項(xiàng)目一加工方法選擇與沖壓工序劃分

1、任務(wù)1加工方法選擇與沖壓工序劃分任務(wù)引入零件形狀、結(jié)構(gòu)各種各樣，同樣形狀零件由于所用材料不同、同一零件由于生產(chǎn)批量不同，導(dǎo)致采用的加工方法不同，因此需要技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)及工藝要求，進(jìn)行分析選擇。選用如圖1-1所示兩個(gè)制件（用沖壓加工的方法制造出來的零件稱為制件，下同）為載體，訓(xùn)練學(xué)生對(duì)常用加工方法的選擇，熟悉沖壓加工的特點(diǎn)，從而引出沖壓加工工序的劃分，為后述各種模具設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。圖1-1a墊圈圖1-1b帶凸緣套筒二任務(wù)分析與分解本任務(wù)以典型沖壓件為工作對(duì)象，通過分析，了解沖壓加工的特點(diǎn)和分類。學(xué)習(xí)情景1沖壓基本工序的描述1.1.1 沖壓技術(shù)及三要素1.1.2 沖壓工序描述學(xué)習(xí)情景2沖壓材料

2、的選用1.1 沖壓材料性能1.1 沖壓材料的選用三相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)情景1沖壓基本工序的描述本任務(wù)所述制件，由于材料選用不同，其加工方法也有所不同，如選用灰鐵或鑄鋼材料，可以選用鑄造方法加工；如是棒料鋼材，可以選用機(jī)械加工（車削）方法加工；本任務(wù)提供的是鋼板，宜選用沖壓加工的方法，這主要基于沖壓加工有以下特征。沖壓技術(shù)及三要素.沖壓技術(shù)完成本任務(wù)需要的工藝裝備是模具，如圖1-2所示，它本身不能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，是將此模具安裝在沖壓設(shè)備上，利用壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)來完成模具的工作，這種技術(shù)就是沖壓技術(shù)。所謂沖壓就是在常溫下利用安裝在壓力機(jī)（例如沖床、油壓機(jī)等設(shè)備）上的模具,對(duì)材料施加壓力使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而

3、獲得一定形狀和尺寸零件的一種加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料加工成所需制件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。如圖1-2所示的模具安裝到壓力機(jī)（安裝方法后述）后，當(dāng)壓力機(jī)滑塊處于上止點(diǎn)時(shí)，開始送料，然后滑塊帶動(dòng)上模部分（圖中件111和件19）向下運(yùn)動(dòng)，待卸料板（件11）壓住板料時(shí)，卸料板不再向下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，而凸模（件10）隨同上模繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，穿過板料進(jìn)入凹模（件12）內(nèi)，完成對(duì)板料的沖裁，獲得所需要的制件；此后壓力機(jī)上行，在彈簧（件2）的作用下，卸料板推下緊扣在凸模上的板料，進(jìn)入凹模內(nèi)的材料由頂件塊（件13）頂出，完成一個(gè)工作循環(huán)。.沖壓三要素沖壓工藝與模具沖壓件沖壓材

4、料沖壓設(shè)備圖1-3沖壓加工的要素在以上工作過程中，沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料三個(gè)要素必不可少，它們構(gòu)成沖壓加工的三要素，其相互關(guān)系如圖1-3所示。沖壓加工的三要素是決定沖壓質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素，是不可分割的。沖模在沖壓中至關(guān)重要,如果沒有符合要求的模具，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。先進(jìn)的模具只有配備先進(jìn)的壓力機(jī)和優(yōu)質(zhì)的材料，才能充分發(fā)揮作用，做出一流產(chǎn)品，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。.沖壓加工的特點(diǎn)沖壓加工與其他加工加工方法相比，無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多優(yōu)點(diǎn)：（1）沖壓加工的生產(chǎn)效率高，廣泛使用在批量生產(chǎn)中。（2）沖壓件的質(zhì)量穩(wěn)定，尺

