冲压件设计指导.docx
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1、冲压件设计指导1、冲压工艺概述1.1、冲压加工的概念冲压加工简称冲压,是金属压力加工的方法之一是建立在金属塑性变形的基础上,在常温下利用冲压 模具和冲压设备对材料施加压力,使其产生塑性变形或分离,从而获得具有一定的形状,尺寸和性能的零件 的加工方法。经冲压加工而获得的零件叫冲压件。冲压加工生产效率高,应用范围很广。既可加工金属材料,又可加工非金属材料;既能制造很小的仪 表零件,又能制造很大的汽车构件;甚至一些高精密的、形状复杂的零件,也能加工制造。冲压加工是这 些行业提高生产效率、降低产品成本的基本途径。1.2、冲压加工的特点冲压加工与其它加工方法相比,具有如下特点:、在压力机的冲击下,可以得
2、到形状比较复杂的零件,有的是其它方法难加工的零件,如薄壳零件。、冲压加工的零件具有交好的精度。一般公差等级可达IT10IT14。如采用整修或精冲工艺,可达 到IT6IT9。但冲压件表面的粗糙度,没有切削加工的零件的好。一般可达Ra50Ra6.3。、冲压件的形状、尺寸的一致性好,便于互换。、材料的利用率高、废料少。加工后的零件强度好,刚性好。、操作简便,生产效率高,易于生产过程的机械化、自动化。、冲压加工所用的模具结构较为复杂,成本较高,制造难度大,生产周期长。由上述特点可以看出,冲压加工是一种比较先进的工艺,多用于大批量生产。对于单件、小批量的生 产,采用冲压加工,在经济上是不合算的。应当指出
3、,并不是所有的零件都可以采用冲压加工。冲压件的加工,要满足冲压工艺性的要求,即零 件对冲压加工的适应性。1.3、冲压加工的种类由于冲压加工零件的形状、尺寸、精度要求以及批量的大小,原材料性能等的不同,常采用的冲压加 工方法多达二、三十种。但根据板料在冲压过程中的受力和变形的情况,冷冲压工序基本上可以分为两大 类型:即分离工序和变形工序。有时,为了进一步提高冲压加工的生产效率,常常将两个以上的基本工序 合并为一个工序,称为复合工序。、分离工序材料受力后,变形部分的应力超过材料的强度极限,材料中的一部分沿着一定轮廓与另一部分分离, 称为分离工序。也称冲裁工序。常见的冲裁工序如下表所示。名称定义裁剪
4、将板料用剪刀或冲模沿不封闭的切断线切断落料将板料沿封闭的曲线分离,冲落的部分为工件冲孔将板料沿封闭的曲线分离,冲落的部分为废料切口将板料沿不封闭的曲线切口,并且切口的部分弯曲修整将工件边缘预留的加工余量去除,从而获得高精度及光滑的表面)、变形工序材料受力后,变形部分的应力超过材料的屈服极限,但没有超过材料的强度极限,材料产生了塑性变 形,改变其形状和尺寸,称为变形工序。常见的变形工序如下表所示。名称定义弯曲将板料弯曲成一定的角度和形状卷圆将板料的端部卷圆卷边将空心件的边缘卷成一定的形状扭曲将制件扭转成一定的角度拉延将平板状毛坏制成空心、开口的筒形零件起伏(压筋)将板料局部成形,形成起伏不平的花
5、纹缩口/胀形对空心件的内部或外部加压,使其壁部局部径向扩大或缩小。翻孔将制件上的孔翻出一定高度的直边翻边将制件的边缘翻出一定高度的圆弧或曲线形状的直边校平将毛坏或已成形工件的不平的面,在模具中压平整形将形状不太准确的制件校正成形压印在制件上压出文字或花纹,只在制件厚度的一个平面上有变形、复合工序冲压工艺中,在一道工序、即在一副模具内,完成上述工序的一种,称为单工序。如冲孔工序、落料 工序等。在一道工序内,同时完成上述工艺中的两种或两种以上的工艺,称为复合工序。如冲孔一落料的 复合工序、冲孔一落料一拉延的复合工序等。1.4、一般原则、冲压件设计应合理,形状尽量简单、规则和对称,以节省原材料,减少
