9 精密成形技术(3-3).ppt

精密、复杂板料成形技术 4 精密冲裁 技术 精密冲裁（简称精冲）是通过改变模具结构，增大变形区静水压力来抑制裂纹的产生，从而提高制件精度，改善断面质量的冲裁方法。精冲工艺有齿圈压板冲裁、负间隙冲裁、小间隙圆角刃口冲裁、对向凹模冲裁、挤光和整修等。这里介绍应用广泛的齿圈压板冲裁。 精冲可取代扁平类零件的机械加工，具有优质、高效、低耗的特点，技术经济效果显著。70年代以来，该项技术在仪器仪表、汽车、运输机械、纺织机械、航空器等部门得到了推广应用。一辆小轿车就采用70多种精冲件，已成为汽车制造业降低成本增加产量的重要技术措施之一。图4-1为由4个精冲件组成的卡车控制液压泵。图4-2为由两个4mm厚的精冲件组成的行星齿轮机构。 4.1 精密冲裁的变形特点 （1）精冲过程 图4-3显示了精冲的全过程。由图中可见，精冲是在V形压边圈4和反压板2压紧材料的条件下进行的。由于材料被挤入模具，卸料、顶件和出料较普通冲裁困难。 （2）力—行程曲线 图4-4为精冲力—行程曲线，图中虚线表示普通冲裁力—行程曲线。可见，精冲力大，最大力持续时间长，与普通冲裁相比，变形功要大得多。此外，压边力、反压力和卸、顶件力都较大。 （3）区域性特征及变形区应力应变状态 从图4-5图中可见，变形区材料纤维沿厚向有很大伸长，沿径向纤维密集且有压缩；冲裁接近完成时，制件和条料仍然保持为一个整体。从图4-4也可看出，在接近精冲终了，制件和条料之间仍然保持一定的强度，继续冲裁还需要足够的冲裁力，直到精冲结束为止。 如图4-6a所示，塑性变形主要集中在AB联线间的Ⅰ、Ⅱ两个区内，Ⅲ区受Ⅰ、Ⅱ区的影响也会产生少量塑性变形，Ⅳ区为弹性变形区。在精冲过程中，Ⅰ区的材料将被凸模逐渐挤压到条料上，Ⅱ区的材料将被凹模逐渐挤压到工件上，产生倒锥。 如图4-6b所示，精冲时，变形区材料处于三向压应力和平面应变状态。 （4）剪切面的加工硬化 变形集中在凸、凹模刃口之间的一定区域内，形成了剪切表面层的加工硬化。如图4-7所示，由于加工硬化，表面硬度超过原始硬度一倍多；表面的硬化曲线呈半梨状，沿厚度方向逐渐增加；变形区硬度分布由表层向内层逐渐降低。 4.2 精密冲裁对原材料的要求 （1）精冲件用材料应符合有关标准的规定。精冲件用材料应有质量合格证书。（2）生产厂根据需要，按有关标准及质量合格证书对材料部分或全部检验项目进行复检，复检合格方可投入生产。（3）当材料表面不能满足精冲件图样要求时，如材料表面有氧化层、污物或其他缺陷，应采用相应工艺措施将其清除。 （4）对于中、高碳钢和合金钢，碳化物球化率应在90%以上，且均匀分布。若不符合要求，精冲前要进行球化退火处理。退火工艺按JB 3814的规定进行。（5）精冲件常用材料参见表4-1，未列入的材料可参照表中与其化学成分相接近的材料来判定。 4.3 精密冲裁件结构工艺性 （1）基本概念及一般原则1）精密冲裁件的工艺性  零件在精密冲裁时的难易程度。影响精冲件工艺性的因素有：零件的几何形状、零件的尺寸和形位公差、剪切面质量、材质及厚度。其中零件的几何形状是主要的影响因素。 2）精密冲裁件的结构工艺性  零件几何形状对工艺性的影响。在满足技术要求的前提下，精冲件的几何形状应力求简单，尽可能是规则的几何形状，避免尖角。正确设计精冲件有利于提高产品质量，延长模具寿命，降低生产成本。 3）尺寸极限范围  实现精密冲裁的零件尺寸极限范围。取决于模具的强度、寿命和剪切面质量。 （2）精密冲裁件的结构要素1）圆角半径2）槽和悬臂的宽度 3）环宽 4）孔径和孔边距 5）齿形模数 6）半冲孔相对深度 4.4 精冲复合工艺 在精冲过程中,通过连续模或复合模和其他工艺(如挤压、半冲孔、压扁、压印、压沉头和弯曲工艺等)复合的冲压加工方法称为精冲复合工艺，它是精冲工艺的发展和延伸。就产品对象而言，这种复合工艺已从等厚的精冲件发展到了不等厚的精冲件；就工艺而言，它已从板料单一分离工艺发展成了成形与分离的组合工艺。 （1）带凸台精冲件的分类 如图4-8所示，带凸台精冲件可分为冲裁型、挤压型和模锻型三类。 （2）精冲半冲孔1）变形过程分析  图4-9所示为半冲孔变形区金属的宏观流线。由图中可见，与普通冲裁不同，凸模进入材料深度超过料厚的3/4，材料仍未分离，变形区材料发生了剧烈的变形后仍保持为一个整体 如图4-10所示，在半冲孔凸模、顶杆、凸凹模和反压板的强压