冲压工艺学第六章其它冲压工艺简介

其它冲压工艺简介第六章其它冲压工艺简介6.1局部成型与翻边工艺6.2缩口工艺与模具设计6.3缩口模常见结构形式其它冲压工艺简介6.1局部成形与翻边工艺局部成形与翻边都是冲压成型的一种形式。局部成形是在模具的作用下，通过板料厚度的减薄和表面积的增大，从而获得所需要的几何形状。局部成形方法主要有平面板料的局部成形(如压凸、加强筋、文字及标记等)。汽车的车门等形状比较复杂的零件都包含有局部成型。其它冲压工艺简介翻边则是利用模具将已冲制好的内孔或外缘翻制成直边的一种工艺，利用翻边可以使零件具有良好的刚度或加工成具有外形美观的立体形状。同时还可以利用翻边加工出与相邻零件配合的其他形状。本节主要介绍局部成形与翻边的成形特点，模具结构与主要参数。其它冲压工艺简介6.1.1局部成形6.1.1.1局部成形的特点(1)局部成形时毛坯材料的变形局限于有限的区域内；(2)局部成形时材料不会失稳起皱，这主要是成型部分材料所受的应力一般是属于两向拉应力状态；(3)局部成形时材料均为伸长变形，变形区内成型的变化主要是局部表面积增大；其它冲压工艺简介6.1.1.2局部成形的形式和尺寸图6-1局部成形的形状与尺寸其它冲压工艺简介压制加强筋就是局部成形的一种，局部成形常用在汽车、拖拉机、机车车辆、飞机、家用电器、仪器仪表及电子设备的薄板零件上。压制加强筋一般采用金属模具。常见加强筋的形式如图6-1所示。其中图6-1(b)所示的形式应用最为广泛，其尺寸见表6-1。其它冲压工艺简介局部成形的变形程度可用延伸率表示1100%LLL（6-1）式中——材料的延伸率，%；、——材料变形前后的长度，mm。L1L序号加强筋的尺寸RhLr1正常4δ3δ10δ2δ2最小3δ2δ7δδ表6-1加强筋的形式和尺寸其它冲压工艺简介6.1.1.3局部成形的压力计算(1)局部成形（压凸）时的压力计算在普通压力机上对料厚δ1.5mm的小件，局部成形面积在2000mm2以内（加强筋除外），进行局部成形时，其压力计算可按下式进行估算。（6-2）式中——成形力，N；——局部成形的面积，mm2；——系数，对于钢取30～40；黄铜取20～25。2PFKPFK其它冲压工艺简介(2)压制加强筋时按下述近似公式估算（6-3）式中——成形力，N；——加强筋周长，mm；——材料厚度，mm；——材料的抗拉强度，MPa。——系数（K=0.7～1），一般根据筋的宽度、深度而定；窄而深时取其大值，宽而浅时取其小值。bPLKPLbK其它冲压工艺简介平板毛坯局部成形时的许用成形高度简图材料成形参考尺寸软钢≤(0.15～0.20)铝≤(0.1～0.15)黄铜≤(0.15～0.22)表6-2平板毛坯局部成形时的许用成形高度mm其它冲压工艺简介6.1.2翻边孔的翻边是在预先冲好孔的毛坯上(有时也不预冲孔)，依靠材料的伸长，沿孔周边翻成竖直边缘的冲压工序，如图6-2(a)。a——平件的翻边；b、c——拉深件的翻边图6-2圆孔的翻边形式其它冲压工艺简介6.1.2.1圆孔的翻边生产实践中常见的圆孔翻边归结为6-2所示的几种类型，(a)为在平板件上翻孔，该种工艺一般翻的直边不会太高；如果需翻成的直边要求较高，则可先拉深再行翻边，以便达到图纸要求高度如图6-2(b)、(c)所示。圆孔翻边的工艺性图6-3翻边件的工艺尺寸其它冲压工艺简介(2)与凸缘平面的夹角半径r：一般当时，r取；当时，r取；若工件的圆角半径小于以上计算出的数值，则中间需增加整形工序。(3)翻边高度H：1.51r2mm(4~5)2mm(2~3)1.5Hr其它冲压工艺简介(4)翻边凸缘宽度B：B≥H预先冲制翻边孔时，孔的表面质量要好，否则，达不到所要求的翻边高度就易破裂。一般在翻孔时从冲孔时的相反方向翻孔，这样使翻孔毛刺处于翻孔内侧，减少破裂。其它冲压工艺简介6.1.2.2圆孔翻边工艺计算预冲孔直径d0：翻边高度H：式中；其余代号含义见图6-2。