,排样可分为有废料排样,少废料排样和无废料排样三种. 废料是指冲裁中除零件以外的其他板料,包括工艺废料和结构废料. (1)有废料排样 有废料排样是指在冲裁件与冲裁件之间,冲裁件与条料侧边之间均有工艺废料,冲裁是沿冲裁件的封闭轮廓进行的. (2)少废料排样 少废料排样是指只在冲裁件之
7、间或只在冲裁件与条料侧边之间留有搭边.冲裁只沿冲裁件的部分轮廓进行,材料利用率可达70%-90% (3)无废料排样 无废料排样是指在冲裁件与冲裁件之间,冲裁件与条料侧边之间均无搭边存在,冲裁件实际是由切断条料获得的,材料利用率可高达85%-90%,排样方式,见排样方式表,排样设计,3排样的形式 根据冲裁件在板料上的布置方式,排样方式有直排,单行排,多行排,斜排,对头直排,和对头斜排等多种排样方式. 4排样设计 在排样设计中,除选择适当的排样方法外,还包括确定搭边值的大小,计算条料宽度,及送料进距 ,画出排样图,必要时还要计算材料利用率. (1)搭边 冲裁件与冲裁件之间,冲裁件与条料侧边之间留下
8、的工艺余料称为搭边,搭边的作用是:避免因送料误差发生零件缺角,缺边或尺寸超差,使凸,凹模刃口受力均衡,提高模具使用寿命及冲裁件断面质量,此外利用搭边还可以实现模具的自动送料,冲裁时,搭边过大,会造成材料浪费,搭边太小,则起不到搭边应有的作用,过小的搭边还会导致板料被拉进凸,凹模间隙,加剧模具的磨损,甚至会损坏模具刃口.搭边的合理数值主要取决于冲裁件的板料厚度,材料性质,外廓形状及尺寸大小等.一般说来,材料硬时,搭边值可取小些,材料软或脆性材料时,搭边值应取大些,板料厚度大,需要的搭边值大,冲裁件的形状复杂,尺寸大,过度圆角半径小,需要的搭边值小,手工送料或有侧压板导料时,搭边值可小些. 搭边值
9、通常由经验确定.,冲裁工艺计算,冲裁间隙 冲裁模凸,凹模刃口部分尺寸之差称为冲裁间隙,用Z表示,又成双面间隙(单面间隙用Z/2表示),间隙是冲裁模设计中的一个很重要的工艺参数. 1间隙对冲裁过程的影响 (1)间隙对冲裁件质量的影响,一般来说,间隙小,冲裁件断面质量就高,间隙过大,板料的弯曲,拉伸严重,断面易产生撕裂,光亮带减小,圆角带与断裂斜度增加,毛刺较大,另外,冲裁间隙过大时,冲裁件尺寸及形状也不易保证,零件精度较低. (2)间隙对冲裁力的影响,冲裁间隙小,所需的冲裁力大,冲裁间隙大,材料容易分离,所需冲裁力就小,但过大的冲裁间隙会导致毛刺过大,造成卸料力,推件力等迅速增加,反而对减小冲裁
10、力不利 (3)间隙对模具寿命的影响,增大模具间隙,有利于减小模具磨损,避免凹模刃口胀裂,提高模具的使用寿命.,合理冲裁间隙的确定,1 经验确定法,生产中常用下述经验公式计算合理间隙Z的数值Z=ct t-材料厚度,mm c-系数,与材料性能及厚度有关,当t3mm时,c=6%-12%,当t3mm时c=15%-25%.当材料软时,取小值,当材料硬时,取大值. 2查表法 下表所提供的经验数据为落料,冲孔模具的初始间隙,可用于一般条件的冲裁.表中初始间隙的最小值Zmin为最小合理间隙,而初始间隙的最大值Zmax是考虑到凸模和凹模的制造误差,在Zmin的基础上增加一个数值.在使用过程中,由于模具工作部分的
11、磨损,间隙将会有所增加,因而使间隙的最大值(最大合理间隙)可能超过表中所列数值,冲裁力及压力中心的计算,冲裁力:指在冲裁时材料对模具的最大抵抗力 . 计算冲裁力的目的是为了合理的选择设备能力和设计模具。 1冲裁力的计算 冲裁力是选择压力机的依据,也是模具设计和模具强度校核的依据,压力机选择时必须使压力机吨位大于设计所需的冲裁力.对于平刃口模具冲裁,冲裁力可按下式计算.F=kA=kLt 式中F-冲裁力,N A-冲裁断面面积,平方mmL-冲裁断面周长,mm -材料抗剪强度,MPa t-冲裁件厚度 mm k-系数,一般k=1.3 为了方便,也可用材料的抗拉强度b按下式计算 F=Ltb,卸料力及推件力
