冷沖壓工藝及模具設計教程-沖壓加工概述

沖壓加工概述 第 1章 概 述 冷沖壓加工概述 沖壓加工設備 冷沖壓加工概述 冷沖壓加工工序的分類 冷沖壓加工的工藝特點及其應用 冷沖壓加工工序的分類 冷沖壓可以分成五個基本工序。 (1) 沖裁 使板料分離來獲得制件的工序。 (2) 彎曲 使板料由平變彎來獲得制件的工序。 (3) 拉深 使板料由平板變成開口殼體制件的工序。 (4) 成形 使板料的局部產生凸凹變形的工序。 每一種工序分類具有幾種不同的工序特征，而每一種工序特征包括幾種工序名稱，見 表 表 冷沖壓工序 工序分類 工序特征 工序名稱 工 序 簡 圖 形成特點 分 離 工 序 沖裁 落料 沖裁后，落下的部分是制件，剩余的部分是廢料 沖孔 沖裁后，落下的部分是廢料，剩余的部分是制件 切斷 將板料相互分離產生制件 切邊 將制件邊緣處形狀不規(guī)整的部分沖裁下來 剖切 將對稱形狀的半成品沿著對稱面切開，成為制件 切舌 切口不封閉，并使切口內板料沿著未切部分彎曲 續(xù)表 工序分類 工序特征 工序名稱 工 序 簡 圖 形成特點 變 形 工 序 彎 曲 壓彎 將平板沖壓成彎曲形狀的制件 卷邊 將板料一端彎曲成接近圓筒形狀 拉 深 拉深 將板料沖壓成開口空心形狀的制件 成 形 翻邊 將平板邊緣彎曲成豎立的曲邊彎曲線形狀，或將孔附近的材料變形成有限高度的筒形 縮口 使管子形狀的端部直徑縮小 脹形 使空心件中間部位的形狀脹大 起伏 使板料局部凹陷或凸起 冷沖壓加工的工藝特點及其應用 (1) 冷沖壓加工可以獲得極高的生產效率。 (2) 用冷沖壓加工方法可以得到形狀比較復雜。 (3) 冷沖壓制件的尺寸精度是與模具的尺寸精度相關的。 (4) 冷沖壓制件的材料利用率較高，制件重量輕，剛度 /重量比、強度 /重量比高，沖壓耗能少。因此，制件的成本可以相對很低。 (5) 冷沖壓生產的操作簡單，易于實現(xiàn)機械化和自動化。 (6) 冷沖壓加工中所用的模具一般比較復雜、生產周期較長、成本較高。 (7) 冷沖壓工藝最適合于批量較大的生產。 (8) 冷沖模設計需要很強的想像力和創(chuàng)造力。 (9) 在冷沖模設計理論和方法中，到目前為止，大都采用經典理論加修正系數(shù)的方法 (如彎曲力的計算、拉深件的應力分析及起皺分析 )。 沖壓加工設備 曲柄壓力機的組成及應用 曲柄壓力機的主要技術參數(shù) 其他常用壓力機簡介 曲柄壓力機的組成及應用 (1)床身 (2) 運動系統(tǒng) (3) 離合器 (4) 制動器 (5) 上模緊固裝置 (6) 滑塊位置調節(jié) (7) 打料裝置 (8) 曲柄壓力機其他部分 (1) 床身 床身是壓力機的機架。在床身上直接或間接地安裝著壓力機上的所有其他零部件，它是這些零部件的安裝基礎。在工作中，床身承受沖壓載荷，并提供和保持所有零部件的相對位置精度。因此，除了應有足夠精度外，床身還應有足夠的強度和剛度。如 圖 圖 曲柄壓力機結構簡圖 (2) 運動系統(tǒng) 運動系統(tǒng)的作用是，將電機的轉動變成滑塊連接的模具的往復沖壓運動。運動的傳遞路線為：電機 小帶輪 傳動帶 大帶輪 傳動軸 小齒輪 大齒輪 離合器 曲軸 連桿 滑塊。大齒輪轉動慣量較大，滑塊慣性也較大，在運動中具有儲存和釋放能量、并且使壓力機工作平穩(wěn)的作用。如 圖 圖 運動系統(tǒng) 大齒輪小齒輪曲軸連桿大帶輪傳動軸傳動帶小帶輪電機離合器滑塊(3) 離合器 離合器是用來接通或斷開大齒輪 曲軸的運動傳遞的機構，即控制滑塊是否產生沖壓動作，由操作者操縱。 離合器的工作原理是，大齒輪空套在曲軸上，可以自由轉動。離合器殼體和曲軸用鍵剛性連接。在離合器殼體中，抽鍵隨著離合器殼體同步轉動。通過抽鍵插入到大齒輪中的弧形鍵槽或從鍵槽中抽出來，實現(xiàn)傳動接通或斷開。