6、制造工序,提高模具寿命, 降低工件成本。、形状复杂的冲压件可考虑分成数个简单的冲压件再用连接方法制成。、以下给出的结构尺寸限制是根据工件质量和经济效益规定的。2、冲压件材料的选用冲压件所用的材料,不仅要适合零件的工作条件,而且要适合冲压过程中材料变形特点及变形程度所 决定的制造工艺要求。即应具有足够的强度和较高的可塑性。选用的原则:、对于拉深及复杂的弯曲件应选用成型性好的材料。)、对于弯曲件,应考虑材料的弯曲方向。、在保证产品质量的前提下,尽量降低所使用的材料的价格。用薄料代替厚料;用钢铁代替非铁金 属;能用碳钢的就不用合金钢,能用低合金钢的就不用高合金钢,能用普通钢的就不用不锈耐热钢,这对
7、批量大的零件来说就显得更重要。、考虑后续工序的要求,如冲压后需要焊接、涂漆、镀膜处理的零件,应选用酸洗钢板。、在选用材料时,还应尽量立足于国内条件和国家资源,同时应尽量减少材料的品种、规格等,这 些都直接影响到材料的经济性。适合普通冲压的材料见表1,适合于精密冲压的材料见表2。表1普通冲压的材料冲压件类别材料的力学性能常用材料抗拉强。b(MPa )伸长率6(% )硬度(HRB )平板冲裁件 637158496Q195、电工硅钢冲裁件2t作90垂直于轧制方向的弯曲)45、 65Mn浅拉深件成形件弯曲件(以圆角半径R0.5t作90垂直于轧制方向的弯曲) 41213276474Q215、Q235、1
8、5、20深拉深件 3632436526408F、 08、 10F、弯曲件(以圆角半径R0.5 t作任意方向180的弯曲)10复杂拉延件弯曲件(以圆角半径R0.51作任意方向180的弯曲) 3243345385208Al、 08F表中1为板料的厚度。表2精密冲压的材料钢铁(黑色金属)非铁金属(有色金属)普通碳素结构钢:Q195、0215. 0235. Q275黄铜:H62、H68、H70、H80、锡黄铜、铝黄铜、镍黄铜均可进行精冲。青铜:锡青铜、铝青铜、铍青铜都可精冲。铜:T1、T2、T3。无氧铜:TU1、TU2。优质碳素结构钢:。5、08、1060但含碳量超过0.4%的碳钢,需经球化退火后再
9、精冲。低合金钢和合金钢(经球化退火后。b70X 107帕(高碳钢)钢8b(4070)X107帕(中碳钢)钢8bB/2。正确错误、冲裁件的形状应尽量简单、对称。、冲裁件的尺寸精度不能要求太高。 、平冲裁件(经平面冲裁工序加工而形成的冲压件)分为普通冲裁和精密冲裁,其尺寸公差等级分 为ST1ST11级。按照GB/T13914冲压件尺寸公差标准执行。 、冲裁件的冲裁角度(平冲压件或成型冲压件平面部分,经冲裁工序加工而成的角度)公差等级分 为AT1AT6级。按照GB/T13915冲压件角度公差标准执行。 、冲裁件(冲压件)的未注公差按照GB/T15055冲压件未注公差尺寸极限偏差标准执行。 、冲裁件(
10、冲压件)的形状和位置公差按照GB/T13916冲压件形状和位置未注公差标准执行。 、剪切面的表面粗糙度Ra为3.250微米。 、工件边缘的毛刺高度应小于0.050.15毫米。、冲裁件结构设计的注意事项序号图例注意事项改进前改进后属4、弯曲避免关角工件不宜过窄开口槽窄口处有斜摩擦圆弧边与过渡边不宜相切合理设计工件形状,以利于节料工件如有细长尖角,易产生飞边或塌角工件太窄,冲模制造困难且寿命低不宜过节约金属和避免咬边避免工件从凹模中退出时舌部与凹模内壁4.1、弯曲的概念、概念弯曲是变形工序的一种,是将板料(杆料、管料)弯曲成所需的角度或形状的一种加工方法。弯曲的 方式很多,有手工弯曲成型(称为板金
11、加工),有用折弯机、压弯机、滚弯机、拉弯机成型和在专用弯曲 模上成型等数种。本文讲述在冲床上利用模具进行弯曲的工艺。4.2、弯曲件的结构要素、一般原则 、弯曲件在弯曲变形区截面会产生变化,弯曲半径与板厚之比愈小,截面形状变化愈大。 、弯曲件的弯曲线最好垂直于轧纹方向。弯曲毛坯的光亮带最好作为弯曲件的外沿,以减少外层的 拉裂。 、弯曲成形时会产生回弹现象;弯曲半径与板厚之比愈大回弹就愈大。、弯曲半径弯曲件的弯曲半径r标注在内半径上。a)、建议选取以下弯曲半径:0.5; 1; 1.6; 2; 2.6; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 28; 32; 36; 4
