冷沖壓工藝及模具設(shè)計復(fù)習(xí)資料

1、冷沖壓基礎(chǔ)知識一、定義及特點1、定義冷沖壓是在常溫下利用沖模在沖壓設(shè)備上對板料施加壓力（或拉力），使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的制件的加工方法。2、特點（1）沖壓件的尺寸精度由模具來保證，具有一模一樣的特征，所以質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好。可獲得其它加工方法所不能或難以制造的，壁薄、重量輕、剛性好、表面質(zhì)量高、形狀復(fù)雜的零件。（2）不需要加熱毛坯，不需要大量切削金屬，材料利用率高、沖壓過程耗能少，工件成本較低。（3）操作簡單，勞動強(qiáng)度低，易于機(jī)械化和自動化，生產(chǎn)效率高。（4）所用模具一般比較復(fù)雜，制造周期長，成本較高二、沖壓成形基本理論三、沖壓性能指標(biāo)1、屈服極限 (小好)2、屈強(qiáng)

2、比 (小好)3、均勻延伸率 (大好)4、彈性模量 (大好)5、硬化指數(shù) n(對伸長類變形大好)6、厚向異性系數(shù) (對大多數(shù)沖壓成形工序來說值大好)7、板平面各向異性系數(shù) （小好）沖裁一、基本概念1、定義：沖壓加工利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序，包括：沖孔和落料。（1）、沖孔：指在板料或者工件上沖出所需形狀的孔，沖去的是廢料。或者說封閉曲線以外的部分作為沖裁件時。（2）、落料：指在板料上沖出所需形狀的零件或毛坯 ?；蛘哒f使材料沿封閉曲線相互分離，封閉曲線以內(nèi)的部分作為沖裁件時。2、特點：（1）操作簡便，生產(chǎn)效率高。（2）尺寸精度高，表面質(zhì)量好，具有良好互換性。（3）工件強(qiáng)

3、度高，剛度好，重量輕，質(zhì)量穩(wěn)定。（4）不需加熱，不需切削廢屑。（5）能加工其它方法所不能制造或難于制造的復(fù)雜形狀零件。二、工藝設(shè)計1、沖裁過程：彈性變形階段，塑形變形階段，斷裂分離階段2.沖裁件的質(zhì)量（1）、定義:指切斷面質(zhì)量、表面質(zhì)量、形狀誤差和尺寸精度（2）、沖裁斷面的組成1）、圓角：當(dāng)模具壓入材料時，刃口附近的材料被牽連變形的結(jié)果2）、光亮帶：模具刃口切入材料后，材料與模具刃口側(cè)面擠壓而產(chǎn)生塑性變形的結(jié)果3）、斷裂帶：沖裁過程的最后階段，材料剪斷分離時形成的區(qū)域，是模具刃口附近裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展而形成的撕裂面4）、毛刺帶：在沖裁過程中出現(xiàn)微裂紋時形成的結(jié)果（3）、影響表面質(zhì)量的主

4、要因素1）、材料的性能影響材料塑性好，沖裁時裂紋出現(xiàn)較遲，材料被擠切的深度較大，所得斷面光亮帶所占的比例較大。 光亮帶占整斷面的 1/2 1/3塑性差的材料，材料被剪切不久就出現(xiàn)裂紋，使斷面光亮帶所占比例小2）、沖裁間隙間隙適中 ，上、下裂紋互相重合，沖裁件斷面有一定斜度，但比較平直、光潔且毛剌很小。間隙過大 ，凸模刃口產(chǎn)生的裂紋在內(nèi)，凹模刃口產(chǎn)生的裂紋在外，材料受到很大的拉伸和彎曲應(yīng)力作用，沖裁件光亮帶小，圓角和斜度加大，毛剌大而厚。間隙過小 ，由于分離面上、下裂紋向材料中間擴(kuò)展時不能互相重合，凸模刃口產(chǎn)生的裂紋在外，凹模刃口產(chǎn)生的裂紋在內(nèi)，將被第二次剪切才完成分離，因此出現(xiàn)二次擠壓而表成二

5、次光亮帶，毛剌有所增長3）、模具刃口 的鈍利情況凸模磨鈍：落料件產(chǎn)生毛刺凹模磨鈍：沖孔件產(chǎn)生毛刺凸凹模都磨鈍：落料和沖孔件均產(chǎn)生毛刺考題：沖裁件毛刺多而高如何解決？答：1、降低材料塑性。2、修磨刃口，使其鋒利。3、調(diào)整沖裁間隙，使其均勻。3、沖裁工藝性（1）沖壓件形狀和尺寸要求；1）形狀簡單、對稱；2）避免出現(xiàn)尖角；3）避免懸臂和狹槽；4）沖孔尺寸不可太??；5）孔與孔之間，孔與邊緣有相應(yīng)最小值。（2）、排樣1）、定義：指沖裁件在條料或板料上的布置方法。2）、分類：有廢料排樣： 沿沖件全部外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。少廢料排樣： 沿沖件部分外形沖裁，在沖件之間才留有搭邊。無廢料排樣： 沿直線

