板材冲压成形的基本知识.ppt

1,模具设计与制造（二）,板材冲压成形的基本知识,2,2 板材冲压成形的基本知识,本章学习任务与内容了解冲压工艺常用的基本设备。掌握冲压设备相关的技术参数。了解塑性成形的基本理论。了解常用的冲压材料和模具材料。2.1 常用冲压设备2.2 板材冲压成形的基本理论2.3 常用冷冲压材料及其成形性能2.4 常用冷冲压模具材料及其性能,3,2.1 冲压设备,相关内容回顾冲压是塑性加工的基本方法。什么是塑性？塑性是材料在外力的作用下发生永久变形而自身保持完整性的一种能力。什么是塑性加工？借助于成形设备对坯料施加压力，利用材料的塑性，通过材料的转移实现成形并且使材料达到一定性能的加工方法。塑性成形又称为压力加工。冲压与塑性加工在塑性加工中，如果毛坯和制件在厚度方向几乎没有变化，就叫冲压。,4,常用冲压设备,设备为工艺服务模具装在设备上必须对设备充分了解常用的冲压设备曲柄压力机摩擦压力机 液压机,5,曲柄压力机,外形,J23普通型开式可倾压力机,JC31闭式单点单动机械压力机,6,锻压机械型号编制方法,锻压机械型号编制有标准按照锻压机械型号编制方法-JB/GQ 2003-84的规定，曲柄压力机的型号用汉语拼音字母、英文字母和数字表示。例如JC23-63A型号的意义是：,7,曲柄压力机（2）,分类根据其床身结构不同，可分为开式冲床和闭式冲床。按照滑块数目，可分为单动、双动、三动三种。按照连杆数量，可分为单点、双点和四点。命名规则J23-250J机械压力机 23型 250规格J23普通型开式可倾压力机250压力机公称吨位（KN）JC31-2000020000KN闭式单点单动机械压力机,8,曲柄压力机（3）,闭式双点压力机,9,曲柄压力机（4）,传动简图与工作原理 电机1驱动皮带轮2，通过齿轮3、齿轮4和离合器5使曲轴旋转，通过连杆6带动滑块上下运动。生产所需要模具的上半部分就装在滑块下面，而下半部分装在工作台上。滑块的往复运动完成冲压生产所需要的操作。曲柄滑块机构运动传动：曲柄连杆滑块机构完成：电机旋转滑块往复问题：压力机关键部件如何设计？毕业设计题目之一,曲柄压力机传动简图1-电机 2-皮带轮 3、4-齿轮 5-离合器 6-曲柄连杆 7-滑块,10,曲柄压力机参数,压力机标称压力（公称压力）KN思考：滑块位移是曲柄转角的函数滑块速度、加速度都是曲柄转角的函数滑块上的作用力也随曲柄旋转的角度变压力机的主要零部件均按什么进行强度设计？定义：滑块离开下死点前某一距离或曲柄旋转到下死点前某一个特定角度（此角度称为公称压力角，一般为20度）时，滑块上所容许的最大作用力。1压力机许用压力曲线2冲裁工艺力曲线3拉深工艺力曲线2.滑块行程：固定2倍曲轴半径,曲柄滑块机构运动简图,曲柄压力机许用压力曲线,11,曲柄压力机参数（2）,参数：3.滑块行程次数 次数/每分钟，关系到生产率4.装模高度 滑块到下死点时，滑块下平面到工作台面的距离。*模具闭合高度 模具闭合时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离。确保模具高度方向可装入5.连杆长度调节量 调整长度，使两高度匹配,H模具闭合高度；Hmin压力机的最小闭合高度；Hmax压力机的最大闭合高度；H1垫板厚度；M连杆调节量；Hmin-H1压力机的最小装模高度；Hmax-H1压力机的最大装模高度,12,曲柄压力机参数（3）,参数：6.模柄孔尺寸 模具与设备的接口尺寸7.工作台面尺寸 确保模具平面方向够大8.