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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:
; g1 g* `1 b( r- {- D- D3.3 模具工作原理" e* [. k% E; |$ |' K I9 }9 G4 C/ e
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。; I. c$ l( d8 Q+ E( Z Q; i7 l' S
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。5 g% I5 O2 ^0 w0 {& S
) n- c) |; I- m1.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;1 ], x6 J0 W, y+ {; G; u4 L
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
, N; K$ e( v6 m3 p; {# p+ T3.4、精冲工作过程(见图3)+ [& y8 x% _. Y9 p
a) 模具开启,送入材料;
- h W0 x% N1 {* K. V' M# s: r 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;
- I; ?" h# K% i+ | c) 用冲裁力PS冲裁材料,压紧力PR和PG全过程有效压紧;
* Z; X, C0 O% l8 a d) 滑块行程结束,冲件在凹模内,内孔废料冲入落料凸模中;: M: C3 |' P6 O$ q; ]( ~' ]
e) 齿圈力PR和反压力PG卸除,模具开启;/ A" u% ?4 ]( p
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;
$ q: E1 u% A z+ u 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;
. A) u/ N1 X( g# W' H" X$ } h) 吹卸或清除精冲件和内孔废料。材料送进完成。
# [7 K+ y. J( k+ g" U " x L9 Y9 G5 E* g& \; G
PR—齿圈力 PG—反压力 PS—冲裁力 PRA—卸料力 PGA—顶件力0 ~+ r; e+ F7 T/ \
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
# d7 G6 y# x# M0 Q9 Y; H- R
, i. e" X% V( l" [: {) q " m! @; l* e4 i2 X- n6 m
精冲零件. A- Z& Z2 B2 T$ Q
; E& u1 Y& {6 Z1.精冲零件的工艺性
4 J+ e' R6 K7 i. [ 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 P$ I1 z: b8 o9 D- Y; E9 ~2 {
(1) 零件结构的工艺性;% U y( x* Z% s& H
(2) 零件尺寸公差和形位公差;4 `* k# y9 B6 I* T1 I- D8 @ D
(3) 材料性能和厚度;) e5 x& w5 G; {3 V
(4) 冲裁面质量;: e @: d; v! _) g. Q
(5) 模具设计、制造质量及寿命;# [1 ?! M m. Z1 B! Y5 h
(6) 精冲机的选择等。& q! I' u0 d! x
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。
+ \" b! d9 {, `/ l- b! o 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 q' h s$ _/ e$ Y
2.精冲零件的难度等级, S+ i( j9 S% L: @
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。
% z! o0 j4 T5 s' c. g S1—简单的,适于精冲材料抗剪强度Ks=700N/mm2( K ^4 f' j) a$ O7 ^
S2—中等的,适于精冲材料抗剪强度Ks=530N/mm2
) W* T9 l* i, v: y S3—复杂的,适于精冲材料抗剪强度Ks=430N/mm2
2 \2 B: \2 X# a) l1 u7 `; m- M' }* T4 a, a. j D4 o. q+ H. H
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 X* z. U2 s0 g0 Q 例:图1中开关凸轮,材料为Cr15(球化),Ks=420N/mm2,确定其难度等级。* @5 A3 ~/ {: e) w K6 u
3 S7 `" d; {+ Q, V( @# L+ l& Z; q% C •孔 径 d=4.1mm S1
2 j/ X" j9 l) o5 V5 ~/ _/ v- t+ a •搭 边 b=3.5mm S3
" a; W5 d9 a8 t4 o' o h& Z5 R •齿模数 m=2.25mm S2 $ m- m& n7 q3 V4 N/ Y
•圆角半径 Ra=0.75mm S1/S2
5 E" O" H1 Y" K# U5 @ 此零件最大难度是搭边b,故总难度为S3,可以精冲。3 f9 H4 \: V. V, k$ K& B5 H* m
3.精冲零件的技术要求
7 d6 L$ P6 Q# t, w3 K' w# b* g5 M 3.1 尺寸公差
0 A; Q) [* V* T, S Z 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。7 E1 z7 p# D8 }4 B% R6 E# O
3.2 平面度公差5 s! T% ~) \; H1 e
精冲零件的平面度是指零件平面的挠度(见图2),其值为:
+ M [( v& Y% B: v f=h-s! c4 L4 f& _0 p1 o4 c/ h1 K; H( ]
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。
1 I: C+ [: z( ]5 [9 @0 ^- x& y 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。3 ]/ P' U$ m" U: d! o7 n
" x, `3 h# V) E- Z9 z D
. S. y7 m" g' y; i7 c
图1 精冲零件几何单元及难度等级5 s( ~1 x- Z$ J5 ]" W
A—孔径;B—槽宽、搭边;C—齿模数;D—圆角半径。
" s6 Z! K% p2 T& A5 j$ V# P$ g , g! l9 Y9 X; N0 J3 Y
料厚S(mm) 抗拉强度600N/mm2+ k$ g# q) n1 h# f: F
内形J 外形A 孔距X8 C% W& u! D$ f# U( H
ISO公差等级
5 H' r S; Y1 R- N# Z5 a0.5~1 6~7 7 74 t, w% @+ j; | C5 s8 t+ |
1~2 7 7 7, m3 X: Y$ s6 P0 M, a
2~3 7 7 78 F4 I' n' b1 v+ D2 ~
3~4 7 8 78 ^& a2 i% n* {! l m" F* M. W
4~5 7~8 8 8
+ c- V5 |& E4 T0 t6 v- `/ ]5~6.3 8 9 87 _2 X* s9 z) n [/ @
6.3~8 8~9 9 8
& A5 f! M# C! ~) c4 l8~10 9~10 10 8
0 A, m& p$ a* U( a* R10~12.5 9~10 10 9) \4 V0 b" q# E0 U6 H& [1 j8 U9 D6 c- i
12.5~16 10~11 10 94 l2 E0 S& E7 k+ N( o Y
3.3 垂直度公差
! G5 t& r+ e; V" p- S 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。 / N& [8 S5 ?1 `1 G8 d% Y, m2 q, ?
