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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:1 U4 j2 E3 c }) y' ?
3.3 模具工作原理7 _; W1 k+ n* Z T7 S$ M
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。
# p8 t& w0 r+ H: u. ]! Y7 ~6 x 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。
! Z" q6 n$ v/ E# K3 E 0 W h$ D: ` I0 @
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;; x2 {+ v* k' S. ]% Q& g/ i0 k
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+ n8 g7 H; J6 w. }% o
3.4、精冲工作过程(见图3)- [3 ^& N, I3 T0 O/ l) s0 b
a) 模具开启,送入材料;
0 ^& p/ i t. D# V3 _! d' U 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;9 z! e! M8 v! `% J2 T$ N" u
c) 用冲裁力PS冲裁材料,压紧力PR和PG全过程有效压紧;
6 x% ]5 C0 C3 ]: a. b B1 s d) 滑块行程结束,冲件在凹模内,内孔废料冲入落料凸模中;4 v( m5 |) R( k
e) 齿圈力PR和反压力PG卸除,模具开启;
: p7 Y0 t: R9 k' L5 w3 [) ` 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;
1 Z. C# `. x3 c9 T7 F 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;
" u: Z2 P2 n, I V3 e& d/ I7 o* _( V3 F h) 吹卸或清除精冲件和内孔废料。材料送进完成。
, K q0 J. i, z4 D0 q7 p
' _( H& B1 B9 t J0 EPR—齿圈力 PG—反压力 PS—冲裁力 PRA—卸料力 PGA—顶件力
' x: T9 v3 c4 J( 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
- ]; D* R# F$ ^( J; m; e# S6 D, X# ?. ` e
# L% E$ |$ p" o4 @
精冲零件, v& Z' |, I/ |% j! B0 _7 T
" E; j6 I# j# `/ A1 l+ ]. z" i1.精冲零件的工艺性* Q/ s5 t% S9 S' `) D: C% X' o/ p
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 `* K4 a1 Q" E5 p9 i
(1) 零件结构的工艺性;, a3 D. Z9 J/ V
(2) 零件尺寸公差和形位公差;
# f' Z& n4 F# I0 D$ f8 i (3) 材料性能和厚度;' L f7 w, Y5 z" D% Q$ U: Q
(4) 冲裁面质量;6 K, R7 O! k7 l
(5) 模具设计、制造质量及寿命;: c" k; Z! O. U0 T$ f
(6) 精冲机的选择等。
5 X% H7 z& D" V, ? 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。
1 c: R+ ^- m* N' a: _$ { Q 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。- U# a4 ]5 s. q6 M, m: i; B
2.精冲零件的难度等级' I/ z+ H1 r% y& u
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。* P: S, F/ u7 S. r; G( E
S1—简单的,适于精冲材料抗剪强度Ks=700N/mm20 q+ a$ ? A. ^. M4 M- m, _
S2—中等的,适于精冲材料抗剪强度Ks=530N/mm20 ~8 j( _8 L; h! L, E9 }8 ^0 G8 W
S3—复杂的,适于精冲材料抗剪强度Ks=430N/mm2
4 G9 ]' U2 G+ x ^- Y6 Q3 T" u* I- 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)。9 w/ q9 S8 t: d* e a
例:图1中开关凸轮,材料为Cr15(球化),Ks=420N/mm2,确定其难度等级。
! \4 U0 \: G9 A( I7 e6 ^5 U8 Z) {9 t9 ^7 u- j+ O, B
•孔 径 d=4.1mm S1
. M) Q$ z* _6 p1 M$ n. N •搭 边 b=3.5mm S3& _) A6 H/ ?% H6 K1 `
•齿模数 m=2.25mm S2 7 c ]$ o# v' Y/ j( _2 R* E. B
•圆角半径 Ra=0.75mm S1/S2
" l5 n+ B! E5 b5 `7 q# ]$ Q 此零件最大难度是搭边b,故总难度为S3,可以精冲。
1 U K# ]/ r/ ]5 m5 @: p% b0 X3.精冲零件的技术要求& R% V. `9 ~1 _/ _
3.1 尺寸公差
Z% W) p/ A2 o, ~8 L& f+ s 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。3 c) [7 r2 n3 a
3.2 平面度公差' s F* e/ F- E7 s
精冲零件的平面度是指零件平面的挠度(见图2),其值为: " I9 R" {' X# S1 `
f=h-s
( C. K& L, L1 z 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。
# j6 _) Z, ~7 X0 X0 C9 F 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。7 g: X( a$ K! c, A# D& _3 ~
. j4 h6 F- e+ i6 E& ^* q5 m
& p0 A4 |9 ?8 L+ H& y6 K图1 精冲零件几何单元及难度等级
l. g. c% e% a& o8 w- j; rA—孔径;B—槽宽、搭边;C—齿模数;D—圆角半径。* J, ]5 u4 S# f5 M: Q
1 g% o4 c- A; m
料厚S(mm) 抗拉强度600N/mm2