由操作者將閘叉下拉使抽鍵在彈簧 (圖中未示出 )作用下插入大齒輪中的弧形鍵槽，從而接通傳動。當操作者松開時，復位彈簧將閘叉送回原位，閘叉的楔形和抽鍵的楔形相互作用，使抽鍵從弧形鍵槽中抽出，從而斷開傳動。如 圖 離合器 閘叉抽鍵曲軸鍵槽弧形鍵槽離合器殼體大齒輪人工下拉復位彈簧(4) 制動器 制動器是確保離合器脫開時，滑塊比較準確地停止在曲軸轉動的上死點位置。 制動器的工作原理是，利用制動輪對旋轉中心的偏心，使制動帶對制動輪的摩擦力隨轉動而變化來實現(xiàn)制動。當曲軸轉到上死點時，制動輪中心和固定銷中心之間的中心距達到最大。此時，制動帶的張緊力就最大，從而在此處產生制動作用。轉過此位置后，制動帶放松，制動器則不制動。制動力的大小可通過調節(jié)拉緊彈簧來實現(xiàn)。如 圖 圖 制動器 拉緊彈簧制動輪中心制動輪制動帶旋轉中心固定銷(5) 上模緊固裝置 模具的上模部分固定在滑塊上，由壓塊、緊固螺釘壓住模柄來進行固定。如 圖 (6) 滑塊位置調節(jié) 為適應不同的模具高度，滑塊底面相對于工作臺面的距離必須能夠調整。由于連桿的一端與曲軸連接，另一端與滑塊連接，所以擰動調節(jié)螺桿，就相當于改變連桿的長度，即可調整滑塊行程下死點到工作臺面的距離。 圖 上模緊固 壓塊模柄模具滑塊緊固螺釘(7) 打料裝置 在有些模具的工作中，需要將制件從上模中排出。這要通過模具打料裝置與曲柄壓力機上的相應機構的配合來實現(xiàn)。打料裝置的工作原理是，當沖裁結束以后，制件緊緊地卡在模具孔里面，并且托著打料桿下端。而打料桿上端頂著橫桿，三者一起隨滑塊向上移動。當滑塊移動到接近上死點時，橫桿受到兩端的限位螺釘?shù)淖钃?，便停止移動，迫使打料桿和與其緊密接觸的制件也停止移動。而模具和滑塊仍然向上移動若干毫米，于是，打料桿、制件就產生了相對于滑塊的運動，就將制件從模具中推下來。如 圖 圖 打料裝置 調節(jié)螺桿支撐座滑塊導軌固定塊限位螺釘橫桿模柄模具打料桿工件螺母限位螺釘固定塊安全塊(8) 曲柄壓力機其他部分 導軌 導軌裝在床身上，為滑塊導向。但導向精度有限。因此，模具往往自帶導向裝置。 安全塊 安全塊的作用是當壓力機超載時，將其沿一周面積較小的剪切面切斷，起到保護重要零件免遭破壞的作用。 漏料孔 壓力機工作臺中設有漏料孔，以便沖下的制件或廢料從孔中漏下。 床身傾斜 通過對緊固螺桿的操作，可使床身后傾，以便落料向后滑落排出。如 圖 圖 漏料孔 曲柄壓力機的主要技術參數(shù) (1) 公稱壓力 (2) 滑塊行程 (3) 滑塊每分鐘沖壓次數(shù) (4) 壓力機裝模高度 (5) 壓力機工作臺面尺寸 (6) 漏料孔尺寸 (7) 模柄孔尺寸 (8) 壓力機電動機功率 (1) 公稱壓力 壓力機滑塊通過模具在沖壓過程中產生的壓力就是壓力機工作壓力。由曲柄連桿機構的工作原理可知，壓力機滑塊的靜力學壓力隨曲柄轉角的變化而變化。 曲線中可以看出，當曲柄從離下死點 30處轉到下死點位置時，壓力機的許用壓力最大值規(guī)定為 謂公稱壓力，是指壓力機曲柄轉到離下死點一定角度 (稱為公稱壓力角，等于 30 )時，滑塊上所容許的最大工作壓力。圖中還顯示了曲柄轉角與滑塊位移的對應關系。所選壓力機的公稱壓力必須大于實際所需的沖壓力。 圖 壓力機的許用壓力曲線 1 0 9 . 4 0 6 1曲軸轉角程行塊滑下死點當前位置上死點 2 50 . 3 7 50 . 40 . 50 . 6 30 . 81 . 01 . 2 5(2) 滑塊行程 滑塊行程是指滑塊從上止點移動到下止點的距離。對于曲柄壓力機，其值等于曲柄長度的兩倍。 (3) 滑塊每分鐘沖壓次數(shù) 反映了曲柄壓力機的工作頻率。滑塊每分鐘行程次數(shù)的多少，關系到生產率的高低。一般壓力機的工作頻率是不變的。 (4) 壓力機裝模高度 壓力機的裝模高度是指滑塊移動到下死點時，滑塊底平面到工作臺墊板上平面的高度。此高度可以通過調節(jié)螺桿進行調整，改變工作臺墊板 (圖 厚度也可改變這一高度。模具的閉合高度應在壓力機的最大裝模高度與最小裝模高度之間。如 圖 圖 壓力機裝模高度 最大裝模高度最大閉合高度最小裝模高度 最小閉合高度(5) 壓力機工作臺面尺寸 壓力機工作臺面尺寸應大于沖模的相應尺寸。在一般情況下，工作臺面尺寸每邊應大于模具下模座尺寸500固定下模留出足夠的空間。 (6) 漏料孔尺寸 設置漏料孔是為了沖件下落或在下模底部安裝彈頂裝置。下落件或彈頂裝置的尺寸必須在漏料孔所提供的空間以內。 (7) 模柄孔尺寸 模柄直徑應略小于滑塊內模柄安裝孔的直徑。模柄的長度應小于模柄孔的深度。 (8) 壓力機電動機功率 壓力機電動機功率應大于沖壓時所需要的功率。 其他常用壓力機簡介 (1) 偏心壓力機 (2) 曲柄壓力機的類型 (3) 按照壓力機上連桿的數(shù)目 (4) 摩擦壓力機 (5) 數(shù)控沖?；剞D頭壓力機 (1) 偏心壓力機 曲軸壓力機的滑塊行程不能改變，而偏心壓力機的滑塊行程是可變的。偏心壓力機和曲軸壓力機的原理基本相同，其主要區(qū)別在于主軸的結構不同。偏心壓力機的主軸為偏心軸。其工作原理如圖 心壓力機的電動機，通過帶輪、離合器帶動偏心主軸旋轉。利用偏心主軸前端的偏心軸，通過偏心套使連桿帶動滑塊作往復沖壓運動。制動器、腳踏板和操縱桿控制離合器的脫開或閉合。 圖 偏心壓力機工作原理 腳踏版工作臺滑塊連桿偏心套制動器偏心主軸離合器帶輪床身操縱桿工作臺墊板(2) 曲柄壓力機的類型 按床身結構可分為開式壓力機和閉式壓力機。 開式壓力機床身前面、左面和右面三個方向是敞開的，機床操作和安裝模具都很方便，適合于自動送料。但由于床身呈 度相對較差。當沖壓負荷較大時，床身變形較大，對沖壓有不利影響。因此，只有中、小型壓力機采用這種形式。圖 閉式壓力機床身兩側封閉，只能通過前后方向送料。機床操作空間較小。但機床床身左右對稱，剛性好。能夠承受較大的工作載荷，適用于精度要求較高的輕型壓力機和一般要求的大、中型壓力機。閉式雙動壓力機模型如 圖 圖 閉式雙動壓力機模型 曲軸 連桿機架凸輪內滑塊外滑塊凸模壓邊圈凹模 制件安放板料 壓邊 拉深曲軸 連桿機架凸輪內滑塊外滑塊凸模壓邊圈凹模 制件安放板料 壓邊 拉深(3) 按照壓力機上連桿的數(shù)目 可分為單點、雙點和四點壓力機，分別由一個、兩個或四個連桿同步驅動滑塊。 圖 式單點壓力機基本參數(shù)和閉式雙點壓力機基本參數(shù)。 圖 閉式雙點壓力機原理圖 (4) 摩擦壓力機 摩擦壓力機是利用摩擦盤與飛輪之間相互接觸傳遞動力，并根據螺桿與螺母相對運動，使滑塊產生上下往復運動的鍛壓機械。 圖 工作原理如下：電動機通過 摩擦盤，使其橫軸與左、右摩擦盤始終在旋轉。并且橫軸可允許在軸內作一定的水平軸向移動。工作過程為：壓下手柄，橫軸右移，使左摩擦盤與飛輪的輪緣相互壓緊，迫使飛輪與螺桿順時針旋轉，帶動滑塊向下作直線運動，進行沖壓加工。反之，手柄向上，滑塊上升?；瑝K的行程用安裝在連桿上的兩個擋塊來調節(jié)。壓力的大小可通過手柄的壓下量來控制飛輪與摩擦盤的接觸力進行調整。實際壓力允許超過公稱壓力 25 100，超負荷時，由于飛輪與摩擦盤之間產生滑動，所以不會因過載而損壞機床。由于摩擦壓力機有較好的工藝適應性，結構簡單，制造和使用成本較低，因此特別適用于校正成形等沖壓工藝。 圖 摩擦壓力機傳動示意圖 摩擦盤軸) 數(shù)控沖模回轉頭壓力機 數(shù)控沖?；剞D頭壓力機是由計算機控制并帶有模具庫的數(shù)控沖切及步沖壓力機，其優(yōu)點是能自動地、快速地更換模具，通用性強、生產率高，突破了沖壓加工離不開專用模具的傳統(tǒng)方式。 圖 工作原