冷冲压工艺与模具设计教学样章省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

冷衝壓工藝與模具設計教學課件下載-樣章.ppt成形工藝與模具設計概述概述5.1 脹形脹形5.2 翻邊翻邊5.3 縮口縮口5.4 校平與整形校平與整形返回目錄返回目錄返回目錄返回目錄第1页概述概述成形：用不一样性質局部變形來改變毛坯或半成形：用不一样性質局部變形來改變毛坯或半成品形狀和尺寸衝壓工序。成品形狀和尺寸衝壓工序。伸長類成形：如脹形和內緣翻邊，受拉應力而產伸長類成形：如脹形和內緣翻邊，受拉應力而產 生伸長變形，易被拉裂而破壞生伸長變形，易被拉裂而破壞；壓縮類成形：如縮口和外緣翻邊，受壓應力而產壓縮類成形：如縮口和外緣翻邊，受壓應力而產 生壓縮變形，易起皺而破壞生壓縮變形，易起皺而破壞。第2页5.1 5.1 脹形脹形學習目標：學習目標：能夠掌握脹形概念、成形特點及分類，掌能夠掌握脹形概念、成形特點及分類，掌握脹形模結構及工作原理。握脹形模結構及工作原理。教學要求：教學要求：掌握常見脹形模工作過程，能夠根據模具掌握常見脹形模工作過程，能夠根據模具設計手冊，進行脹形模設計。設計手冊，進行脹形模設計。第3页脹形：利用模具使坯料局部塑性變形，材料變薄，脹形：利用模具使坯料局部塑性變形，材料變薄，表面積增大衝壓方法。表面積增大衝壓方法。5.1.1 5.1.1 脹形成形特點和分類脹形成形特點和分類 外部材料不進入變形區，變形區材料受雙向外部材料不進入變形區，變形區材料受雙向拉應力，產生拉伸變形，材料變薄。拉應力，產生拉伸變形，材料變薄。當坯料外徑與成形直徑比值當坯料外徑與成形直徑比值/時，時，其成形完全依賴於直徑為圓周以內金屬厚度其成形完全依賴於直徑為圓周以內金屬厚度變薄實現表面積增大而成形。變薄實現表面積增大而成形。脹形主要有起伏成形和空心毛坯脹形兩類。脹形主要有起伏成形和空心毛坯脹形兩類。第4页5.1.2 5.1.2 起伏成形起伏成形 通過材料局部拉深變形，形成凹進或凸起，通過材料局部拉深變形，形成凹進或凸起，用於腹板類板料零件壓制加強肋（加強工件剛用於腹板類板料零件壓制加強肋（加強工件剛度）或壓制凸包、凹坑、花紋圖案及標記等。度）或壓制凸包、凹坑、花紋圖案及標記等。a）加強肋 b）凸包第5页 一、加強肋一、加強肋1 1.變形部位受雙向拉應力，其極限變形程度變形部位受雙向拉應力，其極限變形程度 式中式中 一起伏成形極限變形程度一起伏成形極限變形程度 一材料單向拉伸延伸率一材料單向拉伸延伸率 一脹形變形區變形前後截面長度一脹形變形區變形前後截面長度 一形狀係數，加強肋在一形狀係數，加強肋在0.70.70.750.75（半圓肋取最大值，梯形肋取最小）（半圓肋取最大值，梯形肋取最小）若加強肋不能一次成形，則應先壓制半球形若加強肋不能一次成形，則應先壓制半球形過渡形狀，再壓出工件所需形狀。過渡形狀，再壓出工件所需形狀。第6页 如加強肋與邊緣距離小於（如加強肋與邊緣距離小於（35t）時，在時，在成形中由於邊緣收縮，需考慮增加切邊餘量。成形中由於邊緣收縮，需考慮增加切邊餘量。第7页2 2.壓筋力壓筋力 對在曲柄壓力機上用薄料（對在曲柄壓力機上用薄料（t1.5mmt1.5mm）對小對小工件（面積工件（面積 mmmm2 2）壓肋或壓肋兼有校形工壓肋或壓肋兼有校形工序時變形力按式計算。序時變形力按式計算。