板料成形(冲压、冷冲)知识全解:分离工序与塑性成形工序

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板料成形,又称冲压或冷冲,这一工艺过程依赖于压力机上的模具。通过模具对板料施加变形力,板料在模具内部发生形变,最终形成具有特定形状、尺寸及性能的产品零件。这是一种典型的压力加工技术。

二、所谓分离工序,即在冲压作业中,将冲压制品与板材按照既定轮廓进行分离开来的操作。这一过程涉及多个基本步骤,包括但不限于:冲孔、落料、切断、切口、切边、剖切以及整修等。

采用冲孔模具,对封闭的轮廓进行冲裁操作,以此加工工件或毛坯,其中被冲下的部分将作为废料处理。

四、在落料过程中,通过落料模具沿着封闭的轮廓对板材或条材进行冲裁,冲裁下来的部分即为成品。

五、切断操作涉及使用剪刀或模具对板材或条材的边缘进行切割,进而实现其局部区域的分离。

六、在操作过程中,采用切口模具对材料进行切割,确保切割动作不会导致材料完全断开,切割后的材料局部将呈现弯曲状态。

七、塑性成形工艺涉及材料在未发生破裂的情况下实现塑性变形,以此达到特定形状、尺寸和精度要求的零件制造。这一工艺主要包括弯曲、拉深、成形等基本步骤。

八、弯曲工艺,即将平面毛坯料通过塑性变形,加工成符合特定角度和尺寸要求的成形产品。

九、 冲压模具的基本构造包括以下两个主要部分:一是工艺零件,具体包括工作零件,如凸模、凹模以及凸凹模;二是结构零件,具体包括导向零件,如导柱、导套和导板。

十、 冲压模具按工序组合可分为单工序模、级进模、复合模。

十一、冲裁工艺通过模具的作用,使板材按照既定的轮廓线进行分离,这一过程属于冲压作业的重要环节。具体而言,它主要包括板材的切割和孔洞的冲制。

十二、 冲裁变形流程包括:弹性形变环节、塑性形变环节、断裂分离环节、

十三、 断面特征:圆角带、光亮带、断裂带

十四、影响冲裁件断面质量的因素包括:首先,材料的性能对断面质量产生显著作用;其次,模具刃口的状态也会对断面质量造成影响;再者,模具冲裁间隙的大小也是决定断面质量的关键因素。

冲裁间隙这一概念,具体指的是冲裁模具中凸模与凹模刃口之间的空隙,亦即凸模和凹模刃口之间的缝隙宽度。

十六、 冲裁过程中,间隙的大小对冲裁件的整体品质有着显著的影响。具体来说,冲裁件的质量主要包括其断面的质量状况、尺寸的精确程度以及形状上的误差大小。

尺寸的精确度是指实际冲裁尺寸与基准尺寸之间的差异,该差异越小,表明精度就越高。

模具制造精度一旦确定,冲裁间隙的大小对冲裁件尺寸精度产生显著影响:若间隙较大,拉伸作用随之增强,导致落料件尺寸小于凹模尺寸,同时冲孔孔径将超过凸模直径;反之,若间隙较小,挤压力增大,落料件尺寸则会增大,而冲孔孔径则会减小。

冲裁间隙对冲裁工艺力的作用如下:当间隙较小时,材料承受的压应力会上升,而拉应力则会下降,这使得材料更难被撕裂,从而增大了冲裁力;相反,若间隙变大,材料承受的拉应力会上升,容易导致裂纹的产生,进而减小了冲裁力。

模具寿命受间隙大小的影响显著:若间隙较小,冲裁力会随之上升,接触压力和摩擦力也会增加,导致模具磨损加剧,进而缩短其使用寿命;而若间隙过大,板料的弯曲和拉伸会相应增强,使得模具刃口端面的增压力增大,从而容易引发崩刃或塑性变形,使得磨损速度加快,同样会缩短模具的使用寿命。为了提升模具的使用寿命,通常需要设置较大的间隙。

