冷冲模加工工艺.pptx

一一 冷冲压加工概述冷冲压加工概述冷冲压冷冲压：(一一)、冷冲压的概念、特点及应用、冷冲压的概念、特点及应用第一章 冷冲压工艺及模具设计工艺及模具设计1.冷冲压的概念室温下压力机将模具材料分离或塑性变形。室温下压力机将模具材料分离或塑性变形。加工对象：主要金属板材加工依据：板材冲压成形性能（主要是塑性）加工设备：主要是压力机加工工艺装备：冷冲压模具冷冲压模具：冷冲压模具：在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。合理的冲压工艺先进的模具高效的冲压设备冲压生产的三三要要素素2冷冲压的特点及应用 1 1）生产率高、操作简单、易实现自动化）生产率高、操作简单、易实现自动化 2 2）可加工薄壁薄壁、复杂复杂零件3 3）“一模一样一模一样”、质量稳定质量稳定、互换性好互换性好 4 4）低）低耗耗、高效高效、低低成本成本 5 5）模具加工难度大、精度高、）模具加工难度大、精度高、模具成本高模具成本高 所以，冲压成形适宜批量批量生产生产。冲压加工是制造业中最常用最常用的一种材料成形加工方法。冲压成形产品示例一日常用品冲压成形产品示例二高科技产品二、冷冲压的基本工序及模具1、基本工序(根据材料的变形特点分)：分离工序分离工序：分离工序、成形工序冲压成形时，变形材料内部的应力超过强度极限b，使材料发生断裂而产生分离，从而成形零件。分离工序主要有落料和冲孔等。成形工序成形工序：冲压成形时，变形材料内部应力超过屈服极限s，但未达到强度极限b，使材料产生塑性变形，从而成形零件。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边等。2.冷冲压模具的分类冲裁模冲裁模、弯曲模弯曲模、拉深模拉深模、成形模等。、成形模等。（2 2）根据工序组合程度分类）根据工序组合程度分类：单工序模单工序模、复合模复合模、级进模级进模（1 1）根据工艺性质分类）根据工艺性质分类：（3 3）根据模具的导向形式分：）根据模具的导向形式分：无导向模无导向模 有导向模有导向模冲压成形产品示例一日常用品冲压成形产品示例二高科技产品汽车覆盖件飞机蒙皮曲柄滑块冷冲压加工概述冷冲压加工概述冷冲压是在常温下利用装在压力机上的模具对材料施冷冲压是在常温下利用装在压力机上的模具对材料施加压力，使其分离或产生塑性变形，从而获得一定形状、加压力，使其分离或产生塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。尺寸和性能的零件的加工方法。冷冲压工序可分为五个基本工序。冷冲压工序可分为五个基本工序。冲裁：使板料实现分离的冲压工序。冲裁：使板料实现分离的冲压工序。弯曲：将金属材料沿弯曲线弯成一定的角度和弯曲：将金属材料沿弯曲线弯成一定的角度和形状的冲压工序。形状的冲压工序。拉深：将平面板料变成各种开口空心件，或者拉深：将平面板料变成各种开口空心件，或者把空心件的尺寸作进一步改变的冲压工序。把空心件的尺寸作进一步改变的冲压工序。成形：成形：用各种不同性质的局部变形来改变毛坯或冲压件形状用各种不同性质的局部变形来改变毛坯或冲压件形状的冲压工序。的冲压工序。立体压制（体积冲压）：将金属材料体积重新立体压制（体积冲压）：将金属材料体积重新分布的冲压工序。分布的冲压工序。表表0.1 冷冲压工序的分类冷冲压工序的分类类别组别工序名称工 序 简 图特 点分离工序冲裁落 料将板料沿封闭轮廓分离，切下部分是工件冲 孔将毛坯沿封闭轮廓分离，切下部分是废料 续表续表 类别组别工序名称工 序 简 图特 点分离工序冲裁切 断将板料沿不封闭的轮廓分离切 边将工件边缘的多余材料冲切下来类别组别工序名称工 序 简 图特 点分离工序冲裁剖 切将已冲压成形的半成品切开成为两个或数个工件切 舌沿不封闭轮廓，将部分板料切开并使其下弯续表续表变形工序弯曲压 弯将材料沿弯曲线弯成各种角度和形状卷 边将毛坯端部弯曲成接近封闭的圆筒形类别组别工序名称工 序 简 图特 点续表续表变形工序拉深拉 深将板料毛坯冲制成各种开口的空心件成形翻 边将工件的孔边缘或工件的外缘翻成竖立的边缩 口使空心件或管状毛坯的径向尺寸缩小类别组别工序名称工 序 简 图特 点续表续表变形工序成形胀 形使空心件或管状毛坯向外扩张，胀出所需的凸起曲面起伏成形在板料或工件的表面上制成各种形状的凸筋或凹窝校 形将翘曲的平板件压平或将成形件不准确的地方压成准确形状类别组别工序名称工 序 简 图特 点续表续表类别组别工序名称工 序 简 图特 点变形工序立体压制冷挤压对模腔内的毛坯加压使金属沿凹模模口或凸、凹模间隙流动，转变为实心杆件或薄壁空心件顶 镦将杆状坯料局部镦粗续表续表冷冲压工艺与其他加工方法相比，有以下特点。