沖壓工藝與模具設(shè)計

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第6章沖壓工藝設(shè)計第6章沖壓工藝設(shè)計【主要內(nèi)容】1.沖壓零件的結(jié)構(gòu)工藝性2.沖壓成形的變形趨向性及其控制3.沖壓工序的安排【重點】1.沖壓成形的變形趨向性及其控制2.沖壓工序的安排26.1沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性——能否用最簡便、最經(jīng)濟的沖壓方法生產(chǎn)出合格的沖壓件。良好的沖壓工藝性是工藝方法先進性和生產(chǎn)經(jīng)濟性的前提。影響沖壓件結(jié)構(gòu)工藝性的主要因素——沖壓件的形狀、尺寸和沖壓件的精度要求。一、沖壓件的形狀和尺寸1.沖裁件

P74注意如下幾方面：①形狀盡可能簡單、對稱，最好是規(guī)則的幾何形狀。②沖裁件上的懸臂和凹槽的寬度不宜過小→凸模易折斷。36.1沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性③外形及內(nèi)孔各直線或曲線連接處應(yīng)采用圓角過渡→便于模具加工，并可提高模具強度和使用壽命。圓角半徑④孔與孔或孔與零件邊緣之間應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強度和零件質(zhì)量。一般取，且。⑤在彎曲件或拉深件上沖孔時，孔壁與工件直壁之間應(yīng)有一定距離→防止凸模在側(cè)向力作用下折斷。距離>相應(yīng)模具刃口圓角半徑⑥沖孔尺寸不能過小→防止凸模強度太低。46.1沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性2.彎曲件

P103①對稱零件的圓角半徑也應(yīng)對稱→保證彎曲時毛坯受力平衡，無橫向滑動。②直邊高度不能太小→太小時難以保證準(zhǔn)確的形狀。彎曲角為時，直邊高度，否則應(yīng)先壓槽后彎曲，或加高直邊彎曲后再切掉。56.1沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性③彎曲有孔的毛坯時，應(yīng)使孔處于變形區(qū)之外→防止孔發(fā)生牽連變形而產(chǎn)生扭曲?？走叺綇澢霃街行牡木嚯x要求為：時，；時，。不能滿足時，可先在彎曲線上沖出工藝孔然后彎曲：

66.1沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性④局部彎曲某一段邊緣時，彎曲線與尖角部位之間應(yīng)留出一段距離(a)，或開工藝槽(b、d)、工藝孔(c)→防止尖角處因應(yīng)力集中而撕裂76.1沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性⑤彎曲邊緣有缺口的零件時，應(yīng)在缺口處留出連接帶→防止缺口處變形分叉。連接帶在彎曲后切去。86.1沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性3.拉深件

P168①盡量減小拉深件的高度→減少拉深次數(shù)。②拉深件的形狀盡可能簡單、對稱，避免尖底形→容易成形。對半敞開非對稱的拉深件可成對拉深，然后再剖切成兩件:96.1沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性③帶凸緣（法蘭）的拉探件各部分尺寸比例要恰當(dāng)→減少拉深次數(shù)：凸緣直徑，高度。凸緣外形最好與直壁斷面相似，以減小切邊余量。④拉深件圓角半徑盡量大些→減少整形工序參考數(shù)值：圓筒形件底部圓角半徑，最好。圓筒形件凸緣圓角半徑，最好。矩形盒壁間圓角半徑，最好。106.1沖壓壓件的結(jié)構(gòu)工工藝性⑤拉深件上沖沖孔的要求孔中心至底邊邊距離否否則應(yīng)采用鉆鉆孔凸緣上的孔的的位置底部孔的孔徑徑116.1沖壓壓件的結(jié)構(gòu)工工藝性二、沖壓件的的質(zhì)量1.