|
楼主 |
发表于 2008-10-14 20:34:54
|
显示全部楼层
接着给大家继续传一些精冲知识,共同学习:* z$ x$ U' V- X. r1 h& B& V
3.3 模具工作原理3 F" Z, ^; {+ g6 }9 U- X
精冲机是实现精冲工艺的专用设备。如图2所示,精冲时精冲机上有三种力(PS、PR、PG)作用于模具上。冲裁开始前通过齿圈力PR,经剪切线外的导板(6),使V形齿圈(8)压入材料并压紧在凹模上,从而在V形齿圈的内面产生横向侧压力,以阻止材料在剪切区内撕裂和在剪切区外金属的横向流动。同时反压力PG又在剪切线内由顶件器(4)将材料压紧在凸模上,并在压紧状态中,在冲裁力PS作用下进行冲裁。剪切区内的金属处三向压应力状态,从而提高了材料的塑性。此时,材料就沿着凹模刃口形状,呈纯剪切的形式冲裁零件。
2 d2 V9 b' b0 N, `- z 冲裁结束后,PR和PG压力释放,模具开启,由退料力PRA和顶件力PGA分别将零件和废料顶出。并用压缩空气将其吹除。% \/ U. y. j5 _: H' u& x) I- t+ ~, C
( f. S( ^) ^7 I! g" \1 Z; ] `
1.凸模; 2.凹模; 3.内形凸模; 4.顶件器; 5.顶杆; 6.导板;7.压板; 8.齿圈; 9.精冲材料; 10.精冲零件; 11.内形废料;
3 A' b8 j% e- |& M% DPS—冲裁力; PR—齿圈力; PG—反压力 RA—卸料力; PGA—顶件力; SP—冲裁间隙4 m! _( p Q8 A+ _
3.4、精冲工作过程(见图3)
8 i; o- t& t( ]- L a) 模具开启,送入材料;
& y1 \0 k9 a1 A9 f+ d4 M/ s b) 模具闭合,在刃口(冲裁线)内外的材料利用齿圈力和反压力压紧;
. @3 @' e0 D7 q7 i c) 用冲裁力PS冲裁材料,压紧力PR和PG全过程有效压紧;5 o* ?# t& n W
d) 滑块行程结束,冲件在凹模内,内孔废料冲入落料凸模中;- ~+ F7 @1 O; N8 O, z
e) 齿圈力PR和反压力PG卸除,模具开启;) _. }0 J7 p6 K; f
f) 在施加齿圈力的位置,此时作用为:顶出内孔废料和卸除冲压搭边的卸料力PRA;
6 q' X5 m4 i- x* l g) 在施加反压力的位置,此时作用为:从凹模中顶冲件的顶件力PGA。材料开始送进; T# L0 ?, M" C4 y+ n# L4 h
h) 吹卸或清除精冲件和内孔废料。材料送进完成。
. ?! M5 m7 Z! E5 d$ J% B9 z# l
3 D: ^8 j2 m7 h! ^7 S ]* NPR—齿圈力 PG—反压力 PS—冲裁力 PRA—卸料力 PGA—顶件力9 C6 O2 _) P7 R% X
1—压板 2—凹模 3—冲裁(落料)凸模 4—顶件器 5—精冲材料 6—精冲零件 7—冲内孔废料
, z8 c9 x F0 a S
( U7 a" j9 m' {3 R- r1 t
" x) v" N# O/ g 精冲零件7 R. @: D; j3 W" W" m9 V% i( p
" p/ x; D/ l6 i0 o" b" q1.精冲零件的工艺性* g7 ?9 n4 U. P5 Q
精冲零件的工艺性,主要指保证零件的技术和使用要求,并在一定的批生产条件下,在制造上应最简单、最经济。而影响它的主要因素有:) [2 j6 W2 Q; q3 f
(1) 零件结构的工艺性;3 i: ^" ?( D# @% B7 ]
(2) 零件尺寸公差和形位公差;, `2 j9 E1 R" s L/ O5 ]( U
(3) 材料性能和厚度;
, B) F* f! z S4 e, o% x, Y9 M; s (4) 冲裁面质量;
# X$ ^! C( g' ?. W; Q (5) 模具设计、制造质量及寿命;
/ h6 W5 \& b7 g4 x- y (6) 精冲机的选择等。
