「沖壓基礎(chǔ)知識(shí)普及」最全的沖壓工藝與產(chǎn)品設(shè)計(jì)資料（視頻）~

2017-02-10  by:CAE仿真在線  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

12套五金沖壓連續(xù)模高效生產(chǎn)過(guò)程集合版

(時(shí)長(zhǎng):31分鐘)

▼

一、沖壓產(chǎn)品的工藝分類

1、基本工序分類

沖壓工藝按其變形性質(zhì)可以分為材料的分離與成型兩大類。

分離工序是指坯料在沖壓力的作用下,變形部位的應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度以后,是坯料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離,從而獲得所需形狀與尺寸的工件的沖壓工序。

成型工序是指坯料在沖壓力的作用下,變形部位的應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn),但未達(dá)到抗拉強(qiáng)度,使坯料產(chǎn)生塑性變形而不發(fā)生斷裂分離,從而獲得所需形狀與尺寸的工件的沖壓工序。

2、分離工序的類別

分離工序按照其不同的變形機(jī)理分為沖裁、整修兩大類。

沖裁:指用模具沿沿一定的曲線或直線沖切板料(包括以下幾類)

整修是對(duì)沖裁件的斷面部分進(jìn)行再加工的分離加工方法,整修變形是一種切削機(jī)理,其工件的尺寸精度和斷面質(zhì)量比沖裁件好。

3.成型工序的類別

成型工序較多,包括:彎曲、拉深、翻邊、脹形和擠壓工藝等。(具體如下:)

二、沖裁

1、沖裁產(chǎn)品的形態(tài)與成型過(guò)程介紹

沖裁產(chǎn)品的形態(tài)。沖裁產(chǎn)品的的斷面分為:塌角、光亮 帶、斷裂帶、毛刺,這四種形態(tài)是在產(chǎn)品沖裁過(guò)程中于不同的階段,不同的部位、不同的應(yīng)力作用下產(chǎn)生的。

如上圖,1塌角 :高度約等于8%T至15%T ;2.光亮帶 :高度約等于15%T至55%T ;3.斷裂帶 :高度約等于35%T至75%T ;4.毛刺 :高度約等于5%T至10%T

1)彈性變形階段

受力分析:刃口部分材料受剪切力,力的大小小于彈性極限,若力消失,則材料恢復(fù)原始狀態(tài)。

狀態(tài)描述:凸模施加壓 力于材料,材料略擠入凹模刃口。

2)塑性變形階段

受力分析:材料受力由邊及中心 ,逐漸超過(guò)彈性極限

狀態(tài)描述:凸模進(jìn)一步深入材料,在本階段沖裁件產(chǎn)生塌角以及光亮帶

3)剪裂階段

受力分析:材料靠近凹模刃口的部分應(yīng)力首先達(dá)到材料的抗剪切強(qiáng)度,使凹模刃口旁邊的材料產(chǎn)生的裂紋增大。而此時(shí)凸模刃口部分材料還處于塑性變形階段,隨著沖頭的進(jìn)一步深入材料,沖頭附近材料也達(dá)到剪切強(qiáng)度,也產(chǎn)生裂紋 ,再往后兩裂紋重合,材料分離。

狀態(tài)描述:材料分離,上下裂紋重合時(shí)相互撕扯產(chǎn)生毛刺

三、與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)的沖裁工藝要點(diǎn)及設(shè)計(jì)舉例

1、沖裁產(chǎn)品的分類、作用及結(jié)構(gòu)

沖孔 piercing

作用 1.作為一般過(guò)孔使用(要求較低);2.作為自攻牙底孔使用(產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求光亮帶比例較高);3.作為高精度轉(zhuǎn)軸孔使用(要求無(wú)毛刺,少斷裂帶)(采用機(jī)械去毛刺的方式或模具倒面的方式)

注意:設(shè)計(jì)沖孔時(shí),由于受到凸模強(qiáng)度的限制, 孔的 尺寸不宜太小(一般大于0.5T)

落料 stamping

作用 1.作為一般外形使用(要求較低);2.作為對(duì)接接頭激光焊接裝配使用(無(wú)毛刺、大的光亮帶、小的斷裂帶間隙);3、作為軟飾支架使用(要求卷邊或者去毛刺)

注意:1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該使沖裁件各直線或曲線的連接處有適當(dāng)?shù)膱A角.(否則凹模應(yīng)力集中,容易損壞);2、考慮到模具線切割的加工工藝,沖裁零件或者落料零件的最小R角不要小于R0.2。

切舌、切曲 lancing

作用 1.作為卡扣使用;2.作為限位使用;3.節(jié)約工序,提高材料的利用率,將切邊與折彎兩道工藝合二為一。(缺點(diǎn):毛刺方向無(wú)法改變,必須與沖頭方向相反)

注意:要求切口部位與折彎部位距離足夠大, 滿足沖頭強(qiáng)度.

