金属零件的加工成型

 时间:2015-02-12 15:31:06 贡献者:pingguo262

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mim 粉末冶金 金属注射成型加工金属零件商品大图
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目录 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 冲压加工概述 普通冲裁 弯曲成形 拉延成形 翻边成形 整形 冲压材料 冲压生产工艺1

第一节冲压加工概述1.冲压车间工艺流程原材料 (板料和卷料) 入库 → 开卷线 → 大件清洗涂油、 小件开卷剪切 →(10、20、30、40、50 冲压生产线) → 专检) → 合格件防锈 → 入库安装模具调试首件合格 →投入批量生产(自检、2.冷冲压的概念及特点 2.1 冷冲压的定义 冷冲压是指在常温下,利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力,使其产生分离或塑性 变形,从而获得所需要零件的一种压力加工方法。

2.2冷冲压的特点产品尺寸稳定,精度高,重量轻,刚度好,互换性好,高效低耗,操作简单,易于实现自 动化。

3.冷冲压基本工序的分类冷冲压概括起来分两大类:分离工序和成形工序。

3.1 分离工序 是板料在外力作用下沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和切断面质量的成品和 半成品。

分离工序分:落料、冲孔、切断、修边等工序名称图示特点 用冲模沿封闭曲线冲切,冲下落料部分是零件。

用于制造各种形 状的平板零件 用冲模沿封闭曲线冲切,冲下冲孔部分是废料。

用于制造各种形 状的平板零件2

用冲模沿不封闭曲线冲切产 切断 生分离将成形零件的边缘修切整齐 修边 或切成一定形状3.2 成形工序是坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的成 品和半成品。

成形工序分:拉延、翻边、整形、翻孔、弯曲等工序名称 图示 特点把板料毛坯成形制成各种开 拉延 口空心零件把板料或半成品的边缘沿一 翻边 定的曲线按一定的曲率成形 成竖立的边缘 为了提高已成形零件的尺寸 整形 精度或获得小的圆角半径而 采用的成形方法 在预先冲孔的板料或半成品 翻孔 上或未经冲孔的板料制成竖 立的边缘3

把板料沿直线弯成各种形状, 弯曲 可以加工形状极为复杂的零 件3.3 各工序名称及其代号工序名称 代号 工序名称 代号拉延 DR 切角 CT修边 TR 翻口 BU冲孔 PRC 压合 HEM整形 RST 落料 BL成形 FO 弯曲 BE翻边 FL 切开 SEP翻孔 BUR 斜楔冲孔 CAM-PRC第二节普通冲裁冲裁,在广义上讲,是分离工序的总称。

它是利用模具使板料产生分离的冲压工序,简单 的说它是利用冲模在压力机上使板料分离的一种冲压工序,它包括落料,冲孔,切断,切边, 切口等多种工序,但一般来说主要是指落料和冲孔工序。

1.冲裁变形过程分析 1.1 冲裁变形过程 (1)弹性阶段 由于凸模所施加的压力,板料产生弹性弯曲,板料与凸 凹模接触处形成很小的圆角,随着凸模继续压入,材料内的 应力达到弹性极限。

(2)塑性变形阶段部分材料被挤入凹模, 板料内部应力达到屈服极限, 凸、 凹模刃口处出现细微裂纹,说明材料开始破坏,因而塑性变 形阶段告终。

(3)断裂分离阶段材料内部应力达到强度极限,凸凹模刃口处的裂纹不断 向材料内部扩展,在凸、凹模间隙合理的情况下,上下裂纹 重合,材料产生分离。

冲裁的过程中,变形是很复杂的,除了剪切变形外,还存在拉 深、弯曲、横向挤压等变形,所以,冲裁件及废料的平面不平整, 常有翘曲现象。

1.2 冲裁断面与间隙4

一般冲裁断面明显分为三个特征区:圆角带、光亮带、断裂带。

圆角带 与材料的硬度有关,软材料的圆角带大光亮带与材料的塑性有关,塑性好的材料,光亮带大断裂带间隙对制件断面质量的影响:与材料的塑性有关,塑性差的材料,断裂带大1.断裂带2.光亮带3.圆角带可以从图中看出: (1)间隙过小光亮带出现间断,且中间有毛刺出现,冲裁质量一般,严重时会在 光亮带上产生撕裂;(2)间隙过大光亮带很窄,严重时几乎消失, 而断裂带很大, 毛刺很大, 极易产生撕裂。

2.冲裁力的计算 2.1 冲裁力 冲裁力是材料对凸模的最大抵抗力,用平刃冲裁时,冲裁力为:P=Ltσ b≈1.3Ltτ式中:L---冲裁周边长度(mm) t ----材料厚度(mm) 2 τ----材料抗剪强度(N/mm ) σb----抗拉强度极限(N/mm2) 为了减少冲裁 力,经常采用阶梯冲裁,斜刃冲裁,波浪形刃口冲裁,加热冲裁。

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3.冲裁件的排样 在冲压零件的成本中,材料费用占 50%以上,因此材料的经济利用是—个重要问题。

冲裁件在条料或板料上的布置方法叫排样。

排样不合理就会浪费材料,衡量排样经济性 的标谁是材料利用率,也就是工件的实际面积 A0 与板料面积 A 的比值,即A0材料利用率=--------------×100%A其中板料面积 A 包括工件面积与废料面积, 废 料分为工艺废料和结构废料两种。