K-K-係數，取係數，取0.70.71 1；L-L-加強肋長度（加強肋長度（mmmm）；t-t-材料料厚（材料料厚（mmmm）；）；材料抗拉強度（材料抗拉強度（MpaMpa）；）；A-A-局部成形面積；局部成形面積；第8页二、壓凸包二、壓凸包D D拉深件凸緣直徑；拉深件凸緣直徑；d dp p拉深件筒身外徑；拉深件筒身外徑；當局部鼓凸變形量較大時，應先成形加強當局部鼓凸變形量較大時，應先成形加強鼓凸肚部分，後成形其它周圍部分。鼓凸肚部分，後成形其它周圍部分。假如工件要求鼓凸深度超過許用成形高度，假如工件要求鼓凸深度超過許用成形高度，則需先預成形球形到一定深度後，再衝壓凸包到則需先預成形球形到一定深度後，再衝壓凸包到設計深度。設計深度。第9页5.1.3 5.1.3 圓柱形空心毛坯脹形圓柱形空心毛坯脹形 將空心件或管狀坯料徑向向外擴張，脹出所將空心件或管狀坯料徑向向外擴張，脹出所需凸起曲面衝壓方法。需凸起曲面衝壓方法。根據模具不一样，可分為鋼性脹形、橡膠模根據模具不一样，可分為鋼性脹形、橡膠模脹形和液壓脹形。脹形和液壓脹形。1凸模 2凹模 3毛坯 4軟體介質 5外套第10页1上模2軸頭3下模4管坯加軸向壓縮液體脹形 第11页1 1.脹形變形程度脹形變形程度 脹形係數脹形係數K-K-材料脹形係數；材料脹形係數；D Dmaxmax脹形後所能達到最大直徑；脹形後所能達到最大直徑；d d脹形前毛坯直徑；脹形前毛坯直徑；2.2.脹形毛坯計算脹形毛坯計算 修邊餘量，普通取修邊餘量，普通取1020；製件切向最大伸長率；製件切向最大伸長率；L L 製件母線長度。製件母線長度。第12页3 3.脹形力脹形力 軟模脹形圓柱空心件單位壓力軟模脹形圓柱空心件單位壓力p p 兩端不固定兩端不固定兩端固定兩端固定鋼模脹形所需壓力計算公式，可根據力鋼模脹形所需壓力計算公式，可根據力平衡方程式推導得到，其運算式為：平衡方程式推導得到，其運算式為：第13页5.1.4 5.1.4 脹形模結構脹形模結構1凹模分瓣凸模3拉簧4錐形芯塊斜塊脹形模第14页墩壓脹形模1-上範本；2-上凹模；3-下凹模；4-下範本；5-凸輪；6-軸承釘；7-手把；8-凸模第15页課後思索課後思索1、脹形變形特點怎樣？為什麼採用脹形工、脹形變形特點怎樣？為什麼採用脹形工序加工零件表面品質好？序加工零件表面品質好？2、什麼叫脹形？脹形方法普通有哪幾種？、什麼叫脹形？脹形方法普通有哪幾種？各有什麼特點？各有什麼特點？3、脹形模主要結構特點是什麼？、脹形模主要結構特點是什麼？第16页5.25.2翻邊翻邊學習目標：學習目標：能夠掌握翻邊概念、成形特點及分類，掌能夠掌握翻邊概念、成形特點及分類，掌握翻邊模結構及工作原理。握翻邊模結構及工作原理。教學要求：教學要求：掌握常見翻邊模工作過程，能夠根據模具掌握常見翻邊模工作過程，能夠根據模具設計手冊，進行翻邊模設計。設計手冊，進行翻邊模設計。第17页翻邊：翻邊：利用模具，將工件孔邊緣或外緣邊緣翻成利用模具，將工件孔邊緣或外緣邊緣翻成豎立直邊成形方法。豎立直邊成形方法。第18页5.2.1 5.2.1 內孔翻邊內孔翻邊1.1.變形特點及變形係數變形特點及變形係數 坯料受切向和徑向拉伸，靠近預孔邊緣變形坯料受切向和徑向拉伸，靠近預孔邊緣變形大，易拉裂。大，易拉裂。翻邊係數翻邊係數第19页2 2.