钣金工艺与模具设计专项培训模板.doc

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钣金工艺和模具设计培训
一、 钣金工艺及模具介绍：钣金工艺大致能够分为四类：冲裁、弯曲、拉伸、成形。
1、 冲裁是一个分离材料工序。冲裁工序包含：落料、冲孔、切断、冲缺等。
1.1 冲裁过程关键分为三个阶段：弹性变形、塑性变形、剪切断裂。
1.2 冲裁断面：由塌角带、光亮带、断裂带、和毛刺带组成
塌角带：是冲裁中刃口刚压入材料时，刃口周围材料产生
弯曲和伸长变形结果，软材料比硬材料圆角大。
影响圆角带（塌角）大小原因除材料性质以外，
还有工件轮廓形状，凸模和凹模间隙等。
光亮带：是材料塑性变形时，在毛坯一部分相对一部分移动过程中，模具侧压力将毛坯压平而形成光亮垂直断面。通常，光亮带占全断面1/2～1/3。塑性好材料，其光亮带大，同时还和凸、凹模间隙及模具刃口磨损程度等加工条件相关。
断裂带：是由刃口处微裂纹在拉应力作用下不停扩展而形成撕裂面，断面粗糙，且有斜度。塑性差材料，断裂带大。
毛刺：毛刺产生和凸、凹模刃口侧面处产生裂纹时候。毛刺大小和材料机械性能、凸凹模间隙及刀口锐利程度相关。
1.3控制冲裁件毛刺方法：
a．选择适宜冲裁间隙。冲裁间隙并非越小越好，间隙太小也会给制件挤出较大毛刺，而且会增大冲裁力，加剧模具刃口磨损。对于空调类零件通常选择间隙为：2c=(8%--10%)*t (2c：双边间隙，t：材料厚度)
间隙取放标准：落料时凹模尺寸做成工件要求尺寸，凸模为凹模尺寸减去间隙值。
冲孔时凸模尺寸做成工件要求尺寸，凹模为凸模尺寸加上间隙值
b．保持模具刃口锋利
1.4 冲裁力计算：P=KτLT
P：冲裁力（N）
K：安全系数，通常取1.3
τ：材料抗剪强度（MPa） 空调类钣金通常按软钢取：300MPa
L：剪切材料轮廓长度（mm）
T：材料厚度（mm）
1.5 冲裁件搭边和排样《QMN-J40.022- 钣金件定额计算方法》
搭边和边距值过大，则材料利用率会降低，搭边太小，在冲裁时条料很轻易被拉断，并使工件产生毛刺，甚至会使搭边拉入凸、凹模间隙中去，进而损坏模具。相反，过小搭边和边距，还会使条料刚性降低，冲压时条料难以送进和造成安全事故，也会使工件冲压后塌角增大，影响工件质量。

开料尺寸长度
钣金冲压件料厚
0.3～1.2
1.2～2.5
≤300
2
3
＞300～500
3
4
＞500以上
5
5
合理排样能够在不减小搭边情况下，增大材料利用率。按零件展开形状不一样，常见排样通常以下：

1.6 冲裁模具结构：

局部放大图

下模板（凸凹模）
下垫板
外脱板（卸料板）
上模板（凹模）
内脱板（卸料板）
上夹板（固定板）
上垫板
上垫板：抵消冲头冲裁力反作用力，通常使用45#（HRC43°--48°）或Cr12（HRC50°--455°）
上夹板：固定冲头和上模板
内脱板：冲裁过程中，压紧材料。
回程时，传输弹簧力，把材料冲上模板型腔中推出
外脱板：冲裁过程中，压紧材料。
回程时，传输弹簧力，把材料冲下模板外形推出
上模板：冲裁刃口
下模板：冲裁刃口
下垫板：结构件
1.7 冲裁模常常出现问题
1）尺寸不对，基础全部是模具设计时工艺计算错误造成，偶然也有因为模具加工错误引发。
2）毛刺大，新模通常是因为冲裁间隙选择不合理造成，需要重新加工或装配来处理。旧模通常是刃口磨损造成，需要重新磨刃口修复
3）不退料，通常是因为弹簧或橡胶老化引发，需要更换。同时要检验脱料板是否有变形。
4）宜断冲头，除冲头质量差外，还应考虑模具整体是否变形；冲裁间隙是否取过小、间隙是否偏到一边；脱料板是否晃动太大；冲孔过称中材料是否有流动；凹模刃口是否太高；废料下漏是否顺畅等。