十八、在计算凸、凹模刃口尺寸时,首先需明确基准件(落料时以凹模为基准,间隙设置在凸模上;冲孔时则相反)。其次,需考虑冲模的磨损特性(落料模的凹模基本尺寸应选取工件尺寸公差范围内的最小尺寸;冲孔模则选取最大尺寸)。此外,冲裁间隙应选用最小的合理值(Cmin 单边)。同时,凸、凹模刃口的制造公差需合理设定。最后,尺寸偏差的标注应遵循“入体”原则(落料件上偏差为零,下偏差为负;冲孔件上偏差为正,下偏差为零)。

十九、 凸、凹模刃口尺寸的计算方法

二十、降低冲裁力的措施:阶梯凸模冲裁、斜刃口冲裁、加热红冲

二十一、排样,即冲裁件在板材或条材上的排列布局。其目的是为了提升材料的使用效率。具体冲裁排样的方法包括:一是带有废料的排样,二是减少废料的排样,三是实现无废料的排样。

二十二、所谓搭边,即在冲裁过程中,制件与制件之间以及制件与条料边缘所剩余的物料。其作用主要体现在三个方面:首先,搭边有助于纠正定位上的误差,确保冲裁出符合标准的制件;其次,它有助于保持条料具有一定的刚性,从而便于送料;最后,搭边还能对模具起到一定的保护作用。

影响搭边值大小的因素包括:首先,材料的力学特性;其次,材料的厚度;再者,工件的形状与尺寸;此外,排样的方式;最后,送料和挡料的方法。

二十四、适用于冲裁的材料包括:首先,金属材料,如钢、铝以及众多贵重金属和合金;其次,非金属材料,例如纸板、塑料板、胶合板等;最后,复合材料,比如涂层板、复合板等。

对冲裁材料机械性能的设定包括:首先,材料需具备适当的强度与韧性,以防止其过于坚硬、过于柔软或过于脆弱;其次,电工硅钢这类材料因其质地较硬且脆;再者,低碳钢则展现出良好的冲裁特性。

二十六、冲裁件的工序性质涉及加工成形过程中所需的不同工序类型,包括冲孔、切除多余材料、形成缺口、冲制凹槽、进行下料、实施切断以及切割出特定形状等。

二十七、复合冲裁模具的工作原理是,在一次压力机的行程中,能够在模具的同一个工位上连续完成多个冲压步骤。

级进冲裁模具,亦称级进模,它是一种特殊的冲模。这种模具能够在压力机单次行程过程中,于模具的多个不同部位,同步完成多个冲压工序。

二十八、在凹模结构领域,我们通常可以见到两种主要类型:一种是整体式的凹模,另一种则是组合式的凹模。

整体凹模主要针对中、小型工件进行冲压;而组合凹模则适用于在较大、中型工件上冲制孔洞。

二十九、定位零件的功能包括:首先,实现定距,即在送料过程中精确控制送料的距离;其次,负责导向,确保板料能够沿着送料方向准确无误地移动。

三十、零件的定位结构包括:首先,采用定位板与定位销的组合;其次,设置挡料销以固定材料;接着,使用导正销(亦称导头)进行精确导向;然后,配置导料销以引导物料流动;再者,安装导料板(或称导尺)来控制物料位置;最后,配备侧刃以确保加工的准确性。

定位方法主要分为以下几种:首先,采用导料销与挡料销的搭配进行定位;其次,利用初始挡料销、挡料销以及导料板进行组合定位;再者,结合初始挡料销、挡料销、导正销和导料板进行定位;此外,还有以侧刃与导料板相结合的定位方式;最后,采用侧刃、导正销与导料板共同定位。

三十二、卸料板是指从凸模上移除包裹在上的成品或废弃材料的部件。其类型包括刚性卸料板和弹性卸料板两种。其中,刚性卸料板又可细分为封闭式、悬臂式以及钩形等不同形式。

三十三、所谓出件装置,是指那些能够将凹模内部形成的制品或废弃材料,通过推挤或顶升的方式,从凹模开口处移除的设备。

1)刚性推件装置 2)弹性推件装置 3)弹性顶件装置

三十四、该模架由上下两部分模座以及导向部件构成,构成了整个模具的支撑结构,同时也是安装模具其他部件的基础部件。它可分为后侧导柱模架、对角导柱模架、中间导柱模架以及四导柱模架等多种类型。

