冲压成形工艺及模具PDF电子书下载

第1章 冲裁工艺及冲裁模具 1

1.1　冲裁工艺设计 1

1.1.1 冲裁变形过程及断面分析 1

1.1.1.1　冲裁变形过程 1

1.1.1.2　冲裁断面分析 2

1.1.2　冲裁件的工艺性 5

1.1.2.1 冲裁件的形状和尺寸 5

1.1.2.2　冲裁件的精度 6

1.1.2.3　搭边 8

1.1.3 冲裁力的计算与降低冲裁力的方法 8

1.1.3.1 刃口冲裁力 8

1.1.3.2　卸料力、推件力和顶件力 8

1.1.3.3　降低冲裁力的方法 10

1.1.4 冲裁间隙 12

1.1.4.1 冲裁间隙对冲件质量的影响 12

1.1.4.2　间隙大小的确定 13

1.1.5 冲裁模刃口尺寸的确定 14

1.1.5.1 刃口尺寸确定的原则 14

1.1.5.2　刃口尺寸的计算公式 15

1.2　冲裁模具设计 19

1.2.1　冲裁模的分类 19

1.2.2　冲裁模典型结构 19

1.2.2.1 单工序模 19

1.2.2.2　复合模 26

1.2.2.3　级进模 28

1.2.3 冲模闭合高度和压力机的装模高度 31

1.2.4 冲模的压力中心 31

1.2.4.1 确定冲模压力中心的目的 31

1.2.4.2　确定冲模压力中心的方法 32

1.2.5 冲裁模典型零件的结构设计 34

1.2.5.1 凸模 34

1.2.5.2　凹模 35

1.3　精冲工艺及模具 41

1.3.1 精冲概述 41

1.3.2　精冲工艺 43

1.3.2.1　精冲工艺过程 43

1.3.2.2　精冲件的质量及控制 43

1.3.2.3　精冲力的计算 45

1.3.2.4　精冲件的材料 46

1.3.2.5　复合精冲工艺 47

1.3.3　精冲模具 48

1.3.3.1　模具的总体结构 48

1.3.3.2　精冲的模具间隙 49

1.3.3.3 刃口圆角的确定 49

1.3.3.4　齿圈压边装置 51

1.3.3.5　精冲模具的材料及热处理 52

1.3.4　精冲设备 55

1.3.5　经济型精冲技术 56

1.3.5.1　传统弹性元件式精冲模具 56

1.3.5.2　液压式精冲模架 58

1.3.5.3　氮气弹簧式精冲系统 59

1.4 冲裁加工中常见的问题及解决措施 60

1.4.1 冲裁毛刺及其消除方法 60

1.4.1.1 冲裁毛刺的产生及其预防措施 60

1.4.1.2 对冲裁件上已产生的毛刺的去除 61

1.4.2 防止冲裁件断面粗糙的措施 62

1.4.3　落料件产生挠曲及其预防措施 62

1.4.3.1 冲模间隙原因产生的挠曲 63

1.4.3.2　制件形状原因产生的挠曲 63

1.4.3.3 材料内部应力原因产生的挠曲 63

1.4.3.4　油、空气原因产生的挠曲 64

1.4.4 冲小孔时应注意的问题 64

1.4.4.1 凸模结构 64

1.4.4.2 凸模寿命 64

1.4.5　获得精密外轮廓件的方法 66

1.4.5.1 冲模结构 66

1.4.5.2　设计复合整修模具应考虑的问题 66

1.4.6 冲细长孔的问题 68

1.4.6.1 冲细长孔出现的问题 68

1.4.6.2　采取的措施 68

1.4.7 冲孔凸模的脱落和折断 70

1.4.7.1 凸模脱落 70

1.4.7.2　凸模折断 71

1.4.8　防止废料上升和堵塞的措施 72

1.4.8.1　废料上升的原因及防止措施 73

1.4.8.2　废料堵塞的原因及防止措施 73

1.4.9　冲制接近边缘孔的方法 74

1.4.9.1 冲制接近弯曲线附近的孔 74

1.4.9.2　先冲外形后冲孔 75

1.4.9.3　先冲孔后冲外形 76

第2章　弯曲变形及弯曲模具 77

2.1 弯曲变形过程的特点 77

2.1.1 中性层的内移 78

2.1.2　变形区内板料的变薄和增长 80

