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发表于 2008-10-14 20:34:54
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接着给大家继续传一些精冲知识,共同学习:
0 a! o U8 w9 c' Y& g- j! C3.3 模具工作原理
1 f. A% f) F/ M2 d5 k 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。
/ o- [; w R- F9 X& l; l 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。
8 U+ E" E) j. T" Q @$ N6 V
; Y+ M! [' b4 i. X5 V1.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;
' f3 D5 a$ S& g9 _0 ^PS—冲裁力; PR—齿圈力; PG—反压力RA—卸料力; PGA—顶件力; SP—冲裁间隙
# V# P5 q* o |) h) u( A4 Q3.4、精冲工作过程(见图3)- v$ I0 E: N4 t5 P2 M
a) 模具开启,送入材料;
$ |* H2 E7 I+ B9 I G 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 d# S) e+ C, g. D1 D+ m
c) 用冲裁力PS冲裁材料,压紧力PR和PG全过程有效压紧;; F: F" y4 [: C6 k+ b. b
d) 滑块行程结束,冲件在凹模内,内孔废料冲入落料凸模中;0 w1 {! n% ?& ]: ~
e) 齿圈力PR和反压力PG卸除,模具开启;
3 Y# Y* x. L4 R 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;
: H X# b) Z* b$ M 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;
! `1 s; [6 H' P9 e h) 吹卸或清除精冲件和内孔废料。材料送进完成。) u3 w5 }& |4 X- B
8 F/ Q3 P: G$ x% L+ \. O7 SPR—齿圈力 PG—反压力 PS—冲裁力 PRA—卸料力 PGA—顶件力
. ?/ t O2 I# c% F- B1—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
# q& w/ ] K" y8 i# v& z) R! _/ c9 W/ R; q, P+ U g. `
6 x" K+ l' @2 G0 R6 ?; p* I
精冲零件4 }& N4 ?# P+ s" ^* x9 `, o# F/ k! b
$ j1 I( F1 g6 Z0 W. q' [
1.精冲零件的工艺性
6 F& K5 l* ]8 a) P" z) b 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:" m/ m2 C' O+ O( Z- J( l( j. k
(1) 零件结构的工艺性;
! \, ~( L5 H7 J# j8 P) J9 p' F3 i; v (2) 零件尺寸公差和形位公差;% |; n0 k" `- g$ x
(3) 材料性能和厚度;
" V/ g) F G4 J1 O* s3 O0 M3 {9 s1 q' g (4) 冲裁面质量;$ J- ?- k$ I) x6 B3 A+ s
(5) 模具设计、制造质量及寿命;, C/ h# Q# l/ H% C
(6) 精冲机的选择等。& h& ^2 x1 t0 L9 n5 W# }. b3 Z" w
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。 . |5 `5 g6 D3 ?5 j# g# l1 _: @
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。
1 `3 T9 y$ |2 w0 L K2.精冲零件的难度等级* a2 r8 L. i1 {
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。
d! v- d& c g S1—简单的,适于精冲材料抗剪强度Ks=700N/mm2
+ W0 x% }6 c: \6 ] S2—中等的,适于精冲材料抗剪强度Ks=530N/mm2
% b: d& G$ i# ~, {, R6 v2 S% O S3—复杂的,适于精冲材料抗剪强度Ks=430N/mm2% d4 |) q+ x9 S/ {2 Z