02(0.430.72)dDHr(6-4)(6-5)00.430.722DdHrDd其它冲压工艺简介6.1.2.3翻边系数圆孔翻边时，材料的变形程度与翻边系数K决定。0dKD（6-6）材料K备注软钢0.72～0.68延伸率25～30%软钢0.78～0.75延伸率20～25%黄铜0.68～0.62铝0.70～0.64表6-3常用材料的翻边系数其它冲压工艺简介6.1.2.4极限翻边系数翻孔时孔边不破裂所能达到的最小值。称为极限翻边系数。它一般与材料塑性、翻边凸模的形式、孔的加工方法以及预制孔的孔径与材料厚度的比值等因素有关。其它冲压工艺简介6.1.2.5翻边力的计算采用圆柱形凸模翻孔时，其翻边力可按下式估算。(6-7)式中——翻边力，N；——材料厚度，mm；——材料的屈服极限，NPa；——翻边直径（按中径计算），mm；——预冲孔直径，mm。01.1()sPddPsd0d其它冲压工艺简介6.1.2.6翻边凸、凹摸的结构图6-4圆孔穿刺翻孔其它冲压工艺简介(a)—圆顶形(b)—平头形图6-5圆头形翻孔凸模其它冲压工艺简介图6-6圆孔翻孔模(用于圆孔直径10毫米以下)图6-7圆孔翻孔模(常用于直径较大规格的翻孔)其它冲压工艺简介表6-4平面毛坯翻边时凸、凹模之间的间隙mm6.1.2.7翻边的凸、凹摸间隙其它冲压工艺简介δ0.80.61.00.751.20.91.51.12.01.52Z表6-5预先拉深翻边时凸、凹模之间的间隙mm其它冲压工艺简介6.1.2.8外缘的翻边外沿翻边是沿毛坯的外轮廓，借助材料的拉深或压缩，形成高度不大的竖边的冲压工序。(1)外缘翻边变形程度计算常见的翻边一般有两大类：外凸翻边；内凹翻边如图6-8。一般比较复杂形状的零件的外缘翻边不外乎多种翻边的组合，如内凹翻边；外凸翻边；弯曲；内孔翻边等。其它冲压工艺简介（a）——外凸（b）——内凹图6-8外凸与内凹翻边其它冲压工艺简介对图6-8所示的翻边其变形程度，可用下式计算其变形量。对外凸翻边图6-8（a）的情形：(6-8)对内凹翻边图6-8（b）的情形：(6-9)冲压常用材料的许用变形程度一般可从手册上查到。其模具结构与凸模、凹模的结构设计在此不详述。100aRb100aRb其它冲压工艺简介(2）外凸与内凹翻边模的特点该类零件，由于是非轴对称零件，压力中心一般不在零件的平面形状的中心。翻边时坯料易滑动，定位不可靠，因此其模具具有如下特点：①成对冲压为了克服由于不对称变形引起毛坯在翻边过程中的窜动，常把翻边件设计成对称布置的成对冲压件，成形后再把翻边件从中剖开，得到两个零件。其它冲压工艺简介②设置工艺孔增加定位销为了防止工件窜动，在不影响实用性能的情况下，可在坯料上预先加工出工艺孔，用于零件在成型过程的定位；如果不能设置定位销，在模具设计时可设计成对称放置，两件一次成型，但要考虑模具的定位以及凸、凹模加工方便。③压边力足够大设计模具时，要加大不变形部分的压料力，使坯料难以窜动，从而保证零件的翻边精度和质量。除去圆孔翻边、内外缘翻边外，还有变薄翻边和其他的特殊翻边，读者可进行自学。其它冲压工艺简介6.1.3常见成形模结构(1)翻孔模如图6-9所示，工作时将预先冲孔的毛坯放在凸模上由定位板定位，凹模下行与压料板一起夹紧毛坯进行翻边，凹模上行压料板把工件顶起。若工件留在凹模内，则由打杆和推件块把工件推出。其它冲压工艺简介1—凹模；2—推件块；3—定位板；4—凸模；5—压料板图6-9翻孔模其它冲压工艺简介(2)内外缘翻边模（图6-10）工作时将毛坯套在凸模上并由它定位，凸模装在压料板上，为了保证凸模的位置准确，压料板需与凹模按间隙配合()装配。压料板既起压料作用，又起整形凹模的作用，故压至下死点时应与下模座刚性接触，最后起顶件作用。内缘翻边后，在弹簧作用下顶件块从凸模中把工件顶起。推件块先由弹簧作用，冲压时始终保持与毛坯接触，到下死点时与凸模固定板刚性接触，把Φ25.5mm的圆压出。