搭边和余料属于 工艺废料;冲孔废料属于结构废料,一般由工件的 形状特点决定,不能改变。

搭边:排样时工件之间 以及工件与条料侧边之间留下的余料称为搭边。

作 用是补偿定位误差,保证冲出合格的样件;搭边还 可以使条料具有一定的刚度,便于送料。

排样有三种:(1) 有废料排样。

我们目前的落料件基本 都属于此种排样。

例如:S11 后地板后横梁横 臂板、S11 后底板后横梁直臂板、S11 左/右前纵梁本体Ⅰ、B11 控制臂上/下体。

(2)少废料排样。

沿工件部分外形冲裁,只局部有搭边和余料。

(3)无废料排样。

无任何搭边。

常用的排样类型第三节弯曲成形6

1.弯曲及弯曲变形特点 1.1 弯曲的定义 弯曲是把平板坯料在冲模压力下或通 过专用设备弯折成一定角度,制成各种 形状零件的一种冲压工艺方法。

内侧1.2 弯曲变形特点a. 弯曲变形主要集中在圆角部分,除 圆角部分的平直部分保持不变。

b. 变形区纤维的变形沿厚度方向而不 同, (如右图) 内侧 B-B 受压缩变形, 外侧 B-B 受拉伸变长,在内外层之 间 O-O 纤维长度不变,即中性层。

c. 在变形区材料厚度变薄。

1.3 板料弯曲过程 板料在弯曲时,一般经过以下几个阶段: ⑴ 弹性弯曲阶段板料在外加弯曲力矩的作用下,首先发生弯曲变形,即通过弹性弯曲阶段。

在外加弯曲力 矩消失的情况下,零件总会恢复到原来的形状; ⑵ 塑性弯曲阶段 随着弯矩的增加,板料弯曲变形增大,板料内外层金属先达到屈服极限,板料开始由弹性变形阶段转入塑性变形阶段。

随着弯矩的不断增加, 塑性变形就由表向里扩展, 最后使整个断面进入塑性状态。

2.弯曲回弹弯曲变形过程中,材料本身除了塑性变形外,必然同时伴有弹性变形的过程。

当弯曲后去 掉外力时,弹性变形部分将立刻恢复,使弯曲件的弯曲件的弯曲角与弯曲半径发生改变,而 不再和模具形状一致,这种现象称为弯曲件的回弹。

(例如二冲 S11 发罩内板和 S11 前挡板, S11 后纵梁本体回弹都比较大,从而一定程度的影响了焊装装配)2.1 在弯曲时,影响回弹的主要因素 在弯曲作业中,影响的因素很多,其中主要有以下几方面: ⑴ 材料的力学性能 在弯曲精度比较高的零件时,为了减少回弹值,应选择力学性能分布较均匀 的金属板料。

⑵ 材料表面质量 板材厚度上的精度、表面质量和平度,对回弹有较大影响。

若板料厚度上公 差范围大,其回弹角的波动就大;板料厚度越薄,受这方面的影响就越大。

此外, 若材料表面不平、凸起及有杂质,则在弯曲时将会产生应力集中,因而对回弹有 较大的影响。

⑶ 相对弯曲半径 r/t7

r---指弯曲半径。

t---指料厚。

r/t 越大,则回弹值越大。

故为了减小回弹的影响,一般都选择小的相对弯 曲半径。

但过小的弯曲半径使弯曲处破裂。

必须均衡考虑。

⑷ 弯曲角 弯曲角越大,表示变形区越大,但是弯曲角与弯曲半径的回弱值无关。

⑸ 弯曲件的形状及模具工作部分尺寸 弯曲件的几何形状及模具工作尺寸对回弹值有较大影响。

例如,在弯曲过程 中,U 形件比 V 形件的回弹性要小些。

这是因为 U 形件的底部在弯曲中有拉伸变 形的成分,故回弹要小。

⑹ 弯曲作用力的影响 一般情况下,弯曲作用力小时,则回弹角大。

增加作用力,实际上弯曲带校 正基本上可以使回弹角减小或趋近于零。

2.2 减少弯曲回弹的措施 (1)改进弯曲件局部结构和选用合适材料例如,在弯曲件变形处压制加强筋,用以提高零件刚度减少回弹;又如在选用板材时,可 采用弹性模数大而屈服极限值较低的材料进行弯曲,可以减少回弹;对于一些硬材料,弯曲 前进行退火处理,也可减少回弹。

(2)补偿法根据弯曲件的回弹趋势和回弹量大小、修正凸模或凹模工作部分的形状和尺寸,使工件的 回弹量得到补偿。

一般来说补偿法是消除弯曲件回弹最简单的方法,在实际生产中得到广泛 应用。

第四节 拉延成形1.拉延概述 1.1 拉延定义 拉延是利用专门的模具将冲裁或剪裁后的平板坯料制成开口的空心件的一种冲压工艺方 法,用拉延工序,可以制成筒形、阶梯形、锥形、球形、方盒形和其他不规则形状的薄板工 具,拉延所用的模具一般是由凸模、凹模和压边圈三部分组成。

1.2 拉延变形的特点(对轴对称的零件)(1) 其凸模、 凹模与冲裁时不同, 它们工作部分 没有锋利的刃口,而是做成一定的圆角半 径, 并且其间隙也稍大于板料的厚度。

在凸 模的作用下, 毛坯在凹模两端面和压边圈之 间的缝隙中变形, 并被拉入凸凹模之间的间 隙里形成空心零件的壁, 所以拉伸时毛坯的 外部环形部分是变形区, 而底部通常是不参 加变形的不变形区。

(2) 毛坯变形区在切向压应力和径向拉应力的8

作用下,产生切向压缩与径向伸长的变形。

(3) 变形程度主要受毛坯传力区的承载能力的限制。

(4) 厚度的变化,侧壁变厚,底部变薄。

1.3 汽车覆盖件的简介 1.3.1 汽车覆盖件的拉延 汽车覆盖件与一般冲压件相比,具有材料薄,形状复杂,多为空间曲面,结构尺寸大和表 面质量要求高等特点。

在汽车覆盖件中,形状简单、深度浅的覆盖件一般采用单动压力机来成型;形状复杂、深 度深的覆盖件必须采用双动压力机成型。

这是因为单动压力机的压料力是靠机床下面的油缸 或气垫获得的,油缸(或气垫)的压力和行程都比双动压力机小得多,它不能提供较大压料 力和大行程的复杂深拉延件所需的成型力。