沖裁件金屬沖裁件經(jīng)經(jīng)濟精度為，，落料件精度度最好低于，，沖沖孔件精度最好低低于。。表面粗糙糙度一般為，，最最高。非金屬沖裁件件的經(jīng)濟精度度為。。2.彎曲件變化范圍較大大，與板料厚厚度、變形程程度及回彈量量大小等有關(guān)關(guān)。3.拉深件斷面尺寸精度度一般低于筒壁上、下部部分壁厚差約約為126.1沖壓壓件的結(jié)構(gòu)工工藝性三、尺寸標(biāo)注注1.沖裁件①要求保證孔孔心距時應(yīng)直直接標(biāo)注孔中中心線間的距距離；②孔的的位置置尺寸寸基準(zhǔn)準(zhǔn)應(yīng)選選擇在在沖壓壓過程程中不不參與與變形形的面面上；；③沖壓壓中的的定位位基準(zhǔn)準(zhǔn)應(yīng)盡盡可能能與設(shè)設(shè)計基基準(zhǔn)重重合→→避免免基準(zhǔn)準(zhǔn)不重重合造造成的的誤差差。設(shè)設(shè)計時時應(yīng)在在標(biāo)注注尺寸寸時考考慮到到工序序中的的定位位。2.拉深件件①不能能同時時標(biāo)注注內(nèi)、、外壁壁尺寸寸，只只能按按要求求標(biāo)注注其中中之一一；②階梯梯拉深深件應(yīng)應(yīng)以最最小截截面處處的底底部為為深度度方向向的統(tǒng)統(tǒng)一基基準(zhǔn)→使高高度尺尺寸容容易保保證。。136.1沖沖壓件件的結(jié)結(jié)構(gòu)工工藝性性3.彎曲件件彎曲件件的一一些局局部結(jié)結(jié)構(gòu)（（如孔孔）的的位置置尺寸寸標(biāo)注注應(yīng)考考慮到到?jīng)_壓壓順序的安安排。。例如如圖示示沖壓壓件需需沖孔、、落料料、彎彎曲三種工工序：：圖a)所示的的標(biāo)注注方法法→沖沖壓順順序可可以隨隨意安安排圖b)所示的的標(biāo)注注方法法→沖沖壓順順序必必須是是落料-彎曲-沖孔146.2沖沖壓成成形中中的變變形趨趨向性性及控控制一、沖沖壓成成形中中的變變形趨趨向性性——毛坯受受力后后出現(xiàn)不不同性性質(zhì)的的變形形的可可能性性。在沖壓壓過程程中，，沖壓壓變形形力通通過模模具傳傳遞到到傳力力區(qū)和和變形形區(qū)，，使變形區(qū)區(qū)產(chǎn)生生塑性性變形形。在變形形過程程中，，變形形區(qū)和和非變變形區(qū)區(qū)并不不是固固定不不變的的，它它們的的范圍和尺尺寸不不斷變變化，，而且且互相相轉(zhuǎn)化化：156.2沖沖壓成成形中中的變變形趨趨向性性及控控制最小阻阻力定定律：：同一個個毛坯坯的變變形區(qū)區(qū)和傳傳力區(qū)區(qū)是相相毗鄰鄰的，，所以以在其其分界界面上上的應(yīng)力是是完全全相同同的。。在同同一應(yīng)應(yīng)力作作用下下，變變形區(qū)區(qū)和傳傳力區(qū)區(qū)都有有可能產(chǎn)生生塑性性變形形。由由于變變形區(qū)區(qū)和傳傳力區(qū)區(qū)之間間的尺尺寸關(guān)關(guān)系不不同，，所以必有有一個個區(qū)所所需的的變形形力較較小而而首先先進入入塑性性狀態(tài)態(tài)產(chǎn)生生塑性性變形。也也就是是說，，首先先產(chǎn)生生塑性性變形形的區(qū)區(qū)是相相對弱弱區(qū)。。由此此，我我們得到一一個重重要的的結(jié)論論——最小阻阻力定定律：弱區(qū)區(qū)必先先變形形，變變形區(qū)區(qū)應(yīng)為弱弱區(qū)。。166.2沖沖壓成成形中中的變變形趨趨向性性及控控制方板拉拉深試試驗——最小阻阻力定定律試試驗：：最小阻阻力定定律是確定定沖壓壓極限限變形形系數(shù)數(shù)和復(fù)復(fù)雜形形狀工工件的的沖壓壓工藝藝過程程的依依據(jù)。。