1、冲压加工程序分析与改进一、冲压概论1.1冲压概念在常温下利用冲压设备和冲模对材料施加压力,使其产生所塑性变形或分离,从而获得一定形状、尺寸、和性能的工件的一种加工方法。1.2冲压加工的特点1生产率高、操作简单、容易实现机械化和自动化,特别适合成批大量生产。2冲压零件表面光洁,尺寸精度稳定、互换性好,成本低廉。3在材料消耗不多的情况下,可以获得强度高、刚度大而重量轻的零件。4可以得到其他加工方法难以加工或无法加工的复杂形状零件。由于冲压加工具有节材、节能和生产率高等突出特点,决定了冲压产品成本低廉,效益较好,因而冲压生产在制造行业中占有重要地位1.3冲压加工的工序分类冲压工艺根据通用的分类方法,
2、可将冲压的基本工序分为材料的分离和成形两大类。分离工序包括:落料、冲孔、剪切、切口、切边、剖切、修整。落料:用模具沿封闭线冲切板料,冲下的部分为工件,其余的部分为废料冲孔:用模具沿封闭线冲切板料,冲下的部分为废料剪切:用剪刀或模具切断板材,切断线不封闭切口:在坯料上将板材部分切开,切口部分发生弯曲切边:将拉深或成形后的半成品边缘部分的多余材料切掉剖切:将半成品切开成两个或几个工件,常用于成双冲压修整:将冲件的外缘或内孔削刮去一薄层切屑,以提高其尺寸精度和表面光洁度。成形工序包括:弯曲、卷圆、扭曲、拉深、变薄拉深、翻边、扩口、缩口、起伏、卷边、校平、压印。弯曲:用模具使材料弯曲成一定形状卷圆:将
3、板料端部卷圆扭曲:将平板毛坯的一部分相对于另一部分扭转一个角度拉深:将板料毛坯压制成空心工件,壁厚基本不变变薄拉深:用减小壁厚,增加工件高度的方法来改变空心件的尺寸,得到要求的底厚、壁薄的工件翻边:将板料或工件上有孔的边缘翻成竖立边缘或将工作的外缘翻起圆弧或曲线状的竖立边扩口:扩口将空心件的口部扩大缩口:将空心件的口部缩小起伏:在板料或工件上压出肋条、花纹或文字,在起伏处的整个厚度上都有变薄卷边:将空心件的边缘卷成一定的形状校平:毛坯或工件不平的面或弯曲予以压平压印:改变工件厚度,在表面上压出文字或花纹整形:把形状不太准确的工件校正成形1.4冲压件所用材料的要求冲压材料不仅要满足设计的技术要求
4、,还应满足冲压工艺要求。a材料应该具有良好的塑性b材料应具有光洁平整无缺陷损伤的表面状态。c材料厚度的公差应符合国家规定标准。d材料应对机械结合及继续加工等有良好的适应性能。二、冲压加工工艺一个冲压件往往需要经过多道冲压工序才能完成。由于冲压的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等不同,所采用的冲压工艺方法是多种多样的。一般在企业中,冲压加工工艺程序都包括:冲裁、弯曲、拉深三种;更复杂的加工,往往需要更多的加工程序,如翻边、胀形、缩口、挤压等工序。2.1冲裁是利用模具使板料沿一定的轮廓形状产生分离的一种加工工艺。冲裁的工艺为:利用凸模和凹模组成上下刃口,将材料放置凹模上,凸模下降是材
5、料变形,直到全部分离。在冲裁工艺中,最重要的是材料的排样。因为在冲压零件的成本中,材料的费用占60%以上,因此材料的经济利用是一个重要的问题。2.1.1排样排样:就是冲件在条料或板料上的布置方法。排样的方法可分为三种:a:有废料排样;工件周边留有搭边,能保证冲裁件的质量,但材料的利用率低。如图2-1b:少废料排样;沿工件部分外形冲裁,只有局部有搭边和余料。c:无废料排样;没有任何废料产生。排样方法的选择:1冲裁小工件或某种工件需要窄带料时,应沿板料的顺长方向排列。2冲件在条料上的排样,应该考虑生产率、冲模结构和操作简单。3条料的宽度选择与排样应考虑选用条料宽度大而跨度小的方案,这样具有经济性和
6、减少冲裁时间。如图2-1和2-2为电机冲片的圆形的排样方式;其料的尺寸为2000*1000*0.5。 图2-1 图2-2以上两种的排样方式其材料的利用率差不多,但图2-1的料要裁40条,而图2-2的料要裁20条;图2-1的排样方式所产生的费料将会多些。所以在冲裁工艺中的排样我们选择如图2-2的排样方式;那么我们采用有废料搭边还是少废料或无废料呢?显而易见,少废料和无废料排列,对节省材料方面有重要意义,且利于一次冲裁多个件,材料的利用率能达到70%-95%;但少废料和无废料排列也存在一些缺点,即工件所能达到的质量和精度较差,同时模具的寿命也较低。这是由于条料本身的公差和条料的导向与定位所产生的误
7、差所致;如果电机冲片所要求的精度很高,在保证模具精度和定位的基础上采用有废料排列,利用搭边来补偿定位误差,保证冲出合格的工件;反之则采用少废料排列。2.1.2搭边排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料。搭边重要的是搭边值的选择。值过大,材料的利用率低。过小,在冲裁中容易拉断,零件产生毛刺,有时候会损坏模具刃口,降低模具寿命。在实际生产中,为简便起见,常用简易的查表法选取搭边值。如下表: 2.1.3冲孔、落料根据排样的选取,利用冲孔模具或落料模具对板料或条料进行冲孔或落料;区别在于冲孔的分离料为费料,落料则反之。电机的冲片的工艺可以选择先冲孔最后落料。如: 图2-3(冲孔 图2-4(落料
