CN116116990A - 一种金属机械配件冲压成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冲压成型技术领域，且公开了一种金属机械配件冲压成型工艺，步骤S1、对所需要的金属配件进行材料分析与选择，并计算出产品展开图的尺寸；步骤S2、根据金属配件的形状判断冲压成型的方案以及所采用的工位数量；步骤S3、进行金属配件排样的设计，并对材料的利用率进行计算；步骤S4、计算金属配件加工时的所需要的力，并根据力选择压力机；计算出中性层的尺寸，进行生产时，可以避免采用内层尺寸或者外层尺寸而发生的尺寸错误情况，从而提高金属配件的精度，对金属配件排样的宽度进行设计，保证能够稳定进行冲压的条件下可以最大限度地减少宽度，从而降低成本，通过计算出冲裁与折弯时所需要的力，从而可以选择压力合适的压力机。

Description

一种金属机械配件冲压成型工艺
技术领域
本发明涉及冲压成型技术领域，更具体地涉及一种金属机械配件冲压成型工艺。
背景技术
冲压成型是指靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件的加工成型方法，冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带，尺寸精度由模具来保证，所以加工出来的零件质量稳定、一致性好；
冲压加工一般分为单次模与级进模，单次模一般进行简单的一次冲孔或者折弯加工，而级进模可以完成比较复杂的工艺，而且比较方便，级进模上设有多个工位，每个工位进行不同的操作，因此可以分别进行冲裁、翻边、弯曲、拉深等加工，减少了中间的重复安装与定位等工作，制造出来的产品精度很高，但是传统的模具在进行冲压加工时存在以下问题：
进行冲压工作时，条料在压力机上移动，从而进行不间断的冲压成型加工，而条料在进行使用时，由于条料需要固定，且条料内还包括有加工后的金属配件，为了保证有足够的原料使得金属配件能够被加工出，因此条料一般较宽，在进行使用后，其利用率交底，因此易造成原料的浪费；
冲压成型包括较多的折弯成型工作，而金属在进行折弯时，其自身会发生形变，因此实际加工出来的尺寸值与计算值之间会出现误差，因此会造成加工后的金属配件尺寸出现偏差，严重时会使得生产出的金属配件全部包报废，从而带来大量的经济损失。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施条例提供一种金属机械配件冲压成型工艺，以解决背景技术中所提出的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金属机械配件冲压成型工艺，包括以下步骤：
步骤S1、对所需要的金属配件进行材料分析与选择，并计算出产品展开图的尺寸；
步骤S2、根据金属配件的形状判断冲压成型的方案以及所采用的工位数量；
步骤S3、进行金属配件排样的设计，并对材料的利用率进行计算；
步骤S4、计算金属配件加工时的所需要的力，并根据力选择压力机。
在一个优选的实施方式中，所述金属配件分为冲裁件与弯曲件，冲裁件的材料抗拉强度在800MPa以内，弯曲件的材料抗拉强度在500MPa以内，进行拉伸的金属配件可选择Q235与Q335，进行冲裁的金属原料可选择不碳钢与低碳钢。
在一个优选的实施方式中，所述金属配件进行冲孔与冲裁时展开图可直接计算得出，而所述金属配件进行折弯时，金属配件展开图的尺寸为中性层的尺寸，所述金属配件中性层的曲率ρ＝r+xt，式中r为弯曲半径、t为板料厚度、x为变薄系数，中性层展开图的长度式中li为金属配件的长度，αi为金属配件的折弯角度，中性层展开图的宽度Wi为金属配件的宽度。
在一个优选的实施方式中，步骤2包括以下步骤：
步骤S201、所述金属配件的冲压方案确立时，首先进行整体的冲裁工作，并且可进行折弯区间以内的冲孔工作；
步骤S202、冲裁后进行折弯加工，冲裁与折弯设计为两个工位，且折弯加工在冲裁加工之后；
步骤S202、折弯部分的冲孔工作设计在冲孔折弯之后，整体的加工工位顺序为冲裁－折弯－冲孔。
在一个优选的实施方式中，所述折弯加工每个角度需单独设置一个工位，“Z”型折弯需设计两个单独的工位，四阶及四阶以上的阶梯形折弯设计为两步工位，为一次折弯加工加上一次整型加工。
在一个优选的实施方式中，所述金属配件排样的宽度为B＝(Dmax+2a+c)±Δ，式中α为金属配件的搭边值，mm，Dmax为金属配件宽度方向的最大尺寸，△为条料宽度的单向偏差，C为条料与挡料板之间的间隙值。
