冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)教程-沖壓加工概述

沖壓加工概述 第 1章 概 述 冷沖壓加工概述 沖壓加工設(shè)備 冷沖壓加工概述 冷沖壓加工工序的分類 冷沖壓加工的工藝特點(diǎn)及其應(yīng)用 冷沖壓加工工序的分類 冷沖壓可以分成五個(gè)基本工序。 (1) 沖裁 使板料分離來獲得制件的工序。 (2) 彎曲 使板料由平變彎來獲得制件的工序。 (3) 拉深 使板料由平板變成開口殼體制件的工序。 (4) 成形 使板料的局部產(chǎn)生凸凹變形的工序。 每一種工序分類具有幾種不同的工序特征，而每一種工序特征包括幾種工序名稱，見 表 表 冷沖壓工序 工序分類 工序特征 工序名稱 工 序 簡 圖 形成特點(diǎn) 分 離 工 序 沖裁 落料 沖裁后，落下的部分是制件，剩余的部分是廢料 沖孔 沖裁后，落下的部分是廢料，剩余的部分是制件 切斷 將板料相互分離產(chǎn)生制件 切邊 將制件邊緣處形狀不規(guī)整的部分沖裁下來 剖切 將對稱形狀的半成品沿著對稱面切開，成為制件 切舌 切口不封閉，并使切口內(nèi)板料沿著未切部分彎曲 續(xù)表 工序分類 工序特征 工序名稱 工 序 簡 圖 形成特點(diǎn) 變 形 工 序 彎 曲 壓彎 將平板沖壓成彎曲形狀的制件 卷邊 將板料一端彎曲成接近圓筒形狀 拉 深 拉深 將板料沖壓成開口空心形狀的制件 成 形 翻邊 將平板邊緣彎曲成豎立的曲邊彎曲線形狀，或?qū)⒖赘浇牟牧献冃纬捎邢薷叨鹊耐残?縮口 使管子形狀的端部直徑縮小 脹形 使空心件中間部位的形狀脹大 起伏 使板料局部凹陷或凸起 冷沖壓加工的工藝特點(diǎn)及其應(yīng)用 (1) 冷沖壓加工可以獲得極高的生產(chǎn)效率。 (2) 用冷沖壓加工方法可以得到形狀比較復(fù)雜。 (3) 冷沖壓制件的尺寸精度是與模具的尺寸精度相關(guān)的。 (4) 冷沖壓制件的材料利用率較高，制件重量輕，剛度 /重量比、強(qiáng)度 /重量比高，沖壓耗能少。因此，制件的成本可以相對很低。 (5) 冷沖壓生產(chǎn)的操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。 (6) 冷沖壓加工中所用的模具一般比較復(fù)雜、生產(chǎn)周期較長、成本較高。 (7) 冷沖壓工藝最適合于批量較大的生產(chǎn)。 (8) 冷沖模設(shè)計(jì)需要很強(qiáng)的想像力和創(chuàng)造力。 (9) 在冷沖模設(shè)計(jì)理論和方法中，到目前為止，大都采用經(jīng)典理論加修正系數(shù)的方法 (如彎曲力的計(jì)算、拉深件的應(yīng)力分析及起皺分析 )。 沖壓加工設(shè)備 曲柄壓力機(jī)的組成及應(yīng)用 曲柄壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 其他常用壓力機(jī)簡介 曲柄壓力機(jī)的組成及應(yīng)用 (1)床身 (2) 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) (3) 離合器 (4) 制動(dòng)器 (5) 上模緊固裝置 (6) 滑塊位置調(diào)節(jié) (7) 打料裝置 (8) 曲柄壓力機(jī)其他部分 (1) 床身 床身是壓力機(jī)的機(jī)架。在床身上直接或間接地安裝著壓力機(jī)上的所有其他零部件，它是這些零部件的安裝基礎(chǔ)。在工作中，床身承受沖壓載荷，并提供和保持所有零部件的相對位置精度。因此，除了應(yīng)有足夠精度外，床身還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。如 圖 圖 曲柄壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖 (2) 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的作用是，將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)變成滑塊連接的模具的往復(fù)沖壓運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的傳遞路線為：電機(jī) 小帶輪 傳動(dòng)帶 大帶輪 傳動(dòng)軸 小齒輪 大齒輪 離合器 曲軸 連桿 滑塊。