其次,单动压力机所用拉延模的压料圈比较薄, 刚性相对弱,亦不能适应复杂深拉延件的成型。

双动压力机所用拉延模的结构比较简单,主要由三大件(凸模、凹棋和压料圈)或四大件(凸模、凸模固定座、凹模和压料圈)组成。

这种拉延模呈正装形式,凸模和压 料圈在上, 分别安装在压力机内、外滑块上,凹模在下,直接装在下台面垫板上。

凸棋与压 料圈、凹模 与压料圈之间分别装有内、外导向装置。

模具的轮廓尺寸和闭合高度必须严格适 应压力机 技术参数的要求,设计时要慎重决定。

在轿车(典型三厢)上的覆盖件中,有 13 种冲压件是外表面 件,分别为:两围:左/右侧围 四翼:左/右前翼子板、左/右后翼子板 四门:左/右前门外板、左/右后门外板 三盖:顶盖、发动机盖外板、行李仓盖外板、 除了上述的 13 种外表面件以外,轿车上的覆盖件还包括:前底板、后底板、前挡板、发动 机盖内板、行李仓盖内板、四门内板等等。

1.3.2 对覆盖件的要求如下:(1) 尺寸和形状应符合检具和经过焊装合件匹配的样件。

(2) 表面质量好。

外覆盖件(尤其是轿车的外覆盖件)表面不允许有波纹、皱纹、凹痕、 划伤、擦伤、压痕等缺陷,棱线应清晰、平直、曲面应圆滑、过渡均匀。

(3) 刚性好。

覆盖件在成形过程中,材料应有足够的塑性变形,以保证零件具有足够的刚 性。

(4) 良好的工艺性。

覆盖件应具有良好的冲压工艺性能和焊接工艺性能, 以降低冲压和焊9

装的生产成本。

冲压工艺性,主要是看各工序,特别是拉深工序能否顺利进行、能否 稳定生产。

第五节翻边成形翻边是将坯料上的孔或曲线外缘翻出凸缘的成形方法, 可以分为翻孔和外缘翻边两种形式, 这两种形式在变形性质,应力状态及生产上的应用都有所不同。

孔的翻边是在预先冲好孔的基础上,依靠材料的拉伸沿一定的曲线翻成竖立凸缘 的冲压方法。

外缘翻边是沿毛坯曲边,借材料的拉伸或压缩,形成高度不 一的竖边。

1.翻孔工艺变形特点在翻孔过程中,材料沿切线方向伸长,材料厚度变薄,孔口处的纤维拉伸变形程度最大, 变形最明显。

2翻孔间隙翻孔过程中,材料沿周向伸长,其厚度沿翻孔的高度方向逐渐变薄,翻孔模凸、凹模之间 的间隙应大于材料厚度,一般圆孔翻边凸、凹模之间的间隙(单边)可控制在(0.75-0.85)t, 使直壁稍微变薄,以保证竖边成为直壁。

3外缘翻边外缘翻边分为外凸轮廓和内轮廓的翻边,外凸轮廓轮廓的翻边也叫压缩类的翻边,其变形 性质和应力状态类似于不用压边圈的浅拉深,内轮廓的翻边也叫伸长类的翻边和孔的翻边类 似。

第六节 整形整形是将以成形的工件校成准确的形状和尺寸的方法。

1拉深件的整形带凸缘拉深件常因凸缘圆角半径(即凹模圆角半径)过小,拉伸时材料流动受阻而破裂, 因此,拉深模需要加大凹模圆角半径,再通过整形减小圆角半径。

2弯曲件的整形由于材料弯曲后产生回弹,影响了工件的形状和尺寸,对于精度要求很高的弯曲件,10

通过弯曲后再进行整形。

第七节1.冲压材料:冲压材料1.1 板材的分类和名称 板材是指各种形状的半成品,如:薄板、中板、厚板、窄带材、带材等。

按厚度分:厚板(4mm 以上) 、中板(3-4mm) 、薄板(3mm 以下) 按轧制状态分:热轧钢板、冷轧钢板 冷轧钢板生产工艺(宝钢) :矿石→高炉炼铁→转炉炼钢→连铸(板坯)→热连轧→酸洗 →冷连轧→连续退火(-热镀锌)→卷取/其他(电镀锌/纵剪成带/横剪成 板/) 热轧钢板生产工艺(宝钢) :矿石→高炉炼铁→转炉炼钢-连铸(板坯)→除鳞→精轧→ 冷却→卷取→热轧卷(-冷轧)→矫直/纵剪/横剪 1.2 合金及合金钢 我们通常所用的钢实际上就是铁碳合金,碳渗于铁基中形成固溶体,根据含碳多少,可 以划分为低、中、高三类碳钢。

合金钢无疑是铁基中渗入或固溶了其他的金属元素,从而改善了钢的塑性,比如 08Al 之 类板料,主要是 Al、Fe 合金,有了这样的组合,板材的塑性大大改善,能够适应冷冲压的变 形。

1.3 板料对冷冲压的影响 (1)钢板的厚度公差 钢板厚度公差超差是指钢板的实际厚度超过标准允许的偏差, 它不仅影响零件冲压开裂, 表面起皱,零件回弹,甚至可能造成重大的模具事故。

