沖壓材料使用的禁忌.doc

沖壓材料使用的禁忌1.1.1 沖裁工序不宜采用脆、硬性材料沖孔、落料及切邊等沖裁工序，不宜使用脆性及硬度過高的材料。材料越脆，總裁中越易產(chǎn)生撕裂；材料過硬，例如高碳鋼，總裁斷面平面度很大，對厚材料沖裁尤為嚴(yán)重。彈性好，流動極限高的材料，可以得到良好的斷面。尤其像低鋅黃銅等軟材料，能沖裁出光滑而傾斜度很小的斷面。1.1.2 彎曲工序不宜采用高彈性材料彎曲工序不宜使用高彈性的材料。材料的彈性越大，彎曲后成形件向原來狀態(tài)的回彈越大，致使工件達不到預(yù)定形狀，需要多次試模、修模。彎曲工序的材料，應(yīng)具有足夠的塑性、較低的屈服點和較高的彈性模量。前者保證不開裂，后者使工件容易達到準(zhǔn)確的形狀。最適于彎曲的材料有低碳鋼、純銅和純鋁。1.1.3 拉深工序不宜采用塑性差的材料拉深工序不宜采用塑性差的材料。由于低塑性材料允許的變形程度小，需要增加拉深工序及中間退火次數(shù)。拉深用材料要求塑性高、屈服點低和穩(wěn)定性好。拉深材料的屈服點與抗拉強度的比值越小，則拉深性能越好，一次變形的極限程度越大。常用于拉深的材料有低碳鋼、低鋅黃銅、純鋁及鋁合金、奧氏體不銹鋼。1.1.4冷擠壓工序不宜采用高強度、低塑性的材料冷擠壓工序不宜采用機械強度高、塑性低的材料，以免增加變形抗力及產(chǎn)生裂紋。冷擠要求材料有高塑性、低屈服點及低的加工硬化敏感性。最適宜的材料有純鋁及鋁合金、黃銅、錫磷青銅、鎳、鋅及鋅鎘合金、低碳鋼等。1.2沖裁工序的禁忌1.2.1 沖裁工序不宜過于復(fù)雜為了有利于廢料和無廢料排樣，沖裁件形狀不宜過于復(fù)雜，應(yīng)力求簡單、對稱；在許可的情況下，可把沖裁件設(shè)計成少、無廢料排樣的形狀。1.2.2 沖裁件凸出或凹下部分不宜大小沖裁件凸出的懸臂和凹入的狹槽不宜大小，否則會降低模具壽命和工件質(zhì)量。一般情況下，其寬度B不小于料厚t的1.5倍。當(dāng)工件材料為黃銅、鋁、低碳鋼時，懸臂及槽寬應(yīng)超過料厚的1.3倍；當(dāng)工件材料為高碳鋼時，其寬度不應(yīng)小于料厚的1.9倍。1.2.3 沖裁件不宜采用尖角沖裁件各直線或曲線的連接處，不宜采用尖角，宜有適當(dāng)?shù)膱A角。在用一道工序沖裁時，拐角處應(yīng)盡量設(shè)計成較大的圓角。如果沖裁件有尖角，不僅給沖裁模的制造帶來困難，而且模具也容易損壞。只有在采用少無廢料排樣或鑲拼模具結(jié)構(gòu)時，才允許工件有較尖銳的清角。1.2.4 沖裁件孔的尺寸不宜過小沖孔時，由于受到凸模強度和穩(wěn)定性的限制，孔的尺寸不宜過小。其數(shù)值與孔的形狀、材料的性能、材料厚度有關(guān)。材料為黃銅、純鋁、純鋅時，孔徑不應(yīng)小于料厚的0.50.8倍；材料為低碳鋼時，孔徑不應(yīng)小于料厚的0.71倍；材料為高碳鋼時，孔徑不應(yīng)小于料厚的1.11.5倍。1.2.5 沖裁件孔之間距不宜過小沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離，受模具強度和沖裁件質(zhì)量的限制，其值不通過小。一般取為料厚的2倍以上，并不得小于34毫米。必要時可取料厚的11.5倍。