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冲压工艺与产品设计,整理这些是因为有用(上)

2015-04-15  星焱之火

本期与之后两期,庶吉士将与大家一起分享冲压工艺与产品设计,篇幅较长,可以加入收藏后阅读哦。


一、冲压产品的工艺分类

1、基本工序分类

冲压工艺按其变形性质可以分为材料的分离与成型两大类。


分离工序是指坯料在冲压力的作用下,变形部位的应力达到抗拉强度以后,是坯料发生断裂而产生分离,从而获得所需形状与尺寸的工件的冲压工序。


成型工序是指坯料在冲压力的作用下,变形部位的应力达到屈服点,但未达到抗拉强度,使坯料产生塑性变形而不发生断裂分离,从而获得所需形状与尺寸的工件的冲压工序。


2、分离工序的类别

分离工序按照其不同的变形机理分为冲裁、整修两大类。

冲裁:指用模具沿沿一定的曲线或直线冲切板料(包括以下几类)







整修是对冲裁件的断面部分进行再加工的分离加工方法,整修变形是一种切削机理,其工件的尺寸精度和断面质量比冲裁件好。



3.成型工序的类别

成型工序较多,包括:弯曲、拉深、翻边、胀形和挤压工艺等。(具体如下:)










二、冲裁

1、冲裁产品的形态与成型过程介绍

冲裁产品的形态。冲裁产品的的断面分为:塌角、光亮 带、断裂带、毛刺,这四种形态是在产品冲裁过程中于不同的阶段,不同的部位、不同的应力作用下产生的。


如上图,1塌角 :高度约等于8%T至15%T ;2.光亮带 :高度约等于15%T至55%T ;3.断裂带 :高度约等于35%T至75%T ;4.毛刺 :高度约等于5%T至10%T


1)弹性变形阶段

受力分析:刃口部分材料受剪切力,力的大小小于弹性极限,若力消失,则材料恢复原始状态。


状态描述:凸模施加压 力于材料,材料略挤入凹模刃口。


2)塑性变形阶段

受力分析:材料受力由边及中心 ,逐渐超过弹性极限


状态描述:凸模进一步深入材料,在本阶段冲裁件产生塌角以及光亮带


3)剪裂阶段

受力分析:材料靠近凹模刃口的部分应力首先达到材料的抗剪切强度,使凹模刃口旁边的材料产生的裂纹增大。而此时凸模刃口部分材料还处于塑性变形阶段,随着冲头的进一步深入材料,冲头附近材料也达到剪切强度,也产生裂纹 ,再往后两裂纹重合,材料分离。


状态描述:材料分离,上下裂纹重合时相互撕扯产生毛刺



三、与产品设计相关的冲裁工艺要点及设计举例

1、冲裁产品的分类、作用及结构

冲孔 piercing

作用 1.作为一般过孔使用(要求较低);2.作为自攻牙底孔使用(产品设计要求光亮带比例较高);3.作为高精度转轴孔使用(要求无毛刺,少断裂带)(采用机械去毛刺的方式或模具倒面的方式)

注意:设计冲孔时,由于受到凸模强度的限制, 孔的 尺寸不宜太小(一般大于0.5T)



落料 stamping

作用 1.作为一般外形使用(要求较低);2.作为对接接头激光焊接装配使用(无毛刺、大的光亮带、小的断裂带间隙);3、作为软饰支架使用(要求卷边或者去毛刺)

注意:1、产品设计时应该使冲裁件各直线或曲线的连接处有适当的圆角.(否则凹模应力集中,容易损坏);2、考虑到模具线切割的加工工艺,冲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.作为卡扣使用;2.作为限位使用;3.节约工序,提高材料的利用率,将切边与折弯两道工艺合二为一。(缺点:毛刺方向无法改变,必须与冲头方向相反)

注意:要求切口部位与折弯部位距离足够大, 满足冲头强度.


切舌、切曲 结构设计的注意点:

1)切曲时冲头的宽度要足够大,零件设计时保证切口部位和折弯部位的距离在5mm以上,否则冲头强度低,影响模具的寿命。

2)模具设计时刀口剪切部分要保证3mm左右的直边,以防止产生崩刀的现象。冲头两边要保证留有断差,从而保证先剪后弯。



与冲裁相关的产品设计注意点总结

1)产品设计时应该使冲裁件各直线或曲线的连接处有适当的圆角.(原因:1、普通线切割的最小R角为0.2,尖角不易保证。2、尖角处凹模应力集中,模具受力后容易损坏。)

2)产品设计时应该标明毛刺方向.毛刺对产品装配以及操作员工的安全都非常重要。(注意:是标注毛刺方向,不是冲压方向)


3)设计冲孔时,由于受到凸模强度的限制, 孔的 尺寸不宜太小(一般大于0.5T,尽量不要让孔的直径小于0.8T)

4)设计产品时,材料的抗拉强度应尽量小于630MPa,否则模具较难制造。(当产品的抗拉强度小于630MPa时,模具材料可选用普通的价格相对便宜的模具钢,如: Cr12、Cr12MoV、SKD11、 D2等。当产品的抗拉强度大于630MPa时,模具材料需选用特殊的、较贵的模具钢,如SKH-9)

5)当产品设计对冲裁断面有特殊要求时必须标明各断面部位可接受的最小值。

6)切曲时注意在产品上设计切边角度,以便于脱模,从而减少冲头的磨损。


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