2.1.3　变形区板料剖面的畸变、翘曲和破裂 80

2.2　最小弯曲半径 81

2.2.1　最小弯曲半径的概念及其影响因素 81

2.2.1.1 最小弯曲半径的概念 81

2.2.1.2　最小弯曲半径的影响因素 81

2.2.2　最小弯曲半径的值 82

2.3 弯曲回弹 83

2.3.1 影响弯曲回弹的因素 84

2.3.2　减小弯曲回弹的措施 85

2.3.2.1 改进弯曲件的设计 86

2.3.2.2　采取适当的弯曲工艺 86

2.3.2.3　合理设计弯曲模具 87

2.4　弯曲件坯料长度的计算 89

2.4.1 弯曲角为90°的弯曲件 89

2.4.2 圆角半径r>0.5t的弯曲件 90

2.4.3 圆角半径r<0.5t的弯曲件 90

2.4.4　铰链式弯曲 90

2.5　弯曲力的计算 92

2.5.1 自由弯曲力 92

2.5.2　校正弯曲力 92

2.6　弯曲模具的设计 93

2.6.1 工作部分尺寸的确定 93

2.6.2　弯曲模具的主要结构 94

2.6.2.1　单角弯曲模 94

2.6.2.2　双角弯曲模 94

2.6.2.3　卷圆模 96

2.7 弯曲成形中常见的问题及解决措施 99

2.7.1 减小弯曲回弹的方法 99

2.7.2　控制弯曲件精度的方法 101

2.7.2.1 弯曲件高度不够的问题 101

2.7.2.2　弯曲件角度精度的控制 102

2.7.2.3　U形弯曲时的形状控制 103

2.7.2.4　Z形弯曲时的形状控制 104

2.7.3　弯曲件孔的位置精度及控制 104

2.7.3.1 弯曲件孔位不精确的形式及原因 104

2.7.3.2　两孔不同轴问题的解决 106

2.7.3.3　弯曲线和两孔中心连线不平行问题的解决 107

2.7.3.4　靠近弯曲线的孔容易产生变形的控制 107

2.7.3.5　保证孔与弯曲侧面位置尺寸的措施 108

2.7.4　弯曲后出现挠度和扭转的控制 108

2.7.4.1 防止措施 109

2.7.4.2　应特别注意的问题 110

2.7.5　弯曲端面不平的问题 110

2.7.6 弯曲件的底部凸起及防止措施 112

2.7.7　弯曲件表面擦伤问题 112

2.7.7.1　弯曲件的因素 113

2.7.7.2　弯曲模的因素 113

2.7.8　弯曲模磨损问题 114

2.7.8.1 弯曲件的因素 114

2.7.8.2　弯曲模的因素 115

2.7.8.3　润滑油 116

第3章　拉深工艺及拉深模具 117

3.1 拉深过程及其力学分析 117

3.1.1　拉深变形过程及变形分析 117

3.1.2　拉深变形的应力、应变状态 118

3.1.3　拉深件起皱与拉裂 121

3.1.3.1　起皱 121

3.1.3.2　拉裂 123

3.1.4 圆筒形件拉深的力学分析 123

3.1.5　拉深力的经验计算公式 125

3.2　圆筒形件拉深毛坯的设计 125

3.2.1　毛坯的计算原则及方法 125

3.2.2　修边余量的确定 126

3.2.3　毛坯直径的计算公式 126

3.3　无凸缘筒形件的拉深 129

3.3.1　拉深系数和极限拉深系数 129

3.3.2　影响极限拉深系数的因素 130

3.3.3　拉深系数和拉深次数的确定 131

3.3.4　首次拉深与以后各次拉深的变形特点 135

3.4　带凸缘筒形件的拉深 135

3.4.1 变形特点 135

3.4.2　拉深极限及拉深次数的确定 136

3.4.2.1　拉深极限 136

3.4.2.2　多次拉深的各次直径及次数 137

3.4.2.3　拉深方法 137

3.5　其他形状零件的拉深 140

3.5.1　阶梯形件拉深 140

3.5.1.1 由大阶梯到小阶梯的拉深 140

3.5.1.2 由小阶梯到大阶梯的拉深 141

3.5.1.3　浅阶梯形件的拉深 141

