沖壓是靠壓力機(jī)和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力,使之產(chǎn)生塑性變形或分離,從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。
冷擠壓就是把金屬毛坯放在冷擠壓模腔中,在室溫下,通過壓力機(jī)上固定的凸模向毛坯施加壓力,使金屬毛坯產(chǎn)生塑性變形而制得零件的加工方法。
1、模具問題沖壓加工所使用的模具一般具有專用性(個別對稱產(chǎn)品有共模落料),多數(shù)沖壓產(chǎn)品都是由多個不同沖壓工序綜合完成的。也有個別簡單產(chǎn)品一兩個工序就可以實(shí)現(xiàn)的;同時模具制造的精度高,周期長,投資大,不可預(yù)測性問題多,對模具技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)要求高,屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品。所以,只有在產(chǎn)品生產(chǎn)批量很大的情況下,才會考慮沖壓加工方式。沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn),從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
2、安全問題
沖壓加工也存在著一些安全相關(guān)問題,試問哪個沖壓廠每年沒個大大小小的工傷,如果哪個沖壓廠一年沒有工傷估計(jì)過年時候要燒高香了。這也是行業(yè)特點(diǎn)之一,生產(chǎn)設(shè)備、加工方式所決定的。解決此問題方法無非兩個:
一個是轉(zhuǎn)型升級,做自動化改造(前期投入大),方式多種多樣:小線可以機(jī)械手、機(jī)械臂布線,如果產(chǎn)品起伏不大可以用固定鋼梁形式,減小投資;沖壓生產(chǎn)的自動化、信息化、智能化是沖壓企業(yè)謀求長遠(yuǎn)發(fā)展的重要路徑之一,一些先進(jìn)沖壓企業(yè)已經(jīng)開始應(yīng)用沖壓件的在線自動檢測、大型沖壓件的線尾自動裝框、沖壓車間的AGV自動物流,模具的自動化立體倉庫。目的就是解決用工難、操作安全、提高質(zhì)量、提高廠房空間利用率,最終達(dá)到提高綜合效益和市場競爭力。相關(guān)自動化改造參考往期文章。
二就是工人上保險(務(wù)必),現(xiàn)在保險品種也很多,如果沒有社保也要有商業(yè)險,如果發(fā)生工傷可以降低企業(yè)負(fù)擔(dān),給工人相關(guān)補(bǔ)償保障。
再有就是沖壓加工時產(chǎn)生的噪音和振動兩種危害,沖壓操作工相關(guān)勞保用品要配齊,耳塞、護(hù)腕、手套、防砸勞保鞋等等;
3、材料問題
開發(fā)和研究冷態(tài)下的高強(qiáng)鋼成形是目前國際上努力的一個方向,目前國際國內(nèi)熱成形工藝和裝備技術(shù)領(lǐng)域研究已經(jīng)比較成熟,但冷成形研究幾乎處于空白。當(dāng)今高強(qiáng)鋼、超高強(qiáng)鋼很好實(shí)現(xiàn)了車身輕量化,提高了車輛的碰撞強(qiáng)度和安全性能,因此成為車用鋼材的重要發(fā)展方向。但隨著板料強(qiáng)度的提高,傳統(tǒng)的冷沖壓工藝在成型過程中容易產(chǎn)生破裂現(xiàn)象,無法滿足高強(qiáng)度鋼板的加工工藝要求。在無法滿足常溫條件成型的情況下,當(dāng)下行業(yè)適用的只能是超高強(qiáng)度鋼板熱沖壓成形技術(shù)。該技術(shù)綜合了成形、傳熱以及組織相變的一種工藝,主要是利用高溫奧氏體狀態(tài)下,板料的塑性增加,屈服強(qiáng)度降低的特點(diǎn),通過模具進(jìn)行成形模內(nèi)淬火的工藝。
沖壓工序
沖壓工序可分為四個基本工序:
沖裁:使板料實(shí)現(xiàn)分離的沖壓工序(包括沖孔、落料、修邊、剖切等)。
彎曲:將板料沿彎曲線彎成一定的角度和形狀的沖壓工序。
拉深:將平面板料變成各種開口空心零件,或把空心件的形狀、尺寸作進(jìn)一步改變的沖壓工序。
局部成形:用各種不同性質(zhì)的局部變形來改變毛坯或沖壓件形狀的沖壓工序(包括翻邊、脹形、校平和整形工序等)。