大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，滑塊慣性也較大，在運(yùn)動(dòng)中具有儲(chǔ)存和釋放能量、并且使壓力機(jī)工作平穩(wěn)的作用。如 圖 圖 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) 大齒輪小齒輪曲軸連桿大帶輪傳動(dòng)軸傳動(dòng)帶小帶輪電機(jī)離合器滑塊(3) 離合器 離合器是用來接通或斷開大齒輪 曲軸的運(yùn)動(dòng)傳遞的機(jī)構(gòu)，即控制滑塊是否產(chǎn)生沖壓動(dòng)作，由操作者操縱。 離合器的工作原理是，大齒輪空套在曲軸上，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。離合器殼體和曲軸用鍵剛性連接。在離合器殼體中，抽鍵隨著離合器殼體同步轉(zhuǎn)動(dòng)。通過抽鍵插入到大齒輪中的弧形鍵槽或從鍵槽中抽出來，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)接通或斷開。由操作者將閘叉下拉使抽鍵在彈簧 (圖中未示出 )作用下插入大齒輪中的弧形鍵槽，從而接通傳動(dòng)。當(dāng)操作者松開時(shí)，復(fù)位彈簧將閘叉送回原位，閘叉的楔形和抽鍵的楔形相互作用，使抽鍵從弧形鍵槽中抽出，從而斷開傳動(dòng)。如 圖 離合器 閘叉抽鍵曲軸鍵槽弧形鍵槽離合器殼體大齒輪人工下拉復(fù)位彈簧(4) 制動(dòng)器 制動(dòng)器是確保離合器脫開時(shí)，滑塊比較準(zhǔn)確地停止在曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的上死點(diǎn)位置。 制動(dòng)器的工作原理是，利用制動(dòng)輪對旋轉(zhuǎn)中心的偏心，使制動(dòng)帶對制動(dòng)輪的摩擦力隨轉(zhuǎn)動(dòng)而變化來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)到上死點(diǎn)時(shí)，制動(dòng)輪中心和固定銷中心之間的中心距達(dá)到最大。此時(shí)，制動(dòng)帶的張緊力就最大，從而在此處產(chǎn)生制動(dòng)作用。轉(zhuǎn)過此位置后，制動(dòng)帶放松，制動(dòng)器則不制動(dòng)。制動(dòng)力的大小可通過調(diào)節(jié)拉緊彈簧來實(shí)現(xiàn)。如 圖 圖 制動(dòng)器 拉緊彈簧制動(dòng)輪中心制動(dòng)輪制動(dòng)帶旋轉(zhuǎn)中心固定銷(5) 上模緊固裝置 模具的上模部分固定在滑塊上，由壓塊、緊固螺釘壓住模柄來進(jìn)行固定。如 圖 (6) 滑塊位置調(diào)節(jié) 為適應(yīng)不同的模具高度，滑塊底面相對于工作臺(tái)面的距離必須能夠調(diào)整。由于連桿的一端與曲軸連接，另一端與滑塊連接，所以擰動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿，就相當(dāng)于改變連桿的長度，即可調(diào)整滑塊行程下死點(diǎn)到工作臺(tái)面的距離。 圖 上模緊固 壓塊模柄模具滑塊緊固螺釘(7) 打料裝置 在有些模具的工作中，需要將制件從上模中排出。這要通過模具打料裝置與曲柄壓力機(jī)上的相應(yīng)機(jī)構(gòu)的配合來實(shí)現(xiàn)。打料裝置的工作原理是，當(dāng)沖裁結(jié)束以后，制件緊緊地卡在模具孔里面，并且托著打料桿下端。而打料桿上端頂著橫桿，三者一起隨滑塊向上移動(dòng)。當(dāng)滑塊移動(dòng)到接近上死點(diǎn)時(shí)，橫桿受到兩端的限位螺釘?shù)淖钃酰阃Ｖ挂苿?dòng)，迫使打料桿和與其緊密接觸的制件也停止移動(dòng)。而模具和滑塊仍然向上移動(dòng)若干毫米，于是，打料桿、制件就產(chǎn)生了相對于滑塊的運(yùn)動(dòng)，就將制件從模具中推下來。如 圖 圖 打料裝置 調(diào)節(jié)螺桿支撐座滑塊導(dǎo)軌固定塊限位螺釘橫桿模柄模具打料桿工件螺母限位螺釘固定塊安全塊(8) 曲柄壓力機(jī)其他部分 導(dǎo)軌 導(dǎo)軌裝在床身上，為滑塊導(dǎo)向。