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1、,冲压成形工艺与模具设计,作业参考答案,1.3 冷冲压模具都包括哪些类型？,分离工序： 切断模，冲裁模（落料模、冲孔模）， 切边模等。 变形工序： 弯曲模，拉深模，翻边模，整形模等。,如何选择冲压设备？,压力机应根据冲压工序的性质、生产批量的大小、模具的外形尺寸以及现有设备等情况进行选择。压力机的选用包括选择压力机类型和压力机规格两项内容。 压力机类型的选择： （1）中、小型冲压件 选用开式机械压力机；（2）大、中型冲压件 选用双柱闭式机械压力机；（3）导板模或要求导套不离开导柱的模具，选用偏心压力机；（4）大量生产的冲压件选用高速压力机或多工位自动压力机；（5）校平、整形和温热挤压工序 选用
2、摩擦压力机；（6）薄板冲裁、精密冲裁 选用刚度高的精密压力机；（7）大型、形状复杂的拉深件 选用双动或三动压力机；（8）小批量生产中的大型厚板件的成形工序，多采用液压压力机。,如何选择冲压设备？（续）,压力机规格的选择： （1）公称压力； （2）滑块行程长度； （3）行程次数； （4）工作台面尺寸； （5）滑块模柄孔尺寸； （6）闭合高度； （7）电动机功率的选择。,2.1 板料冲裁时，其断面特征怎样？影响冲裁件断面质量的因素有哪些？,(1)板料冲裁时，冲裁件的断面明显地分成四个特征区：圆角带、光亮带、断裂带与毛刺区。 (2)影响因素有：材料性能；模具间隙；模具刃口状态。,2.3 分析冲裁间隙
3、对冲裁件尺寸精度、冲裁力、模具寿命的影响。,(1)当冲裁间隙过大时，冲裁后因材料的弹性回复使落料件尺寸减小，而冲孔件则尺寸增大。当冲裁间隙过小时，冲裁后因材料的弹性回复使落料件的尺寸增大，而冲孔件的尺寸减小。 (2)随间隙的增大冲裁力有一定程度的降低，但影响不是很大。冲裁间隙对卸料力、推件力的影响比较显著。随间隙增大，卸料力和推件力都将减小。 (3)冲裁过程中，凸模与被冲孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且闻隙越小,摩擦越严重。所以间隙小，磨擦大，模具寿命短；而较大的间隙可减小摩擦，井能减缓间隙不均匀的影响，从而提高模具的寿命。,什么是搭边？搭边有什么作用？ 搭边：排样时冲裁件之间以及冲裁件
4、与条料侧边之间留下的工艺废料。 搭边作用： 一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件； 二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率。,什么是压力中心？确定模具压力中心有何意义？ 冲模的压力中心就是冲裁力合力的作用点。 在设计模具时，必须使冲模的压力中心与压力机滑块的中心线重合，否则，压力机在工作时会受到偏心载荷的作用而使滑块与导轨产生不均匀的磨损，从而影响压力机的运动精度，还会造成冲裁间隙的不均匀，甚至使冲模不能正常工作。因此，设计冲模时，对模具压力中心的确定是十分重要的 , 在实际生产中，只要压力中心不偏离模柄直径以外也是可以的。,降低冲裁力的措施有哪些？,1）加热冲裁：当被冲材料的
5、抗剪强度较高或板厚过大时，可以将板材加热到一定温度以降低板材的强度，从而达到降低冲裁力的目的。 2）斜刃冲裁：冲压件的周长较长或板厚较大的单冲头冲模，可采用斜刃冲裁的方法以降低冲裁力。为了得到平整的工件，落料时斜刃一般做在凹模上；冲孔时斜刃做在凸模上。 3）阶梯凸模冲裁：将多凸模的凸模高度作成高低不同的结构。由于凸模冲裁板料的时刻不同，将同时剪断所有的切口分批剪断，以降低冲裁力的最大值。但这种结构不便于刃磨，所以仅在小批量生产中使用。,冲裁凹模刃口有哪几种类型？其各自特点如何？,凹模刃口可以分为直壁式刃口和斜壁式刃口。 直壁刃口特点强度高，制造方便，刃磨后型孔尺寸不变。但型孔内易聚积零件或废料
6、，摩擦力和胀裂力较大。 斜壁式刃口特点刃口锐利，不会聚积工件或废料，摩擦力和胀裂力较小。但刃口强度低，刃磨后尺寸略有增大。,如图所示多凸模结构，试用解析法计算其压力中心。,Y,X,A,C,B,分别可得到三个凸模各自压力中心点A、B、C的坐标值及凸模的截面周长La，Lb，Lc： A (10, 4) La =(20+8)2=56 B (2, 38.5) Lb = (15+4) 2 =38 C (25, 26) Lc =10=31.4,则压力中心坐标为：,如图所示落料零件，试用解析法计算其压力中心。,Y,X,A,B,C,D,E,F,分别可得到三个凸模各自压力中心点A、B、C、D、E、F的坐标值及凸模
