冷冲压工艺.doc

1冲压：在室温下，利用安装在压机（冲压设备）上的模具对板材施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而得到所需产品的一种压力加工方法。塑性变形的特点：材料不能恢复到原来的形状。强度极限：材料在外力作用下能抵抗断裂的最大应力，以b表示。2模具：在冲压加工中，使材料加工成零件的一种特殊工艺装置。3冲压生产三要素：合理冲压工艺，合理的模具，合理的冲压设备。4冲压工序分类：根据材料变形特点：分为两大类即分离工序和成形工序1） 常见分离工序：切断（SEP）特点：切断线不封闭；落料（BL）特点：落下的是制件；冲孔（PC或PI）特点：落下的是废料；切边（TR）特点：切除冲件边缘部分；2） 2）常见成形工序：弯边（FL）特点： 把板料弯成一定形状；翻边（FL）特点： 把冲件边缘翻成竖立边缘；拉延/拉深（DR或DR）特点：把平板通过材料流入而制成壳形制件；整形（RST）特点：一是整精度，二是整而得到产品要求更小的形状5冲压设备：常见冲压设备：机械压力机（一般以Jxx表示其型号）和液压机（一般以Yxx表示其型号），设备能提供最大的设计工作力称为公称压力，其单位为千牛（KN），机械压力机价格比液压机贵几倍以上。压机最小闭合高度+20mm模具闭合高度压机最大闭合高度-20mm6汽车常用钢板及成形特性：1，按拉延深度可分为：1）一般结构件用板材：ST12或DC01，2）拉延用板材：ST13/ST14或DC03/DC04，3）深拉延用板材：ST15/ST16或DC05/DC06，2，按力学抗拉强度b可分为：1）普通碳素钢板：ST12ST16，2）高强度板：如B170P1/B280VK等，一般b不小于340MPa的板材可定义为高强度板，3，按材料厚度可分为薄板和厚板，一般厚度1.2mm以上的板可定义为厚板,4,成形特性:普通碳素钢板易于成形，回弹扭曲易于控制,一般用于覆盖件,而高强板屈服强度高，成形力大,不易成形,回弹扭曲难以控制,一般用于骨架梁类件。7,产品材料替换原则：1，所替换的产品材料的力学性能不得低于产品规定值，除产品部门许可外；2，所替换的产品材料在不降低产品质量标准情况下必须具有良好的成形性；3，所替换的产品材料在满足前述两条件情况下，其材料成本要低；8,冲压常用的产品材料参数及应用：1，断后伸长率b，其值越大，其成形性越好，但其屈服强度和抗拉强度相应变小，常用来初步判定产品所给材料的成形性条件以及成形仿真选择材料时参考用；2，抗拉强度b：常用于计算冲压工作力，b常用单位为兆帕（MPa），1MPa = 1N/mm2 =10.197162kgf/cm29,汽车冷冲模常用模具材料及价格与其热处理：4），合金工具钢：a）Cr12MoV相当于国外SKD11,它是高碳高铬合金工具钢，Cr12MoV价格20千/吨, 国产SKD11价格40千/吨，进口SKD11价格70千/吨，需要热处理HRC5862;b)锻造空冷钢CH-1（对应日本日亚的ICD5），它是高碳低合金钢，学名7CrSiMnMoV，价格150千/吨，需要火焰淬火HRC5862，c)铸造空冷钢CH-1，价格160千/吨，需要火焰淬火HRC5862/5），铸件钢：a）灰口铸铁HT300，价格89千/吨,不需要热处理，b)钼铬铸铁MoCrFe（相当于日本的GM241）,价格1011千/吨,工作成形主体部位需要热处理HRC50以上，非成形主体部位HRC40以上，c)球墨铸铁QT600或QT700，价格180千/吨，仅激光淬火HRC58以上，d)铸钢45，价格910千/吨，不需要热处理10,汽车冷冲模常用模具工作部件材料的具体使用：11,冲裁工艺设计： 1）冲裁就是利用模具使板材沿着所给定的轮廓形状产生板材分离的冲压工序，它包括落料/冲孔/修边/切断/剖切/切舌等工序，其中落料/冲孔/修边最常见。