沖壓工藝是一種金屬加工方法,它是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上,利用模具和沖壓設(shè)備對板料施加壓力,使板料產(chǎn)生塑性變形或分離,從而獲得具有一定形狀、尺寸和性能的零件(沖壓件)。
沖壓成形工藝在汽車車身制造工藝中占有重要的地位,特別是汽車車身的大型覆蓋件,因大多形狀復(fù)雜,結(jié)構(gòu)尺寸大,有的還是空間曲面,并且表面質(zhì)量要求高,所以用沖壓加工方法來制作這些零件是用其它加工方法所不能比擬的。載重貨車的駕駛室、車前鈑金件、貨廂板以及轎車的各種車身覆蓋件和客車的各種骨架等,幾乎全都是用沖壓加工方法制作的。
沖壓是一種廣泛應(yīng)用于制造業(yè)的金屬成型工藝。根據(jù)工藝的不同特點(diǎn),可以將沖壓工藝分為以下幾類:
1. 單步成形法:將一張金屬板材按照所需圖形一次加工成形的方法。常用的沖孔、剪裁、拉伸等都屬于此類工藝。
2. 復(fù)合成形法:將金屬板材分別多次加工成所需圖形,然后將它們組合成為一個完整的零件。比較典型的復(fù)合成形法是汽車模具領(lǐng)域的“車門壓制”技術(shù)。
3. 模壓成形法:使用壓模將裝備型材和板材進(jìn)行成形。模具是一個制作工藝復(fù)雜的零件,但是可以連續(xù)生產(chǎn)大批量的零件,所以摸壓成形法在大批量生產(chǎn)半圓管、方管、異型管和板件等方面具有廣泛的應(yīng)用。
4. 套式成形法:將兩張或多張金屬板材按照一定的順序配合成形。與單步成形法不同,套式成形法中,金屬板材的凸凹圖案一般需要在多次加工的過程中一步步完成。
5. 高速成形法:在壓力、速度、半徑等條件均合適時,在金屬板材上進(jìn)行特定的沖壓成形,可以得到成型速度非常快的成品,這種沖壓工藝就稱為高速成形法。
沖壓在實(shí)際生產(chǎn)中,常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉伸、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。
沖裁:是使用模具分離材料的一種基本沖壓工序,它可以直接制成平板零件或?yàn)槠渌麤_壓工序如彎曲、拉深、成形等準(zhǔn)備毛坯,也可以在已成形的沖壓件上進(jìn)行切口、修邊等。
沖裁廣泛用于汽車、家用電器、電子、儀器儀表、機(jī)械、鐵道、通信、化工、輕工、紡織以及航空航天等工業(yè)部門。
沖裁加工約占整個沖壓加工工序的50%~60%。
彎曲:將金屬板材、管件和型材彎成一定角度、曲率和形狀的塑性成型方法。
彎曲是沖壓件生產(chǎn)中廣泛采用的主要工序之一。金屬材料的彎曲實(shí)質(zhì)上是一個彈塑性變形過程,在卸載后,工件會產(chǎn)生方向的彈性恢復(fù)變形,稱回彈。
回彈影響工件的精度,是彎曲工藝必須考慮的技術(shù)關(guān)鍵。
拉深:拉深也稱拉延或壓延,是利用模具使沖裁后得到的平板坯料變成開口的空心零件的沖壓加工方法。
用拉深工藝可以制成筒形、階梯形、錐形、球形、盒形和其他不規(guī)則形狀的薄壁零件。
如果與其他沖壓成形工藝配合,還可制造形狀極為復(fù)雜的零件。
在沖壓生產(chǎn)中,拉深件的種類很多。由于其幾何形狀特點(diǎn)不同,變形區(qū)的位置、變形的性質(zhì)、變形的分布以及坯料各部位的應(yīng)力狀態(tài)和分布規(guī)律有著相當(dāng)大的、甚至是本質(zhì)的差別。
所以工藝參數(shù)、工序數(shù)目與順序的確定方法及模具設(shè)計(jì)原則與方法都不一樣。
各種拉深件按變形力學(xué)的特點(diǎn)可分為直壁回轉(zhuǎn)體(圓筒形件)、直壁非回轉(zhuǎn)體(盒形體)、曲面回轉(zhuǎn)體(曲面形狀零件)和曲面非回轉(zhuǎn)體等四種類型。
拉形是通過拉形模對板料施加拉力,使板料產(chǎn)生不均勻拉應(yīng)力和拉伸應(yīng)變,隨之板料與拉形模貼合面逐漸擴(kuò)展,直至與拉形模型面完全貼合。
拉形的適用對象主要是制造材料具有一定塑性,表面積大,曲度變化緩和而光滑,質(zhì)量要求高(外形準(zhǔn)確、光滑流線、質(zhì)量穩(wěn)定)的雙曲度蒙皮。
