沖壓成型技術(shù)

1、沖壓成型技術(shù)第一章 緒論1.冷沖壓利用模具和沖壓設(shè)備對(duì)板料金屬進(jìn)行加工，以獲得所需要的零件形狀和尺寸。1. 冷沖壓工藝可分為：分離工序和成型工序兩大類。2. 冷沖壓中的分離工序主要包括：落料、沖孔和切割等。3. 冷沖壓的成形工序可分為：彎曲、拉深、翻孔、翻邊、賬形、擴(kuò)口、縮口和旋壓等。1. 冷沖壓工藝有哪些特點(diǎn)：（1） 生產(chǎn)效率搞。（2）加工成本低，材料利用率搞。（3）產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定。（4）操作簡(jiǎn)單（5）容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化2.冷沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)： （1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化。（2）模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)的現(xiàn)代化。（3）冷沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化。（4）建議模具、通用組合模具，數(shù)控沖壓等適

2、合小批量工件生產(chǎn)。（5）改進(jìn)板料性能，提高其成形能力和使用效果。第二章 沖裁1.沖裁：是利用模具使板料生產(chǎn)分離的沖壓工序，包括落料、沖孔、剖切、修邊等。2.沖孔：用沖模沿封閉輪廓曲線在工件上沖出所需形狀的孔叫沖孔。沖下部分是廢料。3.模具壽命：是以沖出合格制品的沖裁次數(shù)來衡量，分兩次刃磨壽命與全部磨損后的總壽命。4當(dāng)沖裁間隙較大時(shí)，沖裁后因材料彈性回復(fù)，使沖孔件尺寸大于凸模尺寸5從板料上沖下所需形狀的工件（或毛坯）稱落料。6斜刃沖裁比平刃沖裁有沖裁力小的優(yōu)點(diǎn)。 7沖制一工件，沖裁力為 F ，采用剛性卸料、下出件方式，則總壓力為沖裁力 + 推料力。8板料沖裁時(shí)變形區(qū)的強(qiáng)壓應(yīng)力區(qū)是位于凸模端面靠近

3、刃口處。9、使沖裁過程的順利進(jìn)行，將梗塞在凹模內(nèi)的沖件或廢料順沖裁方向從凹模孔中推出，所需要的力稱為推料力。10切邊是分離工序，翻邊是成形工序。11連續(xù)模中，條料送進(jìn)方向的定位有多種方法，當(dāng)進(jìn)距較小，材料較薄。而生產(chǎn)效率高時(shí)，一般選用側(cè)刃定位較合理。1沖裁主要包括：落料、沖孔、切口、剖切、修邊等。2從板料沖下所需形狀的零件叫落料。3在沖裁應(yīng)力狀態(tài)中，凹模端面處材料的應(yīng)力狀態(tài)為：軸向壓應(yīng)力、徑向拉應(yīng)力。4影響沖裁件質(zhì)量的因素有：凸凹模間隙大小及分布的均勻性，模具刃口狀態(tài)，模具結(jié)構(gòu)與制造精度，材料性質(zhì)等。5凸凹模間隙大小及均勻程度是影響沖件質(zhì)量的主要因素。6在沖裁模中，凸模刃口磨盾時(shí)，毛刺產(chǎn)生在落

4、料制件上，凹模刃口磨鈍時(shí)，毛刺產(chǎn)生在所沖孔上。7、用斜刃口模具沖裁時(shí)，為了得到平整的零件，落料時(shí)應(yīng)將凹模做成斜刃，沖孔時(shí)應(yīng)將凸模做成斜刃。8、光潔沖裁包括：小間隙圓角凹模沖裁和負(fù)間隙沖裁。9、進(jìn)行齒圈壓板沖裁（精沖）應(yīng)滿足的條件是： （1）模具上有齒圈壓板、頂出器（或還有頂桿），以形成刃口部位的三向壓應(yīng)力狀態(tài)。（2）選擇合適的頂出力和齒圈壓板力。（3）模具沖裁間隙很小，Z=0.01mm。（4）刃口部位必須圓角，R=0.010.03mm。沖孔時(shí)，凸模帶小圓角；落料時(shí)，凹模帶小圓角。2. 沖裁過程中，沖壓件的斷面的特征區(qū)和影響的因素：1) 圓角帶，影響因素有：材料性質(zhì)、工件輪廓形狀、凸凹模間隙2)

