項(xiàng)目報(bào)告圖片第三章沖壓

FundamentalofMechanicalMachiningTechnology機(jī)械加工基礎(chǔ)沖壓：使板料經(jīng)分離或成形而獲得制件的工藝統(tǒng)稱。種類：沖壓通常是在冷態(tài)下進(jìn)行的叫冷沖壓。只有當(dāng)板料厚度超過8～10mm時(shí)，加熱沖壓，稱熱沖壓。應(yīng)用：幾乎在一切制造金屬成品的工業(yè)部門中，都廣泛地應(yīng)用著板料沖壓。特別是在汽車、拖拉機(jī)、航空、電器、儀表及國防等工業(yè)中，板料沖壓占有極其重要的地位。第三章沖壓特點(diǎn)：

(1)可以沖壓出形狀復(fù)雜的零件，且廢料較少。

(2)產(chǎn)品具有足夠高的精度和較低的表面粗糙度值，沖壓件的互換性較好。

(3)能獲得重量輕、材料消耗少、強(qiáng)度和剛度都較高的零件。

(4)沖壓操作簡單，工藝過程便于機(jī)械化和自動(dòng)化，生產(chǎn)率很高，零件成本低。

(5)沖模制造復(fù)雜、成本高，只有在大批量生產(chǎn)條件下，其優(yōu)越性才顯得突出。沖壓材料特點(diǎn)：特別是制造中空杯狀和鉤環(huán)狀等成品時(shí)，必須具有足夠的塑性。常用的金屬材料：從成分上分：低碳鋼 銅合金 鋁合金 鎂合金 及塑性好的合金鋼等從形狀上分：板料、條料及帶料等常用的設(shè)備：剪床沖床

剪床用來把板料剪切成一定寬度的條料，以供下一步的沖壓工序用。

沖床用來實(shí)現(xiàn)沖壓工序，以制成所需形狀和尺寸的成品零件，沖床的最大噸位已達(dá)40000kN。基本工序：分離工序變形工序第一節(jié)分離工序分離工序：使坯料的一部分與另一部分相互分離的工序。如落料、沖孔、切斷和修整等。一、落料及沖孔(統(tǒng)稱沖裁)

沖裁：利用沖模將板料以封閉輪廓與坯料分離的一種沖壓方法。落料：利用沖裁取得一定外形的制件或坯料的沖壓方法。沖落部分為成品，余料為廢料。沖孔：將材料以封閉的輪廓分離開來，獲得帶孔的制件的一種沖壓方法。沖落部分是廢料，余料為成品。1、沖裁變形過程板料的變形和分離過程對沖裁件質(zhì)量有很大影響。沖裁過程分三個(gè)階段：（1）彈性變形階段

沖頭(凸模)接觸板料繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)的初始階段，將使板料產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸與彎曲等變形。板料中的應(yīng)力值迅速增大。此時(shí)，凸模下的板料略有彎曲，凸模周圍的板料則向上翹。間隙c的數(shù)值越大，彎曲和上翹越明顯。

（2）塑性變形階段

沖頭繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，板料中的應(yīng)力值達(dá)到屈服極限，板料金屬產(chǎn)生塑性變形。變形達(dá)到一定程度時(shí)，位于凸、凹模刃口處的金屬硬化加劇，出現(xiàn)微裂紋。（3）斷裂分離階段

沖頭繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，已形成的上下裂紋逐漸擴(kuò)展。上下裂紋相遇重合后，板料被剪斷分離。

沖裁件分離面質(zhì)量的影響因素：凸凹模間隙刃口鋒利程度模具結(jié)構(gòu)材料性能板料厚度等2．凸凹模間隙

凸凹模間隙對沖裁件的斷面質(zhì)量的影響：間隙過大：凸模刃口附近的剪裂紋難以與凹模刃口附近的裂紋匯合，沖裁件被撕開，邊緣粗糙。間隙過小：凸模刃口附近的剪裂紋較正常間隙時(shí)向外錯(cuò)開一段距離，上下裂紋也不能很好重合。間隙合理：只有間隙值控制在合理范圍內(nèi)，上下裂紋才能重合于一線，沖裁斷口質(zhì)量最好。間隙對模具壽命的影響：間隙越小，摩擦越嚴(yán)重，模具的壽命將降低。間隙對卸料力、推件力的影響：間隙越大，則卸料力和推件力越小。

斷面質(zhì)量要求較高選取較小間隙值，否則應(yīng)盡可能加大間隙。正確選擇合理的間隙值：

單邊間隙(c)的合理數(shù)值可按下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：c=mδ式中：δ——板料厚度，mm；

m——與板料性能及厚度有關(guān)的系數(shù)。實(shí)用中，板料較薄時(shí)，m可以選用如下數(shù)據(jù)：低碳鋼、純鐵m=0.06～0.09銅、鋁合金m=0.06～0.1高碳鋼m=0.08～0.12