8、2.2成形工艺2.2.1弯曲利用弯曲模具板料或棒料弯成一定形状或角度的一种冲压成形工艺。弯曲件的工艺性表现在如下方面:a弯曲精度b最小弯曲半径c直边的高度d孔的边距e形状与尺寸的对称性2.2.2拉深通过拉深模具冲成各种形状的开口空心件的一种冲压工艺。2.2.2.1拉深件的工艺性a拉深件形状要求应注明必须保证外形或内形尺寸,不能同时标注内外形尺寸;应考虑设计成对称形式;b圆角半径的要求凸缘圆角半径应在4-8倍厚度尺寸;底部圆角半径应在3-5倍厚度尺寸;c公差要求一般都在IT13级以下,如果高于IT13,应增加整形工序或机械加工的方法来提高精度。三、冲压加工程序在工厂中冲压加工的程序一般为:(热处
9、理剪切冲裁成形收集(再热处理热处理程序:主要是为了降低工件或板料的硬度,提高其塑性,有利于下一步工序的进行。剪切:主要是将坯料或板料按规定的长宽尺寸进行裁剪,以便进行下一步工序。冲裁:对板料进行冲孔、冲槽、落料、切边等加工。成形:将需要做成形工艺的冲裁料进行进一步加工。如弯曲、卷圆、拉深等加工。收集:对冲裁件或成形件进行收集。如图3-1为某工厂电机冲片加工图。 图3-13.1分析零件的加工工艺性电机冲片是典型的冲裁件,其特点是工件尺寸较小,尺寸精度要求较高,材料的强度高,材料较薄;对其工件进行分析需要用IT7级精度的冲裁模才能满足要求。16个槽孔沿圆周分布,其分度精度要求较高为5;其外圆与内圆
10、要求其同轴度要好。由于该工件对性要求高,所以对冲片的轧制方向有严格要求,在外圆上有R0.5的缺口标记,以便于控制轧制方向。此材质选用硅钢板,其性能为:抗拉强度为490Mpa,抗剪强度为422Mpa;3.2加工程序1剪切板料经过计算采用的板料为1982*910 图3-2电机冲片的外圆尺寸为62.4(+0.03,利用此板料能冲出30*14个孔。将此板料裁剪为14个条料,条料的尺寸为65*1982。2落料利用复合落料模落下内孔12.2外径65的垫圈形半成品。 图3-33冲槽利用冲槽模冲出一个槽形,然后转角度2230冲出另一个槽形,直到全部冲出16个槽。4整形对内外孔进行整形,切去多于料,以满足尺寸精
11、度要求。对上述工序进行分析发现此工序程序是化整为零,将很复杂的工件形状分解成内孔、槽形、外圆三部分,从而简化了模具刃口的形状。另外各工序所要的冲压力较下;但是冲槽工序为单槽冲出,生产率低,而且分度不准确,累积误差较大,需要内孔定位,所以同轴度难以保证。3.3加工程序改进将原来的工序程序可以改进为先落料成垫圈半成品然后16个槽形利用复合冲槽模一次性冲出,故槽的分度误差较小些,能满足精度的要求,但此改进程序任然需要内孔定位,所以同轴度难以保证。所以在条件允许的情况下可以用复合模在一次工序中将转子冲片冲出,这样工件与槽孔的废料都可以由压力机台下排除,操作安全方便,生产率高。图3-4是利用复合模一次性
12、将转子冲片冲出。 图3-43.4冲压加工流程企业中的一般流程为:开卷 切条、切断 利用冲裁模具 冲孔、切口等 收集 利用成形模具 弯曲、拉深等 在上述流程中一般都要利用开卷机将成捆的卷进行开卷，然后利用输送装置将 其开卷的薄板输送到剪切机，剪切机按工艺规程给定的剪切数据将来料切成条状或 其他形状，然后再利用其输送装置将条料送到冲模机前进行冲孔、冲槽或切口等冲 裁，如果工件不需要成形模具则直接进入收集；如果需要成形模具则将冲裁的半成 品料送到成形冲模机前进行成形冲模。 我们可以将冲裁和成形工艺利用复合模具进行一次性成形。这工艺变成： 开卷 切条、切断 利用复合模具 一次性成形 收集 3.5 生产
13、线路安排 根据流程可以将生产线路安排为： 开卷机剪切机冲压设备收集装置 热处理装置 在冲压前后都可能热处理，主要的目的是改变强度便于下道工序。 此线路为一般企业生产线路，利用的设备将会增多，厂房面积大，成本较大。 如果采用复合模其冲压设备其工序将会减少，冲压设备也将减少，但模具的成 11 本有所增加。 3.6 评价 由于在排样中采用合理的排样方式，在保证精度的基础上减少搭边节约原材 料；利用复合模具在大批量生产时，其加工费比少量生产要低，而模具的折旧费更 低，如采用自动化虽然模具费增加但人工费更少；除节约原材料外，降低了劳动强 度。 四、结论 在此分析过程中，由于本人理论知识贫乏，经验不足，尚不能全面分析到 冲压加工的完整工艺，材料的节省上还存在不足等因素,在以后的学习中需要进 一步改进。 12
