沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)

1、沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書廣東工業(yè)大學(xué)材料與能源學(xué)院2013 年 3 月目錄實(shí)驗(yàn)一BHB-80A型板料試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理與操作3實(shí)驗(yàn)二沖杯實(shí)驗(yàn)10實(shí)驗(yàn)三擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)13實(shí)驗(yàn)四沖模拆裝與測(cè)繪15實(shí)驗(yàn)一沖模拆裝與測(cè)繪一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.了解沖壓模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理及拆裝工藝過程；2. 了解沖壓模具上各主要零件的作用、相互間的裝配關(guān)系以及加工要求。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.實(shí)驗(yàn)者自行拆裝一幅沖壓模具，測(cè)繪該模具簡(jiǎn)圖；2通過所拆裝的沖壓模具，歸納沖壓模具組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 分析沖壓成形零件在該付模具中的定位、卸料等加工方法三、實(shí)驗(yàn)工具：典型沖壓模具一幅、鉗工臺(tái)、游標(biāo)卡尺、扳手、銅棒等常 用工具。四、實(shí)驗(yàn)要求：學(xué)生

2、在老師的指導(dǎo)下分組協(xié)同完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。五、實(shí)驗(yàn)步驟：1在教師指導(dǎo)下，了解沖模類型和總體結(jié)構(gòu)。2拆卸沖模，詳細(xì)了解沖模每個(gè)零件的名稱、結(jié)構(gòu)和作用。3重新裝配沖模，進(jìn)一步熟悉沖模的結(jié)構(gòu)、工作原理及裝配過程。4按比例繪出你所拆裝的沖模的結(jié)構(gòu)草圖。六、考核形式：根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程操作及編寫的實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)定成績(jī)。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1. 簡(jiǎn)要說明沖壓模具的拆裝過程；2. 簡(jiǎn)述模具的工作原理及各主要零件的作用；3. 用計(jì)算機(jī)繪制模具裝配圖，并注明各零件的名稱。沖模零件明細(xì)表序號(hào)名稱用途材料實(shí)驗(yàn)二BHB-80A型板料試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理與操作一，實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈱?shí)驗(yàn)機(jī)的基本構(gòu)造原理，掌握對(duì)它的基本操作。二，試驗(yàn)設(shè)備：BHB-

3、80A型板料試驗(yàn)機(jī)三，試驗(yàn)機(jī)的功能試驗(yàn)機(jī)是國(guó)產(chǎn)的板料試驗(yàn)機(jī)。 其功能齊全， 能進(jìn)行液壓脹形， 剛性模 脹形，沖杯（拉深），擴(kuò)孔（KWI），杯突（IE），錐杯（CCV等實(shí)驗(yàn)，還可 以做雙向拉深應(yīng)力-應(yīng)變曲線，成形極限圖（FLD）及液壓脹形應(yīng)變分布等實(shí)驗(yàn)。配合其他試驗(yàn)手段可以對(duì)金屬薄板進(jìn)行從“宏觀”到“微觀”的多 種實(shí)驗(yàn)研究工作。四，主要技術(shù)參數(shù)1, 最大剛性模沖壓力300KN2, 最大液壓脹形壓力32Mpa3, 最大壓邊力500KN4, 剛性模和沖壓模行程100mm5, 系統(tǒng)最大液壓35Mpa6, 最高壓力40Mpa 五,執(zhí)行機(jī)構(gòu)（模具）結(jié)構(gòu)介紹供壓邊力n-j J脹形進(jìn)油壓邊進(jìn)油凹模提升進(jìn)油：1

4、棋簡(jiǎn)2壓邊話塞3亠中心活塞4一模底5羋球凸槐6凹模座7凹 模凹模座提丹盤1懸臂手柄II 一升舞動(dòng)作液範(fàn)伍邊被壓腔 !1一工惟液壓咗川一脫形爭(zhēng)實(shí)臉空間團(tuán)4一1BHB-80A試驗(yàn)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖圖1是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，執(zhí)行機(jī)構(gòu)由模筒1、壓邊活塞2、中心活塞3、模底4及凹模組成。其中有液壓油的三個(gè)空間：I. -壓邊液壓工作空間工作時(shí)根據(jù)不同材料所需的不同壓邊力，調(diào)整壓邊減壓閥上的手柄，獲得所需的壓邊力，期間液 壓在0 10Mpa范圍內(nèi)。II. 工作液壓工作空間期間壓力在 0 32Mpa范圍內(nèi)。液壓脹形按此壓力計(jì)算應(yīng)力，剛性模脹形和從杯等試驗(yàn)則以此壓力乘以中心活塞面積來計(jì)算沖壓力，中心活塞的底面積