5、 光亮帶，影響因素有：材料的塑性、凸凹模間隙、模具刃口的磨損程度3) 斷裂帶，影響因素有：材料塑性差、刃口間隙大、斷裂帶大3.沖裁中凸凹模間隙如何影響沖裁件的端面質(zhì)量：1) 凸凹模間隙合理：上下裂紋重合，沖裁件斷面比較平整光滑，毛刺很少，并且沖裁力較小。2) 凸凹模間隙過?。荷舷铝鸭y中間產(chǎn)生二次剪切，沖裁件斷面垂直，毛刺較長(zhǎng)但易去除。3) 凸凹模間隙過大：材料因拉應(yīng)力增加而被撕裂，沖裁件光亮帶減少，塌角和撕裂帶增大，毛刺大而厚。4精沖模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn): 1.精沖成形凸凹模間隙小,沖裁力較大，對(duì)模具的剛性與精度要求較高； 2.凸凹模間隙極小，為保證間隙均勻，要有精確而穩(wěn)定的導(dǎo)向裝置；應(yīng)選用滾珠導(dǎo)

6、向. 3.嚴(yán)格控制凸模進(jìn)入凹模的深度,以避免刃口損壞. 4.要考慮模具工作部分的排氣問題。5、降低沖裁力的方法有：（1）將材料加熱紅沖。只適合厚料。（2）在多個(gè)凸模的沖裁模中，將凸模長(zhǎng)度作階梯布置，其中將小凸模設(shè)計(jì)短些，將大凸模設(shè)計(jì)長(zhǎng)些。（3）用斜刃口模具沖裁，沖孔時(shí)，將凸模刃口做成斜刃口，凹模刃口做成平刃口；落料時(shí)，將凹模刃口做成斜刃口，凸模刃口做成平刃口。9凸凹模刃口尺寸的計(jì)算。有一零件，如圖所示，材料為Q235A，采用落料成形，查得磨損系數(shù)為X0=0.75,請(qǐng)計(jì)算落料凹模的刃口尺寸。（不考慮模具的制造公差，計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）第一類尺寸：磨損后尺寸增大。： ： ： 第二類尺寸：磨損后尺

7、寸減小。： 第三類尺寸：磨損后尺寸不變。： 第3章 彎曲1、彎曲回彈：板料常溫下的彎曲總是伴有彈性變形的，所以卸載以后，總變形部分立即恢復(fù)，引起工件回跳，回跳又稱為回彈，回彈的結(jié)果表現(xiàn)在彎曲件曲率和角度的變化。2、應(yīng)力中性層：板料彎曲時(shí)，毛坯截面上的應(yīng)力，在外層的拉應(yīng)力過渡到內(nèi)層壓應(yīng)力時(shí)，發(fā)生突然變化的或應(yīng)力不連續(xù)的纖維層，稱為應(yīng)力中性層。3校正彎曲：板料經(jīng)自由彎曲階段后，開始與凸、凹模表面全面接觸，此時(shí)，如果凸模繼續(xù)下行，零件受到模具擠壓繼續(xù)彎曲，彎曲力急劇增大，稱為校正彎曲，其目的，在于減少回彈，提高彎曲質(zhì)量。4為了避免彎裂，一般彎曲線方向與材料纖維方向垂直。5、材料屈服強(qiáng)度小，則反映該材

8、料彎曲時(shí)回彈小。6不對(duì)稱的彎曲件，彎曲時(shí)應(yīng)注意防止偏移。7.彎曲零件可以在壓力機(jī)上用模具彎曲，也可用于用彎曲機(jī)進(jìn)行折彎或滾彎。8.彎曲過程中的應(yīng)變中性層用彎曲件毛坯長(zhǎng)度計(jì)算，應(yīng)力中性層用以計(jì)算彎曲應(yīng)力和應(yīng)力分析。9.板料彎曲時(shí)，以中性層為界，外層纖維受拉使厚度減薄，內(nèi)層纖維受壓使板料增厚。10.校正彎曲的目的在于減少回彈，提高彎曲質(zhì)量。11.減小回彈的措施有：（1）從沖壓件結(jié)構(gòu)工藝上改進(jìn)彎曲件局部結(jié)構(gòu)和選用合適材料：在彎曲件變形區(qū)設(shè)加強(qiáng)筋，選用彈性模量大而屈服強(qiáng)度低的材料來彎曲，彎曲前進(jìn)行退火。（2）在模具上補(bǔ)償回彈，減小回彈引起的彎曲誤差。（3）采用校正彎曲減小回彈。（4）采用拉彎法減小回彈