8 [0 m* e& J p3 N9 Y! p' q图2 零件平面图$ y/ n7 f U3 g
: z& f. r( `/ `. d' }9 A# e! z1 S
5 H( W6 q$ \% h; c8 d* |
图3 平面度公差
$ R0 i& R6 `* U' b E9 d' H
% A9 d, I0 T1 f. L) {( v图4 料厚与X值的关系1 E: m1 M) f: O' E$ H4 Z3 D2 C
3.4 冲裁面质量
& _3 ?& H( K$ k2 l: n b/ v 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。
0 j% ^' H5 \6 E8 V% d% f - [. o; {5 e2 v# p- g* v
图5 冲裁面的表示方法 - U+ K3 O: `/ w: x. m& J. C2 t9 ^6 N$ K
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。' {8 [; D, p2 }% g F2 H
(1) 冲裁面粗糙度3 B; i0 ^# ~1 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。
% Z1 d& t) o, t. B- N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。; q: s' `) `! }
表2 冲裁面粗糙度
7 B( W. b& O% r4 t% j3 C9 p粗糙度等级 1 2 3 4 5 69 `% G$ |% u* q1 F( U
Ra(μm) 0.2 0.4 0.6(0.8) 2.4 3.4 3.8(3.6)1 G0 a+ U M$ c; J/ C4 |
代号 N4 N5 N6 N7 N88 k' u4 U1 ^* S
$ E; n4 c# A$ G$ G2 H2 I& w
图6 冲裁面粗糙度与抗拉强度的关系) G0 g) E3 U3 o8 C6 J
(2) 冲裁面完好率, h: b0 a( H; [" ]% U, l1 x q8 _
精冲零件冲裁面完好率分为五个等级(见表3)。
* F4 g' p/ C9 e/ N N/ _% k" e& y/ d冲裁面完好率' x+ {2 w2 J$ Z" h: J4 _$ V9 {1 {7 C
h l2 F4 z; x. W, x
100%S - [0 I( N1 h: t9 @- P h
100%S
5 R4 n r- X! l- i3 O; X90%S+ b) J# w; v# T5 f9 B$ D
75%S
$ E9 J/ t' V8 T2 F0 f* g/ [+ P50%S 100%S
, Z8 X. W# a5 m1 X1 ?! a w90%S
1 B7 x K$ I% d! {5 c7 q75%S
% W8 ~0 c- W9 K0 n--: K" \- u* N" n- M& o$ f
--+ C2 K0 n% E& ~5 L! l2 u1 @
(3) 冲裁面撕裂等级/ ]+ g( ` c4 \0 p2 r
精冲零件冲裁面撕裂等级分为四个级别(见表4)。$ F1 |6 C* r" ~) Z$ S
???? 表4 冲裁面撕裂等级
% x3 K7 i. ]) M$ r# c- }9 IE(mm) 级 别3 t- ~" y$ o# H- ~$ z
0.3 - U- ^5 C$ L0 K
0.6
+ d7 V- q7 f6 {! M1 C/ L( s1
! J3 i2 G1 f) J, W/ ~2 1 . O3 V/ v: `3 u
2+ N2 |4 e* N7 S% j. v& `
3( T5 }9 T# R# _. l z
42 g; A+ S# F% s7 j% g1 u, K
(4) 冲裁面质量的表示方法和意义; o( u, D3 {' Y! u
如图7所示为冲裁面质量特征的表示方法和意义。
" W: L: {. t( M$ O1 e) w8 E7 {( ]& V8 E% d示例: 4 J! k- n( ?0 S
图7 冲裁面长度表示实例- f3 D- z) D$ ^6 R) m( _" d4 F
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。$ c+ H" j6 ~4 h. L7 y4 ^
9 R( \! k; r2 |4 L1 s图8 求塌角值tE和bE
' l' @$ Z( z/ e" H) m2 b7 l4.精冲零件的塌角
7 C2 _. u. P8 M0 G, m) e) b 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。5 b+ c {5 F& _
塌角的计算方法可参看图8选取。一般tE≈(5~10)S,bE≈(5~10)tE。9 ?. x \& S9 N
5.精冲零件的毛刺9 p+ ?8 w( r6 x7 s+ u H. k; b7 T8 _$ ?
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。- H. F5 n3 B+ g# e* n7 i
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。
( O1 ?' F3 d& v# f r: ]! ^ 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)。
# X5 P/ S/ s& x, g
+ [& p5 H/ _& e图9 精冲毛刺高度 |
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