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1、五 金 模 基 础 一.冲床的选定 1.冲压力的计算.2.常见冲床型号.3.冲床一般选定原则 二.冲压工序分类 三.模具分类及典型结构 1.单工序模结构,特点.2.复合模结构,特点.3.连续模结构,特点.四.冲压件常见不良分析 作 成确 认承 认冲 床 的 选 定1.冲压力的计算 A.剪切力的计算 C.压延力的计算 P=L*T*S (kgf)其中 P:剪切力(kgf)圆筒拉伸力的计算（无凸缘）L:剪切面周长(mm)P=*D*T*S*K 其中 P:压延力(kgf)T:材料厚度(mm)D:胚料直经(mm):剪切强度(kgf/mm2)T:材料厚度 考虑安全系数,一般剪切冲裁力取 F=1.3P S:抗
2、拉强度(Kgf/mm2)K:压延系数 L=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8 圆筒拉伸力的计算（有凸缘）P=1.2*dp*T*S*Kf 其中 P:拉伸力(kgf)dp：圆筒内径（mm）T:材料厚度 Kf:压延系数 B.弯曲力 S:抗拉强度(Kgf/mm2 V曲 P=K*L*S*T*T/W 其中 P:弯曲力(Kgf)K:模口宽度系数 (W=8T,K=1.33;W=16T,K=1.2)L:弯曲长度(mm)S:抗拉强度(Kgf/mm2)T:材料厚度(mm)W:模具阔度(mm)对于有凸缘圆筒拉伸力的计算需加上压边力。根据模具不同结构,总冲压力还须加上卸料力,顶料力或推料力.2.常见冲床型号
3、 常见“G”型冲床型号:A.冲床功用 B.冲床型号及参数 类 型 单 曲 轴 型 双 曲 轴 型 压 力 范 围 25T200T 110T250T 适 用 情 况一般单冲,复合及步进加工配置辅助装置可组成自动冲压生产线.大部件冲压及大型部进式加工配置辅助装置可组成自动多工序冲压生产线.单曲轴型冲头压力 25 35 45 60 80 110 160 200冲头行程(mm)406040705080601207015080180100200100200模具高度(mm)200210220235240255300330330370360410450500450500工作台面积 (mm)300*68040
4、0*850440*900500*950550*1000600*1150800*1250800*1400双曲轴型冲头压力 110 160 200 250冲头行程(mm)110180130200150250170280模具高度(mm)400 450 500 550工作台面积 (mm)650*1800760*2000840*2400900*2700冲床的选定 常见液压冲床型号:A.冲床类型功用 B.冲床型号及参数 类 型 龙 门 直 立 式 座 地 或 台 式压 力 范 围 200T1500T,可达6000T 3T50T适 用 情 况 主要用作深压延和有大量材料移动的起伏成形和 静态压延压印.适用于
5、轻加工较大压力可用于压花纹及校平直，起伏和压延龙 门直立式冲头压力 3 4 1 行程(mm)缓冲行程 1600 400 1600 4001600 4001600 4001600 4001600 4001800 5001800 500 最大开距(mm)1800 1800 1800 1800 1800 1800 2000 2000工作台面积 (mm)1500*25001500*25001500*25001500*25001600*26001800*28002000*30002000*3500座 地 或 台 式 冲头压力 3 5 10 20 30 50 行程(mm)220 350 350 500 5