模具压力中心,即模具冲压力合力的作用区域。在冲压作业过程中,必须确保该压力中心与压力机滑块中心完全对齐。

(1)此措施旨在防止模具在作业过程中出现弯曲力矩,进而导致其发生倾斜;(2)同时,它能确保凸凹模之间的间隙保持均匀,进而保障了制品的品质并延长了模具的使用寿命。

三十六、此工序涉及将板材、棒材、管材或型材等材料弯曲至特定的曲率或角度,从而形成具有一定形状的零件,这一过程称为冲压操作。

可弯曲的材料包括板材、棒材、型材以及管材,其弯曲工艺主要有压弯、折弯、拉弯和辊弯等不同方式。

三十七、弯曲变形的显著特征包括:首先,变形主要集中于弯曲件圆角区域,而直线部分则保持刚性,仅发生位置移动;其次,在变形区域内,金属纤维的纵向长度发生了改变,内层纤维因受压而缩短,外层纤维则因受拉而伸长;再者,由于材料的连续性,在内层与外层之间形成了一个既不伸长也不缩短的过渡层,这一层被称为应变中性层。5. 弯曲变形的程度可以通过相对弯曲半径r/t这一比值来进行描述。

在三十八项研究中,我们关注的是弯曲变形区的应力应变情况。具体来说,当板料经历塑性弯曲过程时,变形区域内的应力应变状况受到弯曲毛坯相对宽度比b/t和弯曲变形程度比r/t的显著影响。

冲压模具工艺_冲压模具结构组成_板料成形冲压工艺

1.窄板弯曲的应变状态是立体的,应力状态是平面的

2.宽板弯曲的应变状态是平面的,应力状态是立体的。

三十九、弯曲时的主要质量问题:拉裂、截面畸变、翘曲及回弹

在弯曲卸载过程中,材料将保留其塑性变形,而弹性变形则会消失,此时弯曲的角度和尺寸会呈现出与加载时相反的变形趋势,这种现象我们称之为回弹。

四十一、影响回弹效果的因素包括:首先,材料的机械特性;其次,相对的弯曲半径;再者,弯曲的角度;此外,弯曲的具体方式以及模具的结构设计;另外,摩擦力的作用也不可忽视;最后,弯曲件的形状和模具间的间隙也会产生影响,一般来说,形状越复杂,回弹现象就越不明显。

四十二、针对回弹问题的控制方法包括:首先,在材料选择上,应优先考虑弹性模量较高、屈服强度较低且机械性能稳定的材质。其次,优化弯曲件的结构设计。再者,从工艺角度出发,可实施以下措施:一是实施热处理工艺,二是增设校正工序,三是运用拉弯工艺。此外,在模具结构上,可以采取以下策略:一是应用补偿法,二是实施校正法,三是采用纵向加压法,四是选用聚氨酯弯曲模具。

四十三、影响最小弯曲半径的要素包括:首先,材料的力学特性;其次,弯曲的角度;再者,板料的裁剪断面及表面质量;此外,板料的宽度与厚度;最后,板料的纤维走向。

四十四、在弯曲工序的安排上,首先要注意,针对多角形的弯曲部件,由于变形可能会影响其形状的精确度,因此通常应优先弯曲外角,随后再进行内角的弯曲。在进行前一次弯曲时,必须确保为后续的弯曲留下稳固的定位点,同时还要保证后续的弯曲不会对之前已经弯曲的部分造成损害。(其次,)对于结构不对称的弯曲部件,在弯曲过程中,毛坯材料容易发生偏移,因此应尽量采用先进行成对弯曲,然后再进行切割的工艺流程。对于数量多、尺寸较小的弯曲部件,宜采用级进模弯曲成形技术来提升生产效率。若弯曲过程中孔的位置易受影响且对精度有较高要求,那么孔的加工应在弯曲工序之后进行,否则难以确保孔位的精确度。

四十五、填空:1、弯曲变形的程度可以通过相对弯曲半径(r/t)来衡量。2、而最小相对弯曲半径rmin/t则反映了材料在弯曲过程中所能承受的极限变形。

在保持其他条件一致的前提下,弯曲线与钢板轧制方向垂直时,所能接受的弯曲半径相对较小。(√)