當(dāng)板料厚度δ>3mm時(shí)，由于沖裁力較大，應(yīng)適當(dāng)把系數(shù)m放大。對沖裁件斷面質(zhì)量沒有特殊要求時(shí)，系數(shù)m可放大1.5倍。3．凸凹模刃口尺寸的確定

凸模和凹模刃口的尺寸取決于沖裁件尺寸和沖模間隙。設(shè)計(jì)落料模時(shí)：先按落料件確定凹模刃口尺寸。取凹模作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，然后根據(jù)間隙確定凸模尺寸，即用縮小凸模刃口尺寸來保證間隙值。設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)：先按沖孔件確定凸模刃口尺寸。取凸模作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，然后根據(jù)間隙確定凹模尺寸，即用擴(kuò)大凹模刃口尺寸來保證間隙值。沖模在工作過程中的磨損：落料件尺寸會隨凹模刃口的磨損而增大；沖孔件尺寸則隨凸模的磨損而減小。保證零件的尺寸要求，并提高模具的使用壽命：落料時(shí)，凹模刃口的尺寸應(yīng)靠近落料件公差范圍內(nèi)的最小尺寸；沖孔時(shí)，選取凸模刃口的尺寸靠近孔的公差范圍內(nèi)的最大尺寸。4．沖裁件的排樣

排樣：指沖裁件在條料或帶料上的布置方法。

排樣合理可使廢料最少，材料利用率高。

類型：有搭邊排樣：有搭邊排樣是在各個(gè)落料件之間均留有一定尺寸的搭邊。其優(yōu)點(diǎn)是毛刺小，而且在同一個(gè)平面上，沖裁件尺寸準(zhǔn)確，質(zhì)量較高，但材料消耗多。無搭邊排樣：無搭邊排樣是利用落料件形狀的一個(gè)邊作為另一個(gè)落料件的邊緣。這種排樣。材料利用率很高，但毛刺不在同一個(gè)平面上，而且尺寸不容易準(zhǔn)確，質(zhì)量要求不高。二、修整

定義：利用修整模沿沖裁件外緣或內(nèi)孔刮削一薄層金屬，以切掉沖裁件上的剪裂帶和毛刺，從而提高沖裁件的尺寸精度(IT6～I(xiàn)T7)，降低表面粗糙度值(Ra0.8～1.6μm)。種類：外緣修整：修整沖裁件的外形。內(nèi)孔修整：修整沖裁件的內(nèi)孔。修整尺寸：

大間隙單邊修整量為板料厚度的10％；小間隙單邊修整量為板料厚度的8％以下。

當(dāng)沖裁件的修整總量大于一次修整量時(shí)，或板料厚度大于3mm時(shí)，均需多次修整。三、切斷

定義：用剪刃或沖模將板料沿不封閉的曲線分離的一種沖壓方法。種類：

剪床上，把大板料剪切成一定寬度的條料，供下一步?jīng)_壓工序用。沖床上，用以制取形狀簡單、精度要求不高的平板件。第二節(jié)變形工序變形工序：使坯料的一部分相對于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序。一、拉深

1．拉深過程

利用模具使沖裁后得到的平板坯料變形成開口空心零件的工序。拉深過程中厚度基本不變。

拉深件的底部金屬一般不變形，只起傳遞拉力的作用，厚度基本不變。直壁本身主要受軸向拉應(yīng)力作用，厚度有所減小，而直壁與底部之間的過渡圓角部被拉薄得最為嚴(yán)重。

坯料外徑D與內(nèi)徑d之間的環(huán)形部分的金屬，切向受壓應(yīng)力作用，徑向受超過屈服點(diǎn)的拉應(yīng)力作用，逐步進(jìn)入凸模和凹模之間的間隙，形成拉深件的直壁。

2．拉深中的廢品當(dāng)拉應(yīng)力值超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)，拉深件將被拉穿形成廢品。最危險(xiǎn)部位是直壁與底部的過渡圓角處。拉深件出現(xiàn)拉穿現(xiàn)象的因素：

凸凹模的圓角半徑

鋼的拉深件，取r凹=10δ，r凸=(0.6～1)r凹，

圓角半徑不能過小(2)凸凹模間隙

單邊間隙c=(1.1～1.2)δ。間隙過小，易拉穿工件和擦傷工件表面，降低模具壽命。間隙過大，容易使拉深件起皺，影響拉深件的尺寸精度。(3)拉深系數(shù)定義：拉深件直徑與坯料直徑的比值，用m表示。作用：它是衡量拉深變形程度的指標(biāo)。

m越小拉穿廢品。

m不小于0.5～0.8。

m過小可采用多次拉深工藝，多次拉深過程中，加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重。在一兩次拉深后，應(yīng)安排退火處理。而且拉深系數(shù)應(yīng)一次比一次略大一些，以確保拉深件的質(zhì)量。

