冲压工艺基础知识ppt课件.ppt
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1、材 料 知 识,一、材料知识-板材分类,板材的分类,1、板材是指各种形状的半成品,如:薄板、中板、厚板、 窄带材、带材等。2、按生产方法分类:热轧钢板、冷轧钢板3、按表面特征分类:镀锌板(热镀锌板、电镀锌板)、镀锡板、 复合钢板、彩色、涂层钢板4、按用途分类:桥梁钢板、锅炉钢板、造船钢板、装甲钢板、 汽车钢板、屋面钢板、结构钢板、电工钢板(硅钢片)、 弹簧钢板及其他5、按厚度分:厚板(4MM以上)、中板(3-4MM)、 薄板(3MM 以下),一、材料知识-钢板生产流程,一、材料知识-材料牌号命名方法,一、材料知识-力学性能指标,强度: 金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。屈服强度、抗拉强
2、度是极为重要的强度指标,是金属材料选用的重要依据。强度的大小用应力来表示,即用单位面积所能承受的载荷(外力)来表示,常用单位为MPa。,力学性能指标1,屈服强度:金属试样在拉力试验过程中,载荷不再增加,而试样仍继续发生变形的现象,称为“屈服”。产生屈服现象时的应力,即开始产生塑性变形时的应力,称为屈服点,用符号s 表示,单位为MPa。一般的,材料达到屈服强度,就开始伴随着永久的塑性变形,因此其是非常重要的指标。,抗拉强度:金属试样在拉力试验时,拉断前所能承受的最大应力,用符号b 表示,单位为MPa。,一、材料知识-钢板的失效,汽车冲压钢板通常会发生时效,导致屈服强度上升,伸长率下降,加工过程中
3、可能产生桔皮,表面粗糙等缺陷,因此需规定各牌号的拉伸应变痕保证时间。,低碳钢板失效的一般现象:时效失效和表象失效,时效失效:由于时效的影响,钢板及钢带的力学性能会随着储存时间的延长而变差,如屈服强度和抗拉强度的上升,断后伸长率的下降,成形性能变差、出现拉伸应变痕等失效。,表象失效:由于存储不当,造成钢板受潮生锈、外力破损、外力变形等失效;由于钢厂轧制过程工艺控制部分不足,导致钢板表面出现凹坑、结疤、裂纹、夹杂,划伤、压痕、麻点 、辊印及氧化色等影响成形性及涂、镀附着力的缺陷;钢板厚度公差超差。,拉伸试验-测定材料性能的基本手段,一、材料知识-力学性能指标,伸长率工程应力或名义应力工程应变或名义
4、应变 塑性应变材料的拉伸性能弹性应变材料的弹性性能(回复),se = F/Ao,ee=(l-lo)/lo,eplastic = (lF lo )/(wF - wo ),eelastic =(lF l)/(wF w),一、材料知识-力学性能指标,真实应变因为lo是通过无穷多个中间过程,才逐渐变成l。真实应变(无穷多个中间状态,数学积分) 真实应变可加应变(CAE数值模拟中采用),eT =ln(l/lo)=ln( 1+ ee),一、材料知识-力学性能指标,sT = sT( 1+ ee),真实应力,(体积不变原理),一、材料知识-力学性能指标,真实应力应变曲线,一、材料知识-力学性能指标,力学性能指
5、标2,应变强化指数n:钢材在拉伸中实际应力应变曲线的斜率。其物理意义是,n 值高,表示材料在成形加工过程中变形容易传播到低变形区,而使应变分布较为均匀,减少局部变形集中现象,因此,n 值对拉延胀形非常重要。,塑性应变比r 值:r值表示钢板拉伸时,宽度方向与厚度方向应变之比值。r值越大,表示钢板越不易在厚度方向变形(越不容易开裂),深冲性越好。,应变分量(三个主方向)主应变(材料拉伸方向的应变) maj =(llo)/lo 次应变 min= (w-wo)/wo厚度方向应变 t = (t-to)/to,一、材料知识-力学性能指标,厚向异性系数(R)轧制生产时,微观晶粒重组变形轧制方向材料延伸,厚度