材料的机械性能显著作用于弯曲件的制造,特别是当材料的塑性降低时,其能够承受的最小相对弯曲半径会相应减小。相对弯曲半径(即r/t)作为衡量零件结构工艺性优劣的关键指标之一,具有重要意义。

四十六、在计算弯曲件展开长度时,应遵循的原则是弯曲前后的应变中性层长度保持不变。

四十七、拉深,亦称作拉延,这一工艺主要通过模具的作用,将平板状的毛坯材料转化为开口的空心零件,或者对已经形成的开口空心件进行进一步的加工,以制作出不同形状和尺寸的空心产品。

四十八、在拉深变形的过程中,首先,平面凸缘区域是主要的变形区域;其次,凸缘的圆角部分是连接不同变形区域的过渡区;再者,筒壁部分主要承担着传力的功能;接着,底部圆角区域同样属于过渡区;最后,圆筒的底部区域则是小变形区。

四十九、拉深成形过程中出现的问题及防止措施

起皱现象主要源于凸缘部位所承受的切向压力超出了板料的临界压力值。具体来说,起皱的弊端包括:首先,它阻碍了拉深变形的过程;其次,毛坯在拉深过程中无法穿过凸凹模之间的间隙而断裂;再者,即便是轻微的起皱,也会在筒壁上留下痕迹,进而影响产品的质量。至于起皱的影响因素,一方面与凸缘部分材料的相对厚度有关,另一方面则与切向压力的大小直接相关。

c:材料的力学性能 防皱措施:主要采用压边圈防皱

拉裂的原因主要有以下几点:首先,法兰表面出现皱褶,导致坯料无法顺利穿过凸凹模之间的缝隙;其次,这一情况使得筒壁所承受的拉应力显著上升。

2)压边力过大,使径向拉应力增大 3)变形程度太大

为确保制品不发生撕裂,需采取以下几项措施:首先,选用适宜的拉深比和压边力度;其次,提升凸模表面的粗糙度,以优化凸缘区域变形材料的润滑状态;再者,对模具工作部分进行合理设计;最后,选择具有优良拉深性能的材料。

五十、在进行拉深毛坯尺寸的计算时,需遵循以下原则:首先,形状应保持相似;其次,面积需保持一致;此外,在计算过程中,务必将修边余量δ纳入考虑范围之内。

五十一、所谓拉深系数,即圆筒形零件在经过拉深处理后的直径与拉深前所用的毛坯或半成品直径之间的比值。

在确保侧壁不受损害的前提下,所能实现的最小拉深比被称作极限拉深比。

拉深变形的程度可以通过拉深系数m来衡量。当拉深系数的数值越小,它所代表的拉深变形程度就相对更显著。

在矩形件进行拉深加工的过程中,其直边区域的形变幅度相对较低,而圆角区域的形变幅度则相对较高。

拉深加工时,润滑剂涂在与凹模接触的毛坯表面上。

拉深过程中的辅助工序有中间退火、润滑、酸洗等。

五十二、影响极限拉深系数的要素包括:首先,材料的微观结构和机械特性;其次,毛坯的相对厚度t与直径D的比例;再者,拉深模具的设计;最后,拉深过程中的具体条件。

五十三、凸缘筒形件的拉深特性表现为:首先,宽凸缘的变形程度不能仅通过拉深系数来评估;其次,其首次拉深系数相较于圆筒件会相对较小;再者,首次拉深的极限变形程度与 dt/d 的比值密切相关。

五十四、评估是否能够一次性完成拉深成型:首先,通过计算极限相对高度来做出判断;其次,通过计算极限拉深系数来做出判断。

五十五、针对直径比大于1.4的宽凸缘圆筒形件,其拉深工艺如下:首次拉深时,需直接形成所需零件的凸缘直径;后续的拉深过程中,保持凸缘直径的恒定。具体操作分为两种方式:一是保持圆角半径基本稳定,通过减小筒形直径来提升高度;二是维持高度基本不变,仅通过逐步减小圆角半径和筒形直径来实现。