總拉深系數(shù)值等于各次拉深系數(shù)的乘積。(4)潤滑拉深時(shí)通常要加潤滑劑，減小表面磨損和摩擦力。拉深常見缺陷

起皺：當(dāng)拉深變形區(qū)的坯料相對厚度較小時(shí)，在切向應(yīng)力作用下，引起坯料失穩(wěn)而形成折皺的現(xiàn)象。嚴(yán)重起皺

坯料被拉斷而報(bào)廢輕微起皺

在產(chǎn)品側(cè)壁留下起皺痕跡，影響產(chǎn)品質(zhì)量防止措施：可采用設(shè)置壓邊圈。

起皺現(xiàn)象與毛坯的相對厚度(δ/D)和拉深系數(shù)有關(guān)。相對厚度越小或拉深系數(shù)越小，越容易起皺。3．旋壓

定義：坯料隨旋壓模具或旋壓工具繞坯料轉(zhuǎn)動(dòng)中，旋壓工具與坯料相對進(jìn)給，使坯料受壓并產(chǎn)生連續(xù)的局部變形或分離。

原理：特點(diǎn)：不需要復(fù)雜的沖模，變形力較小，生產(chǎn)率較低。應(yīng)用：一般中小批量生產(chǎn)某些厚板件和大型容器的封頭。二、彎曲

定義：將坯料彎成具有一定曲率和角度的制件成形的方法。外側(cè)的拉應(yīng)力超過板料的抗拉強(qiáng)度金屬破裂

影響因素：

板厚：板料越厚，內(nèi)彎曲半徑r越小，拉應(yīng)力越大，越容易彎裂最小彎曲半徑應(yīng)為rmin=(0.25-1)δ纖維方向：彎曲線應(yīng)與板料纖維垂直。

回彈：外載荷去除后，塑性變形保留下來，彈性變形消失，使板料形狀和尺寸發(fā)生與加載時(shí)變形方向相反的變化，從而消去一部分彎曲變形效果的現(xiàn)象。一般回彈角為0°～10°

。因此，在設(shè)計(jì)彎曲模時(shí)，必須使模具的角度比成品件角度小一個(gè)回彈角，以保證成品件的彎曲角度準(zhǔn)確。三、翻邊

定義：在坯料的平面部分或曲面部分的邊緣，沿一定曲線翻起豎立直邊的成形方法。翻孔：在預(yù)先制好孔的半成品上或未經(jīng)制孔的板料上沖制出豎直邊緣的成形方法。

翻邊系數(shù)K0：K0=d0／d對于鍍錫鐵皮，K0不小于0.65

對于酸洗鋼，K0不小于0.68。

四、成形

成形是利用局部塑性變形使坯料或半成品獲得所要求形狀和尺寸的加工過程。主要用于制造剛性的筋條凸邊、凹槽，或增大半成品的部分直徑等。

第三節(jié)沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性影響沖壓件工藝性的主要因素有：

沖壓件的外形、尺寸、精度及材料等一、沖壓件的形狀及尺寸1．對落料件和沖孔件的要求(1)落料件的外形和沖孔件的孔形應(yīng)力求簡單、對稱。(2)沖裁件的結(jié)構(gòu)尺寸(如孔徑、孔距等)必須考慮材料的厚度。(3)沖裁件上直線與直線、曲線與直線的交接處，均應(yīng)用圓弧連接。以避免尖角處因應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋。其最小圓角半徑。2．對彎曲件的要求(1)彎曲件形狀應(yīng)盡量對稱，彎曲半徑不能小于材料允許的最小彎曲半徑。(2)彎曲邊過短不易成形，故應(yīng)使彎曲邊的平直部分H>2δ。(3)彎曲帶孔件時(shí)，為避免孔的變形，孔的位置L應(yīng)大于(1.5～2)δ。3．對拉深件的要求(1)拉深件外形應(yīng)簡單、對稱，深度不宜過大。以便使拉深次數(shù)最少，容易成形。(2)拉深件的圓角半徑在不增加工藝程序的情況下，應(yīng)控制最小許可半徑。二、簡化工藝及節(jié)省材料的設(shè)計(jì)

對于形狀復(fù)雜的沖壓件，可以將其分成若干個(gè)簡單件，分別沖壓后，再焊接成為整體組合件。采用沖口工藝，以減少組合件數(shù)量，節(jié)省材料和簡化工藝過程。

在使用性能不變的情況下，應(yīng)盡量簡化拉深件結(jié)構(gòu)，以達(dá)到減少工序、節(jié)省材料和降低成本的目的。

如消音器后蓋經(jīng)改造后，沖壓工序由八道減少為兩道工序，同時(shí)，節(jié)省材料50％。三、沖壓件的厚度

在強(qiáng)度