拉形由于所用工藝裝備和設(shè)備比較簡單,故成本較低,靈活性大;但材料利用率和生產(chǎn)率較低。旋壓是一種金屬回轉(zhuǎn)加工工藝。在加工過程中,坯料隨旋壓模主動旋轉(zhuǎn)或旋壓頭繞坯料與旋壓模主動旋轉(zhuǎn),旋壓頭相對芯模和坯料作進(jìn)給運(yùn)動,使坯料產(chǎn)生連續(xù)局部變形而獲得所需空心回轉(zhuǎn)體零件。
整形是利用既定的磨具形狀對產(chǎn)品的外形進(jìn)行二次修整。
主要體現(xiàn)在壓平面、彈腳等。
針對部分材料存在彈性,無法保證一次成型品質(zhì)時,采用的再次加工。
脹形是利用模具使板料拉伸變薄局部表面積增大以獲得零件的加工方法。常用的有起伏成形,圓柱形(或管形)毛坯的脹形及平板毛坯的拉張成形等。
脹形可采用不同的方法來實(shí)現(xiàn),如剛模脹形、橡皮脹形和液壓脹形等。
翻邊是沿曲線或直線將薄板坯料邊部或坯料上預(yù)制孔邊部窄帶區(qū)域的材料彎折成豎邊的塑性加工方法。
翻邊主要用于零件的邊部強(qiáng)化,去除切邊以及在零件上制成與其他零件裝配、連接的部位或具有復(fù)雜特異形狀、合理空間的立體零件,同時提高零件的剛度。
在大型鈑金成形時,也可作為控制破裂或褶皺的手段。所以在汽車、航空、航天、電子及家用電器等工業(yè)部門中得到十分廣泛的應(yīng)用。
縮口是一種將已經(jīng)拉伸好的無凸緣空心件或管坯開口端直徑縮小的沖壓方法。
縮口前、后工件端部直徑變化不宜過大,否則端部材料會因受壓縮變形劇烈而起皺。
因此,由較大直徑縮成很小直徑的頸口,往往需要多次縮口。
沖壓模具設(shè)計(jì)面試題是在沖壓行業(yè)中常見的一種面試形式。對于模具設(shè)計(jì)師來說,掌握面試題的解答是非常重要的,這不僅可以展示自己的專業(yè)知識和技能,還能增加面試成功的機(jī)會。
作為一名沖壓模具設(shè)計(jì)師,在面試前充分準(zhǔn)備各類面試題是必不可少的。下面,我將分享一些常見的沖壓模具設(shè)計(jì)面試題,并給出相應(yīng)的答案供大家參考。
沖壓模具設(shè)計(jì)的基本流程包括以下幾個步驟:
沖壓模具設(shè)計(jì)中常用的軟件主要有以下幾種:
常見的沖壓模具可以根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分:
在我多年的沖壓模具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)中,我積累了一些經(jīng)驗(yàn)和技巧,包括:
在我從事沖壓模具設(shè)計(jì)的職業(yè)生涯中,我參與了多個成功的沖壓模具設(shè)計(jì)項(xiàng)目,其中一個典型案例是:
我所在的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)某汽車零部件的沖壓模具,這個零部件形狀復(fù)雜,要求尺寸精度高。在該項(xiàng)目中,我采用了先進(jìn)的三維建模軟件和模擬分析技術(shù),經(jīng)過多次的方案比選和優(yōu)化,最終設(shè)計(jì)出了一個結(jié)構(gòu)合理、性能穩(wěn)定的沖壓模具。該模具經(jīng)過實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證,零件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到了顯著提升,獲得了客戶的高度贊譽(yù)。
在沖壓模具設(shè)計(jì)過程中,常見的問題包括:
這些問題在實(shí)際沖壓模具設(shè)計(jì)中是常見的,解決方法需要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析和判斷。
沖壓模具設(shè)計(jì)是一個復(fù)雜而關(guān)鍵的工作,對設(shè)計(jì)師的專業(yè)知識和技能有較高要求。通過對沖壓模具設(shè)計(jì)面試題的準(zhǔn)備和理解,可以提高自己在面試中的競爭力,展示出自己的實(shí)力和潛力。希望以上的面試題及答案對正在準(zhǔn)備沖壓模具設(shè)計(jì)面試的人士有所幫助,祝大家面試順利!