9、。12、影響彎曲回彈的因素：影響彎曲回彈的因素：（1）材料的機(jī)械性能；（2）切向應(yīng)變的大??；（3）彎曲角的大小。13.彎減少曲回彈的措施有：（1）改進(jìn)彎曲件局部結(jié)構(gòu)和選用合適材料；（2）補(bǔ)償法；（3）校正法；（4）拉彎法。14、彎曲件的展開長(zhǎng)度計(jì)算：如圖所示為一彎曲零件，材料為15#鋼，材料的內(nèi)移系數(shù)x0見表1,請(qǐng)計(jì)算該彎曲零件的展開長(zhǎng)度 。（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)） 表1 彎曲90°時(shí)內(nèi)移系數(shù)x0的數(shù)值 r/t0.10.250.51.02.03.04.0>4.0x00.320.350.380.420.4450.470.4750.5解:查表確定中性層的內(nèi)移系數(shù)：R2： r/t=2

10、/2=1，查表1，得內(nèi)移系數(shù)x0=0.42。R4： r/t=4/2=2，查表1，得內(nèi)移系數(shù)x0=0.445。 計(jì)算圓角處的中性層半徑：R2： =2+0.42×2=2.84 R4： =4+0.445×2=4.89 展開后的長(zhǎng)度 第四章 拉深1帶料連續(xù)拉深：系利用多工位級(jí)進(jìn)模在帶料上進(jìn)行多道拉深，最后將工件從帶料上沖裁下來。1拉深變形過程中，成形前毛坯的扇形單元，拉深后變?yōu)楣ぜ北诘木匦螁卧?拉深時(shí)，危險(xiǎn)區(qū)常指圓角區(qū)。3拉深時(shí)，用等面積法確定坯料尺寸，即坯料面積等于拉深件的表面積。4拉深過程中，坯料的凸緣部分為變形區(qū)。5拉深時(shí)，拉破缺陷往往從凸模圓角區(qū)靠上部_位置開始。6拉深

11、時(shí)，模具采用壓邊裝置的目的是防止起皺。1彈性壓邊裝置用于單動(dòng)壓床。壓邊力系由氣墊、彈簧或橡皮產(chǎn)生。2旋轉(zhuǎn)體零件系采用圓形毛坯，其直徑按面積相等的原則計(jì)算。3決定間隙c時(shí)，不僅要考慮材質(zhì)和板厚，還要考慮工作的尺寸精度和表面質(zhì)量要求。4帶法蘭的圓筒件拉深時(shí)，其變形可以利用圓筒件拉深的公式進(jìn)行分析計(jì)算。5對(duì)淺階梯圓筒零件，每個(gè)階梯高度不大，但相鄰階梯的直徑差較大而不能一次拉深時(shí)，可先拉深成球形或大圓角的圓筒件，然后用校形獲得所需的零件形狀和尺寸。6錐形零件拉深時(shí)，變形區(qū)可分為三部分：法蘭平面區(qū)，板料與凹模圓角接觸區(qū)，位于凸、凹模間隙的自由表面區(qū)。7在生產(chǎn)中，帶料連續(xù)拉深的型式和成形特點(diǎn)：（1）無切口

12、的連續(xù)拉深，即在整體帶料上拉深，相鄰兩個(gè)拉深件之間相互約束，材料在縱向流動(dòng)較困難，容易拉裂。有點(diǎn)是節(jié)省材料，用于拉深不太困難的。（2）有切口的連續(xù)拉深是在零件的相鄰處切開。兩零件相互影響和約束就較小，拉深次數(shù)可以少些，模具簡(jiǎn)單，但毛坯材料消耗較多，這種拉深一般用于拉深較困難的。8防止工件拉深開裂的主要方法:（1）采用適當(dāng)?shù)睦畋取＃?）適當(dāng)?shù)膲哼吜Α＃?）增加凸模表面的粗糙度。（4）對(duì)凹模進(jìn)行潤(rùn)滑，減少阻力。9、圓筒件拉深過程中，工件的變形區(qū)分為:（1）法蘭區(qū)：受徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力（2）凹模圓角區(qū)：材料受拉深和塑性彎曲，（3）圓筒側(cè)壁區(qū)(傳力區(qū))：受軸向拉伸，（4）圓筒底部區(qū)。（5）凸模圓