1.2.6 彎曲件或拉深件的孔壁距不宜過小彎曲件或拉深件上沖孔時，其孔邊與工件直壁之間距不能過小。一般大于壁端圓角半徑再加料厚的一半。如果距離過小，孔邊進入工件底部的圓角部分，沖孔時凸模將受到水平扒力而折斷。1.2.7 沖裁凸模與凹模之間隙不宜過大或過小凸、凹模的間隙，對沖裁件的斷面質(zhì)量有較大影響。間隙過小時，板料在凸模刃口處的裂紋向外錯開，上、下裂紋之間的材料將被第二次剪切，并在剪切面上形成第二光亮帶和夾層。間隙過大時，板料在凸模刃口處的裂紋向里錯開，材料受到很大拉伸，光亮帶小，毛刺、塌角、斜度均增大，有時還會出現(xiàn)凹陷。間隙值可按下式選?。篫=mt。式中Z 雙面間隙；t 料厚；m 系數(shù)，低碳鋼及黃銅取0.080.1，中碳鋼取0.120.14，鋁、純銅取0.04。1.2.8 落料間隙不宜取在凹模上落料的大端尺寸等于凹模的尺寸，測量時，是按落料的大端作為基準(zhǔn)量取尺寸的。因此落料時，以凹模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在以減小凸模尺寸的方向上，即Dp = Dd - Z式中Dp 凸模公稱尺寸；Dd 凹模公稱尺寸； Z 雙面沖裁間隙。1.2.9 沖孔間隙不宜取在凸模上沖孔的小端尺寸等于凸模尺寸。測量時，是按沖孔的小端作為基準(zhǔn)量取的。因此，沖孔以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙可取在增加凹模尺寸的方向上，即dd=dp+Z式中 dd 沖孔凹模公稱尺寸；dp 沖孔凸模公稱尺寸；Z 雙面沖裁間隙。1.2.10 落料模的尺寸及公差不宜先考慮凸模由于落料是以工件大端作為基準(zhǔn)量取尺寸，它也等于凹模尺寸。所以，應(yīng)先按落料外形尺寸確定凹模尺寸，然后再按間隙數(shù)值確定凸模尺寸。考慮到刃口磨損會使落料尺寸逐漸加大，為了增加落料模的使用壽命，凹模公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍的較小尺寸，間隙應(yīng)取最小合理間隙。凸凹模工作部分尺寸可按下式確定： Dd +d0=（Dw-x）+d0 Dp 0 -p=（dd-Zmin）0 -p式中Dd 落料凹模刃口公稱尺寸；Dp 落料凸模刃口公稱尺寸；Dp 落料件外徑公稱尺寸；Zmin 最小合理雙面間隙； 落料件制造公差；x 修正系數(shù)，一般取為0.50.75；d凹模制造公差，取為(0.250.35)；p凸模制造公差，取為(0.250.35)。1.2.11 沖孔模的尺寸及公差不宜先考慮凹模尺寸由于沖孔是以小端作為基準(zhǔn)量取尺寸，所以應(yīng)先按工件孔徑尺寸確定凸模尺寸，再按間隙確定凹模尺寸。刃口磨損會使沖孔尺寸減小。為了增加沖孔模使用壽命，凸模尺寸應(yīng)取工件孔徑尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。間隙同樣采用最小合理間隙。凸、凹模工作部分尺寸可按下式確定： dp 0 -p=（dw+x）0 -p dd +d0=（dp+Zmin）+d0式中dp 沖孔凸模刃口公稱尺寸；dd 沖孔凹模刃口公稱尺寸；dw 工件孔徑公稱尺寸；其他符號同1.2.10。1.2.12 沖裁件的排樣不宜留過多廢料為了提高材料利用率,沖裁件的排樣要合理。