冷冲压知识全解析:涵盖优点、模具及材料性能变化等要点

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冷冲压模具设计_冲压工艺与模具设计教案_冷冲压工艺

冷冲压的长处在于,制造效率很高,操作起来很方便,零件的规格能够保持一致,不同零件之间可以互相替换,而且能够充分运用原材料。冷冲压是一种加工技术,它借助安装在压力设备上的特定工具,对各种物料施加压力,让它们出现断裂或者发生塑性变化,以此方式得到所需要的零件。通常情况下,金属在受到冷塑性加工时,其自身的物理特性会发生变化。当形变程度变大,所有强度和硬度都增强,同时延展性指标减弱,这种状况叫做加工硬化现象。拉深时的形变程度用拉深系数m来表示,这个数值越小,形变程度就越大。材料屈服强度与抗拉强度的比值小,均匀延展性大,对提升成形极限有好处。冲裁件的截面包含圆角部分,平整部分,粗糙部分,以及毛边四个部分。翻孔件的形变程度由翻孔系数K衡量,当形变程度达到极限时,边缘部位或许会出现断裂现象,8,缩孔变形区域承受的是双向受压状态,这种受力方式可能导致产品出现局部褶皱的质量缺陷,9,精冲过程中冲裁的形变区域材料承受着三向受压,并且因为间隙设置得非常小,冲裁下来的零件尺寸精确度能够达到IT8-IT6等级。冷冲压模具是用来完成冷冲压作业的一种专用器具。落料和冲孔属于使材料分离的步骤,拉深和弯曲属于使材料成型的步骤。金属材料在变形时的温度对其塑性有显著作用,通常情况下,当变形温度上升时,材料的塑性会增强,同时其抵抗变形的能力会减弱。材料在塑性变形时,其变形前的体积跟变形后的体积相等,可以用公式表达为:ε1加ε2加ε3等于零。冲裁的变形过程可以分成三个步骤,分别是弹性变形,塑性变形,以及断裂分离。冲裁模加工零件刃口尺寸时,裁切下料以凹模为参照标准,打孔则依据凸模,凸模与凹模的制造水准比工件要求高两个至三个层次。冲裁的零件与零件之间,以及零件与条料侧边之间存留的额外材料叫做搭边。这种搭边能够修正条料输送中的定位偏差和切割误差,从而保证冲压出符合标准的零件。弯曲零件的规格和模具工作部件规格不相符是弯曲回弹造成的,经过校正的弯曲比自由弯曲时零件的精确度更高。拉深过程中可能出现的问题有起皱和开裂。专门用于完成冷冲压操作的一种设备称作冲压模具。冲压工艺主要分为两种类型,一种是分离类工序,另一种是变形类工序。物体在受力时会改变形态,如果外力消失后,物体不能完全回到原来的样子,这就叫塑性形变。变形时的温度对金属的塑性有显著作用。大多数金属都表现出这样的特点:温度一高,塑性就好,抵抗变形的能力就弱。用主应力来描述一个点的受力情况,叫做主应力状态。用一个简单的图形来标明主应力的数量和正负,这个图形就叫做主应力图。存在九种潜在的主应力图样,27加工硬化描述了普遍金属在塑性变形加剧时,其强度和硬度会逐步提升,变形抗力同样增强,但塑性和韧性则相应减弱,这是常见金属材料的特性,28实际冲压过程中,冲压件在分离或成型后,其最终形态与模具工作区域的形态存在差异,这种差异是由卸载过程中产生的弹性回复,也就是回弹现象所导致的。29材料适用于多种冲压工艺的能力称作其冲压加工特性。冲压加工特性是一个包含多方面因素的总体概念,其核心要素主要有两项:一是成型极限,二是成型品质。圆形垫圈的内部结构通过冲裁形成,外部轮廓借助落料完成。加工零件的刃口规格,冲裁时以凸模为基准进行计算,落料时以凹模为基准进行计算。经济冲裁精度达到IT11级标准。模具组合中,凹模设置在下模时称为倒装式复合模,凹模配置在上模时则称为正装式复合模,正装式复合模会配备额外的打件机构。