切舌、切曲 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意點(diǎn):

1)切曲時(shí)沖頭的寬度要足夠大,零件設(shè)計(jì)時(shí)保證切口部位和折彎部位的距離在5mm以上,否則沖頭強(qiáng)度低,影響模具的壽命。

2)模具設(shè)計(jì)時(shí)刀口剪切部分要保證3mm左右的直邊,以防止產(chǎn)生崩刀的現(xiàn)象。沖頭兩邊要保證留有斷差,從而保證先剪后彎。

與沖裁相關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)注意點(diǎn)總結(jié)

1)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該使沖裁件各直線或曲線的連接處有適當(dāng)?shù)膱A角.(原因:1、普通線切割的最小R角為0.2,尖角不易保證。2、尖角處凹模應(yīng)力集中,模具受力后容易損壞。)

2)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該標(biāo)明毛刺方向.毛刺對(duì)產(chǎn)品裝配以及操作員工的安全都非常重要。(注意:是標(biāo)注毛刺方向,不是沖壓方向)

3)設(shè)計(jì)沖孔時(shí),由于受到凸模強(qiáng)度的限制, 孔的 尺寸不宜太小(一般大于0.5T,盡量不要讓孔的直徑小于0.8T)

4)設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí),材料的抗拉強(qiáng)度應(yīng)盡量小于630MPa,否則模具較難制造。(當(dāng)產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度小于630MPa時(shí),模具材料可選用普通的價(jià)格相對(duì)便宜的模具鋼,如: Cr12、Cr12MoV、SKD11、 D2等。當(dāng)產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度大于630MPa時(shí),模具材料需選用特殊的、較貴的模具鋼,如SKH-9)

5)當(dāng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)對(duì)沖裁斷面有特殊要求時(shí)必須標(biāo)明各斷面部位可接受的最小值。

6)切曲時(shí)注意在產(chǎn)品上設(shè)計(jì)切邊角度,以便于脫模,從而減少?zèng)_頭的磨損。

2、沖裁模具簡(jiǎn)介

1)沖孔、落料模

2)去毛刺模具

3)側(cè)面沖孔模具

四、彎曲產(chǎn)品形態(tài)與成型過(guò)程介紹

1、彎曲產(chǎn)品的形態(tài)

折彎成型機(jī)理:金屬材料受到的應(yīng)力大于彈性極限(屈服強(qiáng)度)而 又小于斷裂極限(抗拉強(qiáng)度),造成板料在彎曲變形區(qū)內(nèi)的曲率發(fā)生變化,形成折彎。

折彎受力分析:折彎時(shí)材料內(nèi)側(cè)受壓應(yīng)力、外側(cè)受拉應(yīng)力,并且拉應(yīng)力占主導(dǎo)作用,故材料的中性層為材料中心偏向折彎內(nèi)側(cè)。

中性層 :距離材料內(nèi)側(cè)約等于0.255T

材料的外層纖維由于受到拉應(yīng)力材料產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng),材料的不足由寬度方向補(bǔ)充

2、折彎過(guò)程(以V曲為例):

1)凸模運(yùn)動(dòng)接觸板料(毛坯)由于凸,凹模不同的接觸點(diǎn)力作用而產(chǎn)生彎矩,在彎矩作用下發(fā)生彈性變形,產(chǎn)生彎曲。

