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钣金设计宝典之钣金工艺冲裁

时间:2019-11-06 14:04:50

来源:中国机械社区

作者:佚名

冲裁是使用模具分离材料的一种基本冲压工序,它可以直接制成平板零件或为其他冲压工序如弯曲、拉深、成形等准备毛坯,也可以在已成形的冲压件上进行切口、修边等。冲裁加工约占整个冲压加工工序的50%~60%。

一、基本工序

冲裁分为落料和冲孔两种。利用冲裁取得一定的外形的制件或坯料的冲压方法就是落料;反之,得到带孔的的就是冲孔

二、冲压件工艺性设计

1、冲裁件的形状、尺寸尽可能简单,使排样时废料最少,图中为无废料排布。

2、冲裁件的外形及内孔应避免尖角在直线或曲线的链接处要有圆弧链接,圆弧半径R≥1.5t(t为板厚)。

3、冲裁件应避免窄长的悬臂与狭槽

冲裁件的凸出货凹进的深度和宽度,一般情况应不小于1.5t (t为料厚),同时避免窄长的接口与过窄的切槽,以增强模具刃口强度。

4、冲孔应优先选用圆形孔,冲孔有最小尺寸要求。

5、冲裁的空间距和孔边距

采用复合模加工的孔与外形、孔与孔之间的精度较易保证,加工效率较高,孔与孔之间,孔与外形之间的距离都有最小壁厚要求。

6、折弯件及拉深件冲孔时,孔壁与直臂之间要保持一定距离。

其距离a1 及a2 应满足下列要求:a1 ≥R1+0.5t,a2≥R2+0.5t。

7、折弯件上的孔边距

先冲孔后折弯,孔的位置处于弯曲变形区域外,避免完全无时孔会产生变形。孔壁至折弯边的距离,参考下表。

8、设计时添加工艺定位孔为保证毛坯在模具中的准确定位,防止弯曲时毛坯偏移而产生废品,应预先在设计时添加工艺定位孔。特别是对多次折弯成型的零件,均必须以工艺孔位定位基准,以减少累计误差,保证产品质量。

三、冲裁变形过程

间隙正常、刃口锋利情况下,冲裁变形过程可分为三个阶段:

1、弹性变形阶段:变形区内部材料应力小于屈服应力。

2、塑性变形阶段变形区内部材料应力大于屈服应力。

凸、凹模间隙存在,变形复杂,并非纯塑性剪切变形,还伴随有弯曲、拉伸,凸、凹模有压缩等变形。

3、断分离阶段变形:区内部材料应力大于强度极限。

裂纹首先产生在凹模刃口附近的侧面——凸模刃口附近的侧面——上、下裂纹扩展相遇—— 材料分离

四、冲裁件质量及其影响因素

冲裁件质量:指断面状况、尺寸精度和形状误差。

断面状况:垂直、光洁、毛刺小。

尺寸精度:图纸规定的公差范围要求。

形状误差:外形满足图纸要求;表面平直,即拱弯小。

1、冲裁件断面质量影响因素

(1)材料性能的影响

塑性好的材料,冲裁时裂纹出现较迟,材料被剪切的深度较大,所得断面光亮带所占比例就大。

(2)模具间隙的影响

间隙小,出现二次剪裂,产生第二光亮带

间隙大,出现二次拉裂,产生二个斜度

(3)模具刃口状态的影响

当凸模刃口磨钝时,则会在落料件上端产生毛刺

当凹模刃口磨钝时,则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺;

当凸、凹模刃口同时磨钝时,则冲裁件上、下端都会产生毛刺。

2、冲裁件尺寸精度及其影响因素

冲裁件的尺寸精度:指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本尺寸之差。

该差值包括两方面的偏差:

一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差;

二是模具本身的制造偏差。

影响因素:

(1)冲模的制造精度(零件加工和装配)

(2)材料的性质

(3)冲裁间隙

3、冲裁件形状误差及其影响因素

冲裁件的形状误差:指翘曲、扭曲、变形等缺陷。

翘曲:冲裁件呈曲面不平现象。

它是由于间隙过大、弯矩增大变形拉伸和弯曲成分增多而造成的,另外材料的各向异性和卷料未矫正也会产生翘曲。

扭曲:冲裁件呈扭歪现象。

它是由于材料的不平、间隙不均匀凹模后角对材料摩擦不均匀等造成的。

变形:由于坯料的边缘冲孔或孔距太小等原因,因胀形而产生的。

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