冷冲压工艺与其他加工方法相比，有以下特点。用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其他用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件，如薄板薄壳零件等。冷冲加工方法难以加工的工件，如薄板薄壳零件等。冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，压件的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好。互换性好。材料利用率高、工件重量轻、刚性好、强度高、冲材料利用率高、工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过程耗能少，因此，工件的成本较低。压过程耗能少，因此，工件的成本较低。操作简单、劳动强度低、生产率高、易于实现机械操作简单、劳动强度低、生产率高、易于实现机械化和自动化。化和自动化。冷冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产冷冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长、成本较高。周期较长、成本较高。图图0.1 0.1 曲柄压力曲柄压力 机简图机简图11工作台；工作台；22床身；床身；33制动器；制动器；44带轮；带轮；55电动机；电动机；6 6、77齿轮；齿轮；88离合器；离合器；99曲轴；曲轴；1010连杆；连杆；1111滑块滑块 工作机构：即曲柄滑块机构（或称曲工作机构：即曲柄滑块机构（或称曲柄连杆机构），它由曲轴柄连杆机构），它由曲轴9 9、连杆、连杆1010、滑块、滑块1111等零件组成。其作用是将曲柄的旋转运动转变等零件组成。其作用是将曲柄的旋转运动转变为滑块的直线往复运动，由滑块带动模具工作。为滑块的直线往复运动，由滑块带动模具工作。传动系统：它包括齿轮传动、带传动等机传动系统：它包括齿轮传动、带传动等机构，起能量传递作用和速度转换作用。构，起能量传递作用和速度转换作用。操纵系统：包括离合器操纵系统：包括离合器8 8、制动器、制动器3 3等等部件，用以控制工作机构的工作和停止。部件，用以控制工作机构的工作和停止。能源系统：包括电动机、飞轮（带轮）能源系统：包括电动机、飞轮（带轮）4 4。床身：它把压力机所有部分联接成一床身：它把压力机所有部分联接成一个整体，承受全部冲压力。床身上固定有工作个整体，承受全部冲压力。床身上固定有工作台台1 1，用于安装冲压模具的下模。，用于安装冲压模具的下模。典型模具零件的加工：导套典型模具零件的加工：导套冷冲模模架中的导柱和导套是典型的轴类和套类零件。冷冲模模架中的导柱和导套是典型的轴类和套类零件。图图3.13.1所示为冷冲模的一种标准导柱和导套。它们在模具中所示为冷冲模的一种标准导柱和导套。它们在模具中起导向作用，保证凸模和凹模在工作时具有正确的相对位置。为起导向作用，保证凸模和凹模在工作时具有正确的相对位置。为了保证良好的导向性，导柱和导套装配后应保证模架的活动部分了保证良好的导向性，导柱和导套装配后应保证模架的活动部分运动平稳、无滞阻现象。所以，在加工中必须保证导柱和导套配运动平稳、无滞阻现象。所以，在加工中必须保证导柱和导套配合表面的尺寸精度和形状精度，同时还应保证导柱和导套配合面合表面的尺寸精度和形状精度，同时还应保证导柱和导套配合面之间的同轴度。之间的同轴度。主要表面：外圆主要表面：外圆45r6,Ra0.4m;45r6,Ra0.4m;内内32H7,Ra0.2m32H7,Ra0.2m。外圆外圆45r645r6对内孔对内孔32H732H7径向跳动公差为径向跳动公差为0.008.0.008.1 1、零件的技术要求、零件的技术要求 导套材料为导套材料为2020钢，硬度要求为钢，硬度要求为58-62HRC58-62HRC，生产类型为大批生产，生产类型为大批生产时，零件直径尺寸相差不大，选择圆棒料，毛坯尺寸为时，零件直径尺寸相差不大，选择圆棒料，毛坯尺寸为5011850118。