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钣金工艺与模具设计培训一、 钣金工艺及模具简介：钣金工艺大体可以分为四类：冲裁、弯曲、拉伸、成形。1、 冲裁是一种分离材料的工序。冲裁工序包括：落料、冲孔、切断、冲缺等。1.1 冲裁过程主要分为三个阶段：弹性变形、塑性变形、剪切断裂。 1.2 冲裁的断面：由塌角带、光亮带、断裂带、和毛刺带组成塌角带：是冲裁中刃口刚压入材料时，刃口附近材料产生弯曲和伸长变形的结果，软材料比硬材料的圆角大。影响圆角带（塌角）大小的因素除材料性质以外，还有工件轮廓形状，凸模与凹模的间隙等。光亮带：是材料塑性变形时，在毛坯一部分相对一部分移动过程中，模具侧压力将毛坯压平而形成的光亮垂直的断面。通常，光亮带占全断面的1/21/3。塑性好的材料，其光亮带大，同时还与凸、凹模间隙及模具刃口的磨损程度等加工条件有关。断裂带：是由刃口处的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面，断面粗糙，且有斜度。塑性差的材料，断裂带大。毛刺：毛刺产生与凸、凹模刃口侧面处产生裂纹的时候。毛刺的大小与材料的机械性能、凸凹模间隙及刀口的锐利程度有关。1.3控制冲裁件毛刺的方法： a选取合适的冲裁间隙。冲裁间隙并非越小越好，间隙太小也会给制件挤出较大毛刺，而且会增大冲裁力，加剧模具刃口的磨损。对于空调类零件一般选取的间隙为：2c=(8%-10%)*t (2c：双边间隙，t：材料厚度)间隙取放原则：落料时凹模尺寸做成工件要求尺寸，凸模为凹模尺寸减去间隙值。冲孔时凸模尺寸做成工件要求尺寸，凹模为凸模尺寸加上间隙值 b保持模具刃口的锋利1.4 冲裁力的计算：P=KLT P：冲裁力（N） K：安全系数，一般取1.3 ：材料的抗剪强度（MPa） 空调类钣金一般按软钢取：300MPa L：剪切的材料轮廓长度（mm） T：材料的厚度（mm）1.5 冲裁件的搭边与排样QMN-J40.022-2010 钣金件定额计算方法 搭边和边距值过大，则材料利用率会降低，搭边太小，在冲裁时条料很容易被拉断，并使工件产生毛刺，甚至会使搭边拉入凸、凹模间隙中去，进而损坏模具。相反，过小的搭边和边距，还会使条料刚性降低，冲压时条料难以送进和造成安全事故，也会使工件冲压后塌角增大，影响工件质量。开料尺寸长度钣金冲压件料厚0.31.21.22.53002330050034500以上55 合理的排样可以在不减小搭边的情况下，增大材料利用率。按零件展开形状的不同，常见排样凡是如下：1.6 冲裁模具结构：局部放大图 下模板（凸凹模）下垫板外脱板（卸料板）上模板（凹模）内脱板（卸料板）上夹板（固定板）上垫板上垫板：抵消冲头冲裁力的反作用力，一般使用45#（HRC43°-48°）或Cr12（HRC50°-455°）上夹板：固定冲头和上模板内脱板：冲裁过程中，压紧材料。回程时，传递弹簧力，把材料冲上模板型腔中推出外脱板：冲裁过程中，压紧材料。回程时，传递弹簧力，把材料冲下模板外形推出上模板：冲裁刃口下模板：冲裁刃口下垫板：结构件1.7 冲裁模经常出现的问题 1）尺寸不对，基本都是模具设计时工艺计算错误导致，偶尔也有因为模具加工错误引起。 2）毛刺大，新模一般是由于冲裁间隙选取不合理造成，需要重新加工或装配来解决。旧模一般是刃口磨损造成，需要重新磨刃口修复 3）不退料，一般是因为弹簧或橡胶老化引起，需要更换。同时要检查脱料板是否有变形。 