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毕业设计
目冲压模具毕业设计题
系(分院)机械电子工程系学生姓名付文波学号07116022专业名称模具设计与制造指导教师彭伟
年月日
浅述冲压加工工艺和技术知识
付文波
摘要:冲压成形作为现代工业中一种非常重要的工方法~用于生产各种板料零件~具有很多独特的优势~其成形件自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点~是一种其他加工不能相比和不能替代的先进制造技术~在制造业中具有很强的竞争力。也常在日常生活中应用。
关键词:冲压加工技术知识应用生产种类
一、冲压加工的特点
(一)、在生产过程中,应用了自动化的机械设备及多工程的自动化进给装置,故生产效率高。
(二)、在冲压加工中,废料比其它加工少,且废料也可制成其它小零件,材料利用率高。
(三)、在冲床的简单冲压下,可得到形状复杂、强度高而重量小的零件。
(四)、生产量大,零件的制造成本低。
(五)、缩短工时,节省劳力,操作简单。
(六)、同一模具制造出来的产品,具有相同的尺寸与形状,有良好的互换性。
总之,冲压具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、操作简单、便于实现机械化与自动化等一系列优点。采用冲压与焊接、胶接等复合工艺,使零件结构更趋合理,加工更为方便,可以用较简单的工艺制造出更复杂的结构件。
冲模在冲压中至关重要,没有符合要求的冲模,批量冲压生产就难以进行;没有先进的冲模,先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素,只有它们相互结合才能得出冲压件。
冲压件与铸件、锻件相比,具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件,以提高其刚性。由于采用精密模具,工件精度可达微米级,且重复精度高、规格一致,可以冲压出孔窝、凸台等。
冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大,要求冲压材料厚度精确、均匀;表面光洁,无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等;屈服强度均匀,无明显
方向性;均匀延伸率高;屈强比低;加工硬化性低。
模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间,这就延长了新冲压件的生产准备时间。
模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位
供大量生产),以及研制快速换模装置,可减少冲压生产准备工作量和缩短准级进模(
备时间,能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间,能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。
二、冲床加工的种类:
使材料产生塑性变形,包括弯曲加工、抽制加工、成形加工和压缩加工。
(一)、使材料剪断分离,包括冲剪加工。
冲剪加工:是指使冲剪模具在材料上加破断强度以上的外力,封闭的或敞开的轮廓使材料的一部分与另一部分分离,此种加工要可完成切断、下料、冲孔、冲口、分
断、修边与整缘等工作。
1、切断:将材料与毛胚依敞开的轮廓冲剪使其分离。
2、下料:将材料与毛胚依封闭的轮廓冲剪使其分离。
3、冲孔:冲孔与下料恰好相反,是将零件内的材料以封闭的轮廓冲剪使其分离的加工,而所冲出的剪断片通常成为废料。
4、冲口:在材料的端边冲剪开口槽。
5、分断:将平的、弯曲的或空心的毛胚,冲剪成两个部分或几个部分。
6、整缘:将抽制或压缩出来的零件的周围不平顺的或多余的外边除去。
7、修边:修边加工是利用冲床的再加工剪切方式,将不整齐面或外缘预留的加工量剪削,以得到准确的尺寸与光滑垂直的剪断面。
(二)、使材料产生塑性变形,包括弯曲加工、抽制加工、成形加工、压缩加工等。
弯曲加工:通常在不改变材料厚度的原则下,将平整材料的一部分或全部冲成一个角度的形状。这种加工可以完成一般弯曲、卷边、扭曲等工作。
一般弯曲:将平的毛胚冲制成弯曲件,如V形弯曲、U形弯曲。
卷边:将平板料的边缘用一定半径弯曲在平顺的圆形。
扭曲:将平毛胚的一部分与另一部分相对的扭转一个角度,使变成曲线形的制件。
