文档介绍：第四节板料冲压
板料冲压:利用冲模在压力机上使板料分离或变形,从而获得冲压件的加工方法称为板料冲压。板料冲压的坯料厚度一般小于4mm,通常在常温下冲压,故又称为冷冲压。
原材料:具有塑性的金属材料,如低碳钢、奥氏体不锈钢、铜或铝及其合金等,也可以是非金属材料,如胶木、云母、纤维板、皮革等。
板料冲压的特点:
(1)冲压生产操作简单,生产率高,易于实现机械化和自动化。
(2)冲压件的尺寸精确,表面光洁,质量稳定,互换性好,一般不再进行机械加工,即可作为零件使用。
(3)金属薄板经过冲压塑性变形获得一定几何形状,并产生冷变形强化,使冲压件具有质量轻、强度高和刚性好的优点。
(4)冲模是冲压生产的主要工艺装备,其结构复杂,精度要求高,制造费用相对较高,故冲压适合在大批量生产条件下采用。
冲压设备:主要有剪床和冲床两大类。剪床是完成剪切工序,为冲压生产准备原料的主要设备。冲床是进行冲压加工的主要设备,按其床身结构不同,有开式和闭式两类冲床。按其传动方式不同,有机械式冲床与液压压力机两大类。图2-40所示为开式机械式冲床的工作原理及传动示意图。冲床的主要技术参数是以公称压力来表示的,公称压力(kN)是以冲床滑块在下止点前工作位置所能承受的最大工作压力来表示的。我国常用开式冲床的规格为63~2000kN,闭式冲床的规格为1000~5000kN。
图2-40 开式冲床
1—脚踏板 2—工作台 3—滑块 4—连杆 5—偏心套 6—制动器 7—偏心轴
8—离合器 9—皮带轮 10—电动机 11—床身 12—操作机构 13—垫板
一、冲压工序及冲压件结构工艺性
冲压基本工序可分为落料、冲孔、切断等分离工序,和拉深、弯曲等变形工序两大类。
(一)分离工序
分离工序统称为冲裁,它是使板料的一部分与另一部分分离的加工工序。
切断:使板料按不封闭轮廓线分离的工序叫切断;
落料:是从板料上冲出一定外形的零件或坯料,冲下部分是成品。
冲孔:是在板料上冲出孔,冲下部分是废料。
冲孔和落料又统称为冲裁。
。普通冲裁的刃口必须锋利,凸模和凹模之间留有间隙,板料的冲裁过程可分为三个阶段,如图2-41所示:
(1)弹性变形阶段
(2)塑性变形阶段
(3)剪裂分离阶段
图2-41 冲裁过程
a)弹性变形阶段 b)塑性变形阶段 c)剪裂分离阶段
板料冲裁时的应力应变十分复杂,除剪切应力应变外,还有拉伸、弯曲和挤压等应力应变,如图2-42所示。当模具间隙正常时,冲裁件的断面有圆角带、光亮带、剪裂带和毛刺四部分组成。
图2-42 冲裁变形区的应力应变
1—圆角带 2—光亮带 3—剪裂带 4—毛刺
如果间隙过大,会使得圆角带和毛刺加大,板料的翘曲也会加大,如图2-43a所示;如果冲裁间隙过小,会使冲裁力加大,不仅会降低模具寿命,还会使冲裁件的断面形成二次光亮带,在两个光面间夹有裂纹,如图2-43b所示,这些都会影响冲裁件的断面质量。因此,选择合理的冲裁间隙对保证冲裁件质量,提高模具寿命,降低冲裁力都是十分重要的。
图2-43 间隙对断面质量的影响
a)间隙过大 b)间隙过小
:冲裁件的结构工艺性分析、冲裁间隙的选择、冲裁模精度确定及刃口尺寸计算、冲裁力计算和排样设计等。
(1)冲裁间隙的选择设计冲裁模时,可以按相关设计手册选用冲裁间隙或利用下列经验公式选择合理的间隙值。
Z=2Ct
式中 Z—凸模与凹模间的双面间隙,单位为mm;
C—与材料厚度、性能有关的系数,见表2-10;
t—板料厚度,单位为mm。
表2-10 冲裁间隙系数C值
材料
板厚t/mm
t≤3
t≥3
软钢、纯铁
~
当断面质量无特别要求时,
将t≤
铜、铝合金
~
硬钢
~
(2)刃口尺寸计算刃口尺寸的计算原则如下:
1) 落料时,落料尺寸由凹模决定,应以凹模为设计基准,凸模尺寸与凹模配制;冲孔尺寸由凸模决定,应以凸模为设计基准,凹模尺寸与凸模配制。凸、凹模配制时应保证冲裁的合理间隙。
2)凸、凹模应考虑模具的磨损规律,凹模磨损后会增大落料件的尺寸,因而凹模的刃口基本尺寸应接近落料件的最小极限尺寸;凸模刃口基本尺寸应趋向于孔的最大极限尺寸。
3)当凸、凹模采用配制加工时,刃口尺寸的制造公差一般为冲裁件公差的1/3~1/4。如果凸、凹模分别加工时,其制造公差之和应小于或等于最大与最小间隙之差的绝对值,即:(δ凹+δ凸)≤│Zmax -Zmin│。
4)刃口尺寸计算要根据模具制造特点,冲裁件的形状简单时,其模具采用分别加工法计算,冲裁件形状复