这是影响冲压成败三要素之一。

钢板厚度公差波动的大小,实际上影响模具对零件施加压力的大小,金属流动的难易, 从而影响零件冲压开裂和起皱。

(2)钢板的表面缺陷 按规定,热轧钢板的表面不得有裂纹、结疤、折叠、气泡、分层和夹层等对使用有害的 缺陷。

但允许有深度(或高度)不超过厚度公差一半的麻点、凹陷、划痕等轻微、局部的缺 陷,并保证钢板的最小厚度。

冷轧和热轧钢板的任何表面缺陷的存在,特别是超出标准允许的表面缺陷,都会成为影 响零件冲压开裂、涂漆质量和车身外观质量的直接原因。

1.4 钢板的化学成分 (1)碳。

碳是钢中的一种最基本的元素,它提高钢板的强度,特别是抗拉强度。

(2)硅。

硅能提高冷轧钢板的强度。

(3)锰。

可防止钢过氧化和冷轧钢板边部避免产生龟裂的有利作用。

(4)磷。

具有良好的冷轧退火功能。

但磷有冷脆性,对焊接性能也有不利影响。

(5)硫。

对冲压有害无益的元素。

(6)铝。

防止钢板时效、作为强脱氧剂、有利于深冲性能。

1.5 表征钢板的主要力学性能指标11

a.强度: 金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。

屈服强度、抗拉强度是极 为重要的强度指标,是金属材料选用的重要依据。

强度的大小用应力来表示,即用单位 面积所能承受的载荷(外力)来表示,常用单位为 MPa。

b.屈服强度:金属试样在拉力试验过程中,载荷不再增加,而试样仍继续发生变形 的现象,称为“屈服”。

产生屈服现象时的应力,即开始产生塑性变形时的应力,称为屈 服点,用符号 σs 表示,单位为 MPa。

一般的,材料达到屈服强度,就开始伴随着永久 的塑性变形,因此其是非常重要的指标。

c.抗拉强度:金属试样在拉力试验时,拉断前所能承受的最大应力,用符号 σb 表 示,单位为 MPa。

d.伸长率:金属在拉力试验时,试样拉断后,其标距部分所增加的长度与原始标距 长度的百分比,称为伸长率。

用符号 δ 表示。

伸长率反映了材料塑性的大小,伸长率越 大,材料的塑性越大。

e.应变强化指数 n:钢材在拉伸中实际应力-应变曲线的斜率。

其物理意义是, n 值高,表示材料在成形加工过程中变形容易传播到低变形区,而使应变分布较为均匀, 减少局部变形集中现象,因此 n 值对拉延胀形非常重要。

f.塑性应变比 r 值:r 值表示钢板拉伸时,宽度方向与厚度方向应变比之比值。

r 值越大,表 示钢板越不易在厚度方向变形(越不容易开裂) ,深冲性越好。

1.6 钢板表面质量 级别 较高级的精整 表面 高级的精整表 面 超高级别的精 整表面 代号 特征 FB(O3) 表面允许有少量不影响成型性及涂、镀附着力的缺陷,如划伤、压 痕、麻点、辊印及氧化色 FC(O4) 产品二面种较好的一面无肉眼可见的明显欠缺,另一面必须至少达 到 FB 的要求 FD (O5) 产品二面中较好的一面不得有任何缺陷,即不能影响涂漆后的外观 质量货电镀后的外观质量,另一面至少达到 FB 级2.汽车冲压用钢板应具有以下三方面的基本质量要求: (1)良好的表面质量。

材料的表面应光洁平整,无分层和机械性质的损伤,无锈斑、氧化皮及其它附着物。

(2)严格的厚度尺寸公差。

材料的厚度公差应符合国家规定标准。

(3)优异的深冲性能。

材料应具有:良好的塑性、屈强比小、板厚方向性系数大、材料的屈服极限与弹性模 量的 3.冷冲压用钢板 冷冲压过程中所用的板料大多为冷轧薄板。

冷轧薄板因具有板面平整、尺寸精度高而受到冷冲压的青睐。

因国家和地区而异,薄板 的称谓(或牌号)大相径庭,但其组织结构及物化性能却大同小异。

目前,冲压车间所用的12

牌号大部分为 St 系列,例如:St13、St14、St16 等。

相同牌号的材料也会因为冲压性能的 不同,继续细分。

大体可分为 F 级,HF 级,ZF 级;F,H,Z 分别为汉语拼音复杂级,很复杂 级,最复杂级的第一个字母,一目了然。

分别用于复杂级冲压件,很复杂级冲压件及最复杂 级冲压件的制件。

以上的 St 系列板与我国的 08AL 系列板材性能大体是相同的,从本质上来 讲都是 08Al 系列超低碳合金钢。

下表是常用汽车钢带的力学性能参数:热轧钢板(钢带)部分品种 冷成形用热 轧钢带 标准号 Q/BQB3021999 钢号 SPHC SPHD SPHE SAPH370 SAPH440 结构用热轧 钢带 Q/BQB3101999 ≥225 ≥305 力学性能 Y*S/Mpa T*S/Mpa ≥270 ≥270 ≥270 ≥370 ≥440 480-620 520-670 550-700 510-610 320-410 320-400 320-390 370-430 ﹥420 500-600 EL% 27-31 30-39 31-41 32-37 29-34 ﹥21 ﹥19 ﹥17 ﹥24 ﹥25 ﹥27 ﹥32 ﹥28 ﹥24 ﹥22QSTE420TM ≥420 QSTE460TM ≥460 QSTE500TM ≥500 B510L TL-1111 TL-1107 德国大众热 轧钢板 TH-1106 TH-1110 TL-1406 TL-1114 TL-1111 TL-1107 TH-1106 TH-1110 TL-1406 TL-1114 ≥355 215-305 215-295 215-285 245-300 ﹥350-450 ≥36013