4 f$ Y1 y$ X; C2 |/ } 精冲零件结构的工艺性,是指构成零件几何形状的结构单元,它包括:最小圆角半径、孔径、壁厚、环宽、槽宽、冲齿模数等的确定尤为重要。
6 L- S% H: [1 @& l7 Z, V0 l 图1所示,可供选择精冲零件结构参数的极限值。它们都小于普冲零件。这是由精冲原理决定的。然而,合理的零件结构参数,有利于提高产品质量,降低生产成本。
0 l1 r1 X* U* [8 Y+ ^2.精冲零件的难度等级
1 R5 l- b$ G( Q; v! j 根据零件几何形状及其结构单元,在图1各图中划分为S1、S2和S3三级。" H( P4 c- S7 C9 j. P( A& b
S1—简单的,适于精冲材料抗剪强度Ks=700N/mm25 A! {# D/ k# S: `& N& S; G% O
S2—中等的,适于精冲材料抗剪强度Ks=530N/mm2+ i% \& Z& b) i% D
S3—复杂的,适于精冲材料抗剪强度Ks=430N/mm2
! c( s% t, v$ M8 R& O7 Y4 J: J, w6 b W" ^6 L
在S3以下的范围,不适宜精冲,或者要采用特别措施。使用S3的范围时,其条件是冲裁元件要用高速钢制造,且精冲材料抗拉强度δb≤600 N/mm2(抗剪强度Ks≤430N/mm2)。5 R" d1 L% r! o8 h/ B* \1 |
例:图1中开关凸轮,材料为Cr15(球化),Ks=420N/mm2,确定其难度等级。" @' x. z7 ^( _9 `+ J& s
5 X, t- b/ O" a0 _' q •孔 径 d=4.1mm S1! [: k/ K) {4 L
•搭 边 b=3.5mm S3( L. b3 p. _& n- `3 O! ?4 R3 {
•齿模数 m=2.25mm S2
! {" y2 M: O" x4 C# e! @0 ^2 q •圆角半径 Ra=0.75mm S1/S2- E5 ~# r) d6 Z, R
此零件最大难度是搭边b,故总难度为S3,可以精冲。
4 h5 F. I, C9 g3.精冲零件的技术要求
. K. |1 Y/ Q" E( ?: F+ m1 W4 R 3.1 尺寸公差# L! H0 B3 E' R: \+ u- i
精冲零件的尺寸公差,取决于:零件形状、模具制造质量、材料厚度及性能、润滑剂和压力机调整等因素。可由表1中选取。$ z& |, G4 s! C2 v8 j: W4 X
3.2 平面度公差
* j& _; K1 x/ C7 d" w 精冲零件的平面度是指零件平面的挠度(见图2),其值为: 3 W, W% T7 i+ B* x
f=h-s
! L/ e9 V2 d9 ? Q+ n, ~6 A 由于精冲材料是在压紧状态下进行的,故精冲件具有较好的平面度。而这种平面度随零件尺寸、形状、材料厚度及机械性能等不同而有所差别。
8 t9 ]' M) M8 s' |) T% M 一般来说,厚料比薄料零件平直;低强度材料比高强度材料平直;压边力大比压边力小的平直。在凸模侧的材料表面总是中凹的,凹模侧总是中凸的。但如果零件还需要压印、压痕、切口、弯形等工序或用连续模冲裁,由于在零件上产生局部的变形或冲裁方向不同,致使平面度有较大的波动范围。但无论如何,精冲件总是要比普通冲压件的平面度好的多。图3是在100mm距离上测定的一般直线度。
2 H# z( y i' c5 B8 n* P7 a, F5 @, B( k1 `7 _0 e" A: ~8 b
" c' i ?% j5 q' h7 W( P$ V
图1 精冲零件几何单元及难度等级
; L8 s' H0 x4 G* z2 ?+ {A—孔径;B—槽宽、搭边;C—齿模数;D—圆角半径。: B' e1 m- n3 D* u
2 M$ C ^) Z7 V- `/ g