2)隨著凸模繼續(xù)下行,毛坯與凹模表面逐漸靠近接觸,使彎曲半徑及彎曲力臂均隨之減少,毛坯與凹模接觸點(diǎn)由凹模兩肩移到凹模兩斜面上。

3)隨著凸模的繼續(xù)下行,毛坯兩端接觸凸模斜面開(kāi)始彎曲。

4)壓平階段,隨著凸凹模間的間隙不斷變小,板料在凸凹模間被壓平。

5)校正階段,當(dāng)行程終了,對(duì)板料進(jìn)行校正,使其圓角直邊與凸模全部貼合而成所需的形狀。

3、彎曲產(chǎn)品容易出現(xiàn)的兩類問(wèn)題(回彈、開(kāi)裂)

1)回彈:

回彈的原因:材料是由眾多層的纖維排列而成的,每一層纖維的 受力情況不一樣,(最外層受拉應(yīng)力最大,最里層受壓應(yīng)力最大,兩種力的大小向中性層方向遞減),故在折彎成形后,并不是所有的纖維層的受力都大于材料的彈性極限,所以處于彈性變形階段的材料有回復(fù)的現(xiàn)象

1)中性層的應(yīng)力、應(yīng)變?yōu)榱?/span>

2)中性層向內(nèi)側(cè)壓應(yīng)力逐漸增大

3)中性層向外側(cè)拉應(yīng)力逐漸增大

1)沖壓件在彎曲時(shí),大部分材料層的應(yīng)變都進(jìn)入塑性變形區(qū)域,這些材料層不會(huì)產(chǎn)生回彈。

2)靠中性層距離較近的材料層應(yīng)變依然處在彈性變形區(qū)域,這些材料層在外力消失后(折彎沖頭離開(kāi)工件)會(huì)產(chǎn)生回彈

影響回彈的因素:

(1)材料的彈性極限越高,所需要的變形應(yīng) 力 就越大,回彈也就越大

(2) 材料的相對(duì)彎曲半徑R/T越小 ,應(yīng)力就越集中,彈性變形占的比例越小,回彈就越小

2)開(kāi)裂

折彎時(shí)工件的部分材料層受到的應(yīng)力大于抗拉極限時(shí),工件出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。(離中性層越遠(yuǎn)的材料層,其應(yīng)力應(yīng)變?cè)酱?

避免開(kāi)裂的方法:避免折彎時(shí),彎角內(nèi)側(cè)的R角過(guò)小。(一般R值不小于0.5T)

4、折彎產(chǎn)品的變形特點(diǎn)

(1)、材料的外層纖維由于受到拉應(yīng)力,材料產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng),材料的不足由寬度和厚度 方向補(bǔ)充,故材料寬度尺寸減小。

(2)、材料的內(nèi)層纖維由于受到壓應(yīng)力,內(nèi)層材料向?qū)挾确较蛞苿?dòng)、致使材料內(nèi)層寬度增加。

(3)、當(dāng)寬度小于3倍的材料厚度時(shí),以上現(xiàn)象明顯,產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免寬度小于3倍的材料厚度的情況。

5.與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)的彎曲工藝要點(diǎn)及設(shè)計(jì)舉例

(1)彎曲件的圓角半徑不宜小于最小彎曲半徑,以免產(chǎn)生 裂紋;但也不宜過(guò)大,否則由于變形不徹底,回彈回較大.(一般情況下最小彎曲半徑R>=0.5T)

注意:

1)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免折彎R角過(guò)小,否則易引起應(yīng)力集中。

2)R角尺寸必須標(biāo)注在內(nèi)側(cè)。(具體原因:折彎時(shí)工件貼緊沖頭,沖頭的R角決定了工件的R角,并且易于控制和調(diào)整。)

(2)彎曲件的彎邊長(zhǎng)度不宜過(guò)小,否則在彎邊時(shí)模具對(duì)材 料的支持長(zhǎng)度太小,不容易得到形狀準(zhǔn)確的零件,彎曲件往往容易外倒. H>R+2T.

注意:產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免折彎直邊過(guò)小,否則易引起外倒,不易控制垂直度。

(3)彎曲件不應(yīng)位于零件寬度突變處折彎,以避免撕裂.若必須在寬度突變處彎曲時(shí),應(yīng)事先設(shè)計(jì)工藝槽.

(4)由于在彎曲時(shí)毛坯或多或少都會(huì)有滑移現(xiàn)象,故產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量設(shè)計(jì)工藝孔.