冷轧钢板车身部分品种 标准号 钢号 St12 St13 St14 超深冲钢 板 加磷高强 度板 耐候钢板 BH钢板 BZJ4071999 BZJ4111999 BZJ4411999 协议 St16 (BSC2) BSC3 BP340 BP380 (B400NQ) BH340 BLC BLD 冲压用冷 Q/BQB408BUSD(St16) 轧钢带 1999 BUFD BSUFD 烘 烤 硬 Q/BQB409化 1999 钢 带 高强钢 含 板 磷 高 Q/BQB409强 1999 度 刚 带 B140H1 B180H1 B180H2 B210H2 (B250H2) B170P1 B210P1 B250P1 B210P2 (B250P2) (B280P2) ≤280 ≤240 ≤210 ≤190 ≤190 ≤180 ≥200 ≥240 ≥260 ≥200 140-260 110-230 110-210 100-190 90-180 140-230 180-280 180-280 210-320 250-360 170-260 210-310 250-360 210-310 250-360 280-390 力学性能 Y*S/Mpa(屈强) T*S/Mpa(抗拉) EL%(延伸率) 冷轧低碳 Q/BQB403钢板 1999 270-410 270-370 270-350 270-350 260-330 250-320 340-420 380-460 ≥400 340-410 ≥270 ≥270 ≥260 ≥250 ≥250 ≥270 ≥340 ≥340 ≥370 ≥410 ≥340 ≥390 ≥440 ≥340 ≥390 ≥440 ≥28 ≥34 ≥38 ≥41 ≥41 ≥42 ≥30 ≥28 ≥27 ≥34 ≥36-≥41 ≥39-44 ≥41-46 ≥43-48 ≥45-50 ≥41-45 ≥35-39 ≥35-39 ≥34-37 ≥31-35 ≥36-40 ≥32-36 ≥29-33 ≥34-38 ≥30-34 ≥28-314.材料消耗定额 冲压件的材料消耗定额是指单件产品所需某种规格的材料重量。

材料消耗定额可 按下式计算:Q0=Q1+Q2式中: Q0——单件产品冲压件材料消耗定额 Q1——单件产品冲压件重量Q2——单件产品冲压件理论消耗废料重量,在冲压车间,对于来料是包料,Q2 为单 张毛坯的重量,而来料是卷料,Q2 为卷料头尾去除后平均在每一张毛坯中后的单14

张毛坯的重量。

第八节冲压生产工艺1.工艺纪律检查的主要内容(1)现场记录(模具日点检、自检记录表、设备日点检)的填写以及定期上交情况; (2)板料的标识以及覆盖情况; (3)工序件、成品件(合格件、返工件、报废件)的存放以及标识情况; (4)双动模以及垫板的覆盖情况; (5)皮带运输机的堆件现象; (6)模具状态看板的更新情况; (7)工艺文件的执行以及保管情况; (8)换模操作规程; (9)操作人员对本道工序的熟悉情况; (10)准时生产情况; (11)其他临时的或新的工艺要求的执行情况。

检查项目总数-不合格项目总数 工艺贯彻率=———————————————— ×100% 检查项目总数2.工时定额的计算方法 (1)基本台时:用秒表测量所得,即:从上件到下件所用时间; (2)基本工时:基本台时×工艺定员 (3)台时定额:基本台时×(1+宽放率) (4)工时定额:基本工时×(1+宽放率) (5)班产定额:总工时/台时定额3.工艺路线制定原则(1)压机吨位适合模具工艺需求;(2)模具闭合高度小于压机(最大装模高度-最大装模高度调节量) ; (3)压机垫板、滑块安装槽、顶杆孔与模具相匹配; (4)工作台尺寸与模具长宽尺寸相匹配,便于模具安装和生产中的操作; (5)考虑各生产线是否连贯生产和产能是否平衡分配; (6)考虑模具对压机的适应情况(如:压机精度等制造公差对特殊零件质量的影 响) 。

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1 焊接分类:熔化焊、压力焊、钎焊1.1 熔化焊:-电弧焊、气焊、电子束焊、激光焊、铝热焊、电渣焊 电弧焊:――熔化焊――手工焊、CO2 焊、埋弧焊、MA/IG 焊 ――非熔化焊――TIG、等离子弧焊 1.1.1 电弧焊:以气体导电时产生的电弧热为热源。

熔化极:焊丝或焊条既是电极又是填充金属。

非熔化极:电极(钨极)不熔化。

MIG 焊:金属极(熔化极)惰性气体保护焊 TIG 焊:钨极(非熔化极)惰性气体保 护焊 MAG 焊:金属极(熔化极)惰性气体保护焊 CO2 焊:二氧化碳气体保护焊(MAG—C 焊) 1.1.2 压力焊接: 焊接过程中必须对焊件施加压力,加热或不加热的焊接方法。

1.加热:将被焊金属的接触部位加热至塑性状态或局部熔化状态 , 然后施加一定的压力, 使 金属原子间相互结合形成焊接接头。

如电阻焊 、摩擦焊等。

2 .不加热:仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力,利用压力引起的塑性变形,使原子 相互接近,从而获得牢固的 压挤接头,如冷压焊、超声波焊、爆炸焊等。

1.1.3 钎焊: 钎焊是采用比母材熔点低的金属材料做钎料,将焊件(母材)与钎料加热到高于钎料熔点, 但低于母材熔点的温度,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙,并与母材互相扩散而实现 连接焊接的方法。

钎焊主要用于细小间隙的填充和连接,其接头一般不承受太大的应力。

公司目前所用的焊接为:点焊(机器人点焊) 、凸焊、螺柱焊、MIG.焊,火焰钎焊(门铰链) 、 CO2 焊,TIG 焊 一、点焊的概念 1、点焊属于电阻焊的一种,它是将被焊工件压紧于两电极之间,并通以电流,利用电流流经 工件接触表面及邻近区域产生的电阻将其加热到熔化或塑性状态,使之形成金属结合的一种 焊接方法。

