板料冲压

第四章板料冲压板料冲压又叫冷冲压，它是利用冲模使板料产生变形或分离，从而获得具有一定形状和尺寸的锻件的工艺方法。冷冲压所用材料一般为小于4mm的板料、条料、带料等，所用设备为冲床和剪床。冷冲压的特点（1）可生产形状复杂的零件、零件精度高、表面粗糙度低、互换性好。零件的强度高、刚度好。（2）材料的利用率高，一般可达70—80%。（3）适应性强，金属及非金属均可用冲压方法加工。零件可大可小。（4）生产率高，每分钟可冲压小件数千件，易实现机械化和自动化。（5）模具结构复杂、制造成本高。板料冲压的基本工序板料冲压的基本工序包括分离工序和变形工序两大类。其中分离工序包括剪切、冲裁（分落料和冲孔）、切口、修边和剖切等。变形工序包括弯曲、拉伸、翻边、成形等。1.分离工序分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序。如落料、冲孔、切断、精冲等。板料冲压的基本工序落料及冲孔落料是被分离的部分为成品，而周边是废料；冲孔是被分离的部分为废料，而周边是成品;落料过程冲孔过程冲裁变形过程冲裁变形过程包括三个阶段，即弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段凸凹模间隙对冲裁件质量的影响间隙小间隙大间隙适中凸凹模刃口尺寸的确定设计落料模时，应先按落料件确定凹模刃口尺寸，取凹模作设计基准件，然后根据间隙Z确定凸模尺寸（即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值）。设计冲孔模时，先按冲孔件确定凸模尺寸，取凸模作设计基准件，然后根据间隙Z确定凹模尺寸（即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值）。落料凹模和冲孔凸模尺寸落料凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小的尺寸。冲孔凸模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸。冲裁件的排样排样是指落料件在条料，带料或板料上合理布置的方法。落料件的排样有两种类型：无搭边排样和有搭边排样。修整修整是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，以切掉普通冲裁时在冲裁件断面上存留的剪裂带和毛刺，从而提高冲裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度。修整后冲裁件公差等级达IT6～IT7，表面粗糙度Ra为0.8～1.6μm。修整工序简图变形工序变形工序是使坯料一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序。它包括弯曲、拉深、翻边、成形等工序。弯曲变化过程弯曲是将坯料弯成一定的角度，一定的曲率形成一定形状零件的工序。弯曲时还应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向垂直。回弹现象--由于弹性变形的恢复，坯料略微弹回一点，使被弯曲的角度增大。一般回弹角为0～10°。与坯料纤维方向垂直拉深过程及变形特点：拉深过程如图示，其凸模和凹模有一定的圆角，其间隙一般稍大于板料厚度。拉深件的底部一般不变形，厚度基本不变。直壁厚度有所减小。圆筒形零件的拉深拉深也称拉延，是利用模具使冲裁后得到的平面毛坯变成为开口空心零件的冲压工艺。拉深变形过程拉深中常见的缺陷有拉穿和起皱从拉深过程中可以看到，拉伸件中最危险的部位是直壁与底部的过渡圆角处，当拉应力超过材料的强度极限时，此处将被“拉穿”。防止“拉穿”的措施有：正确选择拉伸系数合理设计拉深模工作零件起皱是由于法兰部分在切向力的作用下导致的结果。为了防止起皱，可用压边圈把坯料压紧。正确选择拉深系数拉深件直径d与坯料直径D的比值称为拉深系数，用m表示，即m=d/D。拉深系数不小于0.5～0.8。坯料的塑性差取上限值，塑性好取下限值。如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可采用多次拉深工艺。第一次拉深系数m1=d1/D第二次拉深系数m2=d2/d1第几次拉深系数mn=dn/dn-1总的拉深系数m=m1×m2×mn其它冲压成型胀形主要用于平板毛坯的局部胀形（或叫起伏成型），如压制凹坑，加强筋，起伏形的花纹及标记等。另外，管类毛坯的胀形（如波纹管）、平板毛坯的拉形等，均属胀形工艺。1.胀形管坯胀形1—凸模；2—凹模；3—坯料；4—橡胶；5—外套翻边是在坯料的平面部分或曲面部分上使板料沿一定的曲率翻成竖立边缘的冲压成型方法。分内孔翻边和外缘翻边两种。2.翻边旋压的基本要点是：(1)合理的转速;(2)合理的过渡形状;(3)合理加力。3.旋压翻边筒旋压1.简单冲模在冲床的一次冲程中只完成一个工序的冲模，称为简单冲模。模具简单，造价低。冲模的分类和构造简单冲模冲床的一次冲程中，在模具不同部位上同时完成数道冲压工序的模具，称为连续模。生产率高，要求定位精度高。2.连续冲模（级进模）连续冲模冲床的一次冲程中，在模具同一部位上同时完成数道冲压工序的模具，称为复合模。精度高，模具复杂。3.复合冲模落料拉伸复合冲模拉伸件锻造及冲压零件的结构工艺性设计零件时，不仅要保证其良好的使用性能，还应考虑其锻造、冲压时的工艺性能。为使零件的结构便于加工，降低成本，提高生产效率，就要对被加工零件的毛坯在形状、尺寸、精度等方面给于限定或规定。自由锻造采用简单、通用的工具，锻件的形状和尺寸精度很大程度上取决于锻工的技术水平，所以锻件的形状不能复杂。自由锻件的结构工艺性自由锻件的结构工艺性避免锥体和斜面结构几何体间的交接处不应形成空间曲线自由锻件的结构工艺性自由锻件上不应设计出加强肋、凸台、工字形截面截面变化大的锻件，采用组合连接对冲裁件的要求冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用。应避免长槽与细长悬臂结构，否则制造模具困难。利用率高利用率低落料外形不合理冲压件的结构工艺性零件形状与节约材料的关系冲裁件的内、外形转角处，要尽量避免尖角，应以圆弧连接。以避免尖角处应力集中被冲模冲裂。冲孔件尺寸与厚度关系合理弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径，并应考虑材料纤维方向，以免成型过程中弯裂。弯曲边过短不易弯成型，故应使弯曲边高度H＞2s。若H＜2s，则必须压槽，或增加弯曲边高度，然后加工去掉。对弯曲件的要求弯曲带孔件时，为避免孔的变形，孔的边缘距弯曲中心应有一定的距离（如图）。图中L＞1.5～2s。当L过小时,可在弯曲线上冲工艺孔,如对零件孔的精度要求较高，则应弯曲后再冲孔。对拉伸件的要求拉深件外形应简单、对称，且不宜太高。以便使拉深次数尽量少，并容易成型。拉深件的圆角半径（如图示）应满足：rd≥S，R≥2S，r≥（3-5）S。否则，应增加整形工序。拉深件的壁厚变薄量一般要求不应超出拉伸工艺壁厚变化的规律（最大变薄率约在10%～18%左右）。思考题1.工件拉深时为什么会起皱？为什么会拉穿？采取什么措施解决上述问题？2.冲下列零件时，应采用哪些冲压工序？饭盒；煤气罐封头；脸盆；硬币。3.如何利用弯曲回弹现象设计弯曲模，使工件得到准确的弯曲角度？