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1、车体钢结构零件的冲压加工本讲稿第一页，共三十九页本课次要解决的问题一、影响冲压工艺的主要因素有哪些？二、冲压工艺方案如何确定？本讲稿第二页，共三十九页第六节第六节 冲压工艺分析冲压工艺分析一、冲压件的工艺性一、冲压件的工艺性 冲压件的工艺性是指该零件在冲压加工中冲压件的工艺性是指该零件在冲压加工中的难易程度。的难易程度。工艺性良好的工件，能节约原材料、工序工艺性良好的工件，能节约原材料、工序数目少、模具结构简单而寿命高、产品质量数目少、模具结构简单而寿命高、产品质量稳定、操作简单等。在一般情况下，对冲压稳定、操作简单等。在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是几何形状、尺寸和精件工艺性影响最大
2、的是几何形状、尺寸和精度要求。度要求。本讲稿第三页，共三十九页 通过工艺性分析，设法在保证满足通过工艺性分析，设法在保证满足产品使用要求的前提下，使冲压工艺过产品使用要求的前提下，使冲压工艺过程最简单、最经济，从而合理地解决工程最简单、最经济，从而合理地解决工件的使用要求和工艺要求之间的矛盾。件的使用要求和工艺要求之间的矛盾。本讲稿第四页，共三十九页影响冲压件工艺性的主要因素(一)材料的种类和厚度原材料的性能、规格，常常是影响冲压工艺和冲压件质量的重要因素。在选择材料时，首先应考虑工件的使用要求，同时还要考虑材料适应各种冲压工序的能力。冲压用材料必须具有足够的塑性、表面平整光洁、板料厚度符合公
3、差标准。此外，还应考虑采用国产材料和经济节约的原则。本讲稿第五页，共三十九页1材料品种的选择：首先根据工件的使用要求，同时考虑工艺要求以及材料的供应情况。应尽可能降低成本。用薄的、黑的、一般的，并统一牌号和规格。通过改进结构设计，提高局部刚度。2厚度：材料的厚度对冲压工艺影响很大。厚度较小的板，可以采用冷压工艺；较厚的钢板(612mm)就要采用热压工艺。此外，材料厚度偏差的大小，也直接影响到零件的精度、工序的多少和工艺装备的设计。本讲稿第六页，共三十九页(二)零件的形状零件的形状对工艺性影响最大。在生产中由于零件形状设计不合理，就会造成材料浪费、模具制造困难、废品增加、生产周期长、产品成本提高
4、。本讲稿第七页，共三十九页设计零件形状时，应注意的问题1冲裁件(1)工件形状力求简单、对称，尽可能采用圆形、矩形等较规则的形状，避免长槽与细长的悬臂。(2)工件的外形及内部转角处应避免有尖角。同时防止模具工作刃口当其锐角磨钝后而使间隙过大，使工件产生显著的毛刺。本讲稿第八页，共三十九页(3)当使用上允许时，工件外形应符合少废料或无废料排样，以提高材料的利用率。采用少、无废料排样时，工件外形必须具有如下特征：外形一般应有两条相互对应平行的直线边，排样时构成条料的侧边；工件尺寸应成比例和相互对称；工件的外角不用圆角而用尖角或倒角。本讲稿第九页，共三十九页(4)充分利用产品的结构废料。(5)冲孔尺寸
5、不应太小，以免凸模折断。低碳钢许可最小冲孔尺寸约等于料厚。(6)工件上孔的位置分布，必须考虑孔与孔之间、孔与工件边缘之间的距离不能太小。最小距离数值一般应等于料厚t(对圆孔)或1.5t(对矩形孔)。(7)由条料冲裁出圆弧端头时，应使圆角半径R略大于条料宽度的一半。否则由于条料宽度略有允差时，裁得的工件有凸出肩角。本讲稿第十页，共三十九页图-31 冲裁圆弧形端头本讲稿第十一页，共三十九页2弯曲件(1)弯曲件的弯曲半径不能小于材料的许可最小弯曲半径，否则会产生裂纹。如果零件要求的弯曲半径比最小弯曲半径还小时，则可分两次弯曲。或采用热弯工艺。(2)弯曲零件形状应对称，弯曲半径左右应一致，以保证弯曲时
