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模具设计冲压加工的三要素

发布时间:2020-03-03 10:06:57 来源:范文大全 收藏本文 下载本文 手机版

冲压加工的三要素

1、合理的冲压成形工艺

2、先进的模具

3、高效的冲压设备

冲压加工的特点

属少、无屑加工,能加工形状复杂的零件,零件精度较高,零件强度、刚性高而重量轻、外表光滑美观,材料利用率高,生产率高,便于实现机械化和自动化,操作方便,要求的工人技术等级不高,产品的成本低。

缺点:模具要求高、制造复杂、周期长、制造费昂贵,因而在小批量生产中受到限制。生产中有噪音。

四、常见分离工序与成型工序

分离工序

成型工序

按基本变形方式分类

(一)冲裁定义

使材料沿封闭或不封闭的轮廓剪裂而分离的冲压工序称为冲裁,如冲孔、落料等。

(二)弯曲定义

将材料弯成一定角度或形状的冲压工序称为弯曲,如压弯、卷边、扭曲等。

(三)拉深定义

将平板毛坯拉成空心件,或将空心件的形状和尺寸用拉深模作进一步改变的冲压工序,称为 拉深,分不变薄拉深和变薄拉深。

(四)成形定义

使材料产生局部变形,以改变零件或毛坯形状的冲压工序称为成形,如翻边、缩口等。冲压对版聊的基本要求

(一)对力学性能要求

(二)对化学成分的要求

(三)对金相组织的要求

(四)对表面质量的要求

(五)对材料厚度公差的要求

板料力学性能与冲压成形性能的关系

(一)屈服强度(σs)

(二)屈强比(σs/σb)

(三)伸长率

(四)硬化指数n

(五)厚向异性系数γ

(六)板平面各向异性指数Δγ

压力机的型号和技术参数JB23-63型号的意义是:

现将型号的表示方法叙述如下。第一个字母为类的代号,“J”表示是机械压力机。第二个字母代表同一型号产品的变型顺序号,凡主参数与基本型号相同,但其他某些次要参数与基本型号不同的称为变型。“B”表示第二种变型产品。第

三、四个数字为列、组代号,“2”代表开式双柱压力机,“3”代表可倾机身。

横线后的数字代表主参数,一般用压力机的公称压力作为主参数,型谱中的公称压力用工程单位“吨”表示,故转换为法定单位制的“千牛”时,应将此数字乘以10。例中63代表63tf,乘以10即为630KN。

有的压力机在数字后面还有一个字母,它代表重大改进顺序号。凡型号已经确定的锻压机械,若结构和性能与原产品有显著的不同时,称为改进,如“A”表示第一次改进。冲裁工艺与模具设计

1、、冲裁的定义:利用冲模使板料相互分离的冲压工序

2、冲裁分类:

根据冲裁变形机理的不同,冲裁工艺可分为普通冲裁和精密冲裁两大类。普通冲裁是由凸凹模刃口之间产生剪裂纹的形式实现材料分离的,冲出的冲件断面比较粗糙,精度较低。而精密冲裁则是以塑性变形的形式实现材料分离的,冲出的冲件断面比较光洁,精度较高。

3、冲裁过程:

(1).弹性变形阶段

变形区内部材料应力小于屈服应力 。(2).塑性变形阶段

变形区内部材料应力大于屈服应力。凸、凹模间隙存在,变形复杂,并非纯塑性剪切变形, 还伴随有弯曲、拉伸,凸、凹模有压缩等变形。(3).断裂分离阶段

变形区内部材料应力大于强度极限。 4断面质量分析

它由塌角、光亮带、断裂带和毛刺四个部分组成。

塌角带:弹性变形阶段产生,大小与材料塑性和模具间隙有关。光亮带:塑性剪切变形时产生,质量最好的区域。断裂带:撕裂造成。毛刺区:模具拉挤结果,毛刺不可避免。此外,间隙不正常、刃口不锋利,还会加大毛刺。 影响冲件尺寸精度的因素:一是冲模本身的制造精度,二是模具间隙,三是材料性质,

四是工件形状与尺寸等。其中间隙起主导作用。

6、间隙对模具寿命的影响

冲裁过程中模具的失效形式一般有:磨损、崩刃和凹模洞口胀裂三种。(1)间隙对磨损的影响

在保证冲件质量的前提下,为了减小凸、凹模的磨损,延长模具的使用寿命,应采用大间隙冲裁。

(2)间隙对凹模洞孔胀裂的影响。

当采用大间隙冲裁时,落料件尺寸小于凹模刃口尺寸,因此,很容易从凹模洞口落下,推件力接近于零,不会把凹模洞口胀裂。

(3)间隙对崩刃影响。

当采用小间隙冲裁时,凸、凹模刃口的垂直力和侧压力增大,另外,模具受到制造误差和装配精度的限制,凸模不可能绝对垂直于凹模上平面,间隙也不会绝对均匀分布,过小的间隙会造成凸模与凹模啃口甚至崩刃

