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冲压成形工艺(1)

冲压成形工艺(1)

作者: 水若蓝 | 来源:发表于2024-01-19 13:10 被阅读0次

什么是冲压(pressing)

通过冲模对板料施以外力,使其产生分离或变形的方法。

冲压分为冷冲压和热冲压成型,大部分在室温下进行的,所以又称为冷冲压。

热冲压是为了轻量化发展,得到超高强度的钢零件的工艺。

热冲压成形的工艺流程:

快速冷却,冷却速度一般为-40~100℃/s;材料一般选用硼合金钢,因为微量的硼可以有效的提纲钢的淬透性。

冲压的特点:

1.可以冲出形状复杂的零件,废料较少。

2.产品精度高,表面光洁,互换性好。

3.零件质量轻、强度和刚度较高。

4. 操作简单,便于机械化和自动化,生产率很高,故零件成本低。

一、冲压成形基本工序

1.分离工序:

使坯料的一部分与另一部分沿一定的轮廓线相互分离的工序.

(1)落料与冲孔(统称冲裁)

使坯料按封闭的轮廓分离的工序;

冲裁过程:

冲裁是利用凸模与凹模刃口的作用,使板料产生分离的.它具有以下特点:

冲裁时经历弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段。

冲裁件断面上存在圆角带、光亮带和断裂带。

冲裁件质量一般不高,其粗糙度一般为Ra12.5,尺寸精度一般IT10。

弹性变形阶段;塑性变形阶段;断裂分离阶段;

冲裁受力分析:

凸模切入板料一定深度时,裂纹一般首先在凹模侧面靠近刃口外出现(A点处)。

凸模与凹模的间隙正常时,裂纹的贯通有两种方式:

(2)修整 (shaving)

利用修整模沿冲裁件的外缘或内孔刮去一层薄薄的切屑,以提高冲裁件的加工精度和断面光洁度的冲压方法;

(3)切断  (shearing)

使板料沿不封闭轮廓分离的工序;

2. 变形工序  (forming process)

使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序;

(1)弯曲  (bending)

使坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工艺;

1)弯曲特点(以V形件为例)

从网格线前后的变化可以看出:① 变形仅仅发生在与凸模接触的圆角范围内;

② 坯料内侧受压缩,外侧受拉伸;

2) 弯曲的质量问题及防止

① 弯裂  板料外侧因拉应力过大而产生裂纹;

防止办法:

◆ 限制弯曲件的弯曲半径,   使 r > rmin;

 弯曲线应尽可能与纤维方向垂直

② 回弹

解决方法:模具角度略小于工件角度

(2)拉深 (drawing)

把平板毛坯变为开口的空心工件的工序;

1)拉深过程(以圆筒形零件为例)

2) 最容易出现的质量问题

① 拉裂

原因:毛坯被强制拉入凹模时,拉应力超过了材料本身的强度极限;

②  起皱    

原因:毛坯边缘受压应力过大

3) 拉深系数

实践证明,能否拉深成形很大程度上取决于坯料与工件的相对尺寸。相对尺寸越大,则变形程度越大,越容易出现质量问题。因此,生产中采用了一个重要的工艺参数以防止拉裂或起皱,此参数即拉深系数。

拉深系数用 m 表示

m 越小, 变形程度越大;每一种材料,变形程度都是有极限的,所以都有一个极限拉深系数 mmin。   拉深时,m 都不应该小于mmin 。即  

m > mmin;显然, m小于1。  一般 mmin 在0.5~0.8范围内。当不能一次成形时,可采用多次拉深.

第二次拉深系数 m2 = d2  / d1 ;

第三次拉深系数 m3 = d3 / d2 ;

第 n 次拉深系数 mn= dn/dn-1 ;

总拉深系数等于每次拉深系数的乘积。

拉深内容要点:

拉深件的质量问题是 拉裂 和 起皱 ;拉深时是否会拉裂和起皱与变形程度有关,变形程度可以用拉深系数m来表示。 m越小,变形程度越 大 ;每一种材料都有其极限变形程度,也就有其极限拉深系数mmin  ,拉深时,应使 m > mmin  ;在多次拉深时,应使每一次的拉深系数mn= dn/dn-1都大于极限拉深系数mmin ,并且应使后一次m值比前一次m值略 大 些。

拉深的凸模和凹模间隙比落料时的凸凹模间隙大,一般大于板料的厚度。落料的凸凹模间隙小于板的厚度,且凸凹模间隙要求合适,这样上下裂纹重合一致,冲裁力、卸料力和推件力适中,模具才具有足够的寿命,落料的尺寸几乎与模具一致,且塌角、毛刺和斜度均很小。过大或过小的间隙都会影响模具的使用寿命和零件质量。

 冲裁是分离工序,凹模与凸模边缘是锋利的刃口,而拉深是变形工序,凸凹模边缘是圆角。

(3)翻边

将制件的孔边缘或外边缘翻转成竖立或一定角度的直边的工艺;

内孔翻边最容易出现的质量问题:孔边缘受拉伸破裂;

(4) 起伏

使局部材料厚度变薄而成形的方法;

(5) 胀形

通过模具使空心件或管状坯料向外扩张,胀出所需的凸起曲面;

(6) 旋压

旋压是将平板或空心坯料固定在旋压机的模具上,在坯料随机床主轴转动的同时,用旋轮或赶棒加压于坯料,使之产生局部的塑性变形。旋压是一种特殊的成形方法。用旋压方法可以完成各种形状旋转体的拉深、翻边、缩口、胀形和卷边等工艺.

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