2 2、零件的毛坯和材料、零件的毛坯和材料 导套加工时能否正确选择定位基准，对保证内外圆柱面导套加工时能否正确选择定位基准，对保证内外圆柱面的同轴度要求十分重要。的同轴度要求十分重要。外圆外圆45r645r6对内孔对内孔32H732H7径向跳动的要求，如果径向跳动的要求，如果在车削在车削时以外圆柱面定位，一次装夹加工出时以外圆柱面定位，一次装夹加工出32H732H7内孔和内孔和45r645r6外外圆。保证了这两个重要表面的同轴度要求，为精加工提供了圆。保证了这两个重要表面的同轴度要求，为精加工提供了良好的质量准备。精加工在万能外圆磨床上，利用三爪自定良好的质量准备。精加工在万能外圆磨床上，利用三爪自定心卡盘夹持心卡盘夹持48mm48mm外圆柱面，一次装夹磨出外圆柱面，一次装夹磨出32H732H7内孔和内孔和45r645r6外圆，可以避免由于多次装夹带来的误差。容易保证外圆，可以避免由于多次装夹带来的误差。容易保证内外圆柱面的同轴度要求。但每磨一件都要重新调整机床，内外圆柱面的同轴度要求。但每磨一件都要重新调整机床，所以这种方法只适宜单件小批生产。所以这种方法只适宜单件小批生产。3 3、零件的工艺分析、零件的工艺分析 如果加工数量较多的同一尺寸的导套，可以先磨内孔，如果加工数量较多的同一尺寸的导套，可以先磨内孔，再把导套装在专门设计的锥度心轴上，如图再把导套装在专门设计的锥度心轴上，如图3.53.5所示，以心所示，以心轴两端的中心孔定位，借心轴和导套间的摩擦力带动工件转轴两端的中心孔定位，借心轴和导套间的摩擦力带动工件转动，磨削外圆柱面，也能获得较高的同轴度要求，并可使操动，磨削外圆柱面，也能获得较高的同轴度要求，并可使操作过程简化，生产率提高。作过程简化，生产率提高。3 3、零件的工艺分析、零件的工艺分析 4 4、零件加工时的定位基准选择及热处理、零件加工时的定位基准选择及热处理（1 1）定位基准选择）定位基准选择 内、外圆柱面互为基准，加工内孔时，以非配合的内、外圆柱面互为基准，加工内孔时，以非配合的外圆柱面作为定位基准；加工配合外圆时，以内孔作为外圆柱面作为定位基准；加工配合外圆时，以内孔作为定位基准，这样既符合基准重合原则，又符合基准统一定位基准，这样既符合基准重合原则，又符合基准统一原则。原则。（2 2）热处理安排）热处理安排 导套材料为导套材料为2020钢，硬度要求为钢，硬度要求为58-62HRC58-62HRC，属于低碳，属于低碳钢，强度低，韧性、塑性和焊接性均好，为了提高零件钢，强度低，韧性、塑性和焊接性均好，为了提高零件表面硬度和耐磨性，心部有较高的韧性，热处理为渗碳、表面硬度和耐磨性，心部有较高的韧性，热处理为渗碳、淬火、低温回火。淬火、低温回火。划分加工阶段的目的是保证加工质量、合理使用设备、划分加工阶段的目的是保证加工质量、合理使用设备、便于安排热处理工序。便于安排热处理工序。套类零件，有孔，在切除大量的金属后会引起内应力的套类零件，有孔，在切除大量的金属后会引起内应力的重新分布而产生变形，因此在安排工序时应将粗、精加工重新分布而产生变形，因此在安排工序时应将粗、精加工分开。分开。热处理安排在精磨之前进行。热处理安排在精磨之前进行。导套的加工过程可以归纳为：导套的加工过程可以归纳为：备料备料 粗加工和半精加工阶段粗加工和半精加工阶段 热处理热处理 精加工阶段精加工阶段 光整加工阶段光整加工阶段5 5、加工阶段的划分、加工阶段的划分 先车端面和作为定位基准的非配合面的外圆柱面先车端面和作为定位基准的非配合面的外圆柱面，然，然后钻孔，接着车另一端面，镗孔。内孔的精加工应在外圆精后钻孔，接着车另一端面，镗孔。内孔的精加工应在外圆精加工之后进行。加工之后进行。6 6、机械加工顺序的安排、机械加工顺序的安排主要表面加工应注意：主要表面加工应注意：内孔内孔32H7,Ra0.2m32H7,Ra0.2m：工艺路线采用：工艺路线采用钻钻粗镗粗镗半精镗半精镗粗磨粗磨精磨精磨研磨；选择万能外圆磨床；控制切削用量；充研磨；选择万能外圆磨床；控制切削用量；充分冷却。分冷却。