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抽制加工:将平板的材料变成任意有底无缝的容器,或将直径较大的有底有缝容器作进一步的改变,以减小直径、增加深度。这种加工可以完成一般抽制,伸展成形与引缩等工作。'一般抽制:将平板材料拉伸,并将其盖到样模上,作出曲线形的空心件。
引缩:将有底无缝的容器施行再抽制,并使其厚度产生变化。
成形加工:使用各种局部变形的方法来改变毛胚或零件的形状,如圆缘、凸胀、孔凸缘、卷边、颈缩、接缝等工作。
圆缘:将平板或加工口表面的一狭窄部分压成凹凸形状,供补强或装饰之用。
凸胀:将圆筒形或管的一部分直径扩大的成形方法。
孔凸缘:将已冲过的孔的边缘或空心件的外边,使用材料拉伸的方法以形成凸缘。
卷边:将空心件或管的边缘卷成半圆形的圆形。
颈缩:将圆筒形或管的一端直径缩小而将长度增加的成形。
接缝:将两块板或零件利用多次弯曲相互连接在一起的加工法。
压缩加工:在毛胚上加重压,使其体积作重新分配,以改变毛胚的轮廓、外形的厚度以完成各种形状复杂的成品,如端压、挤制、压印、压花等工作。
端压:将材料的全体或一部分沿其长度方向压缩,以减少长度而增大断面积。
压花:将上下模作成凹凸花样,在几乎不改变材料厚度的情况下,使材料成凹凸断面。
压印:压印与压花相似,但材料在加工后其厚度被改变,并使其充塞在有凹凸的模腔内,在零件表面上形成凹凸的工作方式,将模具分成单工程冲。
三、冲模
(一)、冲模的分类:冲床用的模具种类繁多,且变化无穷,由于生产成品的不同或使用冲床及材料的种类各异,则模具的设计构造、制造及使用变化随之而异,又模具几乎都只适于单一产品的加工,致使其分类极为困难,一般分类的方法是依模具的工作方式与依产品的加工方法。
(二)、依模具的工作方式分类
1、依模具工作方式的不同而分类,是根据在一副模具内所能完成的工程数目而定,分为单工程冲模和多工程冲模两种。
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单工程冲模:冲床每一程仅能作一单独加工。
多工程冲模:将数个单工程冲模聚在一副模具内,使冲床每一冲程能同时作多种单工程的工作,由于设计方式的不同又可区分为复合模冲模、组合冲模和连续冲模三种。
(1)复合冲模:在不改变毛胚的位置,使冲床每一次冲击下,可同时完成两个或两个以上的不同工程,但仅限于剪切加工的工程。
(2)组合冲模:如果模具是由非剪切性的加工工程(如成形、弯曲、抽制、压印等)相互组成,或非剪切性的加工与剪切性的加工组合在一起,也是不改毛胚的位置,在冲床每一冲制下,可同时完成数种单工程的工作,此即称为组合冲模。
(3)连续模:将各种作用的单工程冲模分级排列在冲床上,带料则依次通过每一级去施行加工,一件完整的零件是在最后一级完成的。
2、依产品的加工方法分类依产品加工方法的不同,可将模具分成冲剪模具、弯曲模具、抽制模具、成形模具和压缩模具等五大类。
(1)冲剪模具:是以剪切作用完成工作的,常用的形式有剪断冲模、下料冲模、冲孔冲模、修边冲模、整缘冲模、拉孔冲模和冲切模具。
(2)弯曲模具:是将平整的毛胚弯成一个角度的形状,视零件的形状、精度及生产量的多寡,乃有多种不同形式的模具,如普通弯曲冲模、凸轮弯曲冲模、卷边冲模、圆弧弯曲冲模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等。
(3)抽制模具:抽制模具是将平面毛胚制成有底无缝容器。
(4)成形模具:指用各种局部变形的方法来改变毛胚的形状,其形式有凸张成形冲模、卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模、圆缘成形冲模。
(5)压缩模具:是利用强大的压力,使金属毛胚流动变形,成为所需的形状,其种类有挤制冲模、压花冲模、压印冲模、端压冲模。
3、模具的组成零件:由于成品的材料、种类、形状、大小、精度以及生产数量等的不同,所以模具的组成零件也各不同,通常一副典型的模具除了直接作用于板形材料使其成为所需的形状大小的工作零件(凸模与凹模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等)。
4、模具结构说明
模柄:将上模固定于冲床滑块上。
上模座:直接或间接固定上垫板、上夹板、母模和内脱板等,也可将上模固定于
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冲床滑块上。
上垫板:承载母模、镶块、冲头的较大冲击力。
橡皮:卸料和顶料,将产品或废料从模腔中顶出。
上夹板:用于固定母模、冲头、镶件等。
母模:直接和公模配合进行冲裁分离.