6、00 500最大开距(mm)220 350 350 500 500 500工作台面积 (mm)500*350500*350500*350600*500650*500750*550冲床的选定3.冲床一般选定原则 力的因素.选定冲床公称压力必须满足冲压力的要求.零件结构的因素.零件结构上有大的拉深及形变时应 选用油压机.精度的影响.冲床精度应满足零件精度的要求.零件外型寸法的影响.考量冲床工作台大小及 滑块行程是否满足要求.经济性.满足其它因素的前提下尽可能选用小 规格冲床.冲床的选定单曲轴单曲轴“G”“G”型冲床型冲床双曲轴双曲轴“G”“G”型冲床型冲床龙门直立液压冲床龙门直立液压冲床座式或台式
7、液压冲床座式或台式液压冲床液压液压廻廻路示意图路示意图活活 塞塞油油 缸缸电电 机机油油 泵泵油油 池池冲压工序分类 一.分离工序:通过冲头压力利用冲模使材料按要求轮廓线相互分离,并获得到一定断面质量的冲压加工工序.工序特征：切断：用模具切开材料，切断线不封闭。落料：模具沿封闭线切开材料，冲下部分为部件。冲孔：模具沿封闭线切开材料，冲下部分为废料。切口：模具将材料局部分开，切口部分材料发生弯曲。切边：模具将工件多余材料冲切下来。二.塑性变形工序:通过冲头压力使材料在不破坏的情况下发生塑性变形,以得到所要求的形状,尺寸,精度的冲压加工方法.工序特征：弯曲：模具将材料弯成一定角度或一定形状.拉伸：
8、模具将材料压成一定形状的空心件.起伏：模具将材料局部拉伸成凸起或凹进形状.翻边：模具将材料上孔或外缘翻成直壁.缩口：模具对材料空心件口部施加由外向内的径向压力 使局部直经变小.胀形：模具对材料空心件施加由内向外的径向压力使局 部直经变大.整形：将工件表面不平处压平,将弯曲,拉深件压成正确形状.模具分类及典型结构 模具分类:一.单工序模结构特点,结构:单工序冲压是最基本的冲压形式,一般每次加工一个工序.1.单工序式模具特点:a.优点:模具设计容易,制造简单,成本低,适合中小批量生产.具备高度修模及改模灵活性.具备加工复杂及大型部品的灵活性.a.限制:单工序模使生产按排复杂化,占用较多设备提高了生
9、产成本.需要较多的工作量用在半成品搬运,储存,及品质控制上.各工程需分别定位及变换定位基准,因此不能满足高精度部品生产的需要.手工操作设备降低了生产安全性.2.单工序式模具结构:模具分类及典型结构 a.弯曲模(“V”曲)导导 套套下下 模模 座座凹模垫板凹模垫板凹凹 模模凸凸 模模凸模垫板凸模垫板上上 模模 座座导导 柱柱垫垫 块块模具分类及典型结构 b.弯曲模(“U”曲)垫垫 块块内内 导导 柱柱凸模垫板凸模垫板凸模滑块凸模滑块上上 模模 座座导导 柱柱下下 模模 座座导导 套套顶顶 料料 板板凹凹 模模凹模垫板凹模垫板气垫顶杆气垫顶杆气气 垫垫 板板模具分类及典型结构 c.冲 孔 模 上上
10、 模模 座座凹模垫板凹模垫板凹凹 模模 卸卸 料料 板板内内 导导 柱柱导导 套套卸料弹簧卸料弹簧凸模垫板凸模垫板凸模固定板凸模固定板导导 柱柱下下 模模 座座垫垫 块块模具分类及典型结构 二.复合式模结构特点,结构:复合式模具是一种单工位冲模,在同一模具上完成多个加工程序.一复合模可代替多个单工序模的工作.1.复合式模具特点:a.优点:简化生产按排,减少设备使用量及人力需求.减少工程中品质控制工作量.减少模具调校及保养工作量.比单工序模能达到更高的尺寸精度,更好的品质稳定性.b.限制:.模具设计及制造复杂.零件结构复杂或太大采用复合模受限制.2.复合式模具结构:模具分类及典型结构 c.冲 孔
11、 模 凹凹 模模下下 模模 座座垫垫 块块导导 柱柱卸料弹簧卸料弹簧垫垫 块块凸凸 凹凹 模模卸卸 料料 板板内内 导导 柱柱上上 模模 座座卸卸 料料 板板固固 定定 板板卸料弹簧卸料弹簧垫垫 板板导导 套套模具分类及典型结构 三.步进式模结构特点,结构:步进式冲压又称连续或顺送冲压,它借助送料器在每一个冲程自动把材料定量的送入模具,在 同一模具内完成零件全部或多个工序并使零件与材料分离.每一个冲程送料器自动把材料送入模具的距离叫步距或工步.1.步进式模具特点:a.优点:实现冲压自动化且每一冲程基本可生产一件或多件,生产效率高.节省调模时间.较高的安全性及较低的人工成本.能得到高精度及寸法稳