在一个优选的实施方式中，所述材料的利用率为金属配件实际所用板料的面积跟总体板料面积之比，即式中n为冲裁出的制件数量，A为金属配件的面积，B为条料的宽度，S为条料的步距，金属配件冲孔时的孔洞面积包括在金属配件的面积内。。
在一个优选的实施方式中，所述排样的压力中心为两工位的中心点，且所述排样的压模中心为压力中心，排样宽度在150mm以上，压模中心为两个，且所述两个压膜中心相距50mm-80mm，排样宽度在150mm的基础上，每增加50mm，增加一个压模中心，且每个压膜中心位置设有一定位销钉。
在一个优选的实施方式中，所述金属配件加工时的力分为冲裁力F1以及折弯力F2，冲裁力的计算公式为F1＝kltτ，式中k为冲裁系数，l为冲裁周长，τ为材料抗剪强度，折弯力的计算公式为式中B为条料的宽度，r为弯曲半径、t为板料厚度，σ为材料的弯曲强度。
在一个优选的实施方式中，所述金属配件的每个冲孔以及冲裁下的废料所需要的力均需单独计算，压力机的卸料力为全部冲裁力与弯曲力的1.2倍，压力机的推件力为全部冲裁力与弯曲力的1.5倍。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过计算中性层，有利于保证金属配件冲压后的尺寸精度，内层受压应力的作用就会产生压应力变形，此时尺寸变小，外侧受拉应力作用而产生拉应力变形，此时尺寸会增加，但是变形具有连续性，故板块中间会产生一块切向应变力为零的中性层，计算出中性层的尺寸，进行生产时，可以避免采用内层尺寸或者外层尺寸而发生的尺寸错误情况，从而提高金属配件的精度；
2、本发明通过将加工顺序设为冲裁－折弯－冲孔，冲裁时可以切削掉多余部分，避减少折弯时所需的压力，且折弯后再进行冲裁，易对折弯的弯曲部分造成伤害，折弯后，再对折弯的部分进行冲孔，避免先进行冲孔时，由于折弯部分出现孔洞，因此所冲出的孔会发生型号，需要再次增加一个修正的工作，节省成本，提高冲压效率；
3、本发明通过对金属配件排样的宽度进行设计，因此金属配件在进行生产时，保证能够稳定进行冲压的条件下可以最大限度地减少宽度，从而降低成本，此外，本申请进行计算的单位均为毫米级，条料为金属配件进行冲压之前的原料，且排样设计在条料上；
4、本发明计算出冲裁力F1以及折弯力F2，通过计算出冲裁与折弯时所需要的力，从而可以选择压力合适的压力机，避免采用大压力机时易对金属配件造成损坏，避免小压力的压力机无法将金属配件压制到合适尺寸的问题。
附图说明
图1为本发明的整体冲压成型流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明所涉及的一种金属机械配件冲压成型工艺并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本发明保护的范围。
实施例一
参照图1，本发明提供了一种金属机械配件冲压成型工艺，包括以下步骤：
步骤S1、对所需要的金属配件进行材料分析与选择，并计算出产品展开图的尺寸；
步骤S2、根据金属配件的形状判断冲压成型的方案以及所采用的工位数量；
步骤S3、进行金属配件排样的设计，并对材料的利用率进行计算；
步骤S4、计算金属配件加工时的所需要的力，并根据力选择压力机。
进一步的，金属配件分为冲裁件与弯曲件，冲裁件的材料抗拉强度在800MPa以内，弯曲件的材料抗拉强度在500MPa以内，进行拉伸的金属配件可选择Q235与Q335，进行冲裁的金属原料可选择不碳钢与低碳钢，弯曲件自身在进行弯曲时会进行形变，且长度会增加，因此其抗拉强度较低，便于进行拉延工作，而冲裁件自身不会形变，因此可以进行的选择较多，抗拉强度较高时也不会损坏，此外，金属配件进行生产时，其自身形状上既有较多的冲孔又有较多的弯曲部分时，此时应该按照弯曲的材料进行选择。
进一步的，金属配件进行冲孔与冲裁时展开图可直接计算得出，而金属配件进行折弯时，金属配件展开图的尺寸为中性层的尺寸，金属配件中性层的曲率ρ＝r+xt，式中r为弯曲半径、t为板料厚度、x为变薄系数，中性层展开图的长度式中li为金属配件的长度，αi为金属配件的折弯角度，中性层展开图的宽度Wi为金属配件的宽度。
本申请实施例中，金属配件在进行生产时，直接冲孔或者冲孔不会对其尺寸造成影响，而进行弯曲时，在弯曲力矩的作用下，就会产生变形，而且在变形区内，内层受压应力的作用就会产生压应力变形，此时尺寸变小，外侧受拉应力作用而产生拉应力变形，此时尺寸会增加，但是变形具有连续性，故板块中间会产生一块切向应变力为零的中性层，计算出中性层的尺寸，进行生产时，可以避免采用内层尺寸或者外层尺寸而发生的尺寸错误情况，从而提高金属配件的精度。