圓形零件的排樣有單排、平行雙排、交叉雙排和多排。排數(shù)越多，材料利用率越高，但排數(shù)受工藝和模具制造的限制，不宜太多，非圓形零件的排樣，要可分為直排、斜排、直對排、斜對排、混合排、多和排等。如果在不影響工件的主要技術(shù)要求而征得產(chǎn)品設(shè)計者同意后，可將工件結(jié)構(gòu)形狀改變成適合于少無廢料折排樣，以便節(jié)省材料。1.2.13 沖裁壓力機的選擇不能只考慮模具面積沖裁壓力機的選擇主要依據(jù)沖裁力。影響沖裁力的主要因素是材料厚度和力學(xué)性能、沖裁件周邊長度、模具間隙大小和刃口銳利程度。一般平刃沖裁模的沖裁力P（N）按下式計算：P = L t = 0.8b = 0.28HB 式中 抗剪強度(MPa)；L 沖裁的周邊長度(mm)；t 材料厚度(mm)；b材料抗拉強度(MPa)。1.2.14 沖裁壓力機的選擇不能只考慮沖裁力沖裁壓力機的選擇要結(jié)合沖裁力和模具面積等因素綜合考慮。當(dāng)沖裁件面積不大而沖裁力較大時，可考慮從模具結(jié)構(gòu)上減小沖裁力。目前降低沖裁力的方法主要有：斜刃沖裁法、階梯凸模沖裁法、零件分部沖裁法、加熱沖裁法等。斜刃沖芳法是將凸模（沖孔）或凹模（落料）刃口做成與其軸線傾斜一個角度。沖裁時刃口逐步切入，以減小沖裁力。階梯凸模沖裁法是將多凸模布置成階梯，沖裁時逐個切入，減小沖裁力。1.2.15 沖裁模的模柄不能與模具壓力中心偏離要使模具正確而平穩(wěn)地工作，沖裁模的模柄不能與模具壓力中心偏離，否則會加速導(dǎo)向機構(gòu)的磨損。無導(dǎo)向裝置的敞開式模具特別突出。1.2.16 毛氈、皮革等非金屬材料不能采用平凸模毛氈、皮革、橡膠板、石棉橡膠板、紙、棉布織品等非金屬材料，不能采用一般平凸模進行沖孔或落料，而常用尖刃凸模。刃口銳角約為1030。為了防止刃口變鈍和崩裂，在被沖裁的材料下墊以硬質(zhì)木料、硬紙板或聚氨酯橡膠等。因尖刃凸模易損壞，應(yīng)考慮其裝拆、制造和維修和方便。1.2.17 管材的沖切不能用一般的沖裁模管材的沖切，生產(chǎn)率高、切口毛刺小。但是為了防止管壁被壓扁，不能采用一般的沖裁?；蚣羟袡C，而要采用板狀尖頭的凸模。大批量生產(chǎn)，可用雙重沖切法。首先用刨刀在水平方向?qū)⒐懿呐俪鲆磺锌冢缓笤儆没顒颖〉度星腥肭锌?。切口的兩?cè)用組合模牢固地夾緊。為了使沖切時管材一直處于壓緊狀態(tài)，在模具上要設(shè)置活動壓緊座板。1.2.18 高速沖裁不宜采用一般沖裁模當(dāng)壓力機行程次數(shù)達到500次/min以上時，壓力機在運行中的不平衡現(xiàn)象就顯著增加，模具的振動和慣性力都很大。所以應(yīng)采用有效的防松措施，設(shè)法減輕上模重量，采用剛性好和精度高的設(shè)備，提高模具精度和壽命，適當(dāng)增大模具間隙。上下模采用雙重導(dǎo)向，除了四根滾珠導(dǎo)向裝置外，凸模固定板、卸料板和凹模之間比普通沖裁大10%左右。1.2.19 高精度沖裁件不宜采用一般沖裁模用一般沖裁模所得到的工件，剪切面上有塌角、斷裂帶和毛刺，還有明顯的錐度，表面粗糙度Ra為6.312.5m。對沖裁件斷面質(zhì)量和尺寸精度有更高要求時，可采用整修、負(fù)間隙沖裁、上下沖裁和同步剪擠式?jīng)_裁。