6、或曲線切斷條料而獲得沖件，無任何搭邊。考題：搭邊的定義及作用？答：搭邊：排樣時工件之間及工件與條料側(cè)邊之間的余料。搭邊作用：補(bǔ)償定位誤差、剪板誤差、增加條料剛度。考題：排樣的利用率計算（3）、沖壓力.1）、總沖壓力：由沖裁力、卸料力、推件力和頂件力組成刃口沖裁力：考題：沖壓力的計算2）、降低沖裁力的方法Ø 材料加熱沖裁Ø 多凸模階梯布置沖裁：階梯形布置需要對稱分布，防止偏載；階梯形應(yīng)安排先沖大孔、后沖小孔Ø 斜刃口沖4、凸凹模刃口尺寸的設(shè)計（1）配合加工（2）分開加工無導(dǎo)向單工序沖裁模三、沖裁模導(dǎo)板式單工序沖裁模單工序模導(dǎo)柱式單工序沖裁模倒裝式復(fù)合模（凸凹模在下）

7、正裝式復(fù)合模（凸凹模在上）復(fù)合模級進(jìn)模沖裁模1.單工序模（1）、無導(dǎo)向單工序沖裁模特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，制造周期短。適用于一些形狀簡單，零件精度要求不高，生產(chǎn)批量不大的沖裁。（2）、導(dǎo)板式單工序沖裁模.特點：上模與下模導(dǎo)向靠凸模與導(dǎo)板的小間隙配合實現(xiàn).（H7/h6 ）。該結(jié)構(gòu)安裝方便，但需保證凸模與導(dǎo)板不脫離。（3）、導(dǎo)柱式單工序沖裁模特點：上模與下模導(dǎo)向靠導(dǎo)套與導(dǎo)柱的導(dǎo)向來保證。該結(jié)構(gòu)安裝方便，精度高，壽命長，但輪廓尺寸大，成本高，用于大批量、精度要求高的沖裁件。2、復(fù)合模定義：模具在一次沖程中，在模具同一位置上同時完成兩道以上的工序，稱為復(fù)合模。（1）、倒裝式復(fù)合模特點：沖孔廢料直接由

8、沖孔凸模推下，無頂件裝置。工件由上模推桿推下。適用于形狀簡單的工件：彈性推件：厚度<0.3mm剛性推件：厚度>0.3mm（2）、正裝式復(fù)合模特點：沖孔沖下來的廢料會留在模具的面上，需要操作者每沖壓去一次，就要把廢料清理出去。沖裁件平直度較高，但生產(chǎn)率較低。3、級進(jìn)模定義; 模具在一次沖程中，在模具不同位置，同時完成兩道以上的工序，稱為 連續(xù)?；蚣夁M(jìn)模 。四、沖裁模設(shè)計1、主要零部件設(shè)計2、壓力中心和閉合高度3、彈簧和橡皮的選用彎曲一、基本概念1、定義彎曲：將各種金屬毛坯彎成具有一定角度、曲率和形狀的加工方法。2、原理平板毛坯在外彎曲力矩的作用下曲率發(fā)生變化，毛坯內(nèi)層金屬在切向壓應(yīng)力

9、作用下產(chǎn)生壓縮變形，外層金屬在切向拉應(yīng)力作用下產(chǎn)生伸長變形。3、過程（1）、自由彎曲（2）、校正彎曲4、特點（1）、彎曲主要變形區(qū)主要發(fā)生在彎曲件的圓角部分 ，此處的正方形網(wǎng)格變成扇形。遠(yuǎn)離圓角的直邊部分，則沒有變形，靠近圓角的部分直邊，有少量的變形。（2）、彎曲變形內(nèi)，外層纖維受拉伸長而內(nèi)層纖維受壓縮而縮短，內(nèi)外側(cè)靠近板料中心處變形層度逐漸變小。（3）、在彎曲變形區(qū)內(nèi)，板料的厚度變薄，相對彎曲半徑r/t 越小，厚度變薄越大。（4）、彎曲變形后截面形狀（b：寬度，t：厚度5、）寬板 b/t>3 截面形狀為幾乎為矩形窄板 b/t 3 截面形狀為扇形5、中性層當(dāng)彎曲變形較小時，應(yīng)變中性層和應(yīng)