漏料孔尺寸 制件或者废料可以漏出,13,曲柄压力机参数（4）,参数：9.电动机功率确保功率够曲柄压力机工作行程短飞轮储存能量选小电机一般都够大行程工艺需要校核大件斜刃冲裁，省力行程长 深拉深,14,摩擦压力机,外形,J53双盘摩擦压力机,J53-1600吨双盘摩擦压力机,15,摩擦压力机（传动简图与工作原理）,电机1通过皮带2直接带动传动轴飞轮6是靠两个摩擦盘（3和5）来传动飞轮下端连着滑块压下/抬起操作手柄13，连杆7和连杆10把传动轴拉向右/左，左/右摩擦盘3压紧飞轮6螺母8和螺杆9间的传动驱动滑块12向下/上运动在滑块将接触锻件时滑块上的限程板与挡块11相碰从而使传动轴左移飞轮此时与两个摩擦盘均不接触。当滑块接触锻件后，飞轮在所积蓄的动能作用下，继续旋转，并且通过螺旋副对锻件产生巨大的压力，使锻件变形，直至飞轮的旋转动能消耗殆尽。传动：螺旋副完成：电机旋转滑块往复,摩擦压力机传动系统1-电机 2-传送带 3、5-摩擦盘 4-轴 6-飞轮 7、10-连杆 8-螺母9-螺杆 11-挡块 12-滑块 13-手柄,16,摩擦压力机工作特性与参数,1.工作特性;靠飞轮储存的能量做功（操作者可调节）功等于什么？力与位移的乘积这里位移是什么？变形量成形件变形量越小，所产生的打击力就越大。设摩擦压力机工作部分的总能量为ET锻件的塑性变形功Ep机身系统的弹性变形功Ee运动部分的摩擦损失功Ef公称吨位为P公称可突破冷击力（成形件不变形）为Pmax=2P公称（强度设计的依据）在选用设备时，可以使实际需要的力P稍大于公称压力P公称P=(11.6)P公称的范围内选取。2.滑块行程：不固定,摩擦压力机的力能曲线,17,摩擦压力机参数,公称力KN能量KJ 滑块行程mm 行程次数mim-1最小封高 mm工作台面（前后左右）mm 滑块底面（前后左右）mm 外形尺寸主电机功率KW 质量T型槽尺寸 模具与设备的接口尺寸,18,液压机,外形,YQ30-25单柱液压机,YT32-315油压机,19,液压机（工作原理与传动简图）,工作原理：帕斯卡原理液体传递压强运动传递：电机旋转泵以低载荷产生压力液体到小直 径缸体帕斯卡原理液压传到大直径缸体工作横梁往复力量放大液体体积相等速度慢,液压机工作原理,20,液压机组成、工作特性与参数,1.组成 本体部分：包括立柱，上、下横梁、活动横梁、工作缸、顶出器。动力部分：为工作缸和顶出缸提供高压油的高压泵操纵部分：包括操纵箱和一些操纵阀2.工作特性;在全行程可提供持续静压力3.主要技术参数标称压力(公称吨位)液体压力与工作缸面积的乘积最大净空距(开口高度)H最大行程S工作台尺寸BT活动横梁运动速度顶出器标称压力和行程,21,2.2 板材冲压成形的基本理论,2.2.1 板料冲压成形中的力学基础 1）点的应力状态,图2-10 点应力状态（a）任意坐标系统（b）主轴坐标系统,22,2）主应力图,定义 用单元体上主应力的个数和正负定性地描述一点的应力状态。主应力的个数 三个主应力空间应力 两个主应力平面应力 一个主应力单向压力主应力的正负正或者负主应力图的种类主应力的个数和正负的组合 9种,图 2-11 主应力图,23,3）静水压应力与塑性,定义 单元体上3个主应力的平均值为应力球张量。,当应力球张量为负值时，称之为静水压应力。,压应力个数越多，静水压应力数值越大,越有利于材料塑性的发挥，越有利于提高塑性加工的效率,提高塑性是要付代价要提高了变形力屈服准则可解释,24,4）点的应变状态,一点的应变状态用来描述一点的变形。5）主应变简图定义 用单元体上主应变的个数和正负定性地描述一点的应变状态。