13、角區(qū)：板料產(chǎn)生塑性彎曲和徑向拉伸。圖310、拉深零件的展開尺寸計(jì)算：見教材。圖3所示為一圓筒拉深件： 材料08F鋼。 （1）、請(qǐng)計(jì)算該圓筒件的毛坯直徑，其中查得修邊余量為5mm。設(shè)該圓筒件的毛坯直徑D0，加上修邊余量圓筒件高65+5=70mm。因?yàn)榱虾駎=2>1，厚度的中心計(jì)算。圓筒件直筒的面積為：×（36-2）×（70-2-3）=6942.92(mm2)。圓筒底圓面積：/4×(36-2×2-3×2)2=530. 93 (mm2)。圓筒底部圓環(huán)面積：/4×2(3+1)(36-2×2-3×2)8×(3

14、+1)613.75 (mm2)。毛坯直徑D0=(6942.92+530.93+613.75)/×40.5=101.48(mm) 。 （2）、請(qǐng)計(jì)算總的拉深系數(shù):總的拉深系數(shù)m=(36-2×2)/101.48=0.315.第五章 脹形與翻邊1脹形：利用模具強(qiáng)迫板料厚度減薄荷表面積增大，以獲取零件幾何形狀的沖壓加工方法叫做脹形。1圓孔翻邊時(shí)，主要的變形是坯料切向的伸長(zhǎng)和厚度方向的收縮。2翻邊成形按工藝特點(diǎn)劃分有內(nèi)孔（圓孔或非圓孔）翻邊、外緣翻邊和變薄翻邊等方法。3翻邊成形按變形性質(zhì)劃分時(shí)，有伸長(zhǎng)類翻邊、壓縮類翻邊以及屬于體積成形的變搏翻邊等。4在外緣翻邊的毛坯計(jì)算中，內(nèi)曲翻邊可

15、參考圓孔翻邊毛坯計(jì)算方法；彎曲翻邊可參考淺拉深毛坯計(jì)算方法。5在非圓孔翻邊中，如果圓孔上沒有直線段或外凸的弧線段，則翻邊的變形性質(zhì)仍屬伸長(zhǎng)類翻邊；如果孔緣輪廓具有直線段或外凸的弧線段，翻邊的變形性質(zhì)屬于復(fù)合成形方式。6影響圓孔翻邊成形極限的因素有哪些？答：（1）材料延伸率和應(yīng)變硬化指數(shù)n 大；（2）孔緣的毛刺和硬化情況，為了避免毛刺降低成形極限，翻邊時(shí)需將預(yù)制孔有毛刺的一側(cè)朝向凸模放置。（3）用球形、錐形和拋物形凸模翻邊時(shí)，變形條件比平底凸模優(yōu)越；（4）板料相對(duì)厚度越大，成形極限愈大。第七章 沖壓工藝設(shè)計(jì)1編制沖壓工藝過程需要考慮的問題：1），對(duì)沖壓件進(jìn)行工藝分析。2），通過分析比較，確定最佳

16、工藝方案。3)，確定模具結(jié)構(gòu)模型。4）合理選擇沖壓設(shè)備。5），編寫工藝文件和設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。2彎曲件成形時(shí)，應(yīng)滿足哪些工藝要求？對(duì)于，1）直邊長(zhǎng)度L，L1不宜過小，一般其值應(yīng)大于2t，2)，彎曲處的圓角半徑，不能小于最小彎曲半徑，3）彎曲時(shí)應(yīng)防止孔的變形，要求孔壁與彎曲處有適當(dāng)距離L，4）彎曲件形狀應(yīng)盡量對(duì)稱，以避免壓彎時(shí)的毛坯偏移，5）多次彎曲的沖壓件，為防止材料移動(dòng)，更需要考慮在沖壓件上設(shè)計(jì)出定位工藝孔。第八章 沖模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)1、連續(xù)模：連續(xù)模也是多工序模具，即在壓力機(jī)的一次行程內(nèi)，在連續(xù)模具的多個(gè)不同工位上完成多道沖壓工序的模具。2、復(fù)合模：復(fù)合模是在壓力機(jī)的一次行程內(nèi)，在模具唯一的一個(gè)工位上完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。3、壓力中心：沖裁時(shí)的合力作用點(diǎn)或多工序模各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)，稱為模具的壓力中心。1模具在最低