6.折彎模具簡(jiǎn)介

五、成型工藝形態(tài)與過(guò)程介紹

1、成型工藝分類及介紹

成型機(jī)理:金屬材料受到的應(yīng)力大于彈性極限(屈服強(qiáng)度)而 又小于斷裂極限 (抗拉強(qiáng)度),在塑性變形范圍內(nèi)產(chǎn)生設(shè)計(jì)人員想要的變形模式。

成型工藝分類:1.拉深 2.擠壓 3.翻邊 4.翻孔(抽孔) 5.縮口、擴(kuò)口

2、與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)的成型工藝要點(diǎn)及設(shè)計(jì)舉例

1)擠壓

擠壓凸包的作用有三個(gè):

(1)作為兩個(gè)零件間的自定位銷使用

注意:

a.當(dāng)凸包做定位銷使用時(shí),需要嚴(yán)格控制凸臺(tái)的直徑,一般情況下凸臺(tái)的直徑公差可控制在+/- 0.04mm左右
b.由于凸包是擠壓成型的,故凸包的側(cè)面全是光亮帶;

(2)作為運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的限位使用

(3)作為凸焊的凸點(diǎn)使用

凸包設(shè)計(jì)的注意點(diǎn)及沖頭尺寸:

原則:1)必須保證凸包和母體之間有足夠的材料連接,否則凸包易脫落。2)作為凸焊使用時(shí)凸點(diǎn)直徑D>= 2t+0.7,并且大于1.8mm.

凸點(diǎn)高度H>=(0.4t+0.25),并且大于0.5mm

凸包極限高度設(shè)計(jì)尺寸如下圖

注意:標(biāo)注凸包尺寸時(shí),只能夠控制外凸部位尺寸,不能控制內(nèi)凹部位尺寸。

擠壓凸包模具結(jié)構(gòu):凹模的尺寸決定凸包的直徑頂針和擠凸沖頭共同決定凸包的高度。注意:標(biāo)注凸包尺寸時(shí),只能夠控制外凸部位尺寸,不能控制內(nèi)凹部位尺寸。

2)抽孔

抽孔的作用有兩個(gè):

a)作為鉚釘連接零件使用(包括沖鉚、翻鉚);

優(yōu)點(diǎn):可省略鉚釘,節(jié)約成本。
缺點(diǎn):不能承受很大的拔脫力或剪切力。

抽孔沖鉚:起固定連接作用。

抽孔翻鉚:起旋轉(zhuǎn)軸的作用。

b)作為連接螺母使用

抽孔設(shè)計(jì)的注意點(diǎn)及沖頭尺寸:

原則:a)必須保證有足夠的材料流動(dòng)(即,必須計(jì)算抽孔可行性)。

b)作為翻鉚使用時(shí),必須控制抽孔的外徑(尺寸標(biāo)外徑)。

注意:模具對(duì)抽孔的內(nèi)、外徑都可以控制 ,沖頭控制內(nèi)徑;凹?？刂仆鈴?但不能同時(shí)控制。即每個(gè)零件只能控制一個(gè)值.

c)作為螺母使用時(shí),必須控制抽孔的內(nèi)徑(尺寸標(biāo)內(nèi)徑)。

d)作為螺母使用時(shí),必須保證抽孔后變薄的直邊厚度大于1.3倍的螺紋牙距。

e)作為螺母使用并且有強(qiáng)度要求時(shí),必須保證抽孔后直邊最小高度大于3倍的螺紋牙距。

抽孔可行性計(jì)算:

抽孔: 沿內(nèi)孔周圍將材料翻成側(cè)立凸緣的沖壓工序。
翻孔系數(shù):預(yù)沖孔直徑與翻孔后直邊的中徑的比值(翻孔系數(shù)越大變形程度越小)

影響翻孔系數(shù)的因素:

a)材料的塑性,塑性越好翻孔系數(shù)越小。

b)預(yù)沖孔相對(duì)直徑D/t,D/t越小,翻孔系數(shù)越小。

c)孔的加工方法。(若翻孔較高,則毛刺位于內(nèi)側(cè)時(shí),不易開(kāi)裂;位于外側(cè)時(shí)需增加導(dǎo)面工序然后再抽孔。)

d)翻孔沖頭的形式。(球面沖頭能夠使翻孔系數(shù)減小,增大變形程度。)