2、悬挂点焊/固定点焊/凸焊 2.1、悬挂点焊机的构成 2.1.1 悬挂点焊机主要由控制箱、水鹿、气路、二次电缆和焊钳组成。

2.1.2 按结构可分为三大部分:控制部分,变压器部分,工作部分; 控制部分:主要是一台微型电脑控制箱,具有存贮,输入数据的功能,并控制所有的参数, 设定参数,控制休止时间,预压时间,加压时间,回路时间。

变压器部分:是水冷式变压器,其主要功能是叫 380V 的电压转化为 24V 的电压。

工作部分:主要是通水电缆和焊钳。

通水电缆主要用于通水,通电; 2.1.3 按工作电路可分为三大路:水路,气路和电路。

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2.2 型号表示: DN3—160 D—— 点焊机 N— 交流电 50Hz 160KVA3— 悬挂式点焊机160— 变压器的最大输出功率2.3 焊钳是用于生产的操作工具,其型号表示为;例 C30——1110 C—焊钳类型 30—焊接力的大小 1110—焊钳的最大工作尺寸,其中前两位数表示臂长,后 两位数表示臂宽。

2.3.1 焊钳分类: a. 按形状可以分为 X 型和 C 型; b. 按制造工艺分为:铸造焊钳和管式 焊钳。

2.3.2 焊钳由气缸,电极臂,电极杆,电极帽组成 2.4 点焊焊接循环过程 a)预压时间——由电极开始下降到焊接电流开始接通的时间。

这一时间是为了确保在通电之 前的电极压紧工件,使工件之间有适当的压力。

b)焊接时间——焊接电流通过工件并产生熔核的时间。

c)维持时间——焊接电流切断以后,电极压力继续保持的时间。

点焊和凸焊一样,其焊接循环有四个基本阶段组成。

d) 休止时间——由电极开始提起到电极再次开始下降, 准备在下一个待焊点压紧工件的时间。

点焊接头图示 313 点焊的方法及工艺介绍 3.1 电阻焊原理:主要利用在通电过程中电阻产生的热量熔化母材金属:Q=I2Rt Q—产生的 热量(j)I—焊接电流(A) R—电极间电阻 T—焊接时间 3.1.1 影响产热的因素:电阻、焊接电流、时间、压力、电极形状及材料性能、工件表面状 况 1)电阻的影响: (1)中的电极之间的电阻 R 包括工件本身的电阻 R1、两工件之间的电阻 R2、 电极与工件之间的电阻 R3。

R=2R1+2R2+R3 2)焊接电流的影响:焊接电流的影响比电阻和时间两者都大。

在点焊过程中必须严格控制 3)焊接时间的影响:焊接电流和焊接时间在一定范围内可以互相补充。

两种可供选择的焊接规范:硬规范大电流和短时间软规范小电流和长时间 4)电极压力的影响:电极压力对两电极间总电阻 R 有显著的影响,随着电极压力的增大,R 显著减小,此时焊接电流虽略有增加,但不能影响因 R 减小而引起的产热的减小,因此,焊 接强度总是随着电极压力的增大而降低。

解决办法:是在增大电极压力的同时,适当地增大焊接电流或延长焊接时间,以弥补电阻减 小的影响,可以保持焊接强度不变。

电极压力过小将引起飞溅,也会使焊点的强度降低。

5) 电极形状及材料性能的影响: 随着电极端头的变形和磨损, 接触面积增大, 焊点强度降低。

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6)工件表面状况的影响:工件表面的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻,从而影 响焊接强度 3.2 点焊的方法通常分为双面点焊和单面点焊。

双面点焊时电极由工件的两侧向焊接处馈电, 点焊完成时,工件的两侧均有电极压痕。

3.3 点焊工艺及其参数的选择 焊接电流 I、焊接时间 t、电极压力 Fw、电极端面直径 ddj 3.3.1 点焊工艺参数的调整及确定:(1)根据工件的材料、板厚按前述的工艺参数选择。

(2)根据工艺参数修整电极直径到确定尺寸。

(3)利用与被焊件相同材料及板厚的试板进行 试焊,检查质量合格后方可进行焊接生产 3.3.2 选择工艺参数的具体步骤如下: a.定电极的端面形状和尺寸; b.初步选定电极压力和焊接时间,然后调节焊接电流,以不同的电流焊接试样; c.经检验熔核直径符合要求后,再在适当的范围内调节电极压力,焊接时间和电流,进行试 样的焊接和检验,直到焊点质量完全符合技术要求所规定的要求为止。

此外,在试样选择工艺、参数时,要充分考虑试样和工件在分流、铁磁性物质影响,以及装 配间隙方面的差异,并适当加以调整 3.3.3 两种不同板厚钢板的点焊:厚度比小于 3:1 时,工艺参数可按照厚件进行选择,并稍 增大焊接电流或者焊接时间;2)当两工件的厚度比大于 3:1 时,除按上条处理外,还应: ⑴ 在厚板的一侧采用大的电极直径;2)在薄板的一侧采用导电性稍差的电极材料。

3.3.4 三层钢板的点焊:当点焊中间为较厚零件的三层板时,可按薄板选择工艺参数,但要 适当增加焊接电流, 约增加 10~25%, 或者增加通电时间。

当点焊中间为较薄零件的三层板时, 可按厚板选择工艺参数,但要适当减少焊接电流,约减少 10~25%,或者减少通电时间 3.3.5 焊接电极: 3.3.5.1 电极的功能: 点焊电极是保证点焊质量的重要条件,它的主要功能有: 向工件传导 电流,向工件传递压力,迅速导散焊接区的热量 ,电极修磨平整,对中才合格。