内脱板:用于将工件从母模洞口顶出。
导套:与导柱配合,保证上、下模连动时能使凸凹模之间具有均匀的间隙。外脱板:用于将废料从公模上卸下。
公模:直接和母模配合进行冲裁分离。
导柱:与导套配合,保证上、下模连动时能使凸凹模之间具有均匀的间隙。下夹板:用于固定公模、冲头、镶件等。
下模座:直接或间接固定下夹板、公模、外脱板等,也可将下模座固定于冲床工作台上。
下垫块:增加模具闭模高度。
下锁板:增加模高,将下模固定于冲床工作台上。
冲头:冲裁分离以获得所需形状的产品。
内导柱:保证脱料板连动良好,不与公、母模卡死。
螺柱:紧固各板和镶块。
5、冲模的架模
架模的步骤:
(1)架模前:
?选择适合模具吨位的冲床,检查模具高度是否在冲床的允许范围内。?冲床上下台面要清理干净,不得有异物,模具下模座底面不得有杂物,要放平。?模具要放置于冲床台面的正中间。
?冲床行程选择寸动。
(2)、架模中:
?压模时要先升滑块,然后用寸动方式慢慢降到下死点。
?有模柄之模具,必须将模柄对准模柄孔,至下死点,闭合先缩下模。?无模柄之模具,将模具放置于合适的位置,并注意有落料孔的模具千万不能堵住落料孔。
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?使用的垫块必须平整,并须检查其受力是否平衡,并注意不堵料以防止堵料而使模具受损。
?可成型模先缩紧上模,然后放入所需冲制料厚的废料,使用滑块调整至合适的闭合高度,并空打二至三次,再锁紧下模。
?V型的模具架时将上下模具滑块闭合锁模后,将滑块升高所冲料厚的尺寸。
(3)架模后:
?检查上下模有无锁紧。
?检查上下模是否有异常现象。
?具到位,清理现场。
四、冲压加工的实际生产中的应用
汽车、飞机发展和环保要求的提高,对冲压带来了压力。产品集约化生产、个性化发展、节能性要求、环保性要求,将促使冲压行业出现新一轮的技术革新和改造。
全世界的钢材中,有60,70%是板材,其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片,锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中,也有大量冲压件。
冲压既能够制造尺寸很小的仪表零件,又能够制造诸如汽车大梁、压力容器封头一类的大型零件;既能够制造一般尺寸公差等级和形状的零件,又能够制造精密(公差在微米级)和复杂形状的零件。占全世界钢产60%,70%以上的板材、管材及其他型材,其中大部分经过冲压制成成品。冲压在汽车、机械、家用电器、电机、仪表、航空航天、兵器等制造中,具有十分重要的地位。
由于冲压具有如此优越性,冲压加工在国民经济各个领域应用范围相当广泛。例如,在宇航,航空,军工,机械,农机,电子,信息,铁道,邮电,交通,化工,医疗器具,日用电器及轻工等部门里都有冲压加工。不但整个产业界都用到它,而且每个人都直接与冲压产品发生联系。像飞机,火车,汽车,拖拉机上就有许多大,中,小型冲压件。小轿车的车身,车架及车圈等零部件都是冲压加工出来的。据有关调查统计,自行车,缝纫机,手表里有80%是冲压件;电视机,收录机,摄像机里有90%是冲压件;还有食品金属罐壳,钢精锅炉,搪瓷盆碗及不锈钢餐具,全都是使用模具的冲压加工产品;就连电脑的硬件中也缺少不了冲压件。
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但是,冲压加工所使用的模具一般具有专用性,有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形,且模具制造的精度高,技术要求高,是技术密集形产品。所以,只有在冲压件生产批量较大的情况下,冲压加工的优点才能充分体现,从而获得较好的经济效益的。
当然,冲压加工也存在着一些问题和缺点。主要表现在冲压加工时产生的噪音和振动两种公害,而且操作者的安全事故时有发生。不过,这些问题并不完全是由于冲压加工工艺及模具本身带来的,而主要是由于传统的冲压设备及落后的手工操作造成的。随着科学技术的进步,特别是计算机技术的发展,随着机电一体化技术的进步,这些问题一定会尽快二完善的得到解决。
五、冲压应用领域:
(一)、汽车行业的冲压。以拉深为主。在我国这部份主要集中在汽车厂、拖拉机厂、飞机制造厂等大厂,独立的大型冲压拉深厂还不多见。
(二)、汽车等行业零部件类冲压。主要是冲剪成形。这部分的企业有许多都归在标准件厂,也有一些独立的冲压厂,目前一些汽车厂或拖拉机厂的周围都有许多这样的小厂。
(三)、电器件冲压厂。这类厂是一个新的产业,随着电器的发展而发展起来,这部分厂主要集中在南方。
(四)、生活日用品冲压厂。做一些工艺品,餐具等,这些厂近几年也有大的发展。
(五)、家用电器部件冲压厂。这些厂都是在我国家用电器发展起来后才出现的,大部分分布在家电企业内。
(六)、特种冲压企业。如航空件的冲压等就属于这类企业,但这些工艺厂也都归在一些大厂。
六、冲压作业危险因素和多发事故
冲压作业,一般分为送料、定料、操纵设备、出件、清理废料、工作点布置等工序。这些工序因其多用人工操作,用手或脚去启动设备,用手工甚至用手直接伸进模具内进行上下料、定料作业,极易发生失误动作而造成伤手事故。其主要危险来自于加工区,且冲压作业操作单调、频繁,容易引起精神疲劳,而出现操作失误导致伤害事故。多发事故常常表现为以下几种形式:
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(一)、手工送料或取件时,操作者体力消耗大,极易造成精神和身体疲劳,特别是采用脚踏开关时,更易导致出现失误动作而切伤人手。
(二)、由于冲压机械本身故障,尤其是安全防护装置失灵,如离合器失灵发生连冲,调整模具时滑块突然自动下滑;传动系统防护罩意外脱落等故障,从而造成意外事故。