但導(dǎo)向精度有限。因此，模具往往自帶導(dǎo)向裝置。 安全塊 安全塊的作用是當(dāng)壓力機(jī)超載時(shí)，將其沿一周面積較小的剪切面切斷，起到保護(hù)重要零件免遭破壞的作用。 漏料孔 壓力機(jī)工作臺(tái)中設(shè)有漏料孔，以便沖下的制件或廢料從孔中漏下。 床身傾斜 通過對緊固螺桿的操作，可使床身后傾，以便落料向后滑落排出。如 圖 圖 漏料孔 曲柄壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) (1) 公稱壓力 (2) 滑塊行程 (3) 滑塊每分鐘沖壓次數(shù) (4) 壓力機(jī)裝模高度 (5) 壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸 (6) 漏料孔尺寸 (7) 模柄孔尺寸 (8) 壓力機(jī)電動(dòng)機(jī)功率 (1) 公稱壓力 壓力機(jī)滑塊通過模具在沖壓過程中產(chǎn)生的壓力就是壓力機(jī)工作壓力。由曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作原理可知，壓力機(jī)滑塊的靜力學(xué)壓力隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化而變化。 曲線中可以看出，當(dāng)曲柄從離下死點(diǎn) 30處轉(zhuǎn)到下死點(diǎn)位置時(shí)，壓力機(jī)的許用壓力最大值規(guī)定為 謂公稱壓力，是指壓力機(jī)曲柄轉(zhuǎn)到離下死點(diǎn)一定角度 (稱為公稱壓力角，等于 30 )時(shí)，滑塊上所容許的最大工作壓力。圖中還顯示了曲柄轉(zhuǎn)角與滑塊位移的對應(yīng)關(guān)系。所選壓力機(jī)的公稱壓力必須大于實(shí)際所需的沖壓力。 圖 壓力機(jī)的許用壓力曲線 1 0 9 . 4 0 6 1曲軸轉(zhuǎn)角程行塊滑下死點(diǎn)當(dāng)前位置上死點(diǎn) 2 50 . 3 7 50 . 40 . 50 . 6 30 . 81 . 01 . 2 5(2) 滑塊行程 滑塊行程是指滑塊從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)的距離。對于曲柄壓力機(jī)，其值等于曲柄長度的兩倍。 (3) 滑塊每分鐘沖壓次數(shù) 反映了曲柄壓力機(jī)的工作頻率?；瑝K每分鐘行程次數(shù)的多少，關(guān)系到生產(chǎn)率的高低。一般壓力機(jī)的工作頻率是不變的。 (4) 壓力機(jī)裝模高度 壓力機(jī)的裝模高度是指滑塊移動(dòng)到下死點(diǎn)時(shí)，滑塊底平面到工作臺(tái)墊板上平面的高度。此高度可以通過調(diào)節(jié)螺桿進(jìn)行調(diào)整，改變工作臺(tái)墊板 (圖 厚度也可改變這一高度。模具的閉合高度應(yīng)在壓力機(jī)的最大裝模高度與最小裝模高度之間。如 圖 圖 壓力機(jī)裝模高度 最大裝模高度最大閉合高度最小裝模高度 最小閉合高度(5) 壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸 壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸應(yīng)大于沖模的相應(yīng)尺寸。在一般情況下，工作臺(tái)面尺寸每邊應(yīng)大于模具下模座尺寸500固定下模留出足夠的空間。 (6) 漏料孔尺寸 設(shè)置漏料孔是為了沖件下落或在下模底部安裝彈頂裝置。下落件或彈頂裝置的尺寸必須在漏料孔所提供的空間以內(nèi)。 (7) 模柄孔尺寸 模柄直徑應(yīng)略小于滑塊內(nèi)模柄安裝孔的直徑。模柄的長度應(yīng)小于模柄孔的深度。 (8) 壓力機(jī)電動(dòng)機(jī)功率 壓力機(jī)電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于沖壓時(shí)所需要的功率。 其他常用壓力機(jī)簡介 (1) 偏心壓力機(jī) (2) 曲柄壓力機(jī)的類型 (3) 按照壓力機(jī)上連桿的數(shù)目 (4) 摩擦壓力機(jī) (5) 數(shù)控沖?