176.2沖沖壓成成形中中的變變形趨趨向性性及控控制如圖示示的縮縮口工工藝：：A區(qū)和C區(qū)分界界面上上有相相同的的壓應(yīng)應(yīng)力C塑變的的形式式是鐓粗，需壓壓應(yīng)力力→C不產(chǎn)生生塑變變的條件件A塑變的的形式式是縮口，需壓壓應(yīng)力力→A產(chǎn)生塑塑變的條件件要實現(xiàn)現(xiàn)縮口口，必必須有有因取取決于于縮口口系數(shù)數(shù),故就成為為確定定極限限縮口口系數(shù)數(shù)的依依據(jù)。。186.2沖沖壓成成形中中的變變形趨趨向性性及控控制另外，，當(dāng)變變形區(qū)區(qū)或傳傳力區(qū)區(qū)可能能有兩兩種以以上的的變形形方式式時，，則首首先發(fā)生的的是所需變變形力力最小小的變形形。如如縮口口工藝藝中，，變形形區(qū)有有切向收縮和失穩(wěn)起起皺兩種變變形的的可能能，而而前者者的變變形力力要小小于后后者。。故在設(shè)設(shè)計工工藝方方案及及模具具結(jié)構(gòu)構(gòu)時，，除應(yīng)應(yīng)保證變變形區(qū)區(qū)為弱弱區(qū)外，同同時還要要保證變變形區(qū)區(qū)要實實現(xiàn)的的變形形方式式所需需的變變形力力最小小。196.2沖沖壓成成形中中的變變形趨趨向性性及控控制二、、沖沖壓壓加加工工中中變變形形趨趨向向性性的的控控制制沖壓壓成成形形必必須須正正確確控控制制金金屬屬流流動動———開流流和限流流：開流流———在需需要要金金屬屬流流動動的的地地方方減小小阻阻力力，使使其其順順利利流流動動，，達達到到成成形形目目的的。。當(dāng)當(dāng)某某處處需需要要金金屬屬流流入入而而不不能能流流入入時時，，該該局局部部就就會會發(fā)發(fā)生生變變薄薄，，甚甚至至產(chǎn)產(chǎn)生生斷斷裂裂。。限流流———在不不需需要要金金屬屬流流動動的的地地方方增大大阻阻力力，限限制制金金屬屬流流入入。。當(dāng)當(dāng)某某處處不不需需要要金金屬屬流流入入而而流流入入金金屬屬時時，，多多余余的的金金屬屬就就會會使使該該處處產(chǎn)產(chǎn)生生起起皺皺。。206.2沖沖壓壓成成形形中中的的變變形形趨趨向向性性及及控控制制例：：P244圖8-41加切切口口→→開開流流216.3沖沖壓壓工工序序的的安安排排增大大外外徑徑尺尺寸寸→→限限流流若落落料料時時外外徑徑為為，，則則翻翻邊時時與與之之間間的的外外環(huán)環(huán)部部分將將產(chǎn)產(chǎn)生生切向向收收縮縮變變形形。把把落落料料尺寸寸改改為為后后，，與與之間間的的外外環(huán)環(huán)部部分分成成為為翻翻邊邊時時的的“強區(qū)區(qū)”。。226.2沖沖壓壓成成形形中中的的變變形形趨趨向向性性及及控控制制通過過改改變變變變形形條條件件可可以以實實現(xiàn)現(xiàn)對對變變形形趨趨向向的的控控制制。。措施施：：1.合理理確確定定毛毛坯坯和和半半成成品品的的尺尺寸寸各部部分分的的相相對對尺尺寸寸關(guān)關(guān)系系是是決決定定變變形形趨趨向向最最為為重重要要的的因因素素。。圖示示毛毛坯坯，，由由于于尺尺寸寸的的相相對對關(guān)關(guān)系系不不同同→→三三種種可可能能的的變變形形趨趨向向：：拉深深、、翻翻邊邊、、脹脹形形→三三種種形形狀狀完完全全不不同同的的零零件件：：236.2沖沖壓壓成成形形中中的的變變形形趨趨向向性性及及控控制制與都都較較小小時時，，寬寬度度為為的的環(huán)環(huán)形形部部分分是是弱弱區(qū)區(qū)，，將將產(chǎn)產(chǎn)生生毛毛坯坯外外徑徑收收縮縮的的拉深深變變形形（圖圖b）；；與都都較較大大時時，，寬寬度度為為的的環(huán)環(huán)形形部部分分是是弱弱區(qū)區(qū)，，將將產(chǎn)產(chǎn)生生毛毛坯坯內(nèi)內(nèi)孔孔擴擴大大的的翻邊邊變變形形(圖c)；很大大而而很很小小或或等等于于零零(毛坯坯無無內(nèi)內(nèi)孔孔)時，，毛毛坯坯的的中中間間部部分分特特別別是是凸凸模模圓圓角角處處是是弱弱區(qū)區(qū)→→變變薄薄而而產(chǎn)產(chǎn)生生脹形形(圖d)。