板料冲压工序分为分离工序和成型工序两大类。分离工序是把板料沿一定线段分离的冲压工序,有冲孔、落料、切断、切口等;成型工序是使板料产生局部或整体变形的冲压工序,有弯曲、拉深、胀形、翻边等。
图3-30 冲裁
1—板料;2—冲头;3—凹模;4—冲下部分
1.冲孔和落料
冲孔和落料合称为冲裁(图3-30),均是使板料沿封闭轮廓线分离的工序。
冲孔和落料的模具结构、操作方法和板料分离过程完全相同,但各自的作用不同。冲孔是在板料上冲出孔洞,冲下的部分是废料,如图3-31所示。落料是从板料上冲下成品,留下的板料是废料或余料,如图3-32所示。
图3-31 冲孔
图3-32 落料
为了顺利地将板料分离,并使切口整齐和尺寸准确,冲头和凹模的工作部分都有锋利的刃口。此外,为保证冲裁质量,冲头和凹模之间要有相当于板料厚度5%~10%的间隙。
在满足使用要求的前提下,合理设计落料件的形状及其在板料上的排列方案,对于提高材料的利用率有重要意义。如图3-33所示的制件在保证孔距不变的情况下,改进设计,可使材料利用率从38%提高到79%。图3-34则表示合理的排料方案可以大大减少废料。
图3-33 改进零件设计节约原材料
(a)改进前;(b)改进后
图3-34 改进排料方案节约原材料
(a)改进前;(b)改进后
切口(图3-35)可视作不完整的冲裁,其特点是将板料沿不封闭的轮廓线部分地分离,并且常使分离部分的金属发生弯曲或胀形,以利于散热等。
2.拉深
拉深是将平板冲压成型为空心件的成型工序,又称拉延,如图3-36所示。
图3-35 切口
图3-36 拉深
(a)板料;(b)拉深过程;(c)成品
1—冲头;2—压板;3—工件;4—凹模
拉深工序主要用于冲压成型圆筒形件、盒形件和汽车覆盖件等。
由图3-36可知,金属拉深过程实质上就是使冲头下端以外的板料金属由平面形状转化为直立筒壁的过程。
由于拉深过程中通常板料塑性变形较大,所以要防止工件被拉裂。在模具结构上采取的措施:一是在凸模和凹模的工作部分加工出一定的圆角半径;二是在凸模和凹模之间要有1.1~1.2倍板厚的单边间隙。在拉深工艺上,一是板料上要涂润滑剂;二是板料变形程度超过允许极限时要采用多次拉深方式。此外,为防止拉深过程中板料起皱,要在拉深模上设置压料板,也称为压边圈。拉深时,压料板先将板料压住,凸模再进行拉深。
3.弯曲
弯曲是将材料(板料、型材、管材)弯成一定曲率和角度的成型工序,如图3-37所示。
根据弯曲所用模具及设备的不同,常用的弯曲方法主要有压弯、折弯、滚弯和拉弯等。在冲压生产中,在压力机上利用弯曲模对坯料压弯应用最为广泛。
弯曲时,受弯部位的金属,内层受压缩作用,外层受拉伸作用。为防止板料被拉裂,冲头端部不仅要做成圆角,而且有最小弯曲半径rmin的限制。(www.xing528.com)
弯曲时,受弯部位金属发生弹—塑性变形。当冲头回程时,工件会发生回弹现象,如图3-38所示。回弹的角度称为回弹角Δα,因此板料实际弯成的角度不是弯曲模的工作角度α,而是α+Δα。
图3-37 弯曲
图3-38 弯曲件的回弹现象
4.翻边
翻边是在模具的作用下,将工件的孔边缘或外边缘翻成竖立直边的变形工序。根据工件边缘的性质和应力状态的不同,翻边分为内孔翻边(翻孔)和外缘翻边两类,如图3-39所示。
一般来讲,翻孔必须采用翻边模通过压力机的压力才能完成。图3-40所示为翻孔过程示意图。在翻孔过程中,孔的边缘处于切向拉应力状态,当变形超过允许变形程度时,就会开裂,所以有最小翻边系数(翻孔前后孔径的比值d0/dp)的限制。
图3-39 内孔和外缘翻边
(a)内孔翻边;(b)外缘翻边
图3-40 翻孔
5.胀形
胀形是使变形区金属厚度减薄、表面积增大的成型工序。它主要用于在平板毛坯上局部压制出各种形状的凸起和凹陷,如压肋、压坑、压字、压花等;或者是在圆柱空心毛坯或管状毛坯上使局部区域的直径胀大(凸肚),如图3-41所示。
图3-41 胀形
(a)平板坯件胀形(压坑);(b)管状坯件胀形(凸肚)
不论是平板毛坯的局部胀形,还是空心毛坯的凸肚胀形,一般必须采用胀形模通过压力机的压力才能完成。
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