12、0; 45; 50; 63; 80; 100mm。b)、最小弯曲半径、最小弯曲半径的概念在弯曲过程中,材料的外层纤维受拉,当材料的厚度一定时,弯曲半备越小,则外层所受的拉力越 大。当弯曲半径r小到一定的程度时,弯曲件的外层会出现裂纹或破裂。我们把材料弯曲变形时出现破坏与折断时的最小弯曲半径称为材料的最小弯曲半径。常用材料允许的 最小弯曲半径的数值见下表。材料弯曲线的位置垂直于轧制方向平行于轧制方向08、 10、 0195. Q2150.3t0.8t15、 20、 02350.5t1.3t30、 40、 Q2350.8t1.5t45、 50、 Q2751.2t3.0t25CrMnSi、 30Cr
13、MnSi1.5t4.0t60Mn、 T81.2t2.0t紫铜0.1t0.35t软黄铜和铜0.3t0.8t黄铜(半硬)0.5t1.2t铝0.35t1.0t半硬铝1.0t1.5t硬铝2.0t3.0t注:1)、当弯曲线与轧制方向成一定的角度时,按角度的大小,取表中两者之间的数值。2)、表中的数值适用于冲件的毛刺在弯角内层的弯曲,毛刺在弯角外层时,应放大弯曲半径。3)、t为材料的厚度(毫米)。、影响最小弯曲半径的因素影响材料的最小弯曲半径的因素很多,主要有:a、材料的机械性能:塑性好的材料,允许的最小弯曲半径就小。b、材料的几何形状及尺寸:弯曲的板料越宽、越厚,则最小弯曲半径增大,弯曲程度减小。板料越
14、 窄、越薄,则最小弯曲半径减小,弯曲程度增大。c、工件弯曲角。的大小:当弯曲角。大于90时,对材料的最小弯曲半径的影响不明显,而当弯曲 角。小于90时,最小弯曲半径随着弯曲角的减小而减小。d、弯曲线的方向:冷冲压所用的金属板料,存在着机械性能的异向性。一般来说,钢板在纵向(轧 制方向)的塑性比在横向(宽度方向)上要好。所以弯曲线垂直于轧制方向时,允许有最小的弯曲半径, 而弯曲线平行于轧制方向时,则允许的最小弯曲半径的数值要大。、弯曲件的工艺性审查弯曲件的形状除了要满足使用的要求以外,还应该具有良好的结构工艺性,在设计弯曲件时,除了要 考虑弯曲半径的大小、弯曲形状是否对称以外,还应考虑以下几个问
15、题。、弯曲件直边的高度。弯曲件直边的高度1H应大于2倍的料厚t,否则不易成型。如果工件的直边高度小,常用在弯曲线处压工艺槽的方法来减少料厚(设计上的措施)。或增加直边高度,弯曲后再将加高的部分去除(工艺上的措在弯曲线附近如有斜面,如下图(b)中的A处,则使弯曲不易进行。可将斜面改成该图B处的直边。在弯曲变形区附近如有孔,则在弯曲过程中孔会产生变形。应使孔边到弯曲区的距离大于(12)t,如下图(c) 所示,或在弯曲区加工艺孔,使变形区产生在工艺孔内,如下图(d)所示。、增加必要的工艺孔或工艺槽。如下图。1 /工-孔三欧二AA 、增加连接带(工艺上的措施)。弯曲件弯曲变形区的侧面边缘如有缺口,会使
16、缺口部分不易成形。一般可在缺口处增加连接带,使整 个弯曲区成为一个整体,弯曲成形后再将这个连接带冲掉,如下图。、弯后冲去弯曲件(成形冲压件)(经弯曲、拉深及其他成形方法加工而成的冲压件)的尺寸公差分为10个等级, 即FT1FT10。按照GB/T13914-2002冲压件尺寸公差标准执行。弯曲件的角度公差分为5个等级,即BT1-BT5级,按照GB/T13915-2002冲压件角度公差标准执行。弯曲件的未注公差按照GB/T15055-2007冲压件未注公差尺寸极限偏差标准执行。弯曲件的形状和位置公差按照GB/T13916-2002冲压件形状和位置未注公差标准执行。5.1、拉延的概念、概念拉延有称压
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