注意：塑性变形时体积不变 三个主应变的符号不可能相同 绝对值最大的主应变一定与其余两个主应变方向相反 主应变的个数不能是一个主应变图的种类 主应变的个数和正负的组合 3种,25,屈服准则,定义：屈服准则是金属进入塑性状态的力学条件。1）Tresca 塑性条件：当一点的最大切应力达到某一定值时，该点就进入塑性状态。,26,2）Mises塑性条件：,定义当一点的等效应力达到某一定值时，该点就进入塑性状态。,3）两个塑性条件的比较,Tresca条件仅与最大和最小主应力有关；Mises条件与3个主应力都有关。,4）综合表达式,27,2.3.2 常用冲压材料及其成形性能,2.3.1冲压成形性能,材料的冲压成形性能：,材料的冲压性能好,成形极限高,成形质量好,便于冲压加工,冲压成形性能是一个综合性的概念,成形极限高,成形质量好,材料对各种冲压加工方法的适应能力。冲压加工的依据。,28,冲压成形性能实验方法,分间接试验和直接试验两大类。1）间接试验（材料机械性能实验）主要的方法有：拉伸试验、剪切试验、硬度试验、金相微观检查等。其中拉伸试验是测定板材的力学性能简单而最常用的方法。,（a）拉伸实验用试样（b）拉伸曲线图2-15 拉伸实验试样及拉伸曲线,29,板料的机械性能与冲压成形性能的关系,板料的强度指标越高，产生相同变形量的力就越大；塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大；刚度指标越高，成形时抵抗失稳起皱的能力就越大。不同冲压工序对板料的机械性能的具体要求有所不同。,30,冲压成形性能实验方法（2）,2）直接试验（材料成形性能实验）主要的方法有：杯突试验、拉深性能试验是最常用的方法。,图2-16 杯突实验（GB4156-1984）,图2-17 拉深成型性能实验,31,影响冲压成形性能的因素,板材的化学成分合金含量高，屈服强度高，塑性低含碳量高，屈服强度高，塑性低 板材内部组织结构 单向组织，塑性好面心立方结构塑性好于体心立方结构，密排六方最差材料的表面质量表面的划痕会成为应力集中源，以至于发生断裂板材的尺寸精度 板厚的不均匀在拉深时，会造成间隙不均匀，变形不均匀,32,2.3.4.常用的冲压材料,1）冲压材料分类：可分为金属材料和非金属材料两大类。金属材料：黑色金属、有色金属 非金属材料：橡胶、胶木、塑料、云母2）供货形式 板料；大型零件的冲压；带料（卷料）：大批量生产的自动送料；条料：中、小零件的冲压；块料：单件生产和贵重金属的冲压。,33,2.4 常用冲压模具材料及其性能,模具材料的种类 常用的模具材料有普通碳素钢、工具钢、硬质合金、高速钢、铸铁、锌基合金、低熔点合金、环氧树脂、聚氨酯橡胶等。模具材料的选取原则 冲压材料的性能 生产批量 工序性质和工作条件 模具零件材料和热处理要求 复习热处理的定义：对固态金属或合金采用适当方式加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的加工方法。四把火：淬火、回火、退火、正火,34,内容回顾,2.1 常用冲压设备2.2 板材冲压成形的基本理论2.3 常用冷冲压材料及其成形性能2.4 常用冷冲压模具材料及其性能,35,思考题与作业,常用的冲压设备有哪些？简述其工作原理与特点？列出重要的设备参数（至少两个）？为什么这个参数重要？教材P.28 思考练习题 2、3、4。,36,Thanks for your attention!See you next time!,