246.2沖沖壓壓成成形形中中的的變變形形趨趨向向性性及及控控制制因此此，，要要實實現(xiàn)現(xiàn)所所要要求求的的變變形形，，必必須須根根據(jù)據(jù)沖沖壓壓件件的的形形狀狀合理理確確定定毛坯坯各各部部分分的的相相對對尺尺寸寸關(guān)關(guān)系系。256.2沖沖壓壓成成形形中中的的變變形形趨趨向向性性及及控控制制2.改變變模模具具工工作作部部分分的的幾幾何何形形狀狀和和尺尺寸寸———控制制毛毛坯坯變變形形趨趨向向的的常常用用措措施施。改變變模模具具工工作作部部分分的的幾何何形形狀狀和和尺尺寸寸可以以控控制制毛毛坯坯變變形形趨趨向向：：如：：↑↑凸凸模模圓圓角角半半徑徑、、↓↓凹凹模模圓圓角角半半徑徑→→↑↑拉拉深深的的阻阻力力而而↓↓翻翻邊邊的阻阻力力→→有有利利于于翻翻邊邊而而不不利利于于拉拉深深。。反反之之則則有有利利于于拉拉深深而而不不利利于于翻邊邊。。3.改變變毛毛坯坯與與模模具具接接觸觸面面之之間間的的摩摩擦擦阻阻力力如上上圖圖中中，，若若↓↓壓壓邊邊圈圈及及凹凹模模表表面面與與毛毛坯坯之之間間的的摩摩擦擦阻阻力力（（通通過過減小小壓壓邊邊力力、、加加潤潤滑滑等等）），，則則有有利利于于拉拉深深而而不不利利于于翻翻邊邊和和脹脹形形。。對變變形形毛毛坯坯的的潤滑滑以及及合理理確確定定潤潤滑滑部部位位，是是控控制制變變形形趨趨向向的的有效措措施施。266.2沖沖壓壓成成形形中中的的變變形形趨趨向向性性及及控控制制4.降低變形形區(qū)的變變形抗力力或提高高傳力區(qū)區(qū)的強度度措施：局部加熱熱——降低變形形區(qū)的變變形抗力力局部深冷冷——提高傳力力區(qū)的強強度典型實例例：溫差差拉深法法276.3沖沖壓壓工序的的安排工序安排排是保證證產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量和降降低生產(chǎn)產(chǎn)成本的的關(guān)鍵。。一、工藝藝方案在在技術(shù)上上應(yīng)滿足足的要求求1.變形規(guī)律律的要求求應(yīng)遵循““弱區(qū)必必先變形形，變形形區(qū)應(yīng)為為弱區(qū)””的塑性性變形規(guī)規(guī)律。2.工件質(zhì)量量的要求求保證工件件的質(zhì)量量要求是是擬定工工藝方案案的主要要依據(jù)。。3.操作要求求必須保證證工人操操作的方方便與安安全，注注意減輕輕勞動強強度。4.模具結(jié)構(gòu)構(gòu)、強度度和壽命命的要求求考慮工藝藝過程時時應(yīng)注意意到模具具的結(jié)構(gòu)構(gòu)是否過過于復(fù)雜雜、強度度是否足足夠、工作作是否可可靠以及及模具壽壽命如何何。286.3沖沖壓壓工序的的安排二、工序序性質(zhì)的的確定1.沖壓件形形狀尺寸寸是確定定工序性性質(zhì)的基基本依據(jù)據(jù)根據(jù)前面面各章論論述的各各基本工工序的變變形性質(zhì)質(zhì)和應(yīng)用用范圍可可知，相相當(dāng)多的沖沖壓件都都可以從從產(chǎn)品零零件圖上上直觀地地分析出出工序性性質(zhì)。2.“弱區(qū)必先先變形，，變形區(qū)區(qū)應(yīng)為弱弱區(qū)”的的結(jié)論是是決定工工序性質(zhì)質(zhì)的基本準(zhǔn)則對難以從從形狀、、尺寸判判斷工序序性質(zhì)的的沖壓件件，必須須經(jīng)過分分析計算算來判斷沖沖壓變形形時的““弱區(qū)””，從而而確定相相應(yīng)的工工序性質(zhì)質(zhì)。或有有意識增加一一些附加工序序以便控制制毛坯或或前期工工序半成成品尺寸寸，人為為地造成沖沖壓變形形時的““弱區(qū)””，使工工序變形形的性質(zhì)質(zhì)符合成成形要求求。296.3沖沖壓壓工序的的安排例如：翻邊件的的生產(chǎn)：：若落料時時外徑為為，，則則翻邊時與與之之間的的外環(huán)部部分將產(chǎn)生生切向收縮縮變形。把落料料尺寸改為為后后，，與與之間的外外環(huán)部分分成為翻翻邊時的的“強區(qū)”。