理論上需要根據(jù)抽孔系數(shù)來(lái)判斷抽孔工藝是否可行(該方法需要確定的因素太多,費(fèi)時(shí)費(fèi)力)。一般情況下可根據(jù)預(yù)沖孔與料厚的比例關(guān)系,進(jìn)行判斷。當(dāng)預(yù)沖孔相對(duì)直徑D/t大于1時(shí),一般認(rèn)為可行。

預(yù)沖孔尺寸計(jì)算:

原則:翻孔前后體積不變?cè)瓌t。

AB={H*EF-(π/4-1)*EF*EF}/T

預(yù)沖孔直徑d=D-2*AB
一般翻孔后材料的厚度變薄,變薄系數(shù)取0.45到0.9之間。

變薄系數(shù)指:EF與原材料厚度T的比值

一般認(rèn)為當(dāng)d>=T時(shí),抽孔可行( 經(jīng)驗(yàn)值,詳細(xì)判斷可參考抽孔系數(shù))

抽孔模具結(jié)構(gòu)

抽孔沖頭結(jié)構(gòu):
a)當(dāng)采用拋物線形的翻孔沖頭時(shí),因?yàn)橛袌A弧過(guò)度,故翻的質(zhì)量較高。(結(jié)構(gòu)如下)

注:圓弧半徑不一樣時(shí),沖頭對(duì)材料的擠出效果不一樣。小的圓弧沖頭由于過(guò)度較小,對(duì)材料擠出時(shí)瞬時(shí)的擠壓力大,故材料的變形也大,所以在其他條件相同的情況下,采用小圓弧翻孔沖頭翻孔的高度較高。

b)無(wú)預(yù)沖孔的一次翻孔成形沖頭。

注:刺孔的大小與兩次成形時(shí)預(yù)沖孔的大小一致(A=a, B=b)。一次沖孔翻孔結(jié)構(gòu),只適用于翻孔毛刺在外側(cè)的情況。

3)內(nèi)凹翻邊

翻邊是沿外形曲線周圍將材料翻成側(cè)立短邊的工序。

a)內(nèi)凹翻邊(伸長(zhǎng)類翻邊):變形與抽孔相似。
b)變薄率范圍在0.9~1之間(變形最嚴(yán)重的區(qū)域在最高端面)

內(nèi)凹翻邊可行性判斷:

a)展開(kāi)尺寸

b)判斷

翻邊前的端面弧長(zhǎng)度L1

翻邊后的端面弧長(zhǎng)度L2

當(dāng)端面變形率K>原材料的延伸率時(shí),會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象

產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí),可以調(diào)整R、r、h的數(shù)值,使得端面變形率滿足設(shè)計(jì)要求 ,不產(chǎn)生開(kāi)裂的現(xiàn)象.

4)外凸翻邊

a)外凸翻邊(壓縮類翻邊):變形性質(zhì)屬于壓縮成型。

b)外凸翻邊展開(kāi)尺寸

六、其它沖壓模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

1. 卷圓模具結(jié)構(gòu)(方式一)

步驟:1、卷八分之一圓, 2、上斜曲八十度,3、下推卷圓成形。

2、卷圓模具結(jié)構(gòu)(方式二)

步驟:1、卷四分之一圓, 2、利用滑塊側(cè)推。

3、打扁模具結(jié)構(gòu)(外邊緣打扁)

步驟: 1、下料;2、上曲90度;3、下壓70度(沖頭R的大小為2倍的料厚減0.3) 4、壓平

4.打扁模具結(jié)構(gòu)(內(nèi)孔打扁)

步驟: 1、下料;2、上曲90度;3、下壓70度(沖頭R的大小為2倍的料厚減0.3) 4、壓平

5、拉深結(jié)構(gòu)

文章來(lái)源:庶吉士

相關(guān)標(biāo)簽搜索：「沖壓基礎(chǔ)知識(shí)普及」最全的沖壓工藝與產(chǎn)品設(shè)計(jì)資料（視頻）~ Ansys有限元培訓(xùn) Ansys workbench培訓(xùn) ansys視頻教程 ansys workbench教程 ansys APDL經(jīng)典教程 ansys資料下載 ansys技術(shù)咨詢 ansys基礎(chǔ)知識(shí) ansys代做 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Abaqus培訓(xùn)