上模的出件，为防止弹簧力量不足，采用刚性推件装置一打杆、推板、连接椎杆和椎件块。7/6Hh其它冲压工艺简介1—凸凹模；2—凸模固定板；3—凹模；4、7—凸模；5—压料板；6—顶件块；8—推件块图6-10内外缘翻边模其它冲压工艺简介（3）端头翻孔模（图6-11）上模采用带斜楔的装置，在一次行程中，先将毛坯端部压倾斜再压平，从而完成翻边工序，操作简单，定位可靠。将毛坯放入右固定凹模内，搬动凸轮手把使左活动凹模右行，把毛坯夹紧。上模下行，压平凸模的导头导正毛坯．然后由三块组成的环状翻边凸模把毛坯端部压斜，见图6-11（a）。上模继续下行，楔面作用使翻边凸模沿径向撑开，压平凸模的环状平面将毛坯压平，见图6-11（b）。上模回程，在橡皮和拉簧的作用下，使三块翻边凸模复位合拢。其它冲压工艺简介1—压平凸模；2—压紧套；3、8—垫板；4—翻边凸模；5—右活动凹模；6—盖板；7—右固定凹模；9—凸轮手把图6-11端头翻边模其它冲压工艺简介（4）翻口、局部成形模（图6-12）工件用凸模5的头部和定位块9定位，当压力机滑块到下死点时，冲模处于镦死状态；当压力机滑块上行时，成形凸模4在托杆6的作用下将制件从凸模上顶出，并在顶销7经弹簧8的作用下使工件脱开成形凸模4，最后，顶出器2在打杆1的作用下将制件推下。为便于维修，凹模3做成镶块式的，为了保证使用寿命，凸模5和凹模3用合金钢制造。其它冲压工艺简介1—打杆；2—顶出器；3—凹模；4、5—凸模；6—托杆；7—顶销；8—弹簧；9—定位块图6-12翻口、局部成形模其它冲压工艺简介6.2缩口工艺与模具设计6.2.1缩口工艺的特点及变形程度通过缩口模使筒形或管形件口部直径缩小的加工工艺叫缩口。图6-12所示，采用锥形面凹模对筒形件口部进行缩口成形。缩口时，缩口端的材料在锥形凹模的压力下向凹模内滑动，直径减小，壁厚和高度增加。制件厚度不大时，可以近似认为变形区处于两向受压的平面应力状态(切向和径向)，而主要受切向压力作用。应变则是径向压缩应变为最大应变，因而厚度和长度方向为伸长变形，且厚度方向的变形量大于长度方向的变形量。其它冲压工艺简介图6-12缩口时制件的受力状态其它冲压工艺简介图6-12缩口时制件的受力状态缩口变形程度用缩口系数表示:(6-10)式中——总缩口系数；——第n次缩口后的尺寸，mm；——缩口前的尺寸，mm。缩口系数与材料的力学性能、料厚、凹模的锥角、模具的形式、凹模型面的粗糙度、润滑条件、制件缩口端边缘质量等条件有关。0nsdMdsMnd0d其它冲压工艺简介材料名称模具形式无支承外支承内外支软钢0.70～0.750.55～0.600.30～0.35黄铜H62、H680.65～0.700.50～0.550.27～0.32铝0.68～0.720.53～0.570.27～0.32硬铝（退火）0.73～0.800.60～0.630.35～0.40硬铝（淬火）0.75～0.800.68～0.720.40～0.43表6-6各种材料首次变形的缩口系数1m其它冲压工艺简介6.2.2缩口工艺计算6.2.2.1缩口次数计算如果计算出的缩口系数值小于表6-6中的时，则需要多次缩口，其缩口次数一般按下式估算。式中——为平均缩口系数，计算时可按表6-7查。lnlnsjmnmjm（6-11）其它冲压工艺简介材料材料厚度/mm～0.5＞0.5～1＞1黄铜0.850.8～0.70.7～0.65钢0.850.750.7～0.65表6-7平均缩口系数jm其它冲压工艺简介6.2.2.2各次缩口系数的确定由于材料变形过程中会产生加工硬化，从缩口工艺考虑，缩口次数不宜过多。多次缩口时。前一次缩口应尽量为后工序创造有利条件，也就是说具备足够的预备变形，否则后续缩口工序会产生失稳，导致后道工序无法进行，致使零件产生缺陷。其它冲压工艺简介各次缩口系数可按下式来选择：首次缩口系数：(6-12)第二次缩口系数：(6-13)以后各次缩口系数：（6-14）10.9mm(1.05~1.1)njmm(1.0