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發表于 2008-10-14 20:34:54
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接著給大家繼續傳一些精沖知識,共同學習:3 X" o! N2 V. I/ [# B# u8 h
3.3 模具工作原理* c& O X# \+ s3 X- f0 @# b' X
精沖機是實現精沖工藝的專用設備。如圖2所示,精沖時精沖機上有三種力(PS、PR、PG)作用于模具上。沖裁開始前通過齒圈力PR,經剪切線外的導板(6),使V形齒圈(8)壓入材料并壓緊在凹模上,從而在V形齒圈的內面產生橫向側壓力,以阻止材料在剪切區內撕裂和在剪切區外金屬的橫向流動。同時反壓力PG又在剪切線內由頂件器(4)將材料壓緊在凸模上,并在壓緊狀態中,在沖裁力PS作用下進行沖裁。剪切區內的金屬處三向壓應力狀態,從而提高了材料的塑性。此時,材料就沿著凹模刃口形狀,呈純剪切的形式沖裁零件。" a& K- j8 ~) f- \8 h/ f1 G0 e
沖裁結束后,PR和PG壓力釋放,模具開啟,由退料力PRA和頂件力PGA分別將零件和廢料頂出。并用壓縮空氣將其吹除。
8 m( Z8 r. P L% G
' a" h6 m) j, L! J1.凸模; 2.凹模; 3.內形凸模; 4.頂件器; 5.頂桿; 6.導板;7.壓板; 8.齒圈; 9.精沖材料; 10.精沖零件; 11.內形廢料;
2 n: V" W5 T, O& ePS—沖裁力; PR—齒圈力; PG—反壓力 RA—卸料力; PGA—頂件力; SP—沖裁間隙& L' }3 s4 M1 I" r" u5 l' \% o
3.4、精沖工作過程(見圖3)
% R" i9 i, w" b a) 模具開啟,送入材料;( F7 P3 u7 ^: n6 M
b) 模具閉合,在刃口(沖裁線)內外的材料利用齒圈力和反壓力壓緊;; p8 C3 g8 |8 h5 {! ^* O
c) 用沖裁力PS沖裁材料,壓緊力PR和PG全過程有效壓緊;
: f" o' n) K% }+ q( m d) 滑塊行程結束,沖件在凹模內,內孔廢料沖入落料凸模中;; i7 F1 t, N) V0 _4 _/ C8 n
e) 齒圈力PR和反壓力PG卸除,模具開啟;
2 q) ]. `' Y: B! C f) 在施加齒圈力的位置,此時作用為:頂出內孔廢料和卸除沖壓搭邊的卸料力PRA;6 ~* X# r8 s, c; d) W! g" F
g) 在施加反壓力的位置,此時作用為:從凹模中頂沖件的頂件力PGA。材料開始送進;
# s8 G7 j) o" d4 A' s1 \* }0 p h) 吹卸或清除精沖件和內孔廢料。材料送進完成。
7 M! ?4 C/ t( J" D/ @* l$ v & z; S! x/ ]7 s9 i0 S! E+ x
PR—齒圈力 PG—反壓力 PS—沖裁力 PRA—卸料力 PGA—頂件力
* x6 @0 J2 k2 W$ O, S+ F) ~1—壓板 2—凹模 3—沖裁(落料)凸模 4—頂件器 5—精沖材料 6—精沖零件 7—沖內孔廢料. h% v% k2 q( L& X4 _
5 e/ y: C" H4 H. s ?* s1 ~
5 j( ?9 D/ m& l8 C( \, s( @ 精沖零件6 x; ]# b# g# U) r3 a: g
9 q; w0 v3 T6 a8 Y* [, Z
1.精沖零件的工藝性0 M( f0 e8 D% Z' U% M
精沖零件的工藝性,主要指保證零件的技術和使用要求,并在一定的批生產條件下,在制造上應最簡單、最經濟。而影響它的主要因素有:
F$ K% A5 O' M% d7 s6 S/ U- _5 u$ H, o (1) 零件結構的工藝性;" M% ]1 ]8 t$ ]: o7 l& e( C
(2) 零件尺寸公差和形位公差;/ m* L+ {9 E& T, @