料厚S(mm) 抗拉强度600N/mm2
! {$ X! Z) E# K) G: l 内形J 外形A 孔距X
" |' m" ~& z0 e, ]. \( h5 \ ISO公差等级0 S8 `7 _% c. g( _
0.5~1 6~7 7 7* t0 m9 }4 j- k j. U
1~2 7 7 7
3 @* J' y; q' n! i, V! `9 D" l" |2~3 7 7 7
, R' N' b( G/ N2 |2 V- S. {% C/ Z2 p3~4 7 8 73 P# |; _% F- B! k7 x4 D3 A
4~5 7~8 8 8/ h: l7 B# D, E. [- @. u
5~6.3 8 9 8
! J8 C1 Z, T& Z! X0 v. O. C6.3~8 8~9 9 8
. u P; I+ ?4 d0 ]/ T. @8~10 9~10 10 8: {7 Z: g: b7 k9 l/ E& T2 c
10~12.5 9~10 10 9: T" Y6 u& E% [$ K2 `
12.5~16 10~11 10 9* [! ]( U. t( H5 |) d/ W
3.3 垂直度公差7 z/ z: O( X6 w) C) f7 R) _ C
精冲零件的冲裁面与基面成一定的角度公差(倒锥),谓之不垂直度。它与料厚及其性能、冲裁刃口状态、模具刚度、压力机的调整等有关。一般料厚为1mm时,不垂直度为0.0026mm,若料厚为10mm,则毛刺侧比塌角大0.052mm。图4为料厚与不垂直度的关系。
- j4 K0 R# @$ z5 J # v# F! p. K; r: t+ \/ s
图2 零件平面图% p/ r) [" ~( i+ e. N
/ ^5 e, B" }) v8 V8 [8 ?% A# Y
8 O1 @4 G6 o" A图3 平面度公差2 L+ d) M# G1 p+ d2 m& M
% W( ^% }7 N1 M* c i' S7 q0 O图4 料厚与X值的关系
2 a" [0 D6 p" s! e9 D3.4 冲裁面质量: Y: R1 S( Y! c6 L* O$ n7 j
冲裁面是精冲零件质量高低的主要标志。它与材料种类、性能、金相组织、模具质量和刃口状况、润滑剂及压力机调整等因素有关。冲裁面的结构组成包括:光洁面、撕裂面、塌角面和毛刺面。冲裁面状况的表示方法和意义如图5所示,其质量特征表现为三个方面。
; W+ g9 O& ?: z$ A
9 e! I1 @$ v% m: s图5 冲裁面的表示方法
% B, @; N; T/ O, x3 v& R" X: U图中:S—材料厚度;h—断裂时,最小光洁面部分占材料厚度S的百分比(%);l—鱼鳞状断裂时,最小光洁面部分占材料厚度S的百分比(%);b—最大允许的鱼鳞状断裂宽度,b的总和不大于相关轮廓的10%;t—允许的断裂深度为1.5%S;e—毛刺高度(mm);c—塌角宽度为30%S(最大);d—塌角深度为20%S(最大)(齿形件时为30%S);E—撕裂带的最大宽度。
& W) q$ B' y6 z0 N(1) 冲裁面粗糙度; c. H2 |3 `. Q0 n9 Z
冲裁面的光洁程度,在冲裁方向和沿周边便于不同位置是有差别的。即塌角侧优于毛刺侧。) s" q+ h0 A8 }) M A
冲裁面的粗糙度用算术平均值aR表示。其值一般Ra=0.2~3.6,共分为六个等级(见表2),测量方向——垂直于冲裁方向;测量位置——在冲裁面的中部(见图6a)。冲裁面的粗糙度与材料抗拉强度的关系如图6b所示。5 w% t% E- ?# j9 x
表2 冲裁面粗糙度+ |3 q% L7 [9 E* ], {
粗糙度等级 1 2 3 4 5 6# D! S0 m6 ^# i7 c3 P% X
Ra(μm) 0.2 0.4 0.6(0.8) 2.4 3.4 3.8(3.6)