工藝計算與翻邊力工藝計算與翻邊力（1 1）平板毛坯內孔翻邊時預孔直徑及翻邊高度）平板毛坯內孔翻邊時預孔直徑及翻邊高度內孔翻邊極限高度：內孔翻邊極限高度：第20页（2 2）在拉深件底部沖孔翻邊）在拉深件底部沖孔翻邊允許翻邊高度：允許翻邊高度：拉深高度：拉深高度：預孔直徑：預孔直徑：或或式中式中D D翻邊直徑；翻邊直徑；r r翻邊件半徑；翻邊件半徑；t t材料厚度。材料厚度。第21页（3 3）非圓孔翻邊非圓孔翻邊變形特點：變形特點：I I部分視為圓孔翻邊；部分視為圓孔翻邊；IIII視為彎曲視為彎曲變形；變形；IIIIII部分視為拉深。部分視為拉深。最小圓角部分進行允許最小圓角部分進行允許變形程度校核。變形程度校核。翻邊係數：翻邊係數：預製孔：分別按彎曲，翻邊，拉深展開；圓弧處預製孔：分別按彎曲，翻邊，拉深展開；圓弧處寬度比直線部分寬寬度比直線部分寬5 510%10%，再光滑連結。，再光滑連結。第22页（4 4）翻邊力計算翻邊力計算翻邊力普通不大，非圓孔翻邊力比圓孔翻邊力小翻邊力普通不大，非圓孔翻邊力比圓孔翻邊力小圓柱形凸模：圓柱形凸模：圓錐形（球形）凸模：圓錐形（球形）凸模：(m=0.05(m=0.050.25)0.25)第23页5.2.2 5.2.2 外緣翻邊外緣翻邊沿毛坯曲邊，使材料拉伸或壓縮，形成沿毛坯曲邊，使材料拉伸或壓縮，形成高度不大豎邊。高度不大豎邊。1.1.分類分類（1 1）外外凸凸外外緣緣翻翻邊邊：屬屬壓壓縮縮類類翻翻邊邊，近近似似於於局局部淺拉深，易起皺。部淺拉深，易起皺。（2 2）內內凹凹外外緣緣翻翻邊邊：屬屬伸伸長長類類翻翻邊邊，近近似似于于局局部孔翻邊，易開裂。部孔翻邊，易開裂。第24页2.2.變形程度變形程度內凹外緣翻邊變形程度用翻邊係數內凹外緣翻邊變形程度用翻邊係數EsEs表示：表示：外凸外緣翻邊變形程度用翻邊係數外凸外緣翻邊變形程度用翻邊係數EcEc表示：表示：3.3.外緣翻邊力外緣翻邊力k=0.2k=0.20.30.3第25页5.2.3 5.2.3 翻邊模結構翻邊模結構1.1.結構結構 與拉深模相同，但凸模圓角半徑較大，常做與拉深模相同，但凸模圓角半徑較大，常做成球形或抛物面形。（以防止成為拉深）凹模圓成球形或抛物面形。（以防止成為拉深）凹模圓角半徑影響不大，普通取工件圓角半徑（但應大角半徑影響不大，普通取工件圓角半徑（但應大於翻邊圓角半徑）。於翻邊圓角半徑）。2.2.凸、凹模間隙凸、凹模間隙Z Zt t：翻邊力較小，精度不高；翻邊力較小，精度不高；Z Z t t：翻邊豎壁垂直要求較高。翻邊豎壁垂直要求較高。第26页 內孔翻邊模內孔翻邊模 內、外緣翻邊模內、外緣翻邊模 第27页3.3.凸模結構類型凸模結構類型 帶導正銷圓柱形凸模、圓錐形（球形、拋帶導正銷圓柱形凸模、圓錐形（球形、拋物線形）凸模、帶整形臺階凸模等。物線形）凸模、帶整形臺階凸模等。第28页有預製孔小孔翻邊有預製孔小孔翻邊小孔用穿孔翻邊凸模小孔用穿孔翻邊凸模沖孔翻邊複合模沖孔翻邊複合模第29页課後思索課後思索1、什麼是內孔翻邊？什麼是外緣翻邊？其、什麼是內孔翻邊？什麼是外緣翻邊？其變形特點是什麼？變形特點是什麼？2、什麼叫極限翻邊係數，影響極限翻邊係、什麼叫極限翻邊係數，影響極限翻邊係數主要原因有哪些？數主要原因有哪些？3、翻邊常見廢品是什麼？怎样预防？、翻邊常見廢品是什麼？怎样预防？第30页5.3 5.3 縮口縮口學習目標：學習目標：能夠掌握縮口概念、成形特點及分類，掌能夠掌握縮口概念、成形特點及分類，掌握縮口模結構及工作原理。握縮口模結構及工作原理。