3.3.5.2 电极的磨损会使接触表面直径增大,使焊接电流密度减小,形成加热不足及焊不牢。

因此对电极直径增加规定了范围,见下表。

超过规定范围,必须进行修整或更换,然后方可 焊接。

10 电极工作表面必须平整光洁,不允许有金属粘着物或污物,否则应当修整,修整电 极时应首先使电极粗修成形,并保证两电极工作表面的同心性及平行性,然后再精修工作表 面使之光洁,平滑。

3.3.6 焊接产生飞溅的原因 电流过大; 电极端部面积较小或表面不平, 电极压力偏小,板件表面有油污;板件间有间 隙; 电极与板件不垂直;打点在板件边部, 连续打点使电极升温较高 等。

3.3.7 焊点表面缺陷及其产生原因 1.未熔透:电极端部直径过大,焊接电流过小。

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2.焊点过小:焊接电流不够大,焊接通电时间太短,电极压力过大。

3.焊点压坑太深:焊接电流太大,电极端部太小,电极压力不适当。

4.焊点不正:上下电极未对正,电极端部在通电时滑移,电极端部整形不良,工件与电极不 垂直。

5.焊点表面喷溅:电极压力不足,焊接电流过大,电极压力不足,通电时电极移动,上下电 极错位。

6.电极工件粘连:工件表面污染,电极压力太小,焊接电流太大,焊接通电时间太长,电极 水冷不良。

7.裂纹、缩孔、针孔:焊点未凝固前卸去电极压力,电极压力不足,焊接电流过大,通电时 电极移动。

8.焊点周围上翘:焊接电流过大,电极压力太大, 电极端部过小,工件接触不良,上下电极 不正。

4 焊点质量评判: 4.1 NQST 意为焊点强度质量水平,即是通过对车身进行破坏性检查来评价和判断整个白车身 焊接强度的一种方法。

NQST(焊点强度质量水平)值=缺陷点数/总点数% 此处焊点缺陷包括:焊点虚焊、弱焊、漏焊、错位、烧穿 4.2 最小熔核直径标准值:φ min=5 (安全焊点)φ min=4  (一般焊点)δ —最小板厚 4.2.1 焊点表面质量要求:不允许烧穿/焊穿;焊接变形、焊点扭曲;焊点压痕过深;焊核及 热影响区出现裂纹;严重的毛刺,外观焊点存在毛刺。

焊点内部质量要求: :不允许有虚焊、 弱焊焊点。

4.2.2 允许缺陷焊点数量:在零件上的一组或一列(同一焊钳或同一规范焊接,作用相同或 相近的) 焊点中,允许有限制数量的缺陷焊点。

这里的缺陷焊点是指虚焊、弱焊等不合格焊点。

焊点类别 一般焊点 允许缺陷焊点 安全焊点 允许缺陷焊点 1-4 0 1-9 0 焊点数量(个) 5-9 1 10-19 1 10-19 2 20-29 2 ≥20 3 ≥30 35.1 凸焊机与固定点焊机的区别: 固定点焊机是焊接板材的,两个电极头一样,而凸焊机是焊接螺母的,所以它的下电极头有 一个带弹簧的定位销,用于焊接时摆放焊接螺母的。

型号表示: TN——400 T—凸焊机;N—交流电;400—变压器的最大输出功率。

5.2 螺柱焊是将金属螺柱或类似其他紧固件焊接于工件上的一种焊接方法。

焊接过程: •焊枪里的钉子先接触到工件,在焊接按钮闭合时,钉子被焊枪提起,造成钉子与19

工件之间产生电弧,然后钉子落下来,粘在工件上,完成焊接过程。

熔化焊:1、将被连接金属局部熔化,然后冷却结晶使分子或原子彼此达到晶格距离并形成结合力,这 种焊接方法叫熔化焊接。

1.1 熔化焊接需要一个能量集中,热量足够的热源。

1.2 能量集中性:用金属电极中单位面积所通过的电流大小来表示;电流越大能量集中性越 好。

2 气体保护焊的定义:用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护 电弧焊,简称气体保护焊。

1 2 346571、焊丝;2、喷嘴;3、电弧;4、气体保护层;5、溶池;6、焊缝;7、焊件2.1 常用的保护气体:二氧化碳气( CO2) 、氩气( A r ) 、氦气(He) 及它们的混合气体: CO2+ A r 、 CO2+ A r + He 、…… 。

3 工作原理:C02 气体保护电弧焊是使用焊丝来代替焊条,经送丝轮通过送丝软管送到焊枪, 经导电咀导电,在 CO2 气氛中,与母材之间产生电弧,靠电弧热量进行焊接。

3.1CO2 气体在工作时通过焊枪喷嘴,沿焊丝周围喷射出来,在电弧周围造成局部的气体保护 层使溶滴和溶池与空气机械地隔离开来,从而保护焊接过程稳定持续地进行,并获得优质的 焊缝。

3.2 CO2:作用:隔离空气并作为电弧的介质。

纯度:纯度要求大于 99.5%,含水量小于 0.05%。

流量: 小于 350A 焊机: 气体流量为 15--20 升/分 大于 350A 焊机: 气体流量为 20--25 升/分 3.3 特点:焊接速度快,单位时间内熔化焊丝比手工电弧焊快 1 倍;引弧性能好,焊接范围 广,熔深大,焊接质量好,熔敷效率高。

与手工焊比抗风能力差,设备较复杂。

4、CO2 焊接主要参数:焊接电流、电压、速度,干伸长度、焊丝、气体、极性 4.1 焊接电流:根据焊接条件(板厚、焊接位置、焊接速度、材质等参数)选定相应的焊接电 流。