2）冲裁变形3个过程：A）弹性变形过程B）塑性变形过程C）挤断变形过程；3）冲裁件质量与影响因素：冲裁件质量包括断面状况，尺寸精度和形位公差三方面；冲裁件质量的影响因素：板材性能/刃口间隙值及均匀度/刃口锋利程度/模具精度/模具结构及压机精度等；冲裁件断面有4个特征带：1圆角2光亮3断裂4毛刺光亮带相对凸凹刀产生的部位：冲孔在冲头侧/落料或修边在凹模侧毛刺带相对凸凹刀产生的部位：冲孔在凹模侧/落料或修边在凸模侧理想断面特征：光亮带高度一般占板厚的1/31/2，毛刺高一般小于板厚的20%即可；而光亮带及毛刺带与刃口间隙值及均匀度和刃口锋利程度以及模具精度压机精度有直接关系4）冲裁模刃口间隙：刃口间隙过大，产生毛刺可能性越大，刃口间隙过小，光亮带就会增宽，刃口受挤压力就增大，意味着刃口磨损就越快，模具寿命就受到影响5）冲裁模刃口尺寸的确定以及与产品尺寸的关系：孔轮廓及落料轮廓的检测判定方法：孔轮廓以小端为检测对象，落料轮廓以大端为检测对象 孔轮廓及落料轮廓与刃口尺寸的关系：从上图可以看出：孔轮廓尺寸由冲头确定，落料轮廓尺寸由凹模确定冲裁模刃口尺寸的确定方法：设计冲孔模先确定冲头尺寸，而设计落料模先确定凹模尺寸6）冲裁排样设计：材料利用率的计算方法：=N*A*100%/L*B;N表示一张板料能冲出工件的总数，A表示一个工件的实际面积，LB分别表示板料长度和宽度；一般白车身板材的平均利用率是控制在60%以上提高材料利用率的方法：冲裁废料分为两类，一是产品结构废料，二是由于工件与工件间和工件与条料侧边间的搭边或工艺补充（产品轮廓之外部分），称之为工艺废料，显然提高材料利用率的主要方法是从减少工艺废料着手解决8）关于冲裁相关力的计算：通常是按如下简单方式计算：F=L*t*b,b表示抗拉强度,，L表示冲裁周边长度,t表示材料厚度10）降低冲裁力的方法： 采用阶梯凸模冲裁+波浪刃口+冲裁对象分序冲，冲裁对象分序冲在不增序情况下有时被采用，11）分序冲裁的主要目的： 一是可降低冲裁力，二是方便工件投入与取出，三是便于废料排出，四是便于模具结构布置12）冲裁工艺设计良好原则：三少即：用材料最少，工序数最少，模具成本最少16,拉延工艺设计1）拉延就是利用拉延模具在压力机作用下，使坯料的周边材料处于压紧状态下，并把坯料周边的材料拉入模具，从而得到周边轮廓形成壳形件的加工方法。2）拉延件主要易出现的质量问题：起皱和开裂；3）拉延件的设计A）拉延件的冲压方向 覆盖件的拉延件设计，首要是确定冲压方向。B）拉延件的压料面的确定 确定压料面形状应满足如下要求:（1）有利于降低拉延深度,（2）压料面应保证凸模对毛料有一定程度的拉延效应,(3）压料面平滑光顺有利于毛料往凹模型腔内流动,(4）平压料面进料不但有利于成型，而且加工也容易，应尽量采用。C）拉延件的工艺补充部分设计 1)工艺补充是拉延工艺不可缺少的部分，拉延后又需要将它们修切掉，所以工艺补充部分应尽量减少，以提高材料的利用率,2)工艺补充部分除考虑拉延工艺和压料面的需要外，还要考虑修边和翻边工序的要求，修边方向应尽量采取垂直修边D）拉延件的工艺孔及工艺切口E）拉延件的拉延筋和拉延槛设计覆盖件拉延成型时，在压料面上设计拉延筋或拉延槛，对改变阻力，调整进料速度使之均匀化和防止起皱具有明显的效果。归纳起来设计拉延筋的主要作用有如下几点。 （1）增加局部区域的进料阻力，使整个拉延件进料速度达到平衡状态。 （2）加大拉延成型的内应力数值，提高覆盖件的刚性（3）加大径向拉应力，减少切向压应力；延缓或防止起皱17，弯曲与翻边工艺设计 1）弯曲一般是指经过落料后的板材沿弯曲线弯成一定的角度和一定形状的工艺方法2）翻边一般是指经过拉延切边后的工序件沿翻边线翻成一定的角度和一定形状的工艺方法3）弯曲或翻边变形过程及变形区材料变化特点a)弯曲开始后，首先经过弹性弯曲，然后进入塑性弯曲b) 变形区材料变化特点：变形区内，内侧材料沿o-o线方向（纵向）受到压缩，外侧材料受到拉伸，且压缩和拉伸的程度都是表层最大，向中间逐渐减小。在伸长的外侧和缩短的内侧之间有1个长度保持不变的层，称为中性层，该层的长度等于弯曲前毛坯的长度，但其位置不一定在材料厚度的中心。4）弯曲或翻边最常见的回弹质量问题：由于塑性变行前存在弹性变形，而当外载荷去除后，弹性变形会尽力恢复，从而使工件的形状和尺寸发生变化与模具不一致的现象就称为回弹。5）影响回弹的因素：屈服强度越高，相对弯曲半径r/t越大，弯曲中心角越大，回弹现象越严重，另外，自由弯曲比校正弯曲回弹严重些，一次弯曲成形角的数量越少，其回弹就越大6）减小回弹的措施：减小相对弯曲半径r/t，可提设变在弯曲区设置加强筋，采用校正弯曲或翻边，预作回弹补偿量等措施，其中汽车覆盖件的预作回弹补偿量通常是取23度。7)弯曲或翻边工作力及压料力计算 18，侧冲工艺设计 1）当工件的加工方向要求是水平或倾斜一定角度时的方法就称之为侧冲工艺2）侧冲工艺所对应的装置为斜楔滑块机构，斜楔滑块机构大部分是标件机构，当斜楔滑块机构很大时，一般就采用非标自制。3）斜楔滑块机构主要分为两大部分：驱动机构和从动机构，而工作部件是安装在从动机构中的滑块上4）滑块倾斜角度一般是从00开始，以50为整数倍递增，最大可达到750，00的斜楔机构称之为水平斜楔机构，其余称之为吊装斜楔机构5）选择标件斜楔机构时，不但要选择滑块有效安装面，工作行程，工作角度，还必须核算斜楔机构所允许的加工力和滑块回程力！6）侧冲工艺可包括侧冲孔侧修边侧翻边侧整形等工艺内容7）由于侧冲工艺对设计及制造要求高，成本也高，因此，必要时才采用侧冲工艺8）采用侧冲工艺时，要特别考虑侧冲工作部件及整套模具的受力要平衡稳定19，工艺方案（俗称DL图）的基本内容及用途：DL图设计原则：3少安全；合格寿命。 1）DL图的基本内容有：工序及内容，冲压方向，送件取件方向，侧工作角度，每工序作用线，坯料规格，顶杆安排，设计基准（模具中心），机械中心，设备安排，模具安装要求图，模具预计高度，若自动生产需表达零件传送方案，回弹预估，过拉延细节表达，切边废料排出方向表达，产品立体图，二次修边衔接要求图，立修边刀口修整图，废料刀结构与吃入要求图，排样图，材料利用率等内容，2）它的主要作用：表达零件制作方案，指导模具设计与制造20,模具结构：通用的模具典型结构几大组成部分1，拉延模1,工作组：必须有三大件，1）凸模，2）凹模，3）压边圈；2，模架组：两大件。1）上模座（上模板），2）下模座（下模板）；3，导向组：1）上下模组导向，采用导柱（钢板模）或导板（铸件模）进行导向，切角拉延需导柱加导板进行复合导向，2）压边圈导向，采用分模面（钢板模）或导板（铸件模）进行导向；4，定位组：1）坯件定位，2）部件定位，3）模具与压机定位；5，固定与搬运组：1）部件固定，2）模具固定，搬运：1）产品搬运，2）模具搬运，6，安全与维护保养组：1）安全包括：A，人身安全，B，模具安全，C，压机或冲床安全，另维护主要指模具寿命期间的正常修复备件，保养主要指模具工作型面的保养,7，模具存放组:外板模具可考虑存放块2，切边冲孔模1,工作组：通常有五部分，1）下切刀，2）上切刀，3）压料器（退料器），4）冲孔组件（凸模与凹模），5）废料刀；2，模架组：两大件。同拉延模；3，导向组：1）上下模组导向，采用导柱（钢板模）或导柱加导板（铸件模）进行导向，2）压料器导向，采用刃口面（钢板模）或导板（铸件模）进行导向；4，定位组：同拉延模；5，固定与搬运组：除考虑废料搬运外其于同拉延模，6，安全与维护保养组：同拉延模，7，废料排出与模具存放组：1）滑槽（或滑板），2）存放块3，整形翻边模1,工作组：有三大部件，1）下翻刀，2）上翻刀，3）压料器（退料器）；2，模架组：两大件。