2016机械制造工艺基础（电工版）授课教案：板料冲压.docVIP

机械制造工艺基础（电工版）授课教案 任务三 板料冲压 板料冲压是指利用冲压设备使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。 一、冲压设备 最常见的冲压设备有机械压力机和剪切机。 1、机械压力机（冲床） 2、剪切机 （剪扳机） 挂图解析其工作原理 二、冲压的基本工序 1、分离工序：使板料的一部分和另一部分分开的工序。（包括冲裁和切断） 冲裁 利用冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的一种冲压方法。 包括落料和冲孔 落料是利用冲裁获取制件或坯料的方法，其冲落部分为制件或坯料。 冲孔是将冲压坯内的材料以封闭轮廓分离出来，得到带孔制件的冲压方法，其冲落部分为废料。 冲裁时，板料的变形过程分为三个阶段：（见P13、图1.16所示） （1）弹性变形阶段 就是在凸模接触板料时，板料产生弹性压缩及弯曲变形。此时凹模上的板料会向上翘起，凸凹模间隙越大，上翘现象会越严重。（冲裁效果也会越差） 塑性变形阶段 凸模继续压入，当材料的应力达到屈服点时开始产生塑性变形。随着凸模压入深度的增加，塑性变形程度愈大，此时，凸凹模刃口处材料硬化加剧，产生微裂状态。 断裂分离阶段 刃口处的上、下微裂纹在凸模的继续施压下，向材料内部扩展并重合，使板料被剪切分离。 2、成形工序：使板料发生塑性变形，以获得规定形状工件的工序。（包括弯形和拉深） 弯形 将板料在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的制件的成形方法。 弯形工艺的特点：（P13） 弯形时，坯料内侧受压缩，处于压应力状态，外侧受拉伸，处于拉应力状态。当外侧的拉应力超过材料的抗拉强度时，将产生弯裂的现象。坯料越厚且弯形半径越小，坯料承受的压缩和拉伸应力越大，坯料越容易弯裂。 为防止坯料弯形时产生弯裂，应采取三个方面的工艺措施： ①控制相对弯形半径r/t （即：弯形件内表面圆角半径与材料厚度的比值） 弯形半径愈小，弯形的变形程度愈大，弯形件外侧愈易弯裂。 为防止弯裂，一般要求弯曲模的弯形半径要大于限定的最小弯形半径rmin 通常取（0.25～1）t （材料越厚相对弯形半径应大些，反之可小些；塑性好的热轧板或经退火的材料，弯形半径可小些；塑性差的冷轧板弯形半径应大些。） ②正确截取弯形用板料 裁料时，板料的纤维方向与弯形时的拉、压应力方向应尽可能一致。 即：板料的弯形曲线应与板料的纤维方向垂直或成450 （画图例解析） 若弯曲线与纤维方向平行，则要求该处的弯形半径应比正常值大一倍以上。 例：2mm钢板正常最小弯形半径为2.5，若弯曲线与纤维方向平行，则其最小弯形半径应≥5 ③凸模和凹模的工作部位应设计合理的圆角（通常按弯形半径合理设置） 弯形后的零件还容易产生回弹和偏移。 回弹是指弯形时，当外力去除后，由于弹性变形的回复，会使零件的弯曲角增大，此现象称为回弹。（弯形零件的回弹势必影响零件的尺寸和形状精度。） 为防止回弹影响弯形零件的尺寸和形状精度，在设计模具时应考虑其曲率角度应比零件角度小一个回弹角。一般回弹角为0～100 偏移是指坯料沿凹模圆角变形时，由于坯料受到不同摩擦阻力的影响而产生向左或向右偏移的现象。一般可利用零件上的工艺孔进行压延定位，或利用压料装置进行限位消除偏移现象。 （3）拉深 变形区在一拉一压的应力状态作用下，使板料成形为空心件，而厚度基本不变的加工方法。 拉深工艺特点分析：（P13、14） ①拉深模与冲裁模不同，拉深模具有一定的圆角而不是锋利的刃口，且凸凹模之间的单边间隙一般都稍大于板料的厚度。（可保证板料的拉深成形而不被剪切） ②拉深件容易产生起皱和拉裂的缺陷 拉裂通常发生在拉深件的侧壁和底部的过渡圆角处；起皱多发生在拉深件顶部环口的法兰面。主要是由于拉深过程的拉应力超过材料的抗拉强度引起的拉裂，或因法兰部分受切向压应力的挤压作用引起的波纹皱褶现象。 防止拉深件的缺陷，应采取以下工艺措施：（见P14、共六点） 正确选择拉深系数。（拉深系数是指拉深件直径与坯料直径的比值） 一般不应小于0.5～0.8 塑性好的坯料可取下限值。 对于变形量大的拉深件应采用多次拉深（防止一次拉深引起的变形过大造成拉伤） 合理设计凸凹模圆角半径。 （钢制拉深件凹模取：r凹=10t (t为板料厚度) 凸模取凹模0.6～1倍的圆角半径r凸=（0.6～1）r凹 凸模与凹模之间应留有略大于板料厚度的间歇。 一般取 Z=（1.1～1.2）t 拉深前应对模具进行润滑。以降低拉伸应力的作用同时减少模具的磨损。 为防止拉深中出现起皱的现象，可通过设置压力圈的方法解决。 小结： 2