6、方向材料压缩R是宽度方向应变和厚度应变方向比值R越大,抵抗失稳变薄的能力,深拉延性能越好三个分量:R0,R45,R90 ,表示平面内各向异性,一、材料知识-力学性能指标,由试验测得的曲线,成形极限图的横纵坐标由次应变和主应变表示。 FLD0成形极限曲线和FLD上的主应变轴的交点 应变为0的平面应变点影响重要的参数是厚度Keeler公式t2.5mmFLD0 = (23.3 + (14.13 x t) x (n/21)其中t的单位是mm。2.5t5.5mmFLD0 = (20 + (20.67 x t-1.94xtxt) x (n/21),一、材料知识-力学性能指标,成形极限图FLD,一、材料知识
7、-力学性能指标,FLD的分区,安全裕度严重减薄基本变形量允许增厚,一、材料知识-力学性能指标,工 艺 知 识,二、工艺知识-冲压工艺流程,冲压工艺流程,冷冲压是指在常温下,利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需要零件的一种压力加工方法。,冷冲压的定义,原材料(板料和卷料)入库开卷线大件清洗涂油、小件开卷剪切冲压生产线安装模具、调试首件合格投入批量生产合格件防锈入库,冷冲压的基本分类,冷冲压概括起来分两大类:分离工序和成形工序,二、工艺知识-冲压成形的特点,冲压加工方法的特点,1)冲次快,效率高,特别是大量生产其效率尤其显著;,2)精度高,冲压加工能获得较为
8、复杂的几何形状和尺寸;,3)材料利用率高,是一种无切削加工,只有少量的切边废料;,4)操作简便,省时省力,容易掌握;,二、工艺知识-冲压工序分类,根据材料的变形特点分:分离工序、成形工序1、分离工序: 是指坯料在冲压力作用下,变形部分的应力达到强度极限b以后,使坯料发生断裂而产生分离。分离工序主要有落料、冲孔、切断、修边等。,二、工艺知识-冷冲压分类,二、工艺知识-冷冲压分类,2、成形工序: 是指坯料在冲压力作用下,变形部分的应力达到屈服极限s,但未达到强度极限b,使坯料产生塑性变形,成为具有一定形状、尺寸与精度制件的加工工序。成形工序主要有拉延、翻边、整形、翻孔、弯曲等。,二、工艺知识-冷冲
9、压分类,二、工艺知识-拉延工艺,2.1 拉延:利用模具使平面毛坯变成为开口的空心零件的冲压工艺方法。,二、工艺知识-拉延工艺,根据成形设备的不同,拉延分双动拉延和单动拉延,二、工艺知识-各工序代号及名称,各工序代号及名称,与冲压相关的英文,二、工艺知识-冲压工艺编制,以某车型翼子板为例,规划生产线信息,输入,分析,、平面孔数、位置,、负角检查形 状、深度,3、纵壁孔数、位置,4、修边条件检查,二、工艺知识-冲压工艺编制,侧冲孔,直冲孔,整形,45,确认孔与孔的加工方式是否有干涉,如干涉就要分序,翻边,侧冲孔,如果轮罩处有向内的翻边需要研讨5工序,模具结构是否能实现,二、工艺知识-冲压工艺编制,
10、1、Blank,翼子板的最终工法,2、Draw (S/A),3、Trim Cam Trim Sep,4、Flange Restrike Cam Form,5、PI Cam PICam Form,二、工艺知识-DL图,DL图-Die Layout图 又称工法图,DL图决定如下内容,2、模具的结构复杂程度及合理性,1、冲压件质量能否保证,3、模具系数即冲压件的工序数,4、冲压车间的物流规划,5、冲压生产线的负荷,6、材料利用率指标,二、工艺知识-DL图,DL图包括的内容,1、冲压工艺流程图,1、冲压件的工序数。,3、每工序的上料方向及冲压方向。,4、冲压件的工艺路线及毛坯尺寸。,2、每工序的完成的
11、内容。,二、工艺知识-DL图,2、制件主左俯视图及断面细节分析,1、各工序间冲压方向的 旋转角度。,2、复杂部位的成形细节。,3、侧冲侧修的斜楔角度。,3、冲压废料流向图,清楚表示两次或多次修边废料的流向问题,二、工艺知识-DL图,4、C/H孔、C/P点坐标表及各工序工作内容表示线,二、工艺知识-冲压工艺编制,工艺编制的简单原则,1、在保证满足要求的前提下,能采用成形工艺不采用拉延工艺,能采用开口拉延的制件不用闭式拉延;采用浅拉延工艺能满足要求不采用深拉延工艺。,从成本的角度考虑,2、冲压工艺编制要考虑车型的规划纲领。,从材料利用率的角度考虑,3、冲压工艺编制要考虑生产线的要求。,从生产的角度