5、為95cm2III. 液壓脹形、剛性模脹形、沖杯等試驗(yàn)的工作區(qū)間。液壓脹形時(shí)可用螺絲刀擰開中心活塞（旋2 4圈），液壓油即從II進(jìn)入III腔進(jìn)行液壓脹形。此時(shí)應(yīng)將剛性半球凸模卸下放置起來。在進(jìn)行液壓脹形或剛性模脹形時(shí)，凹模座6應(yīng)裝上如圖所示的帶梗凹模 7。 在進(jìn)行沖杯試驗(yàn)時(shí)，則應(yīng)換上相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)凹模，并在壓邊活塞上放上平滑 的壓邊圈。在裝卸模具時(shí)，千萬注意不要損傷脹形凹模 7 的凸梗，否則將失去其油封 功能。凹模升降機(jī)構(gòu)由凹模底座提升盤 8，懸臂 9、升降動(dòng)作筒 11 及定位銷等組 成。在凹模底 6 的齒凸與模筒 1 的齒凹相對(duì)時(shí)，可將凹模底提起和放入。 放入后，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄 10 使二者的齒凸對(duì)正

6、（注意：一定要對(duì)正） ，即可通油 進(jìn)行壓邊。六，臺(tái)面、操縱臺(tái)及儀表板各器件儀表板、臺(tái)面和操作臺(tái)上的按鈕和手柄 如圖 2 所示。凹模座 凹模雁 汕采 降開關(guān) 升開關(guān) 開芙臺(tái)面器件儀表板臺(tái)面 III攧縱臺(tái)I.-儀表板。其上裝有系統(tǒng)壓力表 1、壓邊壓力表2、脹形壓力表3、抽由負(fù)壓表4及電液操制器。II. 臺(tái)面板。在四角上分別裝有系統(tǒng)調(diào)壓閥1、脹形調(diào)壓閥 2、壓力繼電器 3 和壓邊調(diào)壓閥 4。III. 操縱臺(tái)。自右向左裝有油泵開關(guān) 1、模座升開關(guān) 2、模座 降開關(guān) 3、壓邊開關(guān) 4、脹形開關(guān) 5、抽油回程開關(guān) 6 和轉(zhuǎn)換開關(guān) 7。各按 鈕開關(guān)的綠鈕為起動(dòng)鈕，紅鈕為停止鈕。七，操作步驟 現(xiàn)在以液壓脹形為

7、例，說明試驗(yàn)的操作過程。其他試驗(yàn)的操作可參照此過 程進(jìn)行。1，準(zhǔn)備好試件，試件必須經(jīng)過洗滌，用白布擦拭。2, 合上電源開關(guān)，打開鑰匙開關(guān)，電源（220v、6v）指示燈亮。3，取下防塵油罩。旋動(dòng)凹模座手柄10，使凹模座 6 的齒凸與模筒 1 的齒凹相對(duì)正（見圖 4 1）。4，按下操縱臺(tái)的按鈕開關(guān) 2的綠鈕，凹模座提起，把凹模座推開，放上試件。5，將凹模座 6 拉回，旋動(dòng)手柄，使齒凸齒凹對(duì)正，按下操縱臺(tái)上開關(guān)2 的紅鈕，再按下開關(guān) 3 的綠鈕，凹模座落下，再旋動(dòng)手柄，使兩者齒凸 此凹對(duì)正。6，若是第一次開車試驗(yàn)，須將臺(tái)面的手柄 II-1 、 II-2 、 II-4 調(diào)松。避免使壓力沖到最大值。7，