4）宜断冲头，除冲头质量差外，还应考虑模具整体是否变形；冲裁间隙是否取的过小、间隙是否偏到一边；脱料板是否晃动太大；冲孔过称中材料是否有流动；凹模刃口是否太高；废料下漏是否顺畅等。2、弯曲是利用材料的塑性变形，从而被完成一定角度形状的工序。在弯曲过程中内层材料受压应力，外层材料受拉应力2.1弯曲力主要由自由弯曲力和校正力两部分组成。自由弯曲力相对与校正力来说很小，一般可以把弯曲力近似按校正力考虑。弯曲力在资料中有公式可以计算；但校正力受影响因素较多，且影响巨大，较难于计算。在模具设计中，一般都是参照以往类似零件，按经验选取。2.2 弯曲件展开尺寸按中性层长度计算，中性层是指在弯曲过程中，长度不发生变化的材料横截面。 L=a+b+s L：零件展开长度 a: 直线段1长度 b: 直线段2长度 s: 圆弧段展开长度。 ：弯曲角度 ：中性层半径 =R+Kt R: 弯曲内圆角半径 K: 中性层系数 t: 材料厚度 对于小折弯圆角（R=0.5）的经验数据： T=0.6 s=1.0 T=0.8 s=1.1 T=1.0 s=1.3 T=1.2 s=1.62.3 弯曲模具结构2.4 弯曲模经常出现的问题： 1）弯曲尺寸不准，首先应确认零件展开尺寸是否正确，再检查定位是否准确，最后检查弯曲过程中材料是否被压紧，有无走动。2）模具不退料，零件卡上模或卡下模。检查退料力和退料行程是否够3）零件拉花，抛光凹模4）回弹严重，调整模具凸模和凹模间隙，模具结构做负回弹补偿3、拉伸是把平的材料变成空心零件的工艺。3.1拉伸件的展开尺寸，可以拉伸前后面积相等、截面曲线长度相等来综合考虑，给出初步的参考尺寸，通过制作样板试模来修正。3.2 拉伸力的计算可以近似按冲裁力计算：P=KLT P：冲裁力（N） K：安全系数，一般取1.3 ：材料的抗剪强度（MPa） 空调类钣金一般按软钢取：300MPa L：拉伸凸模的轮廓长度（mm） T：材料的厚度（mm）3.3 拉伸系数，许用拉伸系数与材料的性能，模具结构有关。对于空调零件一般可以一次拉伸成形，计算拉伸系数的意义不大。但对于需要多次拉伸的深拉伸件，计算拉伸系数就非常重要，是决定整个工艺成败的关键。3.4拉伸模的结构3.5拉伸模经常出现的问题： 1）起皱，是由凸缘材料失稳造成，可以通过加大压边力来解决 2）开裂，可以通过减小压边力，抛光凹模和压边圈，加大凹模或凸模圆角半径来解决3）口部回弹严重，调整拉伸凸模和凹模的间隙4、成形是指凸缘材料不流动，主要依靠成形凸模底部材料被拉伸变薄的钣金工艺。 4.1成形工艺主要包括压筋、压包、翻孔、扩口等 4.2 成形工序一般是和其他工序复合在一起应用，较少单独使用 4.3 边板类零件翻孔工艺尺寸参考数据料厚直径翻孔预冲孔标准翻孔1.21.00.80.69.95预孔直径8.38.07.8凹模直径12.211.811.6冲头直径10.018.35预孔直径6.76.56.2凹模直径10.2108.6冲头直径8.417.35预孔直径5.75.55.2凹模直径9.29.08.6冲头直径7.41 4.4 成形模经常出现的问题： 1）压筋零件扭曲变形，主要是因为凸缘部分也发生了材料的流动造成的，可以加大料力，改变筋的形状来改善2）翻孔开裂，受材料性能约束，材料不能无限变薄，超过极限就会开裂，工艺计算时要考虑不同材料的翻孔系数；预孔毛刺太大也会造成翻孔开裂，需要磨刃口来解决。二、以W180前面板模具为例，讲解模具结构。三、讨论时间附件1：W180前面板模具图纸附件2：弯曲拉伸工艺计算小软件