(3) 材料性能和厚度;
# B1 f9 Q4 g. g3 D& o. T, t! r$ g5 ` (4) 沖裁面質量;$ K0 X4 d3 p( T% \+ s9 N
(5) 模具設計、制造質量及壽命;
6 C/ @2 I0 y+ X (6) 精沖機的選擇等。
1 B& q* M q5 P 精沖零件結構的工藝性,是指構成零件幾何形狀的結構單元,它包括:最小圓角半徑、孔徑、壁厚、環寬、槽寬、沖齒模數等的確定尤為重要。 ' c3 K/ J# a% S
圖1所示,可供選擇精沖零件結構參數的極限值。它們都小于普沖零件。這是由精沖原理決定的。然而,合理的零件結構參數,有利于提高產品質量,降低生產成本。9 y m: \# Q7 ?& V: _
2.精沖零件的難度等級( m$ h; }; N; q+ c) ^( `
根據零件幾何形狀及其結構單元,在圖1各圖中劃分為S1、S2和S3三級。 ~7 b& O7 }5 t2 s0 P6 ^' }
S1—簡單的,適于精沖材料抗剪強度Ks=700N/mm2/ o% ~8 _$ r7 T2 A3 a5 j: w
S2—中等的,適于精沖材料抗剪強度Ks=530N/mm2
1 v8 X. V. J0 V5 h6 m% N S3—復雜的,適于精沖材料抗剪強度Ks=430N/mm2
. E- J9 ~ b! C" x& J7 c7 t
$ ?$ Y( v- J3 q1 A3 l- j+ Z' ]$ t 在S3以下的范圍,不適宜精沖,或者要采用特別措施。使用S3的范圍時,其條件是沖裁元件要用高速鋼制造,且精沖材料抗拉強度δb≤600 N/mm2(抗剪強度Ks≤430N/mm2)。6 o8 x: ?; t' C' G+ a, V
例:圖1中開關凸輪,材料為Cr15(球化),Ks=420N/mm2,確定其難度等級。
0 t8 P! O9 C9 L8 H: X6 r; Y
# A6 k6 X3 z) B( z, ~ •孔 徑 d=4.1mm S1' A( m& g2 G* @8 p, u, Y& i( H3 Z. l* H
•搭 邊 b=3.5mm S3
. H! z5 A6 I* \# h% W •齒模數 m=2.25mm S2
0 |7 ]/ T2 r6 v" s •圓角半徑 Ra=0.75mm S1/S2! p4 J }: d3 Y) v0 W: J
此零件最大難度是搭邊b,故總難度為S3,可以精沖。
6 Z6 S2 U! `9 U3.精沖零件的技術要求
6 [3 a7 O7 L5 l h$ Q5 l* \. d 3.1 尺寸公差
( P$ W. d8 v& A. p 精沖零件的尺寸公差,取決于:零件形狀、模具制造質量、材料厚度及性能、潤滑劑和壓力機調整等因素。可由表1中選取。
) @4 [6 C- g. J7 p) w1 L2 x3.2 平面度公差2 C6 _0 j" I8 n1 B& R% E& C( ~; u
精沖零件的平面度是指零件平面的撓度(見圖2),其值為: 7 G' C$ v' D5 z- X0 L+ G4 Q& r
f=h-s
: C2 _" V: O$ n. V 由于精沖材料是在壓緊狀態下進行的,故精沖件具有較好的平面度。而這種平面度隨零件尺寸、形狀、材料厚度及機械性能等不同而有所差別。- X0 r9 ] A- l& y5 Z& Y, v1 v
一般來說,厚料比薄料零件平直;低強度材料比高強度材料平直;壓邊力大比壓邊力小的平直。在凸模側的材料表面總是中凹的,凹模側總是中凸的。但如果零件還需要壓印、壓痕、切口、彎形等工序或用連續模沖裁,由于在零件上產生局部的變形或沖裁方向不同,致使平面度有較大的波動范圍。但無論如何,精沖件總是要比普通沖壓件的平面度好的多。圖3是在100mm距離上測定的一般直線度。' Q7 w: |0 j) A6 v8 ?/ F4 @
2 @) K5 E/ A+ H) L3 S) M
6 p& l1 i. v: ^8 R0 p圖1 精沖零件幾何單元及難度等級: L5 m( ^ c( Q: D$ {