10、力中性層幾乎重合， 且在板厚正中央，即： 二、最小彎曲半徑1、定義在保證彎曲毛坯外層纖維不發(fā)生破壞的條件下，彎曲件內(nèi)表面所能達(dá)到的最小圓角半徑，稱為最小彎曲半徑 2、影響因素材料的力學(xué)性能材料塑性越好，最小彎曲半徑越小。零件彎曲中心角的大小在實際彎曲過程中，圓角附近的直邊部分材料也參與了彎曲變形，擴(kuò)大了彎曲變形區(qū)的范圍。彎曲中心角越小，圓角部分外表面纖維的變形分散效果越顯著，最小彎曲半徑越小。（3）、板料的軋制方向與彎曲線夾角的關(guān)系彎曲件的彎曲線與板料軋制方向垂直時，彎曲半徑最??；彎曲件的彎曲線與板料軋制方向平行時，彎曲半徑最大。（4）、板料表面及沖裁的斷面質(zhì)量彎曲時，板料表面有劃傷或板料側(cè)邊

11、有毛刺、裂口及冷作硬化等缺陷時，工件容易開裂使材料過早破壞。如沖裁件斷面上的斷裂帶和毛刺帶在拉應(yīng)力作用下會產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致彎曲件從側(cè)邊開始破裂。（5）、板料的相對寬度彎曲件相對寬度較小時，其影響較為顯著；當(dāng)b/t>10時，其影響不大。b/t越小，最小彎曲半徑越小。（6）、板料厚度板料厚度較小時，切向應(yīng)變變化的梯度大，這樣與切向變形最大的外表面相鄰近的金屬材料，可以起到阻礙外表面材料產(chǎn)生局部不穩(wěn)定塑性變形的作用，因此可以得到較大的變形或采用最小的彎曲半徑。三、彎曲件坯料長度計算四、彎曲回彈1、定義當(dāng)彎曲工件受外力時，總變形量包含彈性變形和塑性變形。卸載后，塑性變形保留下來，彈性變形部分恢

12、復(fù)，結(jié)果是彎曲件的彎曲角、彎曲半徑與模具尺寸不一致，這種現(xiàn)象稱為彎曲回彈。2、表示（1）、曲率回彈量（2）、角度回彈量3、影響因素（1）、材料的力學(xué)性能屈服強(qiáng)度越高，彈性模量越小，彎曲回彈越大（2）、相對彎曲半徑r/tr/t越小，塑性變形在總變形所占的比例越大，彈性變形所占的比例越小，回彈值越?。?）、彎曲中心角a彎曲中心角 越大, 變形越嚴(yán)重（4）、工件的形狀（5）、模具的間隙（6）、彎曲方式及校正力大小4、減小彎曲回彈的措施（1）、改進(jìn)彎曲件的設(shè)計（2）、采取適當(dāng)?shù)膹澢に嚕?）、合理設(shè)計彎曲模具五、彎曲模具的計算第一次彎曲： 85.2第一次彎曲：10.5凹、凸模圓角： 凹、凸模間隙： 凹

13、模深度： 凹、凸模寬度尺寸： 拉深一、拉深過程1、定義 將毛坯通過模具制成開口空心零件的沖壓工藝方法拉深系數(shù)的2、拉深件的組成（1）、平面凸緣部分（主要變形區(qū)）（2）、凸緣圓角部分（過渡區(qū)）（3）、直壁傳力區(qū)（4）、底部圓角區(qū)（過渡區(qū)）（5）、筒底不變形區(qū)3、起皺和拉裂（1）、起皺原因：1）、切向壓應(yīng)力太大，材料穩(wěn)定性差，容易起皺。2）材料本身穩(wěn)定性：材料的相對厚度t/D 對拉深過程的影響主要反映在抗失穩(wěn)性能上，t/D越大，當(dāng)抗失穩(wěn)能力越強(qiáng)，當(dāng)t/D 達(dá)到某值之后，則可以不需要或少要壓邊力，拉深力也隨之降低，當(dāng)t/D小時，由于 變形區(qū)外邊緣的切向壓應(yīng)力很大，往往會產(chǎn)生失穩(wěn)而出現(xiàn)起皺。.防止措施：1）、合理增加壓邊圈的壓力2）、選擇合理的工藝?yán)煜禂?shù)、模具的幾何參數(shù)及毛料，確保加工成型3）、增加徑向拉應(yīng)力 4）、增加工序，對必須深度拉伸的工件或階梯差較大的工件，可分兩道或多道工序成形，并補(bǔ)加整形工序（2）、拉裂拉裂的原因：在拉深過程中，嚴(yán)重的起皺造成起皺部分不可能通過凸模與凹模之間的間隙而造成拉應(yīng)力過大而被拉裂。拉裂部位常常在 直壁傳力區(qū)與凸模圓角傳力區(qū)的相切處。.二、拉深系數(shù)1、定義每次拉深后圓筒形件的直徑 與 拉深前毛坯直徑 之比稱為拉深系數(shù)2、影響因素（1）、材料本身性能組織均勻、晶粒大小適當(dāng)，屈強(qiáng)比（s/b）小、塑性好的材料，m（2）、材料的相對厚度t/Dt/D m ; t