冲压模具设计项目教程 教学课件 ppt 作者 袁小江 项目四

项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,项目目标,1、了解冲压成形工艺中局部成形、局部胀形的工艺特点。 2、了解冲压成形工艺中翻边、翻孔的工艺特点。 3、了解冲压成形工艺中缩口、扩口的工艺特点。 4、了解冲压成形工艺中整形、旋压等局部成形的工艺特点。 5、能分析简单零件的冲压成形工艺中的局部成形工艺。 6、能进行翻孔、翻边成形工艺的预孔尺寸计算。 7、能分析具有局部成形零件的工序并设计简单成形工艺的模具结构。,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,项目介绍 端盖零件是一款汽车零部件产品，其产品如图所示。端盖零件材料为SUH409耐热钢（日本JIS标准耐热钢），SUH409耐热钢常用于发动机排气管等动力系统排气部分，材料厚度为t=1.5mm。端盖零件具有较为典型的局部成形的特点。,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,一、胀形 胀形是利用模具强迫板料厚度变薄和表面积增大以获得所需零件的冲压工艺方法。常用的胀形成形工艺有起伏成形（局部成形）、圆柱空心坯料的胀形等。 1、起伏成形（局部成形） 起伏成形也称局部成形，是在板料上局部发生胀形而形成凸起或凹进的冲压工艺方法。常见的起伏成形有压加强筋、压凸包、压字等，如下图所示。经过起伏成形后的冲压件，特别是生产中广泛应用的压筋成形，不仅提高了强度、刚度，而且还美化了零件的外观。,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,起伏成形相当于深度不大的局部拉深，主要是靠局部材料的变薄来实现的。所以起伏成形的极限变形程度常用变形区的伸长率来近似确定，即：,2、圆柱形空心毛坯胀形 圆柱形空心毛坯胀形是指将空心件或管状坯料沿径向向外扩张，胀出所需凸起曲面的一种冲压加工方法。用这种方法可制造如高压气瓶、波纹管、自行车三通接头以及火箭发动机上的一些异形空心件。 根据所用模具的不同可将圆柱形空心毛坯胀形分成两类：一类是刚性凸模胀形；另一类是软体凸模胀形。,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,二、翻边 翻边是指利用模具将工件上的孔边缘或外缘边缘翻成竖立的直边的冲压工序。根据工件边缘的形状和应变状态不同，翻边工件可分为内孔翻边和外缘翻边；根据竖边壁厚的变化情况，可分为不变薄翻边和变薄翻边；外缘翻边又可分为外凸外缘翻边和内凹外缘翻边。如下图所示。,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,翻边示意图,翻边主要有两种：,1、内孔翻边,2、外缘翻边,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,三、缩口 缩口是将预先成形好的圆筒件和管件坯料通过缩口模具将其口部直径缩小的一种成形方法。缩口的应用比较广泛，可用于子弹壳、钢制气瓶、钢管拉拔、自行车车架管等的加工。 在缩口变形的过程中，坯料变形区受到两个方向的压应力作用，其中切向压应力是主应力，使直径缩小，厚度和高度增加，易产生切向失稳而起皱。而非变形区的筒壁由于受到轴向压应力作用，易产生轴向失稳而起皱。所以失稳起皱是缩口加工的主要障碍。缩口的变形程度可用坯料缩口后的直径与缩口前的直径之比来表示，该比值称为缩口系数。材料塑性越好，厚度越大，所允许的缩口系数越小，当零件缩口系数小于其允许值时，则需采用多次缩口。常见的缩口形式有斜口式、直口式和球面式，如下图所示。 缩口模的结构根据支承情况分为无支承、外支承和内外支承三种。无支承形式，其模具结构简单，但缩口过程中坯料稳定性差，允许的缩口系数较大；外支承形式，缩口时坯料稳定性较前者好；内外支承形式其要吴萎构较前两者复杂，但缩口时坯料稳定性最好，允许的缩口系数为三者中最小。,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,四、校平与整形 校平与整形是指利用模具使坯件局部或整体产生不大的塑性变形，以消除平面误差，提高制件形状及尺寸精度的冲压成形方法。,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,1、校平与整形的工艺特点 校平与整形允许的变形量很小，因此必须使坯件的形状和尺寸与制件非常接近。校平和整形后制件精度较高，因而对模具成形部分的精度要求也相应提高。通常校平与整形工艺安排在成形工艺之后，一般为最后一道工序。 校平与整形时，应使坯件内的应力、应变状态有利于减少卸载后由于材料的弹性变形而引起制件形状和尺寸的弹性恢复。 2、校平 校平多用于冲裁件，以消除冲裁过程中拱弯造成的不平。对薄料和表面不允许有压痕的制件，一般采用光面校平模；对较厚的普通制件，一般采用齿形校平模。 3、整形 整形一般用于弯曲、拉深成形工序之后。整形模与一般成形模具相似，只是工作部分的定形尺寸精度高，表面粗糙度值要求更低，圆角半径和间隙值都较小。