卸料装置具备卸料和压料双重功能,通常适用于较薄的板材加工。侧刃部件常见于级进模结构,主要功能是调控条料的进给距离。施加压力的汇聚点被称作 模具的受力核心 ,在模具制作过程中,需要让 受力核心 与模柄的轴心对齐。10.挡料销负责条料送进过程中的初步定位,导正销负责条料送进过程中的精确校准。把各类金属原料沿着直线弯曲成特定的 角度 和 弯曲度 ,以便形成特定的外形和零件规格的冲压操作叫做弯曲。弯曲时外部材料被拉长,一旦外部的拉力作用超过材料的承受极限,板料的外表面会出现断裂,这种情况叫做弯裂。在外力影响下,材料发生塑性形变的同时,也会伴随弹性形变,当外力移除后,弹性形变会消失,导致制件的轮廓和大小都发生改变,这种现象称为回弹。弯曲时,坯料沿凹模轮廓移动,遭遇摩擦力阻碍,若各边摩擦力不一致,坯料会沿轴向发生位移,导致弯曲后零件两侧直边尺寸偏差设计标准,此现象称为偏移。要准确设定弯曲前毛坯的形态与规格,必须核算弯曲零件的展开参数。弯曲工艺的步骤通常安排在工艺分析和计算完成之后实施。常见的弯曲模种类包括:单一工序弯曲模、连续式弯曲模、组合弯曲模以及通用型弯曲模。小批量生产试制弯曲件时,由于产量少,种类繁杂,尺寸频繁调整,使用标准弯曲模会花费较多成本,且周期较长,而手工操作时劳动强度大,难以确保精度,因此生产中常选用通用弯曲模,这种模具能适应多种情况。凹模圆角半径的大小,对弯曲过程中的变形力,模具的使用寿命,以及弯曲件的整体质量,都有显著影响。在存在压料效应的自由弯曲情形下,压力机的额定承载能力需达到 F压 机≥(~)(F自+FY) 的标准。借助拉深模具,可以将具有特定轮廓的平板材料或中空工件加工成带开口结构的零件,这个过程称作 拉深 。通常情况下,拉深成品的公差等级须控制在 IT13 级以下,且不应超过 IT11 级。实验表明,拉深件的整体厚度和初始材料厚度非常接近,依据塑性形变过程中体积恒定的原理,因此,可以按照初始材料覆盖面积等同于拉深件外表面积的标准来设定材料规格。为了增强工艺的可靠性,提升零件的优良程度,务必选用略高于临界值的成形系数。窄凸缘圆筒形制件的拉延,为了使凸缘部分易于成型,在拉延窄凸缘圆筒形制件的最后两个步骤,可以选用锥状凹模和锥状压边圈来实施拉延操作。压边力的功能在于:避免拉延期间坯料发生皱折现象,现阶段应用的压边装置包括弹性压边以及刚性压边两种类型。拉深时,板料因塑性变形会出现明显的加工硬化现象,导致后续变形变得非常困难,甚至无法进行。为了保证后续拉深或其他工序能够顺利开展,或者消除工件内部存在的应力,有时需要安排工序间的热处理,或者进行最终消除应力的热处理。在冲压过程中,通常采用酸洗作为清洗的方法。要减少冷冲压模具与材料间的阻力,需要实施材料表面的加工和涂抹减摩剂。62型冷压模具通常选用可调节的冷挤压模或者通用的挤压模。63翻边依据变形特点,能够分为拉伸性质的翻边和压缩性质的翻边。冲压工艺包含两种主要形式,分别是使平板坯料局部隆起变形,以及制造立体空心结构。压制加强筋时,所需动力依据公式F=LtσbK进行测算。将凹凸不平的工件置入模具中使其平整的加工步骤称为校平。冷挤压加工能达到IT7级别的尺寸精确度。空心毛坯件的外扩成型,属于一种使空心工序件或管状原料沿半径方向向外膨胀的冲压工艺,通过这种方式,工件会呈现扩张状态,这是空心件制造的关键步骤,需要精确控制金属流动,确保均匀扩张,这种工艺也叫做径向加压,在加压过程中,金属的移动方向与凸缘的移动方向是正交的,形成垂直关系,覆盖零件指的是那些用于覆盖汽车发动机、底盘、驾驶室以及车身表面的薄板类异形零件,这些零件不仅覆盖外部,也包括内部的一些部件,起到保护和装饰的作用,它们是汽车制造中不可或缺的一部分,通过冲压工艺可以精确成型进行覆盖件拉深时,必须在制件之外额外添加材料,而在后续步骤里会将其切除,这部分额外添加的材料称作工艺补充部分。