3.5.1.4 注意事项 141

3.5.2　锥形、球形件的拉深 141

3.5.2.1　锥形件的拉深 141

3.5.2.2　球形件的拉深 145

3.5.2.3　抛物面件的拉深 146

3.5.3　盒形件的拉深 147

3.5.3.1　盒形件的成形特点 147

3.5.3.2　毛坯形状和尺寸的确定 148

3.5.3.3　低盒形件拉深的成形极限 149

3.5.3.4　高盒形件的拉深 150

3.6　拉深工艺设计实例 152

3.6.1 汽车启动电机壳的成形工艺设计 152

3.6.1.1 结构特点 152

3.6.1.2 毛坯尺寸 153

3.6.1.3　主要成形工艺路线 156

3.6.2 升降器外壳冲压工艺设计 156

3.7　拉深模具设计要点 158

3.7.1　拉深模工作部分参数确定 158

3.7.1.1 圆角半径 158

3.7.1.2　拉深模间隙 158

3.7.2　凸、凹模工作部分尺寸的确定 159

3.7.2.1　确定原则 159

3.7.2.2　凸、凹模制造公差 160

3.7.3　不用压边圈的工作模结构 160

3.7.4　用压边圈的工作模结构 160

3.7.4.1　压边圈的应用范围 160

3.7.4.2　压边圈的结构 161

3.7.4.3　压料限位装置 161

3.7.4.4　锥形压边圈 162

3.8　拉深力、压边力和拉深功 162

3.8.1　拉深力 162

3.8.2　压边力 163

3.8.3　拉深功 163

3.8.4　选择压力机的原则 163

3.9　各种典型拉深模具的结构实例 164

3.10　变薄拉深 167

3.10.1 概述 167

3.10.2　变薄拉深工艺计算 168

3.10.2.1　坯料计算 168

3.10.2.2　变形程度和变薄系数 168

3.10.2.3　变薄拉深次数 168

3.10.2.4　各次毛坯的壁厚、直径和高度 168

3.10.3　变薄拉深模具设计要点 169

3.10.3.1　主要工作零件材料 169

3.10.3.2　模具结构 169

3.10.3.3　凹模设计 169

3.10.3.4　凸模设计 169

3.10.3.5　卸件装置 169

3.11 拉深成形中的润滑和退火 170

3.11.1 润滑 170

3.11.2　退火 171

3.12　拉深成形中常见的问题及解决措施 173

3.12.1　拉深裂纹产生的原因及其防止措施 173

3.12.2　防止拉深起皱的方法 173

3.12.3　球形件的拉深皱纹及其防止措施 174

3.12.3.1　产生的原因 174

3.12.3.2　解决方法 175

3.12.4　盒形件拉深时的侧壁回弹 176

3.12.4.1　现象和原因 176

3.12.4.2　解决方法 176

3.12.5　盒形件侧壁凹陷 176

3.12.6　拉深件底部鼓起或塌陷 177

3.12.6.1　底部鼓起 177

3.12.6.2　底部塌陷 177

3.12.7　拉深模的磨损问题 178

3.12.8　拉深时的摩擦高温黏结 179

3.12.9　浅盒形件拉深出现的问题 180

3.12.9.1　浅盒形件底部变形 180

3.12.9.2　浅盒形件壁部松弛 181

3.12.10　不锈钢的拉深问题 181

3.12.10.1 不锈钢的力学性能对拉深成形的影响 181

3.12.10.2 不锈钢拉深过程中常见问题及其原因 182

3.12.10.3　不锈钢常见拉深缺陷的预防措施 183

第4章　局部成形 186

4.1 胀形 186

4.1.1 起伏成形 186

4.1.2　管形凸肚 188

4.1.2.1　胀形变形程度 188

4.1.2.2　坯料尺寸计算 189

4.1.2.3　胀形力 189

4.2 翻边 190

4.2.1 内孔翻边 190