7、的截面周长La，Lb，Lc, Ld， Le， Lf， ： A (30, 0) La =60 B (0, 10) Lb = 20 C : D ( tan3020+31.13/2=27.11, 40) Ld = 31.13,E : F ( 60, 5) Lf = 10,则压力中心坐标为：,3.2 弯曲时的变形程度用什么表示？弯曲时的极限变形程度受哪些因素的影响？ 弯曲时的变形程度用相对弯曲半径r/t表示，相对弯曲半径越小，说明材料的变形程度越大，反之，则越小。 影响极限变形程度的因素： 材料的力学性能； 材料表面和侧面的质量； 弯曲线的方向； 弯曲中心角。,3.3 为什么说弯曲回弹是弯曲工艺不能忽
8、略的问题？影响回弹的主要因素是什么？试述减小弯曲回弹的常用措施。 由于弯曲回弹比其它成形工艺回弹严重的多，这使得弯曲件的形状和尺寸与模具尺寸有较大差别，因而影响弯曲件的精度，加之回弹是不可避免的，因此弯曲回弹是弯曲工艺不能忽略的问题。 影响回弹的因素： 材料的力学性能；相对弯曲半径；弯曲中心角；弯曲方式；弯曲模结构；工件的形状。,3.3 为什么说弯曲回弹是弯曲工艺不能忽略的问题？影响回弹的主要因素是什么？试述减小弯曲回弹的常用措施。 减小回弹措施： 改进弯曲件的设计 采取适当的弯曲工艺（校正法） 合理设计弯曲模（补偿法） 弯曲时回弹的表示： 角度回弹量； 曲率回弹量 。,提高弯曲极限变形程度的
9、方法. 经冷变形硬化的材料，可热处理后再弯曲。 清除冲裁毛刺，或将有毛刺的一面处于弯曲受压的内缘。 对于低塑性的材料或厚料，可采用加热弯曲。 采取两次弯曲的工艺方法，中间加一次退火。 对较厚材料的弯曲，如结构允许，可采取开槽后弯曲。,影响弯曲回弹的主要因素是什么？采取什么措施能减少回弹？,影响回弹因素： 材料的力学性能；相对弯曲半径；弯曲中心角； 弯曲方式；弯曲模结构；工件的形状。,减少回弹的措施： 改进弯曲件的设计 采取适当的弯曲工艺（校正法） 合理设计弯曲模（补偿法）,计算图中所示弯曲件的毛坯展开长度。,A,B,C,D,查表3.2（p98）有： 当,解： 工件弯曲半径r0.5t，故坯料展开
10、长度公式为：,则有：,毛坯展开长度：,弯曲过程中坯料可能产生偏移的原因有哪些？如何减小和克服偏移？,在弯曲过程中凡造成工件变形阻力不对称的因素都将造成工件偏移。如，零件形状不对称，弯曲件在模具上的接触阻力不对称，冲压方向不同造成的弯曲件滑动阻力不对称等。,减小措施： 在坯料上预先增添定位工艺孔；当弯曲件几何形状不对称时，为避免压弯时坯料偏移，尽量采用成对弯曲，然后再切断；可使用顶板及定料销来防止v形和z形弯曲模上零件发生偏移；,4.1 拉深工艺中，会出现哪些失效形式？说明其产生的原因和防止措施。,失效形式：起皱、拉裂,产生起皱的原因有两个方面： 一方面是切向压应力的大小，越大越容易失稳起皱；
11、另一方面是凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力，凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量越小，抵抗失稳能力越小。 防皱措施：采用压料装置。,产生拉裂主要取决于两个方面： 一方面是筒壁传力区中的拉应力； 另一方面是筒壁传力区的抗拉强度。当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在底部圆角与筒壁相切处一一“危险断面”产生破裂。 防止拉裂的措施： 改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度； 正确制定拉深工艺和设计模具，合理确定拉深变形程度、凹模圆角半径、合理改善条件润滑等，以降低筒壁传力区中的拉应力。,4.2 什么是拉深系数？什么是极限拉深系数？影响极限拉深系数的因素有哪些？拉深系数对拉深工艺有何
12、意义？,拉深系数是指拉深后工件的直径d与拉深前的毛坯（或半成品）的直径D（dn）的比值。 极限拉深系数是指当拉深系数减小至使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差时的临界拉深系数。,影响极限拉深系数的因素： （1）材料的组织与力学性能 （2）板料的相对厚度t/D （3）拉深工作条件 （4）拉深方法、拉深次数、拉深速度、拉深件的形状等。 意义：拉深系数是拉深工艺中一个重要参数。从工艺的角度来看，极限拉深系数m越小越有利于减少工序数。合理地选定拉深系数，可以减少加工过程中的拉深次数，保证工件加工质量。,作业,如图所示，材料08，厚度1mm，试计算毛坯展开尺寸？并判断是否可以一次拉深成形？,（1）计算毛坯直径D 由于图中零件标注的是外形尺寸，且板料厚度大于1mm，因此零件尺寸为： 工件高度：h=60-0.5=59.5mm; 工件直径：d=60-1=59mm ; 工件相对高度：h/d=59.5/59= 1.01; 据工件相对高度，查表4.3,p122得出修边余量： h3.8mm 考虑修边余量后零件高度：H=hh63.3mm 零件圆角半径：R=3.5+0.5=4mm 毛坯直径：,（2）判断是否能够一次拉深成形 工件总拉深系数： 毛坯相对厚度： 判断压边与否：压边 极限拉深系数：查表4.8,p129 拉深次数：不能一次拉深,