12、的计算,为了使冲裁过程连续,操作方便,就需要把箍在凸模上的材料卸下,把卡在凹模孔内的冲件或废料推出.从凸模上将零件或废料卸下来所需的力称为卸料力F卸,顺着冲裁方向将零件或废料从凸模型腔推出的力称为推件力F推,逆着冲裁方向将零件或废料从凸模腔顶出的力称为顶件力F顶. 要准确计算这些力是很困难的,实际生产中常用下列经验公式计算.F卸=K卸FF推=K推FF顶=K顶F F-冲裁力,N K卸, K推, K顶-分别为卸料力系数,推件力系数,顶件力系数.,冲裁压力中心的计算,冲裁压力中心就是冲裁力的合力作用点.在冲压生产中,为保证压力机和模具正常工作,必须使冲裁模具的压力中心与压力机滑块中心线重合,否则在冲
13、裁过程中,会使滑块,模柄及导柱承受附加弯距,使模具与压力机滑块产生偏斜,凸,凹模之间的间隙分布不均,从而造成导向零件加速磨损,模具刃口及其他零件损坏,甚至会引起压力机导轨磨损,影响压力机精度. 形状对称的冲裁件,其冲裁压力中心位与冲裁轮廓的几何中心上,复杂形状工件或多凸模冲裁件的冲裁压力中心,可按力矩平衡原理进行解析计算.,弯曲工艺与弯曲模,1定义:在冲压生产中,把金属坯料折弯折成一定角度或形状的过程,成为弯曲.弯曲所使用的模具称为弯曲模 2中性层:在计算弯曲见毛坯尺寸时,必须首先确定中性层的位置,中性层位置可用其弯曲半径确定, 可按以下经验公式计算=r+xt -中性层弯曲半径,mm r-内弯
14、曲半径,mm t-材料厚度 x-中性层位移系数,弯曲件展开长度,弯曲件展开长度是指弯曲件在弯曲之前的展开尺寸弯曲件展开尺寸长度是零件毛坯下料的依据，是加工出合格产品的基本保证 弯曲件的形状不同，弯曲半径不同，弯曲方法不同其展开长度的计算方法也不一样，一般来说，圆角半径r.t的弯曲件，在弯曲过程中毛坯中性层的尺寸基本不发生变化，因此，计算弯曲件展开长度时只需要计算中性层展开尺寸即可对于r.t的弯曲件，由于弯曲区域内材料变薄严重，其展开长度应按体积不变原理进行计算,圆角半径r.t的弯曲件 展开长度,如上所述，此类弯曲件的展开尺寸长度是根据弯曲前后毛坯中性层尺寸不变的原则进行计算的，其展开长度等于所
15、有直线段及弯曲部分中性层展开长度之和，计算步骤如下： 计算直线段a，b，c 根据表格查出中性层位移系数x值 按公式分别以rr，r，r计算， ， 按公式l 分别以， 等各中 性层弯曲半径与对应弯曲中心角 计算各圆弧段的展开长度l l 计算出总长度 abclll 当弯曲件的弯曲角度为时，弯曲件展开长度计算可简化为 ab.（rxt）,弯曲件展开尺寸经验算法,我们按经验计算: 0.8mm以下的一个折弯减去2个板厚. 0.8-4mm一个折弯减1.6个板厚. 5mm-8mm一个折弯减1.6个板厚再减1.5mm. 虽然有些出入，但是对要求精度不是很高的可以用来简算。,弯曲力的计算,弯曲力是压力机完成预定的弯
16、曲工序所需施加的压力.弯曲力的大小不仅与毛坯尺寸,材料力学性能,凹模支点间的间隙.弯曲半径及凸凹模间隙等因素有关,而且与弯曲方法也有很大关系. 自由弯曲件按弯曲形状可分为V形件自由弯曲和U形件自由弯曲两种. 对于V形件,弯曲力Fz按下式计算: Fz=0.6Kbb/(r+t) 对于U形件,弯曲力Fz按下式计算: Fz=0.7Kbb/(r+t),弯曲力的计算,Fz-材料在冲压行程结束时的弯曲力,N b-弯曲件宽度,mm t-弯曲件厚度,mm r-弯曲件内弯曲半径,mm b-材料强度极限,MPa K-安全系数,一般可取K=1.3,拉深工艺与拉深模,拉深是指利用模具将平板毛坯冲压成开口空心零件或将开口空心零件进一步改变它的形状和尺寸的工艺通过拉深可获得筒形，阶梯形，锥形，球形，抛物线型等轴对称空心件，也可获得矩形，方形或其他不规则形状的空心件 间隙：拉深模的凸模及凹模之间的单面间隙，影响拉深力与拉深件的质量拉深模的凸模及凹模之间的单面间隙大，则摩擦小，能减少拉深力，但间隙大，精度不易控制间隙过大时，拉深后零件的高度小于要求得到的高度，零件成桶状拉深模的凸凹模间隙小，则摩擦大，增加拉深力凸，凹模的间隙小于材料厚度时，带有变薄拉深的影响，拉深件的精度及表面粗糙度值较低,