；剞D(zhuǎn)頭壓力機(jī) (1) 偏心壓力機(jī) 曲軸壓力機(jī)的滑塊行程不能改變，而偏心壓力機(jī)的滑塊行程是可變的。偏心壓力機(jī)和曲軸壓力機(jī)的原理基本相同，其主要區(qū)別在于主軸的結(jié)構(gòu)不同。偏心壓力機(jī)的主軸為偏心軸。其工作原理如圖 心壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)，通過帶輪、離合器帶動(dòng)偏心主軸旋轉(zhuǎn)。利用偏心主軸前端的偏心軸，通過偏心套使連桿帶動(dòng)滑塊作往復(fù)沖壓運(yùn)動(dòng)。制動(dòng)器、腳踏板和操縱桿控制離合器的脫開或閉合。 圖 偏心壓力機(jī)工作原理 腳踏版工作臺(tái)滑塊連桿偏心套制動(dòng)器偏心主軸離合器帶輪床身操縱桿工作臺(tái)墊板(2) 曲柄壓力機(jī)的類型 按床身結(jié)構(gòu)可分為開式壓力機(jī)和閉式壓力機(jī)。 開式壓力機(jī)床身前面、左面和右面三個(gè)方向是敞開的，機(jī)床操作和安裝模具都很方便，適合于自動(dòng)送料。但由于床身呈 度相對較差。當(dāng)沖壓負(fù)荷較大時(shí)，床身變形較大，對沖壓有不利影響。因此，只有中、小型壓力機(jī)采用這種形式。圖 閉式壓力機(jī)床身兩側(cè)封閉，只能通過前后方向送料。機(jī)床操作空間較小。但機(jī)床床身左右對稱，剛性好。能夠承受較大的工作載荷，適用于精度要求較高的輕型壓力機(jī)和一般要求的大、中型壓力機(jī)。閉式雙動(dòng)壓力機(jī)模型如 圖 圖 閉式雙動(dòng)壓力機(jī)模型 曲軸 連桿機(jī)架凸輪內(nèi)滑塊外滑塊凸模壓邊圈凹模 制件安放板料 壓邊 拉深曲軸 連桿機(jī)架凸輪內(nèi)滑塊外滑塊凸模壓邊圈凹模 制件安放板料 壓邊 拉深(3) 按照壓力機(jī)上連桿的數(shù)目 可分為單點(diǎn)、雙點(diǎn)和四點(diǎn)壓力機(jī)，分別由一個(gè)、兩個(gè)或四個(gè)連桿同步驅(qū)動(dòng)滑塊。 圖 式單點(diǎn)壓力機(jī)基本參數(shù)和閉式雙點(diǎn)壓力機(jī)基本參數(shù)。 圖 閉式雙點(diǎn)壓力機(jī)原理圖 (4) 摩擦壓力機(jī) 摩擦壓力機(jī)是利用摩擦盤與飛輪之間相互接觸傳遞動(dòng)力，并根據(jù)螺桿與螺母相對運(yùn)動(dòng)，使滑塊產(chǎn)生上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的鍛壓機(jī)械。 圖 工作原理如下：電動(dòng)機(jī)通過 摩擦盤，使其橫軸與左、右摩擦盤始終在旋轉(zhuǎn)。并且橫軸可允許在軸內(nèi)作一定的水平軸向移動(dòng)。工作過程為：壓下手柄，橫軸右移，使左摩擦盤與飛輪的輪緣相互壓緊，迫使飛輪與螺桿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滑塊向下作直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行沖壓加工。反之，手柄向上，滑塊上升?；瑝K的行程用安裝在連桿上的兩個(gè)擋塊來調(diào)節(jié)。壓力的大小可通過手柄的壓下量來控制飛輪與摩擦盤的接觸力進(jìn)行調(diào)整。實(shí)際壓力允許超過公稱壓力 25 100，超負(fù)荷時(shí)，由于飛輪與摩擦盤之間產(chǎn)生滑動(dòng)，所以不會(huì)因過載而損壞機(jī)床。由于摩擦壓力機(jī)有較好的工藝適應(yīng)性，結(jié)構(gòu)簡單，制造和使用成本較低，因此特別適用于校正成形等沖壓工藝。 圖 摩擦壓力機(jī)傳動(dòng)示意圖 摩擦盤軸) 數(shù)控沖?；剞D(zhuǎn)頭壓力機(jī) 數(shù)控沖模回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)是由計(jì)算機(jī)控制并帶有模具庫的數(shù)控沖切及步?jīng)_壓力機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是能自動(dòng)地、快速地更換模具，通用性強(qiáng)、生產(chǎn)率高，突破了沖壓加工離不開專用模具的傳統(tǒng)方式。 圖 工作原