进一步的，步骤2包括以下步骤：
步骤S201、金属配件的冲压方案确立时，首先进行整体的冲裁工作，并且可进行折弯区间以内的冲孔工作；
步骤S202、冲裁后进行折弯加工，冲裁与折弯设计为两个工位，且折弯加工在冲裁加工之后；
步骤S202、折弯部分的冲孔工作设计在冲孔折弯之后，整体的加工工位顺序为冲裁－折弯－冲孔。
本申请实施例中，首先进行冲裁工作，可以切削掉多余部分，避免多余部分在进行折弯时需要增加折弯时的压力，且折弯后再进行冲裁，易对折弯的弯曲部分造成伤害，折弯后，再对折弯的部分进行冲孔，避免先进行冲孔时，由于折弯部分出现孔洞，因此所冲出的孔会发生型号，需要再次增加一个修正的工作，节省成本，提高冲压效率。
进一步的，折弯加工每个角度需单独设置一个工位，“Z”型折弯需设计两个单独的工位，四阶及四阶以上的阶梯形折弯设计为两步工位，为一次折弯加工加上一次整型加工，一次进行多个折弯时，此时会对每一次的折弯尺寸精度造成偏差，因此三阶及以下的折弯分别进行折弯加工，从而在保证其加工精度的同时不会对其加工效率造成影响，而四阶及以上的阶梯形折弯时，若是每一次折弯均进行一些折弯，此时需要增加的工位较多，成本提高较多，且整体的生产效率较慢，因此一次进行整体的折弯，且在折弯后进行整型，从而保证其尺寸精度。
进一步的，金属配件排样的宽度为B＝(Dmax+2a+c)±Δ，式中α为金属配件的搭边值，Dmax为金属配件宽度方向的最大尺寸，△为条料宽度的单向偏差，C为条料与挡料板之间的间隙值，因此金属配件在进行生产时，保证能够稳定进行冲压的条件下可以最大限度地减少宽度，从而降低成本，此外，本申请进行计算的单位均为毫米级，条料为金属配件进行冲压之前的原料，且排样设计在条料上。
进一步的，材料的利用率为金属配件实际所用板料的面积跟总体板料面积之比，即式中n为冲裁出的制件数量，A为金属配件的面积，B为条料的宽度，S为条料的步距，金属配件冲孔时的孔洞面积包括在金属配件的面积内。
本申请实施例中，材料的利用率可以表示材料整体的利用程度，当材料的利用率低于50％时，表面此时材料的利用率较低，需要重新进行排样的设计，本申请的材料利用率在进行计算式，可以将图纸输入到绘图软件上，如AutoCad上，直接拉取数据值，从而进行面积的计算，此外，需要说明的是，排样指的是需要开料的工件在板料上的布置和开切位置，此为本领域的一种常规技术手段，本申请不对其定义做详细说明。
进一步的，排样的压力中心为两工位的中心点，且排样的压模中心为压力中心，排样宽度在150mm以上，压模中心为两个，且两个压膜中心相距50mm-80mm，排样宽度在150mm的基础上，每增加50mm，增加一个压模中心，且每个压膜中心位置设有一定位销钉，金属配件在进行冲压时，压模中心位置设有一销钉，此时可以固定条料的位置，防止其偏移，根据条料宽度的增加，相应增加压模中心的位置，保证其就能稳定进行冲压加工。
进一步的，金属配件加工时的力分为冲裁力F1以及折弯力F2，冲裁力的计算公式为F1＝kltτ，式中k为冲裁系数，l为冲裁周长，τ为材料抗剪强度，折弯力的计算公式为式中B为条料的宽度，r为弯曲半径、t为板料厚度，σ为材料的弯曲强度，通过计算出冲裁与折弯时所需要的力，从而可以选择压力合适的压力机，避免采用大压力机时易对金属配件造成损坏，避免小压力的压力机无法将金属配件压制到合适尺寸的问题。
进一步的，金属配件的每个冲孔以及冲裁下的废料所需要的力均需单独计算，压力机的卸料力为全部冲裁力与弯曲力的1.2倍，压力机的推件力为全部冲裁力与弯曲力的1.5倍，金属配件进行一次冲压时会进行多个位置的冲孔或者冲裁，此时的力为多个位置的力的总和，因此计算出全部冲孔以及冲裁时的力，并使得压力机所施加的卸料力与推件力大于其整体所需要的力的大小，保证压力机能够稳定进行冲压工作，可以防止压力机的压力不足。
实施例二
进行排样设计以及材料利用率计算时可以采用AutoLayout进行计算，软件系统内包括有矩形件排样模块、线材排样模块以及冲裁件排样模块三个模块，根据金属配件的实际尺寸以及结构，选择不同的模块，软件系统可以自动进行排料设计，并输出CAD图纸，使用者可根据软件计算的排样结构在CAD中进行调整，AutoLayout会自动进行材料利用率的计算。