教學要求：教學要求：掌握常見縮口模工作過程，能夠根據模具掌握常見縮口模工作過程，能夠根據模具設計手冊，進行縮口模設計。設計手冊，進行縮口模設計。第31页縮口：縮口：將預先拉深好圓筒或管狀坯料，通過縮口將預先拉深好圓筒或管狀坯料，通過縮口模將其口部縮小一種成形工藝。模將其口部縮小一種成形工藝。第32页5.3.1 5.3.1 縮口成形特點與變形程度縮口成形特點與變形程度1.1.成形特點成形特點縮口屬於壓縮類成形工序，縮口端材料在凹縮口屬於壓縮類成形工序，縮口端材料在凹模壓力下向凹模滑動，直徑縮小，壁厚和高度模壓力下向凹模滑動，直徑縮小，壁厚和高度增加。增加。在縮口時，縮口端承受切向壓力，筒壁坯料在縮口時，縮口端承受切向壓力，筒壁坯料承受全部縮口壓力而易於失穩起皺，所以预防失承受全部縮口壓力而易於失穩起皺，所以预防失穩是縮口工藝主要問題。穩是縮口工藝主要問題。第33页二、縮口變形程度二、縮口變形程度 ）總縮口係數：）總縮口係數：式中式中 m ms s-總縮口係數；總縮口係數；d-d-縮口後直徑；縮口後直徑；D-D-縮口前直徑。縮口前直徑。當工件需要屡次進行縮口當工件需要屡次進行縮口）屡次縮口）屡次縮口縮口次數：縮口次數：首次縮口係數：首次縮口係數：以後各次縮口係數：以後各次縮口係數：第34页三、縮口工藝計算三、縮口工藝計算）縮口形式）縮口形式a)a)斜口形式斜口形式b)b)直口形式直口形式c)c)球面形式球面形式第35页）縮口毛坯高度）縮口毛坯高度 斜口形式：斜口形式：直口形式：直口形式：球面形式：球面形式：第36页）縮口力計算）縮口力計算(與縮口形狀有關）與縮口形狀有關）在無內支承縮口模上進行縮口時，其縮口力在無內支承縮口模上進行縮口時，其縮口力可用下式計算：可用下式計算：式中：式中：F F縮口力（縮口力（N)N)；K K速度係數，用曲柄壓力機時速度係數，用曲柄壓力機時k=1.15k=1.15；材料抗拉強度（材料抗拉強度（MPa)MPa)；工件與凹模接觸摩擦係數。工件與凹模接觸摩擦係數。第37页）常見縮口模結構）常見縮口模結構 a-無支承無支承 b-外支承外支承 c-內外支承內外支承 無支承模具結構簡單，有支承模具增加無支承模具結構簡單，有支承模具增加了坯料穩定性，提升變形程度。縮口內設有了坯料穩定性，提升變形程度。縮口內設有芯棒時，可提升縮口部分內徑尺寸精度。芯棒時，可提升縮口部分內徑尺寸精度。第38页實例：氣瓶縮口模實例：氣瓶縮口模剛制氣瓶縮口模，成形材料為剛制氣瓶縮口模，成形材料為1mm08鋼鋼第39页課後思索課後思索1、什麼叫縮口？縮口方法普通有哪幾種？、什麼叫縮口？縮口方法普通有哪幾種？各有什麼特點？各有什麼特點？2、縮口變形特點怎樣？、縮口變形特點怎樣？3、脹形、翻孔（邊）及縮口變形共同特點、脹形、翻孔（邊）及縮口變形共同特點是什麼？是什麼？第40页5.4 5.4 校平與整形校平與整形學習目標：學習目標：能夠掌握校平和整形概念、成形特點及分能夠掌握校平和整形概念、成形特點及分類，掌握校平模和整形模結構及工作原理。類，掌握校平模和整形模結構及工作原理。教學要求：教學要求：掌握校平模和整形模工作過程，能夠根據掌握校平模和整形模工作過程，能夠根據模具設計手冊，進行校平模和整形模設計。模具設計手冊，進行校平模和整形模設計。第41页校平與整形：校平與整形：利用模具使坯料局部或整體產生不大塑性利用模具使坯料局部或整體產生不大塑性變形，以消除平面度誤差，提升製件形狀及尺寸變形，以消除平面度誤差，提升製件形狀及尺寸精度衝壓成形方法。