A—孔徑;B—槽寬、搭邊;C—齒模數;D—圓角半徑。
" H- z5 q9 ~! _ `# u
, k) u t' Z8 x" [料厚S(mm) 抗拉強度600N/mm2% }. }) v2 w# O* E
內形J 外形A 孔距X
& C( L; `7 g+ H, m$ Q ISO公差等級
! K. y8 X. i& L- d2 z! K0.5~1 6~7 7 73 o9 g9 h# `. f2 M
1~2 7 7 79 K, m& D5 }6 M8 m7 Y& l7 ^# `
2~3 7 7 7% n% P3 I6 l" C8 Z' y6 X) _* f
3~4 7 8 76 a. H9 z9 @+ B& Q, o( V
4~5 7~8 8 8
, ^3 \$ q* y. B: Q5~6.3 8 9 8
+ G2 z- q1 h0 B1 d- K& E6.3~8 8~9 9 8
; E+ u* j/ |1 E+ H8~10 9~10 10 8* O# _* q9 G1 L" N+ G
10~12.5 9~10 10 9+ i {+ a1 |9 H' D* D0 V
12.5~16 10~11 10 9
7 R$ M% H9 i$ H) }" K3.3 垂直度公差
4 W. J, f9 Z A7 r 精沖零件的沖裁面與基面成一定的角度公差(倒錐),謂之不垂直度。它與料厚及其性能、沖裁刃口狀態、模具剛度、壓力機的調整等有關。一般料厚為1mm時,不垂直度為0.0026mm,若料厚為10mm,則毛刺側比塌角大0.052mm。圖4為料厚與不垂直度的關系。
Z8 b) _. e; R9 C7 o+ ~ 1 c9 P: B+ h+ b7 x( X% ]6 M# X
圖2 零件平面圖
( _% Q% ^" u8 s0 m; M# q
' t9 x) s0 W% p) S3 x 2 _* W: T( m! }* z2 u
圖3 平面度公差
- ?0 |" Z, K) {8 V$ ^
! y% K0 ^% `3 U& b圖4 料厚與X值的關系
* p- f5 p* m( m6 d9 k& D# }3.4 沖裁面質量- }3 l. x. E0 d' X' f
沖裁面是精沖零件質量高低的主要標志。它與材料種類、性能、金相組織、模具質量和刃口狀況、潤滑劑及壓力機調整等因素有關。沖裁面的結構組成包括:光潔面、撕裂面、塌角面和毛刺面。沖裁面狀況的表示方法和意義如圖5所示,其質量特征表現為三個方面。/ W; ?. E1 `2 R& Y& s' n1 N
) C, I J+ q# u4 A$ e圖5 沖裁面的表示方法 2 d+ Q8 c4 U# r5 r
圖中:S—材料厚度;h—斷裂時,最小光潔面部分占材料厚度S的百分比(%);l—魚鱗狀斷裂時,最小光潔面部分占材料厚度S的百分比(%);b—最大允許的魚鱗狀斷裂寬度,b的總和不大于相關輪廓的10%;t—允許的斷裂深度為1.5%S;e—毛刺高度(mm);c—塌角寬度為30%S(最大);d—塌角深度為20%S(最大)(齒形件時為30%S);E—撕裂帶的最大寬度。
. C! ^/ o4 o6 o" B(1) 沖裁面粗糙度: A- g3 p4 f. ]) B. y9 d
沖裁面的光潔程度,在沖裁方向和沿周邊便于不同位置是有差別的。即塌角側優于毛刺側。; a1 p6 E6 W+ c' P6 I7 U) t$ a
沖裁面的粗糙度用算術平均值aR表示。其值一般Ra=0.2~3.6,共分為六個等級(見表2),測量方向——垂直于沖裁方向;測量位置——在沖裁面的中部(見圖6a)。沖裁面的粗糙度與材料抗拉強度的關系如圖6b所示。) d f8 E6 b6 u2 V/ h- M3 U
表2 沖裁面粗糙度- f) }, H, w8 ^! { W2 T9 l8 Z& U
粗糙度等級 1 2 3 4 5 6
2 {. }% ^/ V4 z+ @* ORa(μm) 0.2 0.4 0.6(0.8) 2.4 3.4 3.8(3.6)8 Q! W9 c9 `. t3 q3 }+ q