6 ]1 p* W* P# R$ T& ]代号 N4 N5 N6 N7 N8
' T; P" Y. |1 [( g7 T( x3 g
0 ? H2 T- i3 z. J( y6 d, F, C 图6 冲裁面粗糙度与抗拉强度的关系
4 U/ X8 Q+ t$ N5 @ c9 C3 @" h(2) 冲裁面完好率
% [. _# `. v5 x2 Y" i8 K 精冲零件冲裁面完好率分为五个等级(见表3)。
! B8 `- f4 |6 Z7 ]冲裁面完好率- K- M) H$ b/ F
h l
6 H2 a" `% [. b/ \+ Y0 @$ }1 @100%S
" e5 Z, U2 n; q# l7 R& m100%S
* `" X/ e3 E! V7 J90%S& N( e: n$ b2 Q8 Y
75%S% v$ ^: f: ~% q. C2 d9 Q- _
50%S 100%S 0 t# H9 G) Z+ V. c4 j
90%S
8 I z& V( X. x) o: `75%S
/ J1 M5 C/ V1 l+ l" ~: u--
8 I t/ C3 n6 v2 V$ b* p--" Y' Y5 T7 B( Y- F) t- ^/ n* h2 Y
(3) 冲裁面撕裂等级) C: C! E/ o/ r5 _+ D( s5 t6 V0 H
精冲零件冲裁面撕裂等级分为四个级别(见表4)。
* i" X3 z2 T/ s# h/ T$ c6 g???? 表4 冲裁面撕裂等级 ' ?3 y% s4 I" J6 y! _
E(mm) 级 别7 i1 v. a! I. D l+ [
0.3
; `0 e# Q! [4 p' E3 F; C0.6& b4 b; l! {: T5 ^
1
! ]4 a: u" t/ r% x E2 1
$ r8 G5 B) Z/ f- e8 c Z2! i& f, J% a3 i
3
' E( y5 f- S- }. W% @; O+ I; i4
) ]# u0 n" ?- ^, i, s(4) 冲裁面质量的表示方法和意义
0 Y ^+ N: m" _+ W* Y 如图7所示为冲裁面质量特征的表示方法和意义。
: f0 `; e/ Z. R( f4 k( }示例:
. S2 x! T1 f3 @6 I6 W' @图7 冲裁面长度表示实例8 d) \: V- K) [
例中,冲裁面粗糙度Ra=2.4μm;完好率h=90%S;l=75%S;撕裂级别为2。; o5 S% O1 X) i2 t9 Z
. C/ s" i3 [4 _% p1 d& u图8 求塌角值tE和bE; k! P2 j! n$ L# q$ O
4.精冲零件的塌角
9 T* \2 ]* r: P2 a x 塌角系指精冲零件内、外廓平面与光洁面交界处的不规则外凸曲线的下陷塑性变形(见图8)。塌角的大小与料厚、材质、零件形状、反压力及齿圈高度等有关。4 Y5 r. F0 p% I( d4 O5 C
塌角的计算方法可参看图8选取。一般tE≈(5~10)S,bE≈(5~10)tE。# q6 v9 P8 d3 u* R$ s
5.精冲零件的毛刺
5 T6 u* ]3 E1 B4 h7 Q) x 毛刺系指精冲零件冲裁面端部上的不规则突起。其大小与材料种类、间隙、模具刃口状况、凸模进入凹模深度及冲裁次数等有关。
/ P& m% t- E; P8 V' i% W5 O 精冲时产生的毛刺,不是切削毛刺而是挤压毛刺。判断毛刺的大小,不仅是毛刺高度,而且还有毛刺根部的厚度。
, y! g: a; A% ~6 X+ A$ P 根据VDI3345标准,当模具刃口锋利时,只产生薄毛刺,e=0.01~0.08mm;当模具刃口变钝时,产生厚毛刺,e=0.1~0.3mm(见图9)。$ K7 o- p4 q3 k) [" f+ _' h/ L. K
# W6 R7 }1 a' \2 W: d2 o" E& Q9 W图9 精冲毛刺高度 |
|