5、寸精度高，制件互換性好。沖壓加工是依靠模具成型，而模具本身制造精度高，因而保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，尺寸精度一般可達(dá)到IT10IT14級(jí)，最高可達(dá)到IT6級(jí)，甚至有些制件不需再進(jìn)行機(jī)械加工，即可滿足使用要求。（3）操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。（4）能沖壓出其它加工方法難以加工或無法加工的形狀復(fù)雜零件。例如，從儀器儀表小型零件到汽車覆蓋件、縱梁等大型零件，均可以由沖壓加工完成。（5）沖壓件具有重量輕、強(qiáng)度高、剛性好和表面粗糙度小等特點(diǎn)。（6）沖壓加工能實(shí)現(xiàn)少廢料，甚至無廢料生產(chǎn)，在某些情況下，邊角余料也可充分利用，其材料利用率高，一般為60%75%。但是，沖壓加工所使用的模具一般是針對(duì)

6、具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的，有時(shí)一個(gè)零件需要多套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，生產(chǎn)周期較長，制造成本較高，不適于單件小批量生產(chǎn)。另外，操作工人大多進(jìn)行手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，易發(fā)生安全事故，故必須特別重視安全生產(chǎn)、安全管理以及采取必要的安全技術(shù)措施。從以上分析可知：沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)很多，本任務(wù)所述零件適宜沖壓加工。沖壓工序描述在沖壓行業(yè)中，沖壓工序的分類基本是按其變形性質(zhì)進(jìn)行區(qū)分，大體可以分為材料的分離工序與成形工序兩大類。分離工序：沖壓成形時(shí)，變形材料內(nèi)部的應(yīng)力超過材料強(qiáng)度極限仃使材料發(fā)生斷裂而沿一定輪廓產(chǎn)生分離從而形成零件。分離工序主要有剪裁和沖裁等，而沖裁又包含沖孔和落料兩種工序，其簡單工

7、作原理和工序性質(zhì)見表1-1。成形工序：沖壓成形時(shí)，變形材料內(nèi)部應(yīng)力超過材料屈服極限，但未達(dá)到強(qiáng)度極限仃b,使材料產(chǎn)生塑性變形而形成零件。主要有彎曲、拉深、翻邊等工序，其簡單工作原理和工序性質(zhì)見表1-2。在實(shí)際生產(chǎn)中，往往零件形狀較復(fù)雜，零件的成型由多道工序組成，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，可以根據(jù)生產(chǎn)批量、制造成本等因素，把兩個(gè)或兩個(gè)以上基本工序進(jìn)行合理組合，從而以較低的成本生產(chǎn)出合格的零件。類別工序工序性質(zhì)用模具沿封閉線沖切板料，沖下的部分為工件，其余部分為廢料用模具在板料上將板材那分切開，切口部分發(fā)生彎曲工序性質(zhì)用模具使板料彎成一定角度或一定形狀用模具使板料壓成任意形狀的空心件用模具使板料局部拉伸成凸起

8、和凹進(jìn)形狀用模具使板料上的孔或外緣成直壁縮口用模具對(duì)空心件口部施加由外向內(nèi)的徑向壓力，使局部直徑縮小脹形用模具對(duì)空心件加向外的徑向力，使局部直徑擴(kuò)張整形Er將工件不平的表面壓平，將原先的彎曲件或拉深件壓成正確形狀學(xué)習(xí)情景2沖壓材料的選用沖壓用材料是沖壓三要素之一，材料性能的好壞直接影響零件成型的質(zhì)量，因此正確選用材料，是實(shí)現(xiàn)沖壓的基礎(chǔ)。沖壓材料性能.沖壓加工用材料的基本要求1)沖壓材料的性能要求沖壓材料一般應(yīng)具有一定的強(qiáng)度、剛度、沖擊韌度等力學(xué)性能要求，此外有的沖壓材料還有一些特殊的要求。如對(duì)于機(jī)器上的主要件，要求材料具有較高的強(qiáng)度和剛度；電機(jī)電器上的某些沖壓件，要求有較高的導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性；汽

9、車、飛機(jī)上的沖壓件，要求有足夠的強(qiáng)度，并盡可能減輕質(zhì)量；化工容器要求耐腐蝕等。2)沖壓工藝要求沖壓用材料通常具有良好的塑性和表面質(zhì)量以及板料厚度公差應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。.沖壓常用材料種類沖壓常用材料包括金屬材料和非金屬材料，金屬材料又分為黑色金屬和有色金屬兩類。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼板，如Q195,Q235等。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼板，如08,08F,10,20等。色金屬低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板，如Q345(16Mn),Q295(09Mn2)等。電工硅鋼板，如DTl,DT2等。工不銹鋼板,如1Crl8Ni9Ti,1Crl3等。金屬材料,/銅及銅合金，如T1,T2,H62,H68等。I有色金屬"I鋁及鋁合金，