6、板料的平衡，防止产生滑动。(3)弯曲件竖边高度不能太短，以保证竖边的平直。为此，弯曲件竖边高度H不应小于2t，最好大于3t。若H2t，则须预先压槽，或加高直边，弯曲后再切掉。本讲稿第十二页，共三十九页(4)弯曲件孔边距离弯曲件的孔，如在弯曲之前冲出，模具结构比较简单，制造比较方便。为了避免孔在弯曲过程中发生变形，孔的位置应离开弯曲变形区。孔边至弯曲半径R中心的距离与料厚有关，即：t2mm时 Lt t2mm时 L2t如果孔边至弯曲半径R中心的距离过小,可在弯曲线上冲工艺孔或切孔槽，以防止孔在弯曲时变形。如零件对孔的精度要求较高，则最好在弯曲后再冲孔。本讲稿第十三页，共三十九页图-32 弯曲件孔边
7、距离本讲稿第十四页，共三十九页3拉延件(1)拉延件形状应尽量简单，以减少拉延次数和产生废品。为了使拉延顺利进行，拉延件底与壁、凸缘与壁、矩形件的四壁间圆角半径(图3-33及图3-34)应满足：r1t，r22t，r33t。否则应增加整形工序。图-33 拉延件圆角半径图-34 矩形拉延件壁间圆角半径本讲稿第十五页，共三十九页(2)应尽量避免设计有宽凸缘和深度大的拉延件，因为这类工件需要较多的拉延次数。在带凸缘的拉延件中，凸缘尺寸也不宜过窄，否则拉延时，由于压边圈不易压住材料而容易起皱。对需要有窄凸缘的工件，在实际生产中，常常先拉延成直筒，然后再增加压平凸缘的工序。在用压边圈拉延筒形件时，最合适的凸
8、绕尺寸应在下述范围内；Dd十(1225)t本讲稿第十六页，共三十九页(3)对于半敞开及非对称的空心件，应考虑将两个或几个工件合并成对称的形状，一起拉延后剖切开。这样可以减少工序，节省材料，并有利于材料的变形，保证产品质量。本讲稿第十七页，共三十九页(三)冲压件的尺寸精度和表面质量(1)冲压件的尺寸精度要求，不应超过一般冲压生产所能达到的尺寸精度。一般冲压件尺寸精度如下：落料不超过IT10级精度；冲孔不超过IT9级；弯曲不超过IT9IT10级；拉延时，高度的尺寸精度为IT8IT10级，直径为IT8IT9级，厚度为IT9IT10级。冲压件尺寸精度高于上述要求者，则需增加精整工序。本讲稿第十八页，共
9、三十九页(2)对冲压件表面质量的要求，不应高于原材料所具有的表面质量，否则要增加切削加工工序。一般普通冲裁粗糙度可达Ra12.53.2m，精冲可达Ra2.50.32m。本讲稿第十九页，共三十九页(3)工件的尺寸标注、尺寸公差和基准面的选择，往往还与工艺有密切联系，应尽可能与工艺要求统一。除非结构上的特殊要求，尺寸数值宜用整数或偶数的倍数，以便计算和分割。注意尺寸的通用性和孔的直径标准化，使尺寸稍加改进后即能利用现有的零件和工艺装备进行生产。本讲稿第二十页，共三十九页冲压件在满足使用的前提下，如果将局部尺寸给予灵活处理，就可以扩大冲压工艺的灵活性。例如图3-35所示的零件，尺寸R若标为RB2，就
10、可以采用两种冲裁工艺；用落料，则取RB2；若用切断工艺，则取RB2，以便保证产品质量。本讲稿第二十一页，共三十九页凡是冲压件图中未注明公差尺寸，通常按自由公差处理。如果没有配合要求的尺寸，不应标注公差与表面核糙度。零件结构尺寸的基准，应尽可能与冲压时的定位基准重合，以避免由尺寸基准不符而造成的误差。工件孔的尺寸基准，应尽可能选择在冲压过程中，自始至终不参加变形的面或线上。本讲稿第二十二页，共三十九页图-35 圆头形工件本讲稿第二十三页，共三十九页二、冲压工艺方案的分析二、冲压工艺方案的分析分析和编制冲压工艺方案的主要工作，就是分析和确定冲压某零件所需冲压工序的性质、数量和顺序，提出所需模具的类
11、型，并选择所需压床的型号和规格。冲压同样的零件，通常可以采取几种不同的方法。应该把各种不同的工艺方法加以分析和比较，从中选择一种多快好省的方案。本讲稿第二十四页，共三十九页分析和确定冲压件的工艺方案，通常要研究下面几个问题(一)零件图的分析 1零件结构的工艺性冲压各工序对零件的材料、形状、尺寸、精度和表面粗糙度都有一定的要求。2用冲压加工是否最经济冲压加工虽然是一种先进的工艺方法，但不是在所有情况下都是最经济的方法。零件批量的大小对冲压加工的经济性起决定作用。本讲稿第二十五页，共三十九页3零件图有无修改的可能(1)零件的形状过于复杂，尺寸精度和表面粗糙度要求过高，或者尺寸标注不合理等。(2)适