CO2 焊机调电流实际上是在调整送丝速度。

因此 CO2 焊机的焊接电流必须与焊接电压相 匹配,既一定要保证送丝速度与焊接电压对焊丝的熔化能力一致,以保证电弧长度的稳定。

焊接电流:实际上是调送丝速度与熔化速度的平衡结果20

4.2 焊接电压既电弧电压: 提供焊接能量。

提供焊丝熔化能量.电压越高焊丝熔化速度越快. 4.2.1 电弧电压越高,焊接能量越大,焊丝熔化速度就越快,焊接电流也就越大。

电弧电压等于焊机输出电压减去焊接回路的损耗电压,可用下列公式表示: U 电弧 = U 输出 – U 损 4.2.2 电压偏高时:弧长变长,飞溅颗粒变大, 易产生气孔. 焊道变宽,熔深和余高变小. 电压偏低时:焊丝插向母材,飞溅增加,焊道变窄,熔深和余高大 4.2.3 电压设定:根据焊接条件选定相应板厚的焊接电流,然后根据下列公式计算焊接电压: < 300A 时: 焊接电压 =( 0.04 倍焊接电流 + 16 ± 1.5) 伏 >300A 时: 焊接电压 = ( 0.04 倍焊接电流 + 20 ± 2) 伏 举例 1:选定焊接电流 200A,则焊接电压计算如下: 焊接电压 = ( 0.04 ×200 + 16 ± 1.5)伏= ( 8 + 16 ± 1.5)伏 = ( 24 ± 1.5)伏 4.3 焊接速度:在焊接电压和焊接电流一定的情况下:焊接速度的选择应保证单位时间内给 焊缝足够的热量. 2 4.3.1 焊接热量三要素:热量= I Rt R: 电弧及干伸长度的等效电阻 半自动:焊接速度为 30-60cm/min 自动焊:焊接速度可高达 250cm/min 以上 4.3.2 焊接速度过快时:焊道变窄,熔深和余高变小。

4.4 干伸长度为什麽要求严格: (焊接线能量:E=IU/V) 焊接过程中,保持焊丝干伸长度不变是保 证焊接过程稳定性的重要因素之一。

过长时:气体保护效果不好,易产生气孔,引弧性能差,电弧不稳,飞溅加大, 熔深变浅,成 形变坏. 过短时:看不清电弧,喷嘴易被飞溅物堵塞,飞溅大,熔深变深,焊丝易与导电咀粘连 焊接电流一定时,干伸长度的增加,会使焊丝熔化速度增加,但电弧电压下降,电流降低, 电弧热量减少。

热量=干伸长度热量+电弧热量 4.5 反极性特点:电弧稳定,焊接过程平稳,飞溅小。

正极性特点:熔深较浅,余高较大,飞溅很大,成形不好,焊丝熔化速度快(约为反极 性的 1.6 倍) ,只在堆焊时才采用。

CO2 焊、MAG 焊和脉冲 MAG 焊一般都采用直流反极性。

4.6 焊枪:功能:焊枪是直接用于完成焊接工作的工具。

4.6.1 作用:作为电极传递焊接电流;经送丝软管和一线制电缆向焊接部位输送焊丝和气体; 通过微动开关向焊机发出控制命令。

要求:送丝均匀,导电可靠及气体保护良好。

结构简单、经久耐用、轻便、柔软、使用性能 良好。

焊枪操作:焊接过程中,焊枪高度(电流小于 300A,L=10-15 倍焊丝直径,大于 300 则+5mm) 和角度(10-20 度)保持一致。

4.6.2 左焊法:前进法特点:焊道平、宽,容易观察焊缝,直接作用工件,气体保护效果好,21

熔深小,飞溅大。

CO2 一般采用前进法。

右焊法:后退法:焊道窄、高,容易观察焊缝,不直接作用工件,熔深大,飞溅较小,保 护效果不太好。

4.6.3 CO2 焊大电流焊接结束时会在焊缝尾端产生弧坑,从而产生裂纹等焊接缺陷,为保障 焊接质量应进行收弧处理。

焊接时飞溅大:焊接规范设置不当,焊丝质量不好。

焊件及焊丝污物过多,焊接回路接触不 良。

焊枪操作不当,导电嘴、送丝机、焊丝直径使用不当。

5 焊接工艺包括 4 个方面: 5.1 材料因素:母材和焊材的成分 5.2 工艺因素:焊接方法,坡口形式和加工质量、预热后措施、层间温度控制、装配质量、 甚至电源种类和极性等。

对改善工艺焊接性都起很大作用。

5.3 结构因素:设计时需要考虑焊接接头处于刚度较小状态,避免出现截面突变,余高过大、 交叉焊缝等容易引起应力集中的结点。

5.4 使用条件:如工作温度、工作介质种类、载荷性质等 6 焊缝质量评判 6.1 焊缝表面质量要求: 焊缝外观应满足焊缝过渡均匀、 不允许有严重咬边、 大量气孔等缺陷。

焊缝必须完整,不允许有漏焊、虚焊、焊偏、裂纹等现象。

6.2 焊缝内在质量要求:不允许有未熔合、未焊透、夹杂、内部气孔、裂纹等缺陷存在。

6.3 破坏性检验――焊缝熔深评判标准参照《破坏性检验作业指导书》 。

焊缝熔深满足产品定义要求;若无要求则按下评定(也可参照《破坏性检验指导书》): 对重要薄板焊接件,标准熔深一般定义为较薄板厚的 1/3 ;当板厚大于 3mm 时,熔深达到 1mm 即可。

焊缝类别 一般连接焊缝 安全焊缝 焊缝熔深(mm) 板厚δ ≤3 0.2~0.5 δ /3 板厚δ >3 ≥1 ≥122

 
 

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