12、定的部品.简化生产按排,节省生产场地,设备及人员.b.限制:模具设计及制造复杂.零件结构太大采用步进模受限制.不适用于小批量生产.2.步进式模具结构:模具分类及典型结构 c.步进模 外外 导导 柱柱导导 套套浮浮 正正 销销下下 模模 座座垫垫 块块凸模夹板凸模夹板凸模垫板凸模垫板卸料弹簧卸料弹簧上上 模模 座座内内 导导 柱柱卸料垫板卸料垫板卸卸 料料 板板凹凹 模模凹模垫板凹模垫板冲压件常见不良分析 1.毛刺 发生原因:a.冲头或凹模磨损 对于分离工序模具设计时根据材料厚度,材质等情况设定理想间隙,间隙取定见右表:材料剪切分离大致可分为右图一三个过程.对应三个过程在材料 断面上出现圆角带,
13、光亮带,断裂带三部分.随着模具工作时间的增加,凸模,凹模会 出现磨损使凸凹模之间间隙增大刃口变钝 导致冲裁时毛刺出现或加大.b.凸凹模双边间隙不均 对于孔或边有时会出现单边毛刺增大 的现象,或虽然双边出现毛刺,但两边毛刺 大小及发生位置不一样:一边大且毛刺位于 断面边上.一边小且毛刺位于断面中间.这种 情况一般为凸凹模相对位置变化引起凸凹模 间隙不均引起.对 策:对于“a”需研磨凸凹模刃口或更换冲针,对于“b”需重新调整凸凹模间隙,如图二.0.0000.2500.2250.2000.1750.1500.1250.1000.0750.0500.0250.51.01.52.02.53.0第一类材料
14、：碳钢，半硬或全硬不锈钢合金第二类材料：软碳钢，黄铜，铝合金,软不锈钢第三类材料:软铝及红铜.弹性变形弹性变形 塑性变形塑性变形 分分 离离研模刃口面研模刃口面研模刃口面研模刃口面图一材料分离过程图一材料分离过程图二凸凹模研磨位置图二凸凹模研磨位置冲压件常见不良分析 2.表面伤(打痕)发生原因及对策:大部分为废屑回跳模面引起.引起废屑回跳模面的因素很多,针对不同原因可采取相对应 措施.废屑回跳原因 对 策 废屑太小太薄冲头装退脱顶针;冲头设置退脱排气孔;下模设真空抽退装置.图,冲头端面与废屑之间真空冲头装退脱顶针;冲头设置退脱排气孔;冲头端面形状变更.图,片料单边局部剪形冲头装退脱顶针;冲头设
15、置退脱排气孔.图,下模废屑紧积确保完全退磁及切口光滑 冲头带磁或切口粗糙冲头装退脱顶针.图 不适当或不适量的润滑油不使用粘度大的润滑油且均匀使用 模间隙大或间隙不均保持合理及均匀间隙冲头上加装退脱顶针或弹片冲头上加装退脱顶针或弹片冲头上加开排气孔冲头上加开排气孔冲头端面作各种变更减少接触面防止真空贴紧冲头端面作各种变更减少接触面防止真空贴紧图二图二图三图三图一图一冲压件常见不良分析 3.拉深起皱破裂 发生原因及对策:如图:拉深过程中A区为主变形区,材料在此区域受切 向压应力,当压边力不够或材料太薄时,易出现起皱现象,如图.如图:拉深过程中B区为过渡区,材料在此区域受切向 及径向拉应力作用,且在
16、材料厚度方向受冲头压力作用.材料 拉伸变形靠材料变薄来实现,易出现破裂现象,如图.对于拉深起皱现象,一般可通过以下方法来改善:加大压边力.减小凹模洞口圆角.减小拉深间隙.对于拉深破裂现象,一般可通过以下方法来改善:保正适当润滑.加大凸凹模圆角.研磨凸凹模，减低粗糙度.4.翻孔高度不足或破裂 发生原因及对策:如右图翻孔成形过程:在翻孔成形过程中,材料在 基孔周边产生强烈周向变形,使凸缘变薄.若基孔太小 或翻边高度太高,易发生破裂现象.当基孔太大时,会出现翻边高度不足现象.拉深示意图拉深示意图拉深起皱现象拉深起皱现象拉深破裂现象拉深破裂现象压边圈压边圈B B区区A A区区翻孔成形过程翻孔成形过程d
17、pR=dp翻孔冲头翻孔冲头翻孔凹模翻孔凹模dO图一图一图二图二冲压件常见不良分析 对于翻孔破裂现象,一般可通过以下方法改善:满足最终寸法的前提下加大基孔寸法.研磨冲针,提高冲针表面粗糙度等级.合理使用润滑剂.对于翻孔高度不足可加大基孔寸法改善.5.寸法不良 寸法不良情况比较复杂,大致有以下几类情况影响:a.定位不良：定位间隙:如图,正常情况间隙值0.020.03,若模具定位销设计间隙过大或定位销磨损 使定位不准,必然造成寸法不良.不完全定位:如图,过多考虑作业方便或定位销脱 落,出现不完全定位使材料位置不安定造成 寸法不良.材 料 dp/do破裂发生蜂腰完全成形 深压延低C钢 4.0以上 3.
