冲压加工基本原理

什麼是沖壓?

通常所說的沖壓指冷沖壓,是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力,使其產生塑性變形,從而獲得零件所需的形狀.尺寸的一種壓力加工方法. 沖壓的特點

優點: 1.生產效率高,特別適用於大批量生產.

2.工件的成本低.

3.工件的表面質量好,尺寸精度高,而且尺寸穩定,互換性好.

4.和切削加工比較,沖壓的材料利用率高,特別是冷擠壓等方法,材料節省更顯著.

缺點: 1.模具的制造成本高,周期長. 2.生產過程中噪音大. 3.不適合小批量生產. 沖壓工序 分離工序

• 板料受外力后,應力超過材料的強度極限,使材料發生剪裂或局部剪裂,目的是使板料沿一定

輪廓相互分離,分離的斷面質量也要滿足一定的要求.

• 沖孔.落料.切口.切邊 成形工序

• 丕料受外力后,應力超過材料的屈服強度,在丕料不破壞的情況下,經塑性變形后成為一定形

狀及尺寸要求的工件或半成品.

• 彎曲.拉深.翻邊.壓印.拉彎 普通沖裁的基本原理 分離的三個階段:

彈性變形階段 塑性變形階段 斷裂分離階段

•彈性變形階段 A.初始圓角形成

B.材料內部應力尚未超過彈性極限,若外力消失,材料可復原 •塑性變形階段 A.微裂紋產生

B.沖裁變形力達到最大

C.若外力消失,材料不能恢復原狀 •斷裂分離階段

A.上下裂紋重合,斷面開始分離 B.產生粗糙的斷裂帶 普通沖裁件的斷面特性

毛刺 斷裂帶 光亮帶 圓角帶

• 沖裁件斷面上光亮帶的比例越大,其斷面質量越好.

• 沖裁件斷面上四個區域的大小和在斷面上所占的比例,隨著材料的種類.狀態及沖裁條件的不同而變化.塑性好的材料光亮帶較大,斷裂帶較小,但圓角及毛刺高度相應增大.

• 對於同一種材料,由於沖裁條件的不同,如刃口形狀.刃口間隙.鋒利程度等不一樣,則斷面上的

各個區域的比例也不一樣. 沖裁間隙對斷面質量的影響 1.合理間隙

沖頭與入塊間的間隙合理時,可使變形區板料上下表面出現的微小裂紋重合,所得的斷面光亮帶較大,而圓角.毛刺及錐度均較小,表面也較平整. 2.間隙過小

如果間隙過小,板料上.下裂紋不能重合於一線,這樣上下裂紋中間的材料隨著沖裁的進行將被第二次剪切,在斷面上形成二條光亮帶,上端的毛刺也較大. 3.間隙過大

若間隙過大,則板料上下裂紋也不重合於一線,材料受到很大的拉伸,夾在兩裂紋間的材料在沖子的作用下,被撕裂拉斷.斷面很粗糙,毛刺和錐度也較大,光亮帶變小,使斷面質量變差. 4.間隙不均勻

設計上選用了合理的間隙,但在模具的制造.組立與生產過程中,不能保証間隙的均勻分布,同樣得不到理想的斷面質量.間隙小的一邊呈現間隙過小的斷面特性,間隙大的一邊呈現間隙過大的斷面特性.

間隙對沖裁力及模具壽命的影響

1.間隙越小,變形區內壓應力成分越大,拉應力成分越小,材料變形抗力增加,沖裁力就越大. 2.間隙越小,沖子與材料.入塊與材料間的摩擦越嚴重.因此過小的沖裁間接隙對模具壽命極為不利,而較大的間隙可使沖頭和入塊的側面與材料間的摩擦減小,並能減少間隙不均勻的影響,從而提高模具壽命.

選擇合理的沖裁間隙時,必須綜合考慮工件的尺寸精度.材料的板厚與機械性能.模具壽命等.

彎曲的基本原理

•彎曲是根據零件形狀的需要,通過模具和壓力機把毛丕彎成一定角度一定形狀工件的沖壓工藝方法.