7、冲裁模间隙

Z=DA-DT(2-1)

冲裁模凸模和凹模之间的间隙,不仅如上节中阐明的对冲件的质量有影响,而且还影响模具的寿命、冲裁力、卸料力和推件力等。因此,间隙是一个非常重要的工艺参数。 确定间隙的理论根据

在实际生产中,主要根据冲件的断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素给间隙规定一

个范围的值,以满足冲裁件设计的要求。这个范围的最小值称为最小合理间隙,最大值称为最大合理间隙。在设计和制造模具时,应采用最小合理间隙。确定间隙值的方法有理论计算法和经验查表法两种。 确定间隙的理论根据

由于理论计算方法在生产中使用不方便,为此,可根据下述原则选用经验间隙:

(1)冲件尺寸精度在IT11级以上,断面粗糙度Ra小于1.6,采用普通模具用小间隙冲裁,大多数情况下是难以达到要求的。一般宜采用光洁冲裁或冲裁后整修,目前应推广使用精密冲裁。

(2)冲件尺寸精度在IT12级以上,断面不允许有较大斜度时,一般采用小间隙冲裁。但对材料厚度小于2毫米的薄料和硬材料,由于断面情况不明显,为提高模具寿命,可在间隙的基础上适当放大冲裁间隙,采用较大间隙冲裁。

(3)冲件尺寸精度在IT13~IT15级的非配合尺寸,以及断面无要求的冲裁件,为了提高模具使用寿命,应采用大间隙冲裁。

此外,在高速冲裁和硬质合金模具中。为了提高模具寿命,也应采用大间隙冲裁

10、凸模和凹模工作部分尺寸计算的原则

测量尺寸应以光亮带部分为基准,如不考虑弹性回复,光亮带尺寸应和凸模(或凹模)尺寸一致。

(1)落料时应以凹模为基准进行计算。冲孔时应以凸模为基准进行计算。

(2)凸、凹模在使用过程中都会磨损,为了提高模具使用寿命,在模具设计时,应把凹模尺寸取在接近最小极限尺寸处,把凸模尺寸取在接近最大极限尺寸处。

(3)在实际生产中,为了便于加工,一般把落料凹模尺寸计算好后换算到凸模上去,凹模上不注形状尺寸,只注凹模洞口位置尺寸。(4)凸模制造公差

可选用IT6-IT8级精度。也可按如下经验选取。

50毫米以下的尺寸取0.01-0.03mm;50-100毫米取0.03-0.05mm;100-200毫米取0.04-0.06mm。很少有大于0.1mm的公差。

冲裁力的计算

用普通平刃凸模冲裁时,冲裁力F一般按下式计算:F=KL ì t式中:

F——冲裁力(N);L——冲件周长(mm); t——材料厚度(mm);ì ——抗剪强度(MPa); K——系数。

卸料力、推件力及顶件力计算

卸料力:从凸模上卸下紧紧箍在凸模上的条料所需的力;推件力:将梗塞在凹模洞口内的落料件或废料向下推出所需的力;顶件力:逆冲裁方向将落料件或废料从凹模洞口顶出所需的力。

降低冲裁力的方法

当冲件材料较厚且冲件尺寸较大,所需的冲压力很大,而压力机的压力不够时,可采用以下三种方法来降低冲压力。(1)、阶梯凸模冲裁(图2-17)在多凸模的冲裁中,将凸模设计成不同长度,使凸模工作端面呈阶梯式布置(图2-17)。这样各凸模冲裁力的最大值不同时出现,以此降低总的总裁力。(2).斜刃冲裁(图2-18)

(3)、加热冲裁: 材料在加热状态下,抗剪强度明显下降,所以,加热冲裁能降低冲裁力 排

样原则

1、提高材料利用率

废料分为:工艺废料和结构废料两种。

工艺废料:工件与工件间和工件与条料侧边之间留下的废料,以及料头,料尾和边余料也是工艺废料。

结构废料:由工件结构形状而产生的废料。要提高材料的利用率,主要应从减少工艺废料着手

2、使工人操作方便、安全、减轻工人的劳动强度。条料在冲裁过程中翻动要少,在材料利用率相近似时,应尽可能选用条料宽度大的,步距小的排样方法。它不但操作方便,而且减少板料的剪裁次数,节省剪裁备料的时间。

3、使模具结构简单,模具寿命提高。

4、排样应保证冲裁件的质量。 排样方法

1、有废料排样(a):

冲件与冲件之间及冲件与条料侧边之间都留有工艺废料,冲裁沿冲件全部外形冲裁,冲件尺寸完全由冲模来保证,因此,冲件精度高,模具寿命长,但材料利用率低。

2、少废料排样(b):

沿冲件部分外形切断或冲裁,只在冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。因受剪切条料质量和定位误差的影响,有的冲件质量差,但材料利用率高,可达70%~90%。且模具结构简单。

3、无废料排样(c,d):

冲件与冲件之间,冲件与条料侧边之间均无搭边。

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