通过运用拉深筋,可以调控材料在不同方向进入凹模时的阻力,避免拉深过程中因材料流动不均导致起皱或破裂,这是覆盖件工艺规划与模具设计的关键环节和核心要点。73确定覆盖件切割的走向时,必须关注 定位需要稳固牢靠 以及 需要确保刀口足够坚固这两个方面。74覆盖件翻边的优劣程度以及翻边位置是否精确,将直接关系到汽车车身组装的精细程度和品质。覆盖件加工用图纸包含拉深件图纸、切边件图纸及翻边件图纸等加工用图纸,它们是模具设计阶段落实工艺图纸要求、明确模具构造与规格的关键资料。覆盖件拉深模具构造与拉深所用压力机性能密切相关,通常分为单动拉深模具、多数为双动拉深模具以及双动拉深模具这三种类型。拉深筋的功能在于增强或调整拉深过程中材料各部分的抗变形能力,引导材料流动,增强产品稳定性,提升成品的刚性,防止出现褶皱和断裂的情况。工艺孔是依据生产制造要求而设置的孔洞,并非成品构件本身所需要的结构。79覆盖件的边缘处理包含两种类型:其一为外形轮廓的折边工艺,其二为窗口封闭的内形折边工艺。80模具的工作区域设有多个等距的作业点,每个作业点都配置了特定的冲压步骤,条料通过模具按作业点顺序逐一进行冲压,最终在最后一个作业点上,能够从条料中冲裁出一个符合标准的零件,这种模具被称为级进模。多工位连续模具依据核心工艺划分,能够细化为连续冲切模,连续弯曲模,连续拉延模。此类模具根据组合形态分类,又可包含下料弯曲连续模,冲切翻边连续模,冲切拉延连续模,以及翻边拉延连续模。83评价排样方案优劣的关键在于 工作流程是否布置得当 ,能否确保 制件品质达标且冲压作业平稳顺畅 ,模具构造是否 简洁 ,生产维护是否 易于操作 ,是否契合生产应用方的使用偏好及现实状况等要素。确定模具工位数量,明确各个工位需要完成的工作,安排好各个工位冲压工序的先后次序,这是进行工位设计的主要目的。对于精度要求很高的局部内外轮廓和成组的孔,最好把它们放在同一个工位上同时冲出,以此来保证它们的相对位置准确无误。能否妥善解决相关部件多次冲裁后产生的连接部位问题,直接关系到冲压件最终的品质。在多工位连续模中,条料在传送时持续去除多余部分,但在各工位之间,直到最终工位前,必须保留部分材料以维持条料的连贯传送,这部分材料被称为载体。卸料板在连续模中还有个关键作用,就是维护微小的凸模。对于采用自动送料系统的多工位连续模,必须配备自动监测防护装置。90模具因损耗及多种因素导致损坏,最终无法修复而作废,此前所生产冲件的总数即为模具使用寿命。91模具在经过一段使用时间后,因各种因素无法继续冲制合格产品,且不具备修复条件,这种情况被称为模具损坏。92冲模的普通零件在选择材料时,必须具备足够的力学特性和机械加工适应性。在实际生产过程中,冲压件材料的厚度存在明显偏差,其性能也会出现不稳定现象,加之表面不够洁净,这些因素都将导致模具工作部件的磨损程度显著增强,并且容易引发崩刃问题。针对特定条件下的模具用钢,为了增强其抗磨损能力,需要在具备较高硬度的基体内部,形成大量微小的硬质碳化物。模具材料所展现出的抗磨性能,会直接关系到模具零件能够正常使用的时间长度,同时也会对冲压产品的最终品质产生决定性作用。98各种冲压模对材料特性有不同需求,拉深模具等需要具备很强抗磨损能力和良好附着特性。