五十六、关于多次拉深工序的安排:首先,若任意两个相邻阶梯的直径比均不小于或等于对应圆筒形件的极限拉深系数,则应从较大的阶梯开始拉深;其次,若相邻两阶梯的直径比低于对应圆筒形件的极限拉深系数,则需按照带凸缘圆筒形件的拉深方法进行,即从小阶梯拉深至大阶梯;再者,若最小阶梯的直径较小,但高度不高的情形下,可以通过胀形法获得最小阶梯;最后,若浅阶梯零件的相邻阶梯直径差异显著,则不能一次性拉出,可以先拉制成圆形或带有较大圆角的筒形件,随后再进行整形以获得所需零件。

在曲面形状零件的拉深过程中,毛坯的凸缘区域以及中间部分的外侧边缘呈现出拉深变形的属性,此时切向应力表现为压缩状态;然而,毛坯的中心区域则表现出胀形变形的特性,切向应力转变为拉伸状态,导致表面积增加,材料厚度相应变薄。因此,曲面零件的成形过程实际上是拉深与胀形两种变形方式的结合。

五十七、曲面零件成形特点

盒形件在拉深过程中展现出以下几种变形特征:首先,径向拉应力在盒形件周边的分布呈现不均衡状态,尤其在圆角区域达到最大值,而在直边区域则相对较小;其次,切向压应力的分布同样不均,以角部为最大,并向直边区域逐渐减弱,从而降低了起皱的可能性;最后,直边区域与圆角区域对变形的影响程度会因盒形件的具体形状而有所不同。

五十九、胀形加工,是指通过模具的作用,使板材的厚度变薄,同时表面积扩大,以此达到零件所需几何尺寸的一种冲压技术。这种加工方式主要应用于平板毛坯的局部处理,如制造凸起、凹坑、加强筋、花纹、图案以及标记等;同时,也适用于圆柱形空心毛坯的胀形加工和张拉成形工艺。

六十、胀形的变形特点:

毛坯的塑性变形仅限于特定的变形区域,该区域固定不变,板料既不会向变形区之外移动,也不会有外部材料进入变形区。

变形区所使用的材料在受到来自两个方向的拉伸应力影响下,会沿着半径方向和切线方向发生拉伸变形,导致板材的厚度减小,这种变形属于拉伸变形的一种,其主要表现形式为材料的膨胀和开裂。

在胀形过程中,变形区域的材料因受到双向拉伸应力的作用,没有承受压缩应力,同时拉伸应力在厚度方向上均匀分布,所以不易发生失稳和起皱现象,其回弹程度较低,尺寸精度较高,且表面质量优良。

六十一、胀形成形极限受以下几方面因素影响:首先,是所用材料的性质;其次,变形区域内应变的分布情况;再者,润滑条件和变形速度也是关键因素。

六十二、这种翻边工艺是通过模具将板材的孔边或边缘冲压成垂直边的加工技术。

依据其工艺特性,可以划分为:内孔部分包括圆形和非圆形的翻边,外缘部分则分为外凸和内凹的翻边,以及变薄型翻边。而从变形特性来看,可以分为伸长型翻边、压缩型翻边以及变薄型翻边。

圆孔翻边过程中,其变形特点如下:首先,变形区域被限定在凹模的圆角范围内,而凸模的底部则是主要的变形区域;其次,变形区受到双向拉应力的共同作用,其中切向应力在孔的边缘达到最大值,而径向应力在孔的边缘处则降为零;再者,在双向拉应力的作用下,变形区的材料会沿切向方向伸长,径向方向则略有缩短,导致材料厚度变薄,尤其是在孔的边缘处,这种减薄现象最为严重。4) 属伸长类成形,变形程度受内边缘拉裂的限制。

影响极限翻边系数的关键要素包括:首先,材料的机械性能;其次,材料的相对厚度t0与d1之比;再者,孔的边缘状况;最后,凸模的形状。

六十四、平面外缘翻边可分为内曲外缘翻边和外曲外缘翻边

六十五、缩口工艺涉及将预先制作好的圆柱形或管状坯料,借助模具手段对其开口部分进行收缩处理,以形成特定形状。常见的缩口类型包括斜口型、直口型以及球面型。然而,在缩口过程中,失稳和起皱现象往往成为制约其顺利进行的关键难题。