, } e8 c2 X7 v" ]$ B 内形J 外形A 孔距X3 ~9 H, E2 o8 W: j) f; v
ISO公差等级& W% O* Z+ v8 J2 l3 N
0.5~1 6~7 7 7
3 f, l# W* y; Y7 x0 {% A1~2 7 7 7
0 ]$ q9 }. `7 q" r: P& m. c- o4 A7 Z2~3 7 7 70 P5 C+ A2 l& N- B
3~4 7 8 7$ A. C! {# n$ k1 p
4~5 7~8 8 8
* F+ D& l0 n" y- O& v+ h( W5~6.3 8 9 8
5 d! D" R8 y( z, x6 i0 E/ U6.3~8 8~9 9 8
- `; y* G( n. F a; w8~10 9~10 10 8
1 ]" Z7 _' [1 Y5 _$ }& x10~12.5 9~10 10 9( }. U3 f6 m5 U4 N! E6 T( V
12.5~16 10~11 10 96 _( i+ I6 x, U* Y3 _
3.3 垂直度公差7 B* F# U/ a1 S6 P+ Q9 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。
4 b! O( h- }$ l/ g9 e: |% ^) W/ S * ]7 z3 K, H3 }
图2 零件平面图1 U( V4 o8 R: {$ F# {) I4 ?, |
! e# G7 a" z1 ~9 n! W . c: P9 }' u5 j3 o$ G0 F
图3 平面度公差- U" ^) s" Q$ c f, Y' `& g/ A4 B
$ Z" \) {0 i) Y* B7 r图4 料厚与X值的关系) R1 ~. C! V1 Q8 i
3.4 冲裁面质量
/ ^3 [6 ^. H7 ?" Z5 W4 s 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。
9 L/ D$ s6 _, X5 F
+ k; B I2 n4 x( F- V' Z( B图5 冲裁面的表示方法
) D3 T+ [4 U5 U0 v+ v* f2 C$ @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。
: u5 n7 W3 n- K* @(1) 冲裁面粗糙度# O/ \/ i" Z( B/ f- i, T- M4 O9 `
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。
: b% a( _" T6 {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。/ L* [- Y0 J7 m" u
表2 冲裁面粗糙度
+ c) h, v3 p/ w& z# a$ y粗糙度等级 1 2 3 4 5 6. H* A9 H: _! v+ `6 V( S9 i
Ra(μm) 0.2 0.4 0.6(0.8) 2.4 3.4 3.8(3.6)& g v* O- `6 P" j: r; v6 N1 \) S0 @
代号 N4 N5 N6 N7 N8( W* Q( E4 c( d9 S6 X/ a) @; j
$ h+ T, _& g2 w. Z0 G
图6 冲裁面粗糙度与抗拉强度的关系2 }6 K' |0 f( P& i; ^+ T
(2) 冲裁面完好率
6 C7 x! K+ r4 G! e) v 精冲零件冲裁面完好率分为五个等级(见表3)。
7 J& ?# p! C6 ^! a+ \冲裁面完好率- w ~" x6 F H
h l
; u$ `8 S$ A1 O9 V100%S
3 e. @! g; N% r100%S4 o! n' H/ J6 l6 p9 Z
90%S, j' T. C! [% @( m
75%S9 i; B1 H$ T6 i- D
50%S 100%S
, V, V: I6 z) ~4 d: z F: ?90%S/ C* l7 Y/ ?9 f5 b$ I) B6 @' s
75%S
+ E1 G6 ^5 [ ]+ m" z8 l' @# z" S--" K# e# v6 x+ Y! O$ c
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% a( z& t4 G* r n2 ]# q- q(3) 冲裁面撕裂等级5 h' g L0 s# m6 u6 {
精冲零件冲裁面撕裂等级分为四个级别(见表4)。
* n( E* B( W' X S, J???? 表4 冲裁面撕裂等级
: X ~) A% ?, {# m* KE(mm) 级 别! f/ A7 T/ w4 r
0.3 , J( m( l, a8 C& Z+ _
0.6
( i/ h) \3 _/ Y6 F5 o2 ]( x1. n2 _1 B- w5 \; u
2 1
: \" S; O, @) ?1 Y3 U$ G1 e+ b3 K2; f% o: r# l- O; L( p8 W$ k
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X3 o0 z4 E, d3 R+ H) @0 ]- v4
; _* P' V5 c/ K7 j1 Q" k(4) 冲裁面质量的表示方法和意义
9 K$ _; c: S! a: [ 如图7所示为冲裁面质量特征的表示方法和意义。
1 D/ o! {$ F, t' g# x. D' f4 a3 n示例:
3 g( Z: P2 K; s* `, n) _. u0 e图7 冲裁面长度表示实例) N0 _8 h) D1 K4 P F& V
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。2 |( ]& a- v7 ]' @9 Y
w; C. {. N, [, R1 X图8 求塌角值tE和bE. C/ N7 k$ z2 h# Y' L3 Q
4.精冲零件的塌角) `& W2 f8 y& @' }
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。+ F7 O0 w6 E3 `: n t3 ?7 q" a* p! Z
塌角的计算方法可参看图8选取。一般tE≈(5~10)S,bE≈(5~10)tE。
* M; Z: o0 I# p- @9 Y3 y, G5.精冲零件的毛刺
5 D3 ], V9 { G 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。
: |; c, S Q% W0 T 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。
% @ z1 ^, Y, K# { 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)。 e' B. r( ?% m( S
9 [( J$ g9 s$ r" {图9 精冲毛刺高度 |
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