整修是利用整修模沿沖裁件外緣或孔壁刮去一層薄切屑，從而獲得光滑而垂直的斷面和準(zhǔn)確尺寸。負(fù)間隙沖裁法的實質(zhì)是沖裁整修的復(fù)合工藝過程。上下沖裁法是用兩個凸模從上、下兩次沖裁工件，可以獲得上、下兩個光亮帶，并可清除毛刺。1.2.20 精密沖裁不能使用工件材料在沖裁過程中產(chǎn)生撕裂精沖時為了抑制中裁過程中材料產(chǎn)生撕裂，保證塑性變形過程地進行，采取了下述措施：用V形壓邊圈壓住材料，再結(jié)合小間隙使材料始終保持和沖裁方向垂直，避免彎曲翹起而在變形區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力，構(gòu)成塑性剪切的條件。利用壓邊力和反壓力提高變形區(qū)材料的靜水壓，以提高材料塑性。必要時將凹模或凸模刃口倒以圓角，減少刃口處的應(yīng)力集中，避免或延緩裂紋的產(chǎn)生。1.2.21 精密沖裁的壓邊力不能太小精沖時為了防止斷面產(chǎn)生撕裂，需要利用壓邊力提高變形區(qū)材料的靜水壓。壓邊力（N）按下式計算：P=f L2hb 式中L工件外周邊長度(mm)；hV形齒高(mm)；b 材料抗拉強度(MPa)；f 系數(shù)，查下表：b/ MPa200300400600800f1.22.41.61.92.21.2.22 精密沖裁的反壓力不能大小反壓力是影響精沖件質(zhì)量的重要因素，反壓力太小會影響工件尺寸精度、平面度、塌角和孔的剪切面質(zhì)量。但反壓力過大會增加凸模的負(fù)載，降低凸模的使用壽命。反壓力（N）按下式計算：P=pF或P=20%P 式中 F工件的開面面積(mm2)； p單位反壓力，一般取2070 MPa；P 沖裁力(N)。1.2.23 精密沖裁的凸、凹模間隙不能大大小間隙是精沖模的主要特征。間隙的大小及其沿刃口周邊的均勻性，直接影響精沖零件剪切面質(zhì)量。精沖間隙主要取決于材料厚度，也和沖裁輪廓及工件的材質(zhì)有關(guān)。凸模和凹模的間隙一般取料厚的1%2%。間隙太大，剪切終端表層剝落，剪切面帶波紋狀。料厚t/mm外形內(nèi)形(孔，直徑d)dtd=(15) td5t0.52.52.01.012.52.01.022.51.00.532.01.00.541.01.70.750.561.70.50.5101.50.50.5151.00.50.51.2.24 要求較高的沖裁模不宜無導(dǎo)向裝置無導(dǎo)向或?qū)О迨胶唵螞_裁模只適用于要求不高、形狀簡單、批量小的沖裁件。這種模具安裝調(diào)整麻煩，模具壽命低，沖裁件精度差，操作也不安全。導(dǎo)柱式?jīng)_模，上模和下模用導(dǎo)柱、導(dǎo)套的滑動配合導(dǎo)向，可靠性大、導(dǎo)向精度高、壽命長、使用安裝方便。1.2.25 連續(xù)模不宜無擋料銷、導(dǎo)正銷等定位裝置用連續(xù)模沖裁工件，必須解決條料的準(zhǔn)確定位問題，才有可能保證制件的質(zhì)量。常用的定位裝置有固定擋料銷、導(dǎo)正銷、側(cè)刀。沖裁時，先用固定擋料銷初步定位，落料時用裝于凸模端面上的導(dǎo)正銷保證條料的正確定位。側(cè)刀是用以節(jié)制條料送進距離。