8、按下操作臺(tái)上開關(guān) 3 的紅鈕， 再按下開關(guān) 4 的綠鈕， 旋動(dòng)手柄 II-1 ，使系統(tǒng)壓力達(dá)到需要值（由系統(tǒng)壓力表 I-1 顯示）8，旋動(dòng)手柄 II-4 ，使壓邊液壓達(dá)到需要值（由壓邊壓力表 I-2 顯示），當(dāng)壓邊液壓最大不得超過 10Mpa。9，打開電液控制器上的電源開關(guān)，旋動(dòng)其上的旋鈕 I ，使其上電流表的值達(dá)到需要值。10，按下開關(guān) 5 的綠鈕，旋動(dòng)手柄 II 2，使脹形液壓達(dá)到需要值（由脹 形壓力表 I 3 顯示） 11，在液壓脹形接近“失穩(wěn)”前，或其它實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生裂紋前應(yīng)緩慢加壓。 12，按下操縱臺(tái)上開關(guān) 6 的綠鈕，壓邊及中心活塞回程，凹模座與模筒齒 凸亦應(yīng)脫離，旋動(dòng)模座手柄，使凹、凸

9、對(duì)正，再按下開關(guān)6 的紅鈕。13，按下操作臺(tái)上開關(guān) 2 的綠鈕， 將模座提起，用手將其推開， 取下試件。 14，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)將一個(gè)試件墊在模具中，再將凹模座放入，蓋上防塵 油罩，關(guān)掉電源。八，操作中的幾點(diǎn)說明1，壓力繼電器 II 3 的調(diào)整手柄一般情況下不調(diào)動(dòng)，但壓邊液壓達(dá)到0.3 0.8Mp 時(shí)，壓力表 I-2 上方的大的紅指示燈亮?xí)r，表示此手柄位置適 宜，并由鎖緊螺母鎖緊。2，壓邊調(diào)壓閥 II 4 用來調(diào)定壓邊的液壓，可以根據(jù)試驗(yàn)要求選定。3， 停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)， 模具的 I 腔和 II 腔中可能進(jìn)入空氣。 需反復(fù)升壓 幾次，排除其間的空氣。4， 進(jìn)行液壓脹形時(shí)， 需把中心的螺釘擰松 24

10、 圈。在進(jìn)行其他試驗(yàn)時(shí)， 要把該螺釘擰緊，再放上其他相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)＞摺?，脹形壓力和脹形速度可用兩種方法調(diào)整。一是電液控制器的輸出電流調(diào)到 0.6A 以上，然后用手柄 II 按所需壓力和速度進(jìn)行調(diào)整。或是將電 流調(diào)到 0.4 0.5 之間，使調(diào)速閥對(duì)速度有節(jié)制作用，再用手柄 II 調(diào)整。 二是將電液控制器的電流調(diào)到零位， 將手柄 II 旋到關(guān)死位置， 再調(diào)電液控 制器的電流來控制升壓速度。6，沖壓力按下式計(jì)算P沖=P2F 式中P2為II腔的液壓，MpaF為中心活塞下部的面積，F(xiàn)= 95cm2壓邊力由下式計(jì)算：P 壓=P1S1+P2S2P1壓邊（即I腔）的液壓，MpaP2脹形（即II腔）的液壓，M

11、pa51 壓邊活塞大環(huán)形面積，S1= 336cm2,見圖4 1I腔加粗線52- 脹形油腔壓邊活塞小環(huán)形面積，S2= 59cm2見圖4- 1II腔加粗線材料材料代號(hào)液壓Mpa壓邊力KN不銹鋼1Cr18Ni9Ti8316合金鋼30CrM nSi7276優(yōu)碳素鋼206237優(yōu)碳素鋼105197優(yōu)碳素鋼084158硬鋁LY-12M1.559實(shí)驗(yàn)三、沖杯實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握沖杯實(shí)驗(yàn)方法及技能，進(jìn)一步加深拉深成型原理及工藝過程；2、能用本實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明板材拉深成形性能。二、實(shí)驗(yàn)原理測(cè)定板料拉深成形性能時(shí)， 常用圓柱形平底凸模沖杯實(shí)驗(yàn)。 下圖是 沖杯實(shí)驗(yàn)過程，它是用不同的圓形毛坯試片，在圖示的裝置中進(jìn)行拉