12、当改变零件的局部形状或尺寸，会有利于排样，能节约材料，减少工序或简化模具结构。本讲稿第二十六页，共三十九页(3)将形状复杂的零件，改为冲压与焊接组合结构可以简化工艺，降低成本。(4)可以用廉价材料代替贵重材料，以薄料代厚料，以黑色金属代有色金属等。通过修改产品零件的结构是简化工艺、降低零件成本的重要途径之一。本讲稿第二十七页，共三十九页(二)工序性质、数量和顺序的分析工序的性质主要决定于工件的结构形状，但也受到具体生产条件的制约。工序的数量，主要决定于零件材料的性能、几何形状的复杂程度和尺寸精度。往往需要通过具体计算求出所需工序的数量。工序顺序的安排，主要考虑工序的性质、材料的变形规律、零件的
13、精度及定位要求等。安排工序顺序时，还必须考虑工件在模具中的定位方法。本讲稿第二十八页，共三十九页图-37 弯曲及拉延工序顺序示例本讲稿第二十九页，共三十九页当工序顺序的改变不影响零件的质量时，就要考虑不同顺序的经济性如何。例如，当U型弯曲件两侧翼上孔的不同轴度要求不严时，可以在弯曲前冲孔，也可以在弯曲后冲孔，两种顺序都能保证零件的质量。但是，在平面毛坏上冲孔时，模具结构简单，操作方便，成本也低，因此先冲孔后弯曲的经济效果较好。本讲稿第三十页，共三十九页(三)工序的组合与模具形式的选择1组合的必要性主要决定于零件生产的批量或年产量。一般说来，在大批量生产情况下，应当尽可能地把工序集中起来，采用复
14、合模或者连续模进行冲压。2组合的可能性工序组合的可能性，主要决定于零件的尺寸、精度、模具制造的可能性与使用的可靠性，以及冲压设备的能力等。本讲稿第三十一页，共三十九页3组合方式主要有两种形式：复合冲压与连续冲压。一般复合冲压的工件平坦、精度高。而连续冲压的工件不平，有拱弯或扭曲，精度较低。用连续模冲压的另一个好处是，更便于实现机械化和自动化，既能提高生产效率又能保证安全生产。本讲稿第三十二页，共三十九页工序怎样集中，应考虑工序类型与数量，以及工序的组合方式。工序的组合与模具形式的选择既要保证生产零件的数量和质量，又要在具体生产条件下做到技术上可能与经济上合理。本讲稿第三十三页，共三十九页(四)
15、工件定位方法的选择与工序尺寸计算1基准重合原则2定位的可靠性定位基准最好选用自始至终不参与变形和产生移动的表面，因为材料的变形和移动会使定位面脱离定位元件，从而影响定位的准确性。本讲稿第三十四页，共三十九页3操作方便与安全生产实际情况比较复杂，应当根据具体情况灵活运用这些原则。如果发生矛盾，应当把操作安全、方便放在首位优先考虑。本讲稿第三十五页，共三十九页(五)工序草图为了生产的需要，已确定的工艺方案应该用工序草图的形式表现出来。工序草图是某一工序完成后的工件图。工序草图可以用一个视图或两个视图及必要的剖面图表示，视工件的复杂程度而定。如果采用连续模冲压，还要绘出排样图。本讲稿第三十六页，共三十九页工序草图应包括下列内容：(1)该工序所得工件的形状和尺寸；(2)工件的定位方式与压料方式；(3)所需模具的结构形式(必要时附以模具草图)，(4)所需设备的形式与规格；(5)其他(如检验工具名称、规格等)。本讲稿第三十七页，共三十九页复习思考题复习思考题7弯曲件生产中常遇到的质量问题是什么?解决问题的措施有哪些?8说明拉延过程中金属变形的特点及生产中常遇到的问题与解决办法。9说明冷挤压的三种基本方式。10设计各类冲压件时对零件的基本要求是什么?11确定冲压件工艺方案应着重研究哪些问题?本讲稿第三十八页，共三十九页同学们，再见！同学们，再见！本讲稿第三十九页，共三十九页