18、9-2.6 2.5以下 一般钢 3.8以上 3.7-2.5 2.4以下 软黄铜 4.0以上 3.9-2.4 2.3以下 软铝 6.0以上 5.9-3.5 3.4以下 硬铝 3.5以上 3.4-2.4 2.3以下 锌(99.5%)3.5以上 3.4-2.5 2.4以下 锌(99.9%)3.0以上 2.9-2.0 1.9以下间隙间隙 定位销定位销图一定位间隙图一定位间隙图二不完全定位图二不完全定位無無定位销定位销定位销定位销冲压件常见不良分析 寸法不安定边定位:使用折弯,拉伸等部位定位时,由于这些部位寸法 很难保证安定,会出现定位间隙或定位干涉现象 造成寸法不良.定位销太低:定位销太低,下模气垫,
19、弹垫升起定位销不能起到 定位作用,另外作业员作业时也容易使部品跨上 定位销.改善对策:点检模具,更换定位销.合理选用定位边或定位孔.尽量遵循基准统一原则,如采用定位工艺孔.减少定位误差.b.模具调校:模具的调校是对加工条件(如闭模高度,气压等)的设定.每次生产与上次生产相比由于材料生产LOT不同,设备变化,气压的差异等都会造成寸法的变化,固生产时不可照搬前回 加工条件,需对模具进行调校.如图五“U”型折弯:若部品内涨,可能是模具调校太 深;外涨则可能是模具调校太浅.另外如果气压过大或过小也 会造成寸法不稳定.图三寸法不安定边定位图三寸法不安定边定位图四定位销太低图四定位销太低部品跨上定位销部品
20、跨上定位销定位销定位销凹凹 模模部部 品品凸凸 模模凹凹 模模图五图五“U”“U”曲示意图曲示意图定位销定位销凹凹 模模寸法不安定边寸法不安定边冲压件常见不良分析 C.材料流动:冲压过程中材料的流动对冲压件品质有非常大的影响.在拉深,折弯或其它成形工序区,材料发生强烈流动,对周 围寸法产生影响使之失去原来精度.如图一折弯线附近孔受折弯时材料流动影响会出现 变形现象.改善对策可在孔与折弯线之间追加工艺孔或槽阻 止材料流动对孔的影响.如图二材料拉深后,周缘会变形出现参差不齐的现象.改善对策可调整加工工序:拉深以后再切边.对于材料流动对品质的影响,一般可通过以下方法改善:追加压印,阻止材料流动.追加工艺孔或槽.合理调整冲压工序.为减少材料流动对寸法的影响对冲压工序作调整时,会出现 一种情况,如图:为减少图中长孔变形,一般拉深圆弧以后再 冲孔,但冲孔后由于应力重新分配,孔边依然会发生变形.易变形边易变形边靠近折弯线孔靠近折弯线孔工艺孔工艺孔图二拉深使边变形图二拉深使边变形图一折弯影响孔精度图一折弯影响孔精度易变形边易变形边图三拉深使边变形图三拉深使边变形