本申请实施例中，通过AutoLayout自动进行排样的设计，并且会自动计算出材料利用率的结果，因此使用者可以对自动设计的结构进行判断，从而对自动设计出的排样进行调整，解决系统设计上的不足，使其更加符合实际生产，因此采用自动与人工相结合的方式，应用自动排样软件将大量节省昂贵的材料成本费用，缩短产品生产周期，提高人员的工作效率，将自动计算出的材料利用率。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施条例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属机械配件冲压成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1、对所需要的金属配件进行材料分析与选择，并计算出产品展开图的尺寸；
步骤S2、根据金属配件的形状判断冲压成型的方案以及所采用的工位数量；
步骤S3、进行金属配件排样的设计，并对材料的利用率进行计算；
步骤S4、计算金属配件加工时的所需要的力，并根据力选择压力机。
2.根据权利要求1所述的一种金属机械配件冲压成型工艺，其特征在于：所述金属配件分为冲裁件与弯曲件，冲裁件的材料抗拉强度在800MPa以内，弯曲件的材料抗拉强度在500MPa以内，进行拉伸的金属配件可选择Q235与Q335，进行冲裁的金属原料可选择不碳钢与低碳钢。
3.根据权利要求1所述的一种金属机械配件冲压成型工艺，其特征在于：所述金属配件进行冲孔与冲裁时展开图可直接计算得出，而所述金属配件进行折弯时，金属配件展开图的尺寸为中性层的尺寸，所述金属配件中性层的曲率ρ＝r+xt，式中r为弯曲半径、t为板料厚度、x为变薄系数，中性层展开图的长度式中li为金属配件的长度，αi为金属配件的折弯角度，中性层展开图的宽度Wi为金属配件的宽度。
4.根据权利要求1所述的一种金属机械配件冲压成型工艺，其特征在于：步骤2包括以下步骤：
步骤S201、所述金属配件的冲压方案确立时，首先进行整体的冲裁工作，并且可进行折弯区间以内的冲孔工作；
步骤S202、冲裁后进行折弯加工，冲裁与折弯设计为两个工位，且折弯加工在冲裁加工之后；
步骤S202、折弯部分的冲孔工作设计在冲孔折弯之后，整体的加工工位顺序为冲裁－折弯－冲孔。
5.根据权利要求4所述的一种金属机械配件冲压成型工艺，其特征在于：折弯加工每个角度需单独设置一个工位，“Z”型折弯需设计两个单独的工位，四阶及四阶以上的阶梯形折弯设计为两步工位，为一次折弯加工加上一次整型加工。
6.根据权利要求1所述的一种金属机械配件冲压成型工艺，其特征在于：所述金属配件排样的宽度为B＝(Dmax+2a+c)±Δ，式中α为金属配件的搭边值，Dmax为金属配件宽度方向的最大尺寸，△为条料宽度的单向偏差，C为条料与挡料板之间的间隙值。
7.根据权利要求1所述的一种金属机械配件冲压成型工艺，其特征在于：所述材料的利用率为金属配件实际所用板料的面积跟总体板料面积之比，即式中n为冲裁出的制件数量，A为金属配件的面积，B为条料的宽度，S为条料的步距，金属配件冲孔时的孔洞面积包括在金属配件的面积内。
8.根据权利要求7所述的一种金属机械配件冲压成型工艺，其特征在于：所述排样的压力中心为两工位的中心点，且所述排样的压模中心为压力中心，排样宽度在150mm以上，压模中心为两个，且所述两个压膜中心相距50mm-80mm，排样宽度在150mm的基础上，每增加50mm，增加一个压模中心，且每个压膜中心位置设有一定位销钉。
9.根据权利要求1所述的一种金属机械配件冲压成型工艺，其特征在于：所述金属配件加工时的力分为冲裁力F1以及折弯力F2，冲裁力的计算公式为F1＝kltτ，式中k为冲裁系数，l为冲裁周长，τ为材料抗剪强度，折弯力的计算公式为式中B为条料的宽度，r为弯曲半径、t为板料厚度，σ为材料的弯曲强度。
10.根据权利要求9所述的一种金属机械配件冲压成型工艺，其特征在于：所述金属配件的每个冲孔以及冲裁下的废料所需要的力均需单独计算，压力机的卸料力为全部冲裁力与弯曲力的1.2倍，压力机的推件力为全部冲裁力与弯曲力的1.5倍。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117910286A (zh) * 2024-03-20 2024-04-19 季华实验室 压力自动计算方法、钣金件加工方法及相关设备

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