沖壓工藝存在的問題
1、模具問題
沖壓加工所使用的模具一般具有專用性,有時一個復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形,且模具制造的精度高,技術(shù)要求高,是技術(shù)密集型產(chǎn)品。
所以,只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下,沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn),從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益的。
2、安全問題
沖壓加工也存在著一些問題和缺點(diǎn)。
主要表現(xiàn)在沖壓加工時產(chǎn)生的噪音和振動兩種公害,而且操作者的安全事故時有發(fā)生。
不過,這些問題并不完全是由于沖壓加工工藝及模具本身帶來的,而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備及落后的手工操作造成的。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,隨著機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步,這些問題一定會盡快而完善的得到解決。
3、高強(qiáng)度鋼沖壓
當(dāng)今高強(qiáng)鋼、超高強(qiáng)鋼很好的實(shí)現(xiàn)了車輛的輕量化,提高了車輛的碰撞強(qiáng)度和安全性能,因此成為車用鋼材的重要發(fā)展方向。
但隨著板料強(qiáng)度的提高,傳統(tǒng)的冷沖壓工藝在成型過程中容易產(chǎn)生破裂現(xiàn)象,無法滿足高強(qiáng)度鋼板的加工工藝要求。
在無法滿足成型條件的情況下,目前國際上逐漸研究超高強(qiáng)度鋼板的熱沖壓成形技術(shù)。
該技術(shù)是綜合了成形、傳熱以及組織相變的一種新工藝,主要是利用高溫奧氏體狀態(tài)下,板料的塑性增加,屈服強(qiáng)度降低的特點(diǎn),通過模具進(jìn)行成形的工藝。
但是熱成型需要對工藝條件、金屬相變、CAE分析技術(shù)進(jìn)行深入研究,目前該技術(shù)被國外廠商壟斷,國內(nèi)發(fā)展緩慢。
參考資料:
劉辰宇主編.鈑金沖壓工藝竅門與鈑金件設(shè)計(jì)制造技術(shù)方法及圖集典范實(shí)用手冊:銀聲音像出版社,2005.3
沖壓是對薄板材的冷擠壓成型加工,冷鍛是對物料再結(jié)晶溫度以下的成型加工,熱鍛是對物料再結(jié)晶溫度以上的成型加工,壓鑄和注塑比較象,液化的金屬在模具內(nèi)冷卻成型鋁擠壓是把流體狀的金屬通過金屬模具時,分流擠壓成型的模具的壽命和設(shè)計(jì)時采用的材料有關(guān),不可一概而論,相對來說,鋁擠壓和鍛壓的模具壽命比較段,因?yàn)楣r惡劣。
至于加工精度,也要看設(shè)計(jì)要求的,一般來說:鋁擠壓高些,壓鑄和冷鍛也比較高。
冷沖壓所獲得的零件一般無需進(jìn)行切削加工,因而是一種節(jié)省能源、節(jié)省原材料的無或少切削加工方法。
冷沖壓所用原材料多是表面質(zhì)量好的板料或帶料,沖件的尺寸公差由沖模來保證,所以尺寸穩(wěn)定、互換性好。
冷沖壓產(chǎn)品壁薄、質(zhì)量輕、剛性好,可以加工成形狀復(fù)雜的零件,小到鐘表的秒針、大到汽車縱梁、覆蓋件等。