翻邊后再再切邊，，使外徑徑尺寸切切到要求的，，切切邊工序序就是附加工序序。306.3沖沖壓壓工序的的安排剎車閥體體的沖壓壓生產(chǎn)：：落料時沖沖出的的孔，使拉深時時與與之之間的的毛坯底部部和與與之之間間的外部都都產(chǎn)生一一定變形形，即利用孔的擴大大來補償外外部材料的不足足。沖孔孔是附加工序序。底孔可以以改變變變形的趨趨向，稱為為變形減輕輕孔。若不沖出出孔孔，，則毛坯坯直徑應(yīng)應(yīng)為，，拉拉深系數(shù)數(shù)為，，小于極限限值，且且凸緣圓圓角半徑徑較小→→一次拉深深不可能能實現(xiàn)316.3沖沖壓壓工序的的安排3.保證沖壓壓產(chǎn)品的的質(zhì)量要要求，是是確定沖沖壓工序序性質(zhì)的的基本出出發(fā)點為保證沖沖壓件質(zhì)質(zhì)量要求求，決定定沖壓工工序性質(zhì)質(zhì)時，應(yīng)應(yīng)注意對對幾何形形狀或尺寸寸精度要要求較高高的零件件增加必必要的校形工序序或其他工序序：精度高的的孔及落落料件應(yīng)應(yīng)采用精精密沖裁裁或增加加修整工工序成形件在在成形后后采用校校平或整整形工序序用變薄拉拉深的辦辦法實現(xiàn)現(xiàn)拉深件件的精整整有厚度變變薄限制制的零件件，一般般不用翻翻邊工序序而采用用拉深后后切底的的工藝。。326.3沖沖壓壓工序的的安排三、工序序數(shù)量的的確定完成沖壓壓件生產(chǎn)產(chǎn)的全部部工序，，包括輔輔助工序序。確定原則則：在保證產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量量的前提提下，工工序數(shù)量量盡可能能少。工序數(shù)量量主要受受零件幾幾何形狀狀及結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜程程度的限限制，同同時也受受產(chǎn)品精度度要求、、材料性性質(zhì)等諸諸因素的的影響。。充分利利用沖壓壓件結(jié)構(gòu)構(gòu)特征和工工藝特性性，適當(dāng)當(dāng)減少輔輔助工序序，可以以把工序序數(shù)量控控制到最最少。336.3沖沖壓壓工序的的安排四、工序序順序的的安排主要取決決于沖壓壓變形規(guī)規(guī)律和零零件的質(zhì)質(zhì)量要求求，其次次要考慮慮到操作作方便、毛毛坯定位位可靠及及模具簡簡單等。。擬定沖壓壓工序順順序時一一般應(yīng)遵遵循下述原則則：1.工序順序序的安排排要保證證每道工工序的變變形區(qū)為為“弱區(qū)區(qū)”，同同時不允允許非變形形區(qū)成為為“弱區(qū)區(qū)”參與與變形。?！肮ば蛞獮楹蠊すば虻淖冏冃螀^(qū)成成為“弱弱區(qū)”創(chuàng)創(chuàng)造條件件，并杜杜絕前工序削弱弱后工序序的非變變形區(qū)。。2.前工序成成形后得得到的符符合零件件圖要求求的部分分，在以以后各道道工序中不得再再發(fā)生變變形。346.3沖沖壓壓工序的的安排3.沖孔工序序的安排排原則①孔一般般應(yīng)在平平板毛坯坯上沖出出，但后后續(xù)工序序中要變變形或受受變形影影響的孔孔應(yīng)后沖沖。②拉深件件外邊緣緣和翻邊邊件豎邊邊部分的的孔分別別在拉深深和翻邊邊后沖出出。③成形件件（如拉拉深件、、彎曲件件）上精精度要求求高的孔孔及有位位置要求求的孔，，應(yīng)在成成形后沖沖出，其其余孔可可視情況況提前沖沖出。④沖裁件件上大孔孔靠近小小孔或者者孔邊距距太小不不能同時時沖出時時，應(yīng)先先沖大孔孔和精度度一般的的孔，后后沖小孔孔和精度度高的孔孔。356.3沖沖壓壓工序的的安排4.彎曲件工工序順序序的安排排原則多角彎曲曲件主要要從材料料變形和和板料在在彎曲時時的位置置移動兩兩方面考考慮安排工工序順序序，一般般是先彎彎外部彎彎角，后后彎內(nèi)部部彎角。。5.精度高的的成形部部分應(yīng)在在成形后后加校形形工序6.注意安排排適當(dāng)?shù)牡妮o助工