2、弯曲是利用材料塑性变形，从而被完成一定角度形状工序。在弯曲过程中内层材料受压应力，外层材料受拉应力
2.1弯曲力关键由自由弯曲力和校正力两部分组成。自由弯曲力相对和校正力来说很小，通常能够把弯曲力近似按校正力考虑。弯曲力在资料中有公式能够计算；但校正力受影响原因较多，且影响巨大，较难于计算。在模具设计中，通常全部是参考以往类似零件，按经验选择。

2.2 弯曲件展开尺寸按中性层长度计算，中性层是指在弯曲过程中，长度不发生改变材料横截面。
L=a+b+s
L：零件展开长度

a: 直线段1长度
b: 直线段2长度
s: 圆弧段展开长度。
θ：弯曲角度
ρ：中性层半径 ρ=R+Kt
R: 弯曲内圆角半径
K: 中性层系数
t: 材料厚度
对于小折弯圆角（R=0.5）经验数据：
T=0.6 s=1.0
T=0.8 s=1.1
T=1.0 s=1.3
T=1.2 s=1.6
2.3 弯曲模具结构

2.4 弯曲模常常出现问题：
1）弯曲尺寸不准，首先应确定零件展开尺寸是否正确，再检验定位是否正确，最终检验弯曲过程中材料是否被压紧，有没有走动。
2）模具不退料，零件卡上模或卡下模。检验退料力和退料行程是否够
3）零件拉花，抛光凹模
4）回弹严重，调整模具凸模和凹模间隙，模具结构做负回弹赔偿
3、拉伸是把平材料变成空心零件工艺。
3.1拉伸件展开尺寸，能够拉伸前后面积相等、截面曲线长度相等来综合考虑，给出初步参考尺寸，经过制作样板试模来修正。
3.2 拉伸力计算能够近似按冲裁力计算：P=KτLT
P：冲裁力（N）
K：安全系数，通常取1.3
τ：材料抗剪强度（MPa） 空调类钣金通常按软钢取：300MPa
L：拉伸凸模轮廓长度（mm）
T：材料厚度（mm）
3.3 拉伸系数，许用拉伸系数和材料性能，模具结构相关。对于空调零件通常能够一次拉伸成形，计算拉伸系数意义不大。但对于需要数次拉伸深拉伸件，计算拉伸系数就很关键，是决定整个工艺成败关键。
3.4拉伸模结构

3.5拉伸模常常出现问题：
1）起皱，是由凸缘材料失稳造成，能够经过加大压边力来处理
2）开裂，能够经过减小压边力，抛光凹模和压边圈，加大凹模或凸模圆角半径来处理
3）口部回弹严重，调整拉伸凸模和凹模间隙
4、成形是指凸缘材料不流动，关键依靠成形凸模底部材料被拉伸变薄钣金工艺。
4.1成形工艺关键包含压筋、压包、翻孔、扩口等
4.2 成形工序通常是和其它工序复合在一起应用，较少单独使用
4.3 边板类零件翻孔工艺尺寸参考数据

料
厚
直
径
翻孔预冲孔标准

翻孔

δ1.2
δ1.0
δ0.8
δ0.6
φ9.95
预孔直径
φ8.3
φ8.0
φ7.8

凹模直径
φ12.2
φ11.8
φ11.6

冲头直径
φ10.01
φ8.35
预孔直径

φ6.7
φ6.5
φ6.2
凹模直径

φ10.2
φ10
φ8.6
冲头直径
φ8.41
φ7.35
预孔直径

φ5.7
φ5.5
φ5.2
凹模直径

φ9.2
φ9.0
φ8.6
冲头直径
φ7.41

4.4 成形模常常出现问题：
1）压筋零件扭曲变形，关键是因为凸缘部分也发生了材料流动造成，能够加大料力，改变筋形状来改善
2）翻孔开裂，受材料性能约束，材料不能无限变薄，超出极限就会开裂，工艺计算时要考虑不一样材料翻孔系数；预孔毛刺太大也会造成翻孔开裂，需要磨刃口来处理。
二、以W180前面板模具为例，讲解模具结构。
三、讨论时间

附件1：W180前面板模具图纸
附件2：弯曲拉伸工艺计算小软件