代號 N4 N5 N6 N7 N8+ x$ [, d) W3 W& s* T0 L: \
: J/ A3 M8 h9 \! |+ ]
圖6 沖裁面粗糙度與抗拉強度的關系
9 Y" ~% G* E2 a(2) 沖裁面完好率# _5 s; l$ ^6 f p' U$ U6 v
精沖零件沖裁面完好率分為五個等級(見表3)。) a: @+ O4 D" T; }7 p* e
沖裁面完好率( X4 {5 L! Y7 j
h l
! p2 s6 L, w5 j H100%S
- H: F2 N8 k4 t7 S100%S
. J x% W( o( |' S& E90%S( `5 P* n0 Q: G8 [
75%S+ u1 s. z! A1 |1 C b T+ c$ S
50%S 100%S
2 O! I# z4 R: n6 Q& G90%S# t4 u1 x5 a% m! A p" g
75%S
& [* H+ {0 b8 {6 k# i--
# i. e- t) b* _--0 R/ y0 U. R0 \9 Y `$ p
(3) 沖裁面撕裂等級1 @3 c4 I, H. R% q7 {+ y
精沖零件沖裁面撕裂等級分為四個級別(見表4)。" \7 C7 D2 g5 F8 _- }
???? 表4 沖裁面撕裂等級 % J) U$ P6 u: `( t; _. Y. J
E(mm) 級 別' w- d' [% [& n+ M q
0.3 2 U, l6 U( H9 {! T( O
0.65 I' e! t2 `7 W' Y- l
17 C9 f; x$ B8 P A& z4 x' c
2 1 3 }! h: Y) d7 s% X+ W
2
! n# U3 ^3 |; s% B! e3
+ q" A z _# v4
3 J1 Y, ]$ ^6 w1 I5 w0 m9 I. U, ](4) 沖裁面質量的表示方法和意義0 F+ y$ _4 ^5 @( M) [3 @
如圖7所示為沖裁面質量特征的表示方法和意義。
* s0 j( d- B7 S4 {# n* S( q3 V示例:
& r& Q5 _9 P5 W& \ w圖7 沖裁面長度表示實例, i5 Z$ k8 i! R3 s9 y; M
例中,沖裁面粗糙度Ra=2.4μm;完好率h=90%S;l=75%S;撕裂級別為2。
% x4 q' q4 w. Y, m/ T * B ~) `% P0 L! I
圖8 求塌角值tE和bE% f5 }/ F; i9 K8 M) L3 ?5 @! w/ E
4.精沖零件的塌角2 `( T$ t2 Q' S8 f0 L
塌角系指精沖零件內、外廓平面與光潔面交界處的不規則外凸曲線的下陷塑性變形(見圖8)。塌角的大小與料厚、材質、零件形狀、反壓力及齒圈高度等有關。% @, \" d1 Q) s3 g) L* S* t% U% T
塌角的計算方法可參看圖8選取。一般tE≈(5~10)S,bE≈(5~10)tE。& k1 a! s+ ]) N' u+ a+ d6 f
5.精沖零件的毛刺
9 R6 E" ]% S4 v) | 毛刺系指精沖零件沖裁面端部上的不規則突起。其大小與材料種類、間隙、模具刃口狀況、凸模進入凹模深度及沖裁次數等有關。# c+ I. w7 _( T: O% i0 n
精沖時產生的毛刺,不是切削毛刺而是擠壓毛刺。判斷毛刺的大小,不僅是毛刺高度,而且還有毛刺根部的厚度。
+ ]! f4 s# ?% [4 |" }- P 根據VDI3345標準,當模具刃口鋒利時,只產生薄毛刺,e=0.01~0.08mm;當模具刃口變鈍時,產生厚毛刺,e=0.1~0.3mm(見圖9)。
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圖9 精沖毛刺高度 |
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