• 彈性變形階段 塑性變形階段 板料彎曲時的現象 1.彎曲件的彈性回彈 • 產生原因:

材料外緣進入塑性變時,材料中心仍處在彈性變形狀態. 金屬塑性變形時總伴有彈性變形. • 影響因素:

材料的機械性能.(材料硬化指數越小,回彈越大) R/T(R/T越小,彎曲后的回彈越大) 彎曲角(彎曲角越大,回彈越大) • 減小回彈的措施: A.從工件設計上

在彎曲區壓制加強筋,提高工件剛度,抑制回彈

在滿足使用條件的前提下,選用彈性模數大.屈服極性小.機械性能穩定的材料 B.從工藝上

增加彎曲力,采用校正彎曲

對冷作硬化的材料,在彎曲前先經過一次退火,降低屈服強度 在允許的情況下采用加熱彎曲

相對彎曲半徑很大(R/T>100)的工件可采用拉彎工藝 C.從模具結構上

對U形彎曲件,采用較小的間隙 強壓減小回彈 補償法---增加回彈角 采用兩次成形法

2.彎曲區板料厚度的變薄(R/T越小,變形程度越大,彎曲區的變薄現象越嚴重) 3.板料長度的增加

4.板料橫截面的畸變.翹曲和拉裂. 彎曲件的展開• 應變中性層:

板料彎曲時,外層縴維受拉,內層縴維受壓,在拉伸與壓縮之間存在一個既不伸長也不壓縮的縴

維層,稱為應變中性層.

• 彎曲件設計時可根據彎曲前.后應變中性層長度不變的原則來確定彎曲件的展開長與尺寸.

沖壓設備簡介

沖床 沖床的分類

•按驅動滑塊機構的種類來分: 摩擦 曲柄式(曲軸式.偏心式(行程可調)) •B/M(II)沖壓有以下三類:

曲軸式---AIDA 40T;MICRON(普通C型H型); BRUDERER 30T(三支柱)

偏心式---AIDA BRUDERER 25T; KING JIME 5T 肘杆式---KYORI;MICRON(IP型) 沖床的主要參數

公稱壓力 (15T 25T 30T 40T) 滑塊行程 (25 20 13) 閉合高度 (205.0mm) SPM (300~1000R/S) 床台尺寸

模柄孔尺寸(快速定位銷的孔位) 電動機的功率 其它 沖床的組成

•工作機構:曲軸.連杆.滑塊 •傳動系統:皮帶輪傳動.齒輪傳動 •操縱系統:離合器.制動器 •支承部件:床身 •能源系統:電動機.飛輪 送料盤

A.臥式平面送料盤 B.滾輪式 收料機

A.半自動收料機 B.自動收料機 送料機

A.氣動式 B.夾式 C.滾輪式

肘杆式 真空吸塵器 手搖平面磨床 其它:

砂輪機.點焊機.被覆機.鉆床…

沖壓模具結構介紹

沖模按工序的組合方式分為 單工序模 復合模 連續模 •連續模:

是多工序模,即在壓力機的一次行程內,在連續模具的不同工位上完成多道沖壓工序的模具.連續模又稱級進模.

•目前沖壓的模具均屬於連續模.

采用八塊板的結構:

代號 名稱 材質 硬度 厚度 P01A 上模座 S45C G 58.0MM P02A 上墊板 SKD11 HRC60 13.000MM P04A 沖子固定板 SKD11 HRC60° 15.000MM S05A 剝板背板 SKD11 HRC60° 8.950MM S01A 剝料板 SKD11 HRC60° 20.000MM D05A 下模板 SKD11 HRC60° 20.000MM D03A 下墊板 SKD11 HRC60° 15.000MM D01A 下模座 S45C G 55.0MM

模具精度的保証:

•主導柱.主導套---保証P01A.D01A的位置精度. •副導柱.副導套---保証P04A.S01A.D05A的位置精度.

•PIN---保証P01A與P04A.S05A與S01A.D01A與D05A.導料板與D05A的位置精度. •導料板---保証材料在模具內平滑移動,不致於上下左右擺動.

•導料針---在模仁工作之前,導料針先插入料帶上之圓孔內,起導位作用. •剝板鑲件---沖子先經剝板鑲件導向再進入下模入塊,剝板鑲件還起壓料作用.

常用材料簡介

從不同產品的使用性能出發,對材料的機械性能.物理性能等提出了不同的要求. 1.機械強度.剛度和沖擊韌性. -----所有機械和儀器制造等零件 2.耐腐蝕性能. -----化學和醫療儀器等零件 3.導電和導磁性. -----汽車.飛機.宇航等零件

4.傳熱和耐熱性能. -----儀表.廚房容器.飛機和宇航等零件 5.表面質量. -----汽車.飛機和宇航零件 沖壓常用材料:

磷青銅: 主要用於DIMM,140元/公斤,彈性最大.

鈹銅: 主要用於SO DIMM,價格最貴,595元/公斤,回彈性次之. 黃銅: 主要用於WIRE HARNESS.H/D,80元/公斤,彈性最小. 不銹鋼: 主要用於M.H/D,80元/公斤.

銅材主要由台灣(如第一鋼鐵公司).西德(如SMW).日本的廠商提供.

領用材料注意事項: 1.原材料號.

2.標示單: 料寬 料厚 3.外觀: 毛邊 氧化