10、如1060,1050A,3A21,2A12等I非金屬材料：如膠木板、橡膠、塑料板等。.常用材料的力學(xué)性能常用金屬材料的力學(xué)性能見表1-3表1-3常用金屬板料的力學(xué)性能材料名稱牌號(hào)材料狀態(tài)抗剪強(qiáng)度t(Mp抗拉強(qiáng)度o-b(Mpa)屈服強(qiáng)度o-s(Mpa)伸長率S(%)Q1952603203204001952833普通碳素鋼Q235未退火3103803804702352125Q275400500500620275151908F220310280390180320826036033045020032優(yōu)質(zhì)碳素10F已退火220340280410190271026034030044021029結(jié)構(gòu)鋼202

11、8040036051025025454405605507003601665Mn已退火60075040012不銹鋼1Cr13已退火320380400470120211Cr18Ni9Ti熱處理退火43055054070020040純鋁1060,1050A已退火80751105080251200冷作硬化1001201504鋁鎰合金3A21已退火701101101455019已退火10515015021512硬鋁合金2A12淬硬后28032040060034010冷作硬化純銅T1,T2,T3軟態(tài)160200730硬態(tài)2403003H62軟態(tài)26030035黃銅半硬態(tài)30038020020H68軟態(tài)24

12、030010040半硬態(tài)28035025電工用純鐵DT1,DT2,DT3已退火18023026C<0.025.材料的標(biāo)記對(duì)厚度在4mm下的軋制薄鋼板，按國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T708-1991)規(guī)定，鋼板的精度可分為A、B、C三級(jí)：A高級(jí)精度；B較高精度；C普通精度。對(duì)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼薄鋼板，按國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T710-1991)規(guī)定，鋼板的表面質(zhì)量可分為I、n、出、IV四組：I特別高級(jí)的精整表面；高級(jí)的精整表面；較高的精整表面；普通的精整表面。每組按拉深級(jí)別又分為Z、S、P三級(jí)：Z最深拉深；S深拉深；P普通拉深。在產(chǎn)品圖樣和工藝文件上，對(duì)材料的表示方法有特殊的規(guī)定，現(xiàn)以優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼薄鋼板為例

13、進(jìn)行標(biāo)注。標(biāo)記舉例：08F鋼，1.5mm厚，較高精度，高級(jí)的精整表面，深拉深級(jí)的鋼板表示為：鋼板B-1.5-GB/T708-199108F-S-GB/T710一1991沖壓材料的選用沖壓材料的選用一般在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)由設(shè)計(jì)人員考慮，工藝人員只對(duì)材料選用合理性進(jìn)行分析并提出合理化建議。除在選用時(shí)主要考慮沖壓件應(yīng)滿足相應(yīng)強(qiáng)度、剛度、韌性及耐蝕性和耐熱性等方面的要求外，一般應(yīng)具有較好的塑性，所以沖壓用材料大多為低碳鋼。根據(jù)加工方法不同，對(duì)沖壓材料的要求也不相同，尤其是拉深時(shí)，對(duì)材料的塑性、表面質(zhì)量要求較高。四任務(wù)實(shí)施1加工方法的選擇根據(jù)所提供的材料（鋼板）及生產(chǎn)批量的大小，加工此類制件宜選用的方法是沖壓加工。2材料選擇圖1-1a所示制件，選用鋼板Q235A-S2,圖1-1b所示制件，選用鋼板08F-81.5。3工序的劃分圖1-1a所示零件，在沖壓加工過程中，包含以下幾個(gè)工序：1）落料：像圖1-4a所示，需要一個(gè)分別輪廓的圓形形狀，而留下的條料為廢料的沖壓加工稱為落料。模具外形如圖1-2所示。2）沖孔：像圖1-4b所示，在圖1-4a的基礎(chǔ)上，對(duì)得到的制件再進(jìn)行沖壓加工,需要的是帶孔的零件，而留下的圓形外形為廢料，這種沖壓加工工序稱為沖孔。圖1-1b所示零件，在沖壓加工過程中，包含以下幾個(gè)工序：