* R- S, m! r3 C- t3 x
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)。
3 k" G1 _6 `7 e. j( e 例:图1中开关凸轮,材料为Cr15(球化),Ks=420N/mm2,确定其难度等级。+ b; P+ l: {; e8 D: r
9 L/ G g, j" c, A, w% |: V •孔 径 d=4.1mm S1
) r7 F" \( _ c) f •搭 边 b=3.5mm S3$ b) Y$ _, k+ d( n4 U. l
•齿模数 m=2.25mm S2
+ {! g9 H+ a) O: q •圆角半径 Ra=0.75mm S1/S25 X) ~6 n, i( V
此零件最大难度是搭边b,故总难度为S3,可以精冲。; `% L- C$ z6 T, R: i" H
3.精冲零件的技术要求
9 y3 ]9 y. E# C/ e; @7 [4 n6 D3 n5 U& E 3.1 尺寸公差' O3 u& t8 N: r! K* {/ ?! l' b- L
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。+ e3 V! G4 m* ~) t g2 T: T
3.2 平面度公差
3 }6 h% G; |7 i" m 精冲零件的平面度是指零件平面的挠度(见图2),其值为: 2 w, o2 [, T" O7 V/ ?) O! C! [
f=h-s; G# _1 x x2 [! u3 s
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。 o" v0 u- o8 e
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 k% z, b% j+ b+ W4 d! m8 L
$ ` _+ m; T! \
9 T5 X+ M, J4 I4 e* h+ L图1 精冲零件几何单元及难度等级9 Z& x+ x1 Q4 E$ C i* W
A—孔径;B—槽宽、搭边;C—齿模数;D—圆角半径。
" R! e8 Q! e- u
9 U3 r' W1 e6 `1 d8 x/ R3 ]料厚S(mm) 抗拉强度600N/mm2
6 U1 ?; R8 a7 U8 l+ M9 d3 x& I 内形J 外形A 孔距X2 i6 j6 K6 Y8 l7 _
ISO公差等级
* |7 y- L& l: |, [- z0.5~1 6~7 7 78 V% m2 B- U3 S9 }$ n& M
1~2 7 7 7
4 O0 L5 [' X8 u0 ^7 f2~3 7 7 7, ]/ R3 j _, w2 w2 c1 t
3~4 7 8 7
+ f2 I/ k7 ?0 K& ^ J% E3 G4~5 7~8 8 8& l: C. _1 L( t: N# E% b1 j8 o- k
5~6.3 8 9 8) T/ e/ _/ C/ C. y9 L% `' j; k2 f
6.3~8 8~9 9 8
6 W4 g* Z/ q2 u& p) @; L u! v8~10 9~10 10 8
5 _9 t5 k" l2 ]% U% n0 O10~12.5 9~10 10 9
7 C* W$ Z! D' r$ W12.5~16 10~11 10 96 ?* N6 e7 ]/ ^
3.3 垂直度公差$ K6 E0 i5 F/ S) M1 L" r7 `
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。 8 c2 I) Y) I- S0 e
/ Y- k3 _% _. {, a x3 \( l- i
图2 零件平面图, b8 t. U' C) S7 T
( P F9 }0 Q! a: K ' g+ H8 g$ J5 i2 {6 }: Y) D
图3 平面度公差2 |" p/ T- g% \: L
0 S S" F8 v; S0 Z5 E8 ]$ Y图4 料厚与X值的关系2 v. P) }( K) t2 k4 B- m
3.4 冲裁面质量7 @9 k+ S% G1 X# a
冲裁面是精冲零件质量高低的主要标志。它与材料种类、性能、金相组织、模具质量和刃口状况、润滑剂及压力机调整等因素有关。冲裁面的结构组成包括:光洁面、撕裂面、塌角面和毛刺面。冲裁面状况的表示方法和意义如图5所示,其质量特征表现为三个方面。
2 s$ G" \! U6 ^
2 w E9 e7 W. h$ u/ I图5 冲裁面的表示方法 ! i2 d# y3 T* I d/ r" h
图中:S—材料厚度;h—断裂时,最小光洁面部分占材料厚度S的百分比(%);l—鱼鳞状断裂时,最小光洁面部分占材料厚度S的百分比(%);b—最大允许的鱼鳞状断裂宽度,b的总和不大于相关轮廓的10%;t—允许的断裂深度为1.5%S;e—毛刺高度(mm);c—塌角宽度为30%S(最大);d—塌角深度为20%S(最大)(齿形件时为30%S);E—撕裂带的最大宽度。$ ?* k) f0 [( x" Y% O