精度衝壓成形方法。校平和整形工序工藝特點：校平和整形工序工藝特點：1 1）允許變形量很小，坯料形狀與尺寸與制）允許變形量很小，坯料形狀與尺寸與制件非常靠近；件非常靠近；2 2）對模具成形部分精度要求比較高；）對模具成形部分精度要求比較高；3 3）通常在專用精壓機進行校平和整形，若用）通常在專用精壓機進行校平和整形，若用 機械壓力機，機床應有較好剛度，並需要機械壓力機，機床應有較好剛度，並需要 裝有超載保護裝置。裝有超載保護裝置。第42页5.4.15.4.1校平校平平面校平模：用於薄料，表面不允許有壓痕工平面校平模：用於薄料，表面不允許有壓痕工件（有回彈）。主要用於平直度要求不高，由軟件（有回彈）。主要用於平直度要求不高，由軟金屬（如鋁、軟鋼、銅等）製成小型零件。金屬（如鋁、軟鋼、銅等）製成小型零件。光面校平模光面校平模-上模浮動式上模浮動式 -下模浮動式下模浮動式第43页齒面校平模：用於厚料，平直度要求高，且表齒面校平模：用於厚料，平直度要求高，且表面上容許有細痕工件工件（校平效果好）。面上容許有細痕工件工件（校平效果好）。齒形校平模齒形校平模）尖齒齒形）平齒齒形）尖齒齒形）平齒齒形第44页5.4.25.4.2整形整形 彎曲回彈會使工件彎曲角度改變；由於凹彎曲回彈會使工件彎曲角度改變；由於凹模圓角半徑限制，拉深或翻邊工件也不能達模圓角半徑限制，拉深或翻邊工件也不能達到較小圓角半徑。利用模具使彎曲或拉深後到較小圓角半徑。利用模具使彎曲或拉深後沖壓件局部或整體產生少许塑性變形以得到較准沖壓件局部或整體產生少许塑性變形以得到較准確尺寸和形狀，稱為整形。確尺寸和形狀，稱為整形。整形常在彎曲、拉整形常在彎曲、拉深、成形工序之後。深、成形工序之後。整形模普通成形模具結構相同，但對模具工整形模普通成形模具結構相同，但對模具工作部分定形尺寸精度、粗糙度要求更高，圓角作部分定形尺寸精度、粗糙度要求更高，圓角半徑和間隙較小。半徑和間隙較小。第45页.彎曲件整形彎曲件整形彎曲件整形彎曲件整形 ）壓校）壓校&）鐓校）鐓校彎曲件整形方法主要有壓校和鐓校兩種形式。彎曲件整形方法主要有壓校和鐓校兩種形式。鐓校整形效果好，但帶大孔零件或寬度不等鐓校整形效果好，但帶大孔零件或寬度不等彎曲件都不能用鐓校方法。彎曲件都不能用鐓校方法。第46页.無凸緣拉深件整形：無凸緣拉深件整形：通常取整形模間隙等於通常取整形模間隙等於(0.9(0.90.95)0.95)，即，即采取變薄拉深方法進行整形。可把整形工序與采取變薄拉深方法進行整形。可把整形工序與最後一道拉深工序結合成一道工序完成。最後一道拉深工序結合成一道工序完成。第47页.帶凸緣拉深件需整形部位：帶凸緣拉深件需整形部位：）凸緣平面）凸緣平面）側壁）側壁）底平面）底平面）底部圓角半徑）底部圓角半徑）凸緣圓角半徑）凸緣圓角半徑第48页課後思索課後思索1、平板沖件校平模有哪兩種形式？各有何、平板沖件校平模有哪兩種形式？各有何特點？適用範圍怎樣？特點？適用範圍怎樣？第49页本章小結本章小結 本章主要介紹了四種成型工藝，分析本章主要介紹了四種成型工藝，分析其成型特點，介紹其成型模基本結構和其成型特點，介紹其成型模基本結構和工作過程。由於課時限制，本章沒有安工作過程。由於課時限制，本章沒有安排衝壓大作業，但在課程設計中安排成型排衝壓大作業，但在課程設計中安排成型工藝及模具設計。工藝及模具設計。第50页