4.2.1.1　圆孔翻边 190

4.2.1.2　变薄翻孔 193

4.2.1.3　非圆孔翻边 194

4.2.2　外缘翻边 194

4.2.2.1 内凹曲线翻边 194

4.2.2.2　外凸曲线翻边 195

4.2.3　翻边模结构 198

4.3　缩口与扩口 200

4.3.1　缩口 200

4.3.2　扩口 201

4.4　整形与压印 203

4.5　局部成形的常见问题 204

4.5.1　胀形时产生裂纹的原因及其预防措施 204

4.5.2 翻边时边缘产生裂纹的原因及其预防措施 204

第5章　汽车覆盖件成形 209

5.1　概述 209

5.1.1 汽车覆盖件的定义 209

5.1.2　覆盖件成形的特点 209

5.1.3　对覆盖件的要求 211

5.1.4　覆盖件冲模的分类 212

5.1.4.1　拉深模 212

5.1.4.2　修边模 212

5.1.4.3　翻边模 213

5.2　覆盖件拉深成形模具设计 213

5.2.1　拉深件的冲压方向 213

5.2.2　工艺补充部分设计 215

5.2.2.1　确定工艺补充部分的原则 215

5.2.2.2　确定工艺补充部分要考虑定位可靠 215

5.2.2.3　确定工艺补充部分要考虑拉深条件 216

5.2.2.4　工艺补充部分的类型 216

5.2.3　压料面的确定 217

5.2.4　工艺孔及工艺切口 219

5.2.5 导向 221

5.2.5.1 压边圈和凹模的导向 221

5.2.5.2 凸模和压边圈的导向 226

5.2.6　拉深筋和拉深槛 226

5.2.6.1　作用 227

5.2.6.2 布置 228

5.2.6.3　结构 230

5.2.7　坯料定位 232

5.2.8　通气孔 233

5.2.8.1 作用 233

5.2.8.2　尺寸及布置 233

5.2.9　到位标志器 234

5.3　覆盖件切边模设计 234

5.3.1　切边模的分类 234

5.3.2　设计切边模应考虑的问题 234

5.3.2.1 拉深件在切边时的定位 234

5.3.2.2 冲压方向及其他要求 235

5.3.2.3　废料的排除 235

5.3.3　切边刃口的结构形式 235

5.3.3.1 整体式 235

5.3.3.2　镶块式 236

5.3.3.3　纵向切边 236

5.3.4　废料切刀 236

5.3.5　典型零件工艺实例 237

5.3.5.1　发动机罩外板 237

5.3.5.2　顶盖 238

5.3.5.3　左、右翼子板 239

5.3.5.4　左、右侧围外板 239

第6章　冲压模具设计常用资料 244

6.1　模具常用公差与配合 244

6.1.1　公差等级的选用 244

6.1.1.1　选用的一般原则 244

6.1.1.2　各公差等级的应用范围 244

6.1.1.3　公差等级与加工方法的关系 244

6.1.2　基孔制与基轴制极限偏差和配合 245

6.2　模具零件表面粗糙度 250

6.3　模具设计常用模架 251

6.3.1　后侧导柱模架 251

6.3.2 中间导柱圆形模架 264

6.3.3　对角导柱模架 280

6.4　常用成形设备 280

6.4.1　压力机的选择 280

6.4.1.1　压力机类型的选择 280

6.4.1.2　初选设备 280

6.4.1.3　设备做功校核 280

6.4.2 常用金属塑性成形设备的分类、型号及规格 281

6.4.2.1　机械压力机 288

6.4.2.2　液压机 288

6.5　冲压模具材料及热处理 288

6.5.1 冲压模具材料的选取原则 288

6.5.2　常用的冲压模具材料及热处理 289

6.5.2.1　碳素工具钢 289

6.5.2.2　高碳低合金冷作模具钢 291

6.5.2.3　冷作模具高速钢 296

参考文献 299