,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,五、旋压 旋压是将平板或空心坯料固定在旋压机的模具上，在坯料随机床主轴转动的同时，用旋轮或赶棒加压于坯料，使之产生局部的塑性变形。在旋轮的进给运动和坯料的旋转运动共同作用下，使局部的塑性变形逐步地扩展到坯料的全部表面，并紧贴于模具，完成零件的旋压加工。 旋压加工的优点是设备和模具都比较简单（没有专用的旋压机时可用车床代替），除可成形如圆筒形、锥形、抛物面形成或其它各种曲线构成的旋转体外，还可加工相当复杂形状的旋转体零件，以及大型反射体等零件。缺点是生产率较低，劳动强度较大，比较适用于试制和小批量生产。选压通常有普通选压合变薄旋压两种。,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,六、冷挤压工艺与模具 将挤压模具装在压力机上，利用压力机简单的往复运动，使金属在模腔内产生塑性变形，从而获得所需要尺寸、形状及一定性能的机械零件。挤压通常是在室温条件下进行的，不需要对毛坯进行加热，所以常称为冷挤压。冷挤压加工可以在冷挤压压力机上进行，也可以在普通机械压力机(冲床)、液压机、摩擦压力机或高速锤上进行。 根据冷挤压时金属流动方向与凸模的运动方向的关系，可以将冷挤压分为正挤压、反挤压、复合挤压合径向挤压。,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,项目实施成形工艺分析,端盖零件材料为SUH409耐热钢（日本JIS标准耐热钢），材料厚度为t=1.5mm。端盖零件的结构不是很复杂，具有冲压成形工艺中典型的局部成形的工艺特点。端盖零件以中间的大平面作为零件的基准面，周边有成形的轮廓，内部平面有一个翻孔。 根据端盖零件的结构特点分析其成形工序，零件内部平面上的翻孔是个独立的特征，是一道独立的工序；端盖周边的轮廓形状具有较浅深度的拉深特点，可以通过一次拉深得到深度的拉深件，同时零件周边上有R4的断面与基准平面约70°夹角的弧边，由于拉深工艺中需要以零件的周边凸缘为压边圈，所以零件的周边的弧边特征不能与拉深工艺同时进行。为了降低成本，减少模具工序数量，可以将端该零件的翻孔工艺与周边弧边的成形工序设置在一付模具上（两工序的结构特征上有一定的设计空间）。,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,项目实施模具设计,端盖零件弧边成形与翻孔模具结构如图所示：,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,拓展项目转向器固定支架零件成形与模具设计,转向器固定支架零件如下图所示，零件具有较为复杂的空间轮廓形状，零件成形的过程中材料的流动、变形量会比较大，零件的成形工艺是一种拉深、弯曲、局部成形等的综合成形工艺，由于零件的成形过程不易控制，所以在实际生产中，这类复杂成形的模具往往要经过多次试模、调整才能最终确定模具生产的相关参数（特别是压边力等参数）。转向器固定支架零件材料为热轧钢板SPHE，材料厚度t=0.9mm。 零件除了具有复杂的形状之外，其各个面上还有一些冲裁孔和翻孔，由于零件成形时材料的变形、流动的影响，这些特征孔的成形工序不能设置在零件复杂成形之前。,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,转向器固定支架零件,由于零件成形时材料的流动、变形，零件的最大周边轮廓在成形后将会变得杂乱无序，无法得到如下图所示零件规则均匀的周边轮廓形状与尺寸，所以零件需要在成形工艺之后设置切边工艺。零件具有局部成形的特点，这些特征往往在零件整体成形时无法成形到位，同时考虑零件材料具有一定的回弹等特性，故需要在零件整体成形之后设置整形工艺。,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,转向器固定支架零件整体成形工序图,根据上述零件的工艺分析，转向器固定支架零件冲压成形的基本工序可划分为：落料、整体成形、整形、切边、冲孔（侧冲孔、翻孔等）。零件成形需要均匀、平稳的力，所以选用油压机作为成形设备。,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,根据上述零件的工艺分析，转向器固定支架零件的整体成形工序图如下图所示。零件的整体成形工序之前先进行落料工序，由于零件成形条件复杂，需要进行切边，为避免零件生产产生过多的废料，提高材料利用率，所以落料模具需要在整体成形模具试模、调整确定了合理的落料件尺寸之后才能进行设计、生产。整体成形用的落料件（试模片）可以用切割等加工方法获得。,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,项目四 端盖零件成形工艺与模具设计,转向器固定支架零件整体成形比较复杂，材料的流动、变形比较严重，模具采用压边圈8与凹模6配合压紧料片，零件成形前，顶块7在机床液压油缸21、过桥板2、导向柱19的作用下，使成形顶块的基准平面与凹模6的才成形平面大致平行，之后凸模9向下运动，推动顶块进入凹模内进行零件的成形。零件的外缘边是该零件成形的基准边，零件成形时的方向（凸模、凹模的位置）如右图所示。,