(1) 冲裁面粗糙度1 j$ P* z/ h& p; e! R. X& l, x* ]
冲裁面的光洁程度,在冲裁方向和沿周边便于不同位置是有差别的。即塌角侧优于毛刺侧。
. ]+ A# ]0 H8 W# \冲裁面的粗糙度用算术平均值aR表示。其值一般Ra=0.2~3.6,共分为六个等级(见表2),测量方向——垂直于冲裁方向;测量位置——在冲裁面的中部(见图6a)。冲裁面的粗糙度与材料抗拉强度的关系如图6b所示。
0 }( [0 a7 [* U3 u$ a表2 冲裁面粗糙度; G6 m$ I: X) `0 s6 d
粗糙度等级 1 2 3 4 5 6" e( f2 p" K: U2 S3 U" [
Ra(μm) 0.2 0.4 0.6(0.8) 2.4 3.4 3.8(3.6)5 h, T6 W5 J/ \) \
代号 N4 N5 N6 N7 N8
, S, K) F8 q, ?( {5 n
* d; W! y/ b8 N; C* U: _ 图6 冲裁面粗糙度与抗拉强度的关系 n1 p% _! l" e7 |
(2) 冲裁面完好率" \4 X0 i" N0 G! J7 g, c
精冲零件冲裁面完好率分为五个等级(见表3)。
* m& I2 I/ W! |4 x5 ^# Y' d冲裁面完好率" T/ L- V+ H8 D- U- D2 A/ B
h l% x. f: a8 L1 O$ T# ]
100%S
2 |. N) Q1 |) F z0 h- s100%S; `# ]( Y% M. v1 v
90%S
^" f& u, J1 J5 k4 I+ |# D75%S0 b+ ^# H' ]0 t5 s% a0 ?( {
50%S 100%S
% Y3 L- g: [4 W }* U: [90%S, z" n8 q) }3 J
75%S7 J S/ x4 t6 I; K, w" Z
-- ~+ r& `7 ]1 j' e/ Z; A! K
--
6 c/ v6 @" Y0 m% U9 P+ Q* F* G(3) 冲裁面撕裂等级
+ K+ r, i9 D" l1 a 精冲零件冲裁面撕裂等级分为四个级别(见表4)。* C l- q- [ L- o: C5 |8 T
???? 表4 冲裁面撕裂等级 ) f) d% z7 j& {9 m" B- M2 O$ O) i
E(mm) 级 别6 }" I3 c0 j' n/ M5 N
0.3
3 s: E; P5 i9 u3 l S a4 i0.6$ Q6 x a6 R/ D& @7 z5 E
1, B/ I& J5 b4 X
2 1 ) ~2 m2 d' m9 V8 ^
21 _$ C4 ^2 r: e8 K
3
' q- k; k- t2 A: \! Z/ O8 ~4
% j& p) t4 U7 m5 B O$ _+ a2 l(4) 冲裁面质量的表示方法和意义
3 Y" B; b3 a' p# X1 q* s4 e! p 如图7所示为冲裁面质量特征的表示方法和意义。/ {0 {( f; X% [3 x1 {$ P
示例:
2 d$ c& R, s4 c; j- P图7 冲裁面长度表示实例
4 A! R! ]0 U S ~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。0 X+ v) t G* Y6 Z5 c0 ~
3 ]5 h) ^7 Y: l/ l* c
图8 求塌角值tE和bE
5 n, Q6 t+ M9 s" d, f4.精冲零件的塌角
! P( R' J4 w5 ?3 H 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。
u- |7 A3 f1 V/ n, F7 M' j 塌角的计算方法可参看图8选取。一般tE≈(5~10)S,bE≈(5~10)tE。
6 Z, b. M$ R6 L( ]4 D8 O+ f' O5.精冲零件的毛刺! [+ R2 }# \( g7 O
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。/ a! C- P$ r+ N8 A; A. F9 m* N
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。& q$ i2 L1 s; u- y4 Q
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)。
5 ^& y. z0 C" s Q( e7 Q6 D8 g 1 u0 f" t# p/ H' s/ [; h
图9 精冲毛刺高度 |
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