二 判断题(错)主应变状态存在九种可能情形。(错)材料成型质量佳不代表成型能力一定优越。(对)通过热处理退火能够去除加工硬化现象。(对)屈强比数值越小,金属材料成型性能越优良。拉深工艺属于分离类加工。(离合器主要功能是完成工作单元和动力传输装置的连接或断开;制动装置用于离合装置分离状态下,让移动部件快速定位到指定位置。)连杆达到最短长度时的模具高度称作最低模具高度。(滑块每分钟的运动次数体现生产效率的高低。)冲裁件比打孔件的质量等级更高。H62的搭边尺寸略小于08钢的搭边尺寸,其它条件保持不变。复合模具中,凸模和凹模的横截面形态与制件完全相符。复合模具加工的零件精度不如级进模具。直排布置比斜排布置的材料利用效率更高。通常情况下,弯曲U形件时回弹的角度大于弯曲V形件。具备良好的塑性并且屈强比数值较低,可以确保弯曲过程中不发生开裂现象。弯曲件的精确度会受到坯料安放、错位、弹回、变形等状况的作用。弯曲毛坯的铺展尺寸等于所有直线部分与圆弧部分中性层长度之差值。弯曲力是规划弯曲模具和挑选压力机的关键参考数据之一。在拉深工序中,依据受力情形的差异,可以把拉深毛坯分为四个地段。起皱是一种承压失稳状态。拉深用料需具备优良延展性,抗拉强度与抗拉极限比值要低,厚度方向延展率要小,平面方向延展率要高。阶梯圆柱形工件施压成型时,其形变特征与圆形工件施压成型时一致。制得的施压件边缘通常较为规整。挤压类曲面关键在于变形区域容易发生失稳与起皱现象。缩口模构造无需支撑装置,模具构造较为简单,然而缩口操作时材料稳定性欠佳,可接受的缩口比例有限。冷挤压时坯料横截面须尽量贴合挤压轮廓形态。整形步骤通常置于拉伸弯曲等工序之后实施。覆盖件所用材料厚度普遍超过普通冲压件。覆盖件通常通过一次性成型来完成,以符合质量和经济性的标准,拉深筋的布置、位置和多少需要依据零件的构造和规格来决定,浅拉深工序一般不是在单独的设备上进行的,覆盖件拉深模具的关键部件,例如凸模、凹模和压圈等,都不适合采用铸造方式制造,与普通冲压零件相比,覆盖件所用的材料通常更厚一些覆盖件通常选用单次成型工艺,以符合质量与成本效益标准,拉深筋的布置、位置和数量需依据零件的构造和规格来定,浅拉深覆盖件多数不是在单独的设备上完成,拉深模具中的凸模、凹模、压圈等核心部件不可使用铸造件,模具在实际应用中受多种因素制约,其中首要的外部条件是模具材料选用的恰当性冲压模具的关键部件多采用特定金属制造。(√)这类钢材依据制作流程及功能特性可划分为六个类别。(×)硬质合金的弯曲强度要明显低于模具钢。(×)模具的间隙大小对耐用度影响并不显著。43( √ )校正弯曲能够有效降低回弹现象。44( × )冲裁时,间隙过小会导致冲裁件精度提升,但这并不意味着间隙越小越理想。在生产实际中,倒装式复合模的使用频率高于正装式复合模。胀形过程中,坯料的变形区域承受双向拉应力,因此最突出的问题是起皱现象。拉深凸模上设置通气孔,是为了降低模具的重量。模具组装完成后,卸料弹簧的预紧力需要超过卸料所需的力。选用标准模架尺寸的主要参考凸模的规格参数。在单工序模具、级进模具以及复合模具这几种类型中,复合模具提供的操作保障最为完善。当弯曲路径和板材的轧制走向相互垂直时,能够有效降低回弹现象的发生概率。压缩类成形过程中,常见的缺陷是出现失稳起皱问题。为了预防这种缺陷,需要设置压料装置,该装置施加的力度越大,其控制效果就越是理想。物质的一种固有属性,仅取决于其种类,不受其发生变形的方式和类型的影响,这种可塑性并非如此简单。( ╳ )53材料的可塑特性,是物质本身的一种恒定属性。

关键词:冷冲压模具材料