12、考虑,工艺编制的简单原则-加落料工序,二、工艺知识-冲压工艺编制,A、同一零件的不同部位宽度差别超过30%左右时考虑加落 料模,否则成型困难。B、提高材料利用率。C、成型前的板料相对于成型后的零件有大面积未参与成 型。,二、工艺知识-模具尺寸的预估,拉延模,修边冲孔翻边整形,二、工艺知识-模具尺寸的预估,备注:模具高度根据工艺路线的压机参数确定,修边冲孔类模具同时考虑废料的排出需要。,二、工艺知识-模具重量的预估,模具重量 L W H 比重 K,备注:L/W/H单位要统一且为国际制单位,模具重量是模具发包估算价格的重要依据。,模 具 知 识,三、模具知识-概述,模具是冲压生产的基础,也是一种成
13、本很高的工装,车型开发费用的五分之一会投在模具开发上;模具的制造水平直接影响到了产品的质量和企业的经济效益。,概述,三、模具知识-模具类型介绍,模具类型介绍,目前,汽车覆盖件模具主要类型包括:落料模、拉延模、修边冲孔模、斜楔修边冲孔模、翻边、整形模等。,三、模具知识-模具类型介绍,模具类型介绍,按冲压工序组合方式分,有单工序的简单模和多工序的复合模、级进模等,三、模具知识-模具结构,模具结构,一般模具的组成1、工作零件包括凸模和凹模等零件。2、定位零件主要包括挡料销、定位销、侧刃等零件。3、压料、卸料、顶料零件主要包括卸料板、顶料器、气动顶料装置等零件。4、导向零件包括导柱、导套、导板等零件。
14、5、支持零件包括上、下模板和凸凹模固定板等零件。6、紧固零件包括内六角螺钉、卸料螺钉等零件。,模具结构,三、模具知识-模具结构,一般模具的组成7、缓冲零件包括卸料弹簧、聚氨脂橡胶和氮气缸等。8、安全零件及其它辅助零件主要有安全侧销、安全螺钉、工作限制器、存放限制器、上下料架、废料滑槽、起重棒、吊耳等。安全侧销:主要作用是防止上模压料板紧固螺钉松动或断裂,导致压料板落下,造成人员、工装的重大损失。存放限制器:主要作用是防止模具弹性元件长期受压而失效和防止 刃口长期接触影响刃口的寿命。(一般采用氮气弹簧)工作限制器:主要作用是限制凸凹模的吃入深度。,三、模具知识-模具结构,三、模具知识-典型模具结
15、构,典型模具结构,47,1)冲裁模 冲裁是利用模具产生分离的一种冲压工序。从广义上讲,冲裁是分离工序的总称,它包括落料、冲孔、切断、切口、修边等多种分离工序。在冲压工艺中,冲裁的用途最为广泛,它既可以直接冲出所需形状的成品工件,又可以为其它成形工序如拉深、弯曲、成形等制备毛坯。,三、模具知识-典型模具结构,典型模具结构,48,落料冲孔模典型结构分析,模具总装图,图示为一典型的落料冲孔复合模,采用导柱导套加导向板导向,挡料销定位,卸料板加弹性树脂加卸料螺钉的弹性卸料装置,三、模具知识-典型模具结构,典型模具结构,49,模具结构图解,三、模具知识-典型模具结构,50,2)拉深模(Draw,缩写DR
16、) 拉深 是利用专用模具将平板毛坯制成空心件的一种冲压工艺方法,拉深又称拉延、压延。用拉深方法可以制成筒形、阶梯形、锥形、球形和其它不规则形状的薄壁零件。拉深件材料消耗小,零件强度和刚度高,工件精度也较高 凸模、凹模工作表面的技术要求:凸、凹模加工后的表面,不允许有影响使用的砂眼、缩孔、裂纹和机械损伤等缺陷;凹模工作表面和型腔表面的粗糙度数值一般要求为Ra0.8m,而凹模圆角处的表面粗糙度数值一般要求为Ra0.4m,目的是降低径向拉应力,保证拉深顺利进行。,三、模具知识-典型模具结构,51,下图是一典型二次拉深模结构图,三、模具知识-典型模具结构,52,3)弯曲及翻边模,弯曲 是将金属材料弯成
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