側(cè)刀前后導(dǎo)尺寬度不等，只有用側(cè)刀切去長度等于步距的料邊后，條料才能送進一個步距。1.2.26 小孔徑?jīng)_孔凸模不宜采用簡單的圓柱形小直徑?jīng)_孔凸模，為了避免應(yīng)力集中，保證強度和剛度，不宜采用簡單的圓柱形，而應(yīng)做成圓滑過渡的階梯形或采用護套結(jié)構(gòu)。護套既可提高抗縱向彎曲的能力，又能節(jié)省模具材料。否則小直徑?jīng)_孔凸模工作時容易折斷。1.2.27沖裁凹模不能做成直壁內(nèi)腔為了工件或廢料易于下落，凹?？浊徊荒茏龀芍北?，而要做成錐形、柱孔口錐形或柱形孔口階梯形。柱形孔口制造較方便，刃口強度高，修磨后壁部尺寸不變。沖裁時，如果凹模內(nèi)壁是直壁，則沖下的工件或廢料會卡在內(nèi)腔，積累過多將使模具破壞。1.2.28沖裁模不能忽視壓力中心沖裁力全合力的作用點為模具的壓力中心。如果壓力中心不在模柄軸線上，滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具不正常的磨損，降低模具壽命，甚至損壞模具。通常用求平行力系合力作用點的方法，確定模具的壓力中心。多個型孔的凹模，先分別算出各型孔平面圖的重心，再根據(jù)“各分力對某軸的力矩之代數(shù)和等于諸力合力對該軸的力矩”求出合力作用點坐標(biāo)值。1.2.29 零件形狀復(fù)雜有尖角的凹模不宜做成整體式為了減少模具在熱處理時發(fā)生變形，防止尖角處因應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋，以及簡化模具制造和維修，形狀復(fù)雜有尖角的凹模不宜采用整體式，可做成鑲塊拼裝凹模。1.3彎曲工序的禁忌1.3.1 彎曲件的圓角半徑不宜過大工件彎曲時，除了塑性變形外，必然同時伴隨有彈性變形，產(chǎn)生回彈。因此彎曲件的圓角不宜過大。否則難于保證精度。1.3.2 彎曲件的圓角半徑不宜過小彎曲件的圓角半徑不宜過小，否則外層纖維就會產(chǎn)生拉裂破壞。對于低碳鋼，最小彎曲圓角約為1.0倍板厚；黃銅和鋁的最小彎曲圓角約為0.6倍板厚；對于中碳鋼，最小彎曲圓角約為1.5倍板厚。1.3.3 彎曲件的直邊高度不宜過小為了保證工件的彎曲質(zhì)量，彎曲件的直邊高度h不宜過小，必須大于或等于最小彎邊高度hmin。hhmin= +2t式中r 彎曲圓角；t 彎曲件板厚。1.3.4 彎曲件的孔邊距不宜過小彎曲有孔的毛坯時，孔邊距不宜過小。如果孔位過于靠近彎曲區(qū)，則彎曲時孔的形狀會發(fā)生變化。從孔邊到彎曲邊的距離l應(yīng)符合下式：當(dāng)tr+2t式中h 小邊高度；r 彎曲圓角；t 彎曲件板厚。1.3.6 局部彎曲邊緣不應(yīng)忽視沖卸荷孔槽在局部彎曲某一段邊緣時，為了心目在交接處由于應(yīng)力集中而產(chǎn)生撕裂，不應(yīng)忽視先沖卸荷孔、切槽，或?qū)澢€位移一定距離。1.3.7 窄邊彎曲不應(yīng)忽視工藝切口窄邊彎曲時，變形區(qū)的截面形狀會發(fā)生畸變，即內(nèi)表面的寬度變寬，外表面的寬度變窄。當(dāng)板寬b3t式中r角部內(nèi)圓角半徑；t板厚。如果r過小，材料通過凹模圓角時，經(jīng)過反復(fù)彎曲側(cè)壁產(chǎn)生過度變薄，容易破裂。