12、深成 形，取試片側(cè)壁不被拉破時(shí)可能拉深成功的最大毛坯直徑Dmax與沖頭直徑dp 之比值，即LDR=Dmax / dp 作為評(píng)價(jià)板材拉深成形性能指標(biāo)。 LDR越大，沖杯高度越高，板材拉深成形性能就越好。沖杯實(shí)驗(yàn)時(shí)相鄰兩級(jí)試片之間的直徑差一般為1.25mm壓邊力FQ應(yīng)能防止試片起皺，同時(shí)還允許法蘭材料向凹模內(nèi)流動(dòng)。實(shí)鯊圏】沖算實(shí)驗(yàn)（JR44O9. 3 g和三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及用具1、材料試驗(yàn)機(jī)；2、實(shí)驗(yàn)?zāi)＞撸?、0.8 1.2m m的鋼板、鋁板等；4、卡尺、圓規(guī)和鐵剪等；四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟1、剪下的圓形試片夾緊在凹模與壓邊圈之間，并保證試片與凹模中心 重合；2、放入凸模，然后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)＞叻胖迷诓牧显囼?yàn)

13、機(jī)的工作臺(tái)面上；3、啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)慢慢加壓。注意觀察壓力指針的移動(dòng)，當(dāng)指針從最大壓力值開始回轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)立即關(guān)閉電源，打開回程閥門；4、取下實(shí)驗(yàn)?zāi)＞?，取出試片檢查；5、若試片側(cè)壁無拉破現(xiàn)象，應(yīng)加大式樣直徑，否則應(yīng)減小試片直徑；6、重復(fù)上述步驟，直至取得試片側(cè)壁無拉破時(shí)可以拉深成功的最大毛坯直徑；7、按上述方法和步驟，對(duì)其它材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)記錄表材料1234平均值DO破裂否DO/dpDO破裂否DO/dp五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)原理及方法分析實(shí)驗(yàn)材料的沖壓性能分析影響沖杯實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素實(shí)驗(yàn)四 擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)一，實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1)掌握擴(kuò)孔試驗(yàn)方法。(2) 了解擴(kuò)孔率入與板材擴(kuò)孔成形性能的關(guān)系,學(xué)會(huì)一種分析問題的方

14、法和技能。二,實(shí)驗(yàn)原理 本試驗(yàn)用于測(cè)定板材的擴(kuò)孔成形性能。如實(shí)驗(yàn)圖所示,試驗(yàn)時(shí), 將試片置于凹模與壓邊圈之間夾住,通過凸模壓制試片,使其預(yù) 制孔直徑do擴(kuò)大，測(cè)定孔緣局部發(fā)生開裂時(shí)的預(yù)制孔的最大直徑 dfmax和最小直徑dfmin，然后計(jì)算擴(kuò)孔率入作為板材的擴(kuò)孔成形性 能指標(biāo)。圖H-16 k.也rir孔試驗(yàn)裝置二，實(shí)驗(yàn)設(shè)備和用具(1) BT6型杯突試驗(yàn)機(jī)(2) 標(biāo)準(zhǔn)模具：凸模直徑dp= 25mn;凹模直徑Dd =27mm(3) 試片：預(yù)制孔直徑d= 7.5mm的 65mrK 65mr 1mm的低碳板。四，實(shí)驗(yàn)方法和步驟(1) 將凸模、凹模和壓邊圈裝到試驗(yàn)機(jī)上。(2) 測(cè)量試片預(yù)制孔初始直徑do并填入表中，同 時(shí)測(cè)量試片厚度to,精確到0.01mm(3) 將試片夾緊于模具中，壓邊力調(diào)到1000kgf。(4) 開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，使凸模以5-20mm/mi n的速度 壓制試片，并逐漸降低速度，在試片接近破裂時(shí)速度應(yīng)降到下限 值。(5) 觀察試片預(yù)制孔孔緣，當(dāng)其發(fā)生局部開裂時(shí) 立即停機(jī)。(6) 取下試片，測(cè)量出預(yù)制孔最大直徑 dfmax和最 小直徑dfmin，精確到0.01mm并填入表中。測(cè)量時(shí)應(yīng)避開孔緣周圍的局部裂紋。(7)同一種材料進(jìn)行五次實(shí)驗(yàn)，并記錄數(shù)據(jù)于表中。(8)實(shí)驗(yàn)完畢，卸下模具，涂油保護(hù)。(9)清理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，擦拭實(shí)驗(yàn)設(shè)備。(10)計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果并填入表中：