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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