外圆的外圆的45r6,Ra0.4m45r6,Ra0.4m：在加工阶段的划分、机床的选用、：在加工阶段的划分、机床的选用、切削用量的控制方面与内孔加工相图。工艺路线采用切削用量的控制方面与内孔加工相图。工艺路线采用粗车粗车半半精车精车粗磨粗磨精磨。精磨。导套的研磨加工，其目的在于进一步提高被加工表面的导套的研磨加工，其目的在于进一步提高被加工表面的质量，以达到设计要求。质量，以达到设计要求。在单件小批量生产中可以采用简单的研磨工具，如图在单件小批量生产中可以采用简单的研磨工具，如图3.83.8所示。在普通车床上进行研磨。研磨时，由主轴带动研所示。在普通车床上进行研磨。研磨时，由主轴带动研磨工具旋转，手握在研具上的导套，作轴线方向的往复直线磨工具旋转，手握在研具上的导套，作轴线方向的往复直线运动。通过调节研具上的调整螺钉和螺母，可以调整研磨套运动。通过调节研具上的调整螺钉和螺母，可以调整研磨套的直径，以控制研磨量的大小。的直径，以控制研磨量的大小。7 7、零件的修研、零件的修研8、冷冲模导套机械加工工艺规程、冷冲模导套机械加工工艺规程1 1冲压模座加工的基本要求冲压模座加工的基本要求为了保证模座工作时沿导柱上下移动平稳，无阻滞现象，为了保证模座工作时沿导柱上下移动平稳，无阻滞现象，模座上下平面应保持平行。上下模座的导柱、导套安装孔模座上下平面应保持平行。上下模座的导柱、导套安装孔的孔间距应保持一致，孔的轴心线与模座的上下平面要垂的孔间距应保持一致，孔的轴心线与模座的上下平面要垂直直(对安装滑动导柱的模座其垂直度为对安装滑动导柱的模座其垂直度为4 4级精度级精度)。2 2冲压模座的加工原则冲压模座的加工原则模座的加工主要是平面加工和孔系加工。在加工过程中模座的加工主要是平面加工和孔系加工。在加工过程中为了保证技术要求和加工方便，一般遵循为了保证技术要求和加工方便，一般遵循“先面后孔先面后孔”的的原则。模座的毛坯经过刨削或铣削加工后，再对平面进行原则。模座的毛坯经过刨削或铣削加工后，再对平面进行磨削可以提高模座平面的平面度和上下平面的平行度，同磨削可以提高模座平面的平面度和上下平面的平行度，同时容易保证孔的垂直度要求。时容易保证孔的垂直度要求。上、下模座孔的镗削加工，可根据加工要求和工厂的生产条件，上、下模座孔的镗削加工，可根据加工要求和工厂的生产条件，在铣床或摇臂钻等机床上采用坐标或利用引导元件进行加工。批在铣床或摇臂钻等机床上采用坐标或利用引导元件进行加工。批量较大时可以在专用镗床、坐标镗床上进行加工。为保证导柱、量较大时可以在专用镗床、坐标镗床上进行加工。为保证导柱、导套的孔间距离一致，在镗孔时经常将上、下模座重叠在一起，导套的孔间距离一致，在镗孔时经常将上、下模座重叠在一起，一次装夹同时镗出导柱和导套的安装孔。一次装夹同时镗出导柱和导套的安装孔。3 3获得不同精度平面的加工工艺方案获得不同精度平面的加工工艺方案模座平面的加工可采用不同的机械加工方法，其加工工艺模座平面的加工可采用不同的机械加工方法，其加工工艺方案不同，获得加工平面的精度也不同。具体方案要根据模座的方案不同，获得加工平面的精度也不同。具体方案要根据模座的精度要求，结合工厂的生产条件等具体情况进行选择。精度要求，结合工厂的生产条件等具体情况进行选择。4 4加工上、下模座的工艺方案加工上、下模座的工艺方案 上、下模座的结构形式较多，加工上模座的工艺过程见下表，上、下模座的结构形式较多，加工上模座的工艺过程见下表，下模座的加工基本同上模座。下模座的加工基本同上模座。上、下模座的加工工艺分析上、下模座的加工工艺分析加工上模座的工艺过程工序号工序号工序名称工序名称工序内容工序内容设备设备1 1备料备料铸造毛坯铸造毛坯2 2 刨平面刨平面刨上、下平面，保证尺刨上、下平面，保证尺寸寸50.850.8牛头刨床牛头刨床3 3磨平面磨平面磨上、下平面，保证尺磨上、下平面，保证尺寸寸5050平面磨床平面磨床4 4钳工划线钳工划线划前部平面和导套孔中划前部平面和导套孔中心线心线5 5铣前部平铣前部平面面按划线铣前部平面按划线铣前部平面立式铣床立式铣床6 6钻孔钻孔按划线钻导套孔至按划线钻导套孔至4343立式钻床立式钻床7 7镗孔镗孔和下模座重叠，一起镗和下模座重叠，一起镗孔至孔至45H745H7镗床或立式铣床镗床或立式铣床8 8铣槽铣槽按划线铣按划线铣R2.5R2.5的圆弧槽的圆弧槽卧式铣床卧式铣床9 9检验检验二、冲裁模加工概述二、冲裁模加工概述