1.4.7矩形盒四角部的內(nèi)圓角半徑與盒高之比不宜過小為了減小拉深系數(shù)，矩形盒角部內(nèi)圓角半徑與盒高之比不宜過小。一般取r 1 5H式中r角部內(nèi)圓角半徑；H盒高。1.4.8在制定拉深工藝時不能忽視拉深系數(shù)為了使材料在拉深中的應(yīng)力既不超過強度極限又能充分利用材料的塑性，使第每道拉深工序都達到材料最大的可能變形程度，制定工藝時不能忽視拉深系數(shù)。圓筒形件拉深系數(shù)是每次拉深后的圓筒直徑（中徑）與引伸前毛坯直徑之比。不帶凸緣圓筒件第一次拉深系數(shù)為m1=d1/D第二次拉深系數(shù)為m2=d2/ d1式中D毛坯直徑；d1第一次拉深后工件直徑；d2第二次拉深后工件直徑。1.4.9 拉深系數(shù)不能取得過小拉深系數(shù)是個小于1的系數(shù)，其值越小，變形程度越大，破壞的可能性增大。拉深系數(shù)過小，變形區(qū)內(nèi)的徑向拉應(yīng)力增大，毛坯側(cè)壁傳力區(qū)內(nèi)軸向拉應(yīng)力也增大。因此在制定拉深工藝時，拉深系數(shù)不能過小。第一次拉深系數(shù)m1不能小于0.48，以后各次不能小于0.73。1.4.10 拉深系數(shù)不宜取得過大拉深系數(shù)是產(chǎn)深后零件的直徑與拉深前毛坯直徑之比，它反映拉深的變形程度。拉深系數(shù)大，變形程度小，產(chǎn)深次數(shù)增多。為了減少工序數(shù)目，通常采用盡可能小的拉深系數(shù)。影響拉深系數(shù)的因素較多。一般第一次拉伸系數(shù)m1= 0.480.63，以后各次拉深系數(shù)取為mn=0.730.88。1.4.11 計算拉深件毛坯尺寸不能忽視修邊余量由于凸、凹模圓角半徑和間隙的不均勻以及凹模工作部分表面光潔度和潤滑情況的不均勻，旋轉(zhuǎn)體工件拉深后壁高是不一致的。因此計算拉深件的毛坯尺寸，除了根據(jù)體積不變原理，使毛坯截面積與拉深后零件的截面積相等外，不能忽視修邊余量。一般取為拉深件高度的3%10%（高度小取大值）。1.4.12 拉深帶凸緣筒形件時不可用無凸緣筒形件的第一次拉深系數(shù)帶凸緣筒形件的首次拉深時，凸緣部分不是全部轉(zhuǎn)變到筒壁，而且首次拉深后就要使凸緣的直徑達到零件凸緣要求的直徑。因此拉深帶凸緣筒形件不可用無凸緣筒形件的第一次拉深系數(shù)，md/D。帶凸緣的圓筒形件拉深系數(shù)用下式表示：m=1/式中D毛坯直徑；d 形件中徑；df凸緣直徑；r 圓角半徑。1.4.13 階梯形零件高度與最小直徑比超過0.7時，不能一次拉深成形階梯形零件的拉深，其變形過程基本上與圓筒形零件的拉深相同。當(dāng)階梯形零件上總高度與最小直徑的比值大于0.7左右時，不能一次拉深成形，需要多次拉深。一般拉深次數(shù)等于階梯的數(shù)目。若相鄰兩個階梯直徑之比過?。╠n/dn-10.8 d的深錐形件不能一次拉深成形，需要多次拉深。最常用的是逐漸增加錐部高度的方法。1.4.16 不采用壓邊圈拉深時凸、凹模的間隙不宜過大不采用壓邊圈拉深時，考慮到材料可能起皺，凸、凹模間隙不宜過大，一般單邊間隙應(yīng)等于板材厚度上限的11.1倍。間隙較小的數(shù)值用于末次拉深或精確零件的拉深。z/