同拉延模；3，导向组：1）上下模组导向，采用导柱（钢板模）或导板（铸件模）进行导向，2）压料器导向，采用分模面（钢板模）或导板（铸件模）进行导向；4，定位组：同拉延模；5，固定与搬运组：同拉延模，另要考虑是否使用翻边浮顶器，6，安全与维护保养组：同拉延模，7，模具存放组：存放块4，侧冲模1,工作组：有四大部件，1）下侧刀（标件或非标），2）上侧刀（标件或非标），3）斜楔机构（标件或非标），4）压料器（退料器）；2，模架组：两大件。同拉延模；3，导向组：1）上下模组导向，采用导柱（钢板模）或导柱加导板（铸件模）进行导向，2）压料器导向，采用非标导板（钢板模）或内导柱（钢板模）或导板（铸件模）进行导向；4，定位组：同拉延模；5，固定与搬运组：同拉延模，6，安全与维护保养组：同拉延模，7，模具存放组：存放块20，汽车覆盖件拉延模设计1，设计的通常步骤1，消化理解客户输入的相关要求，其重点是技术要求和使用条件2，消化理解DL图：从中得到分模线/压机/模高等信息3，PAD（压边圈）行程确认：一般PAD坯料区域内同一剖面最低点要高于凸模最高点4，下型模具平面图布置：从内到外进行布置5，上型模具平面图设计6，主要剖面设计：横向剖面和纵向剖面设计，剖面的目的是为了反映内部结构并便于表达零件件号，7，主要向视图设计：端视和前视图8，结构检查9，图幅布置10，尺寸标注11，尺寸检查12，表达件号与其它细节13，设计材料明细表14，存档并移交审核2，需设计的项目与其功能1，工作组：凸模/凹模/压边圈，凸模是制作零件形状的最主要工作件，而凹模协作凸模完成零件形状制作，并与压边圈配合控制坯料流入型腔时在材料厚度方向失稳，从而控制制件起皱；另凹模上或压边圈上的拉延筋是控制材料流入阻力，从而调节材料流入速度，以达到避免起皱并使坯料产生塑性变形，这样得到的制件既不起皱也不开裂且制件因有塑性变形其刚度也得到提高。再就是制件棱线是工作部件对应的凸棱完成的，而对应的凹棱只是包容材料，即空出材料厚度空间而已。2，模架组：上下模座（板），通过其与冲压设备进行过渡连接，并把模具所有工作力分散传递到冲压设备，即模具受力得到分散性分解，模具寿命就得到保证。另注意铸造模座上的筋不能与压机“T”重合。否则，工作力得不到传递。3，导向组：导柱或导板，凡模具内有相对活动的零部件，需考虑导向装置，目的是保证零部件在运动过程中不发生干涉，从而实现所担当的功能4，定位组：坯件/部件/模具与压机，此三者若不能正确定位，模具也就无法正常工作5，固定与搬运组：部件/模具的固定，体现出“团结就是力量”，坯件/模具不搬运，模具也就无法完成下一次工作。6，安全与维护保养组：人身安全了，才有今日聚合，模具/压机安全了，人身也相对安全了，另模具属于批量生产工装，就有劳损，自然也就要维护保养了。7，模具存放组：因存放不当，将导致模具受损，也就不能保证其正常工作。3，主要参数表达1，顶杆数量 2，PAD行程21，汽车覆盖件整形翻边模设计1，设计的通常步骤1，消化理解客户输入的相关要求，其重点是技术要求和使用条件2，消化理解DL图：从中得到工作线/压机/模高等信息3，务必计算工作力压料力，并选定弹性元件规格与数量，再并设计弹性元件的工作力线图4，PAD（压料器）行程确认：用弹性元件的工作力线图来求得5，上型（当有PAD时）模具平面图布置：从内到外进行布置6，下型模具平面图设计；若下型有PAD时，就先布置下型图后，再布置上型图，若上型下型都有PAD时，则复杂者可优先布置7，主要剖面设计：多个横向剖面和纵向剖面设计，剖