精冲基本知识_文档格式.doc
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●尺寸精度
ISO11-13
ISO7-11
●冲裁面粗糙度Ra(μm)
Ra>6.3
Ra1.6~0.4
●形位误差:
平面度
大
小(0.02mm/10mm)
不垂直度
小(单面0.0026mm/1mm)
塌角
(20~35)%S
(10~25)%S
毛刺
双向,大
单向,小
3.模具
●间隙
双边(5~10)%S
单边0.5%S
●刃口
锋利
倒角
4.冲压材料
无要求
塑性好(球化处理)
5.润滑
一般
特殊
6.压力机
●力态
普通(单向力)
特殊(三向力)
●工艺负载
变形功小
变形功为普冲的2~2.5倍
●环保
有噪音,振动大
噪音低,振动小
7.成本
低
高(回报周期短)
表1
3.3
模具工作原理
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。
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。
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;
PS—冲裁力;
PR—齿圈力;
PG—反压力;
PRA—卸料力;
PGA—顶件力;
SP—冲裁间隙
3.4、精冲工作过程(见图3)
a)模具开启,送入材料;
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;
c)用冲裁力PS冲裁材料,压紧力PR和PG全过程有效压紧;
d)滑块行程结束,冲件在凹模内,内孔废料冲入落料凸模中;
e)齿圈力PR和反压力PG卸除,模具开启;
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;
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;
h)吹卸或清除精冲件和内孔废料。
材料送进完成。
PR—齿圈力PG—反压力PS—冲裁力PRA—卸料力PGA—顶件力
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
精冲模设计简介
有关精冲模设计,已经在出版的“简明精冲手册”以及国内外有关的技术文献中都有详细介绍。
这里仅仅是一个设计提纲供大家参考。
让我们互相学习,共同交流,为精冲技术的发展而努力。
下面仅以固定凸模式模具为例,说明在设计各主要元件,应注意的问题。
1、精冲机吨位选择
精冲件所需总压力:
FT=FS+FG+FR
FS—冲裁力,FG—反顶力FR—齿圈力
但当前随着新产品不断日新月异,生产技术要求精冲件有很多压印或挤压工艺,如何考虑压印或挤压力。
一般,挤压压力与挤压面积、挤压深度和材料变形程度等因素有关。
挤压力经验公式
FP=A×
f×
Rm×
(1+hp/s)
A—压印的投形面积
f—抗拉强度系数
Rm—抗拉强度
hp—压印深度
S—材料厚度
在使用上述公式计算挤压力FP时发现,当材料的变形程度>20%时,所得挤压力与实际所需相差很大。
如图所示,直径26mm,料厚7mm,挤压深度3.5mm材料AiSiC1008时。
其计算值为:
FP≈40T
而实际挤压力FP≈110T
因此,当有挤压工序的工件,在考虑所需挤压力时,根据材料的相对变形程度,(当∑>20%时),对该公式作必要的修正。
F×
E×
RM×
(1+HPS)
E—相对变形程度E的系数。
2、精冲模架选择
在工作中固定凸模式模架有双导柱和四导柱两种模架。
2.1双导柱模架选择
2.1.1工件几何形状为全对称,或变曲对称。
2.1.2工件有效工作直径在50~60的范围内。
2.1.3材料厚度至8MM以下。
2.1.4各限之间偏裁不大于25%的非对称件。
2.1.5工件为板小件,工步以2—3步的连续模
2.2四导柱模架选择
除采用双导柱模架条件以外的情况均采用四导柱模架。
至于凹模板,固定板,齿圈板,垫板等零件都已标准化。
凸模也有固定的形式。
3、传力杆
传力杆至精冲模中的作用是传递各项压力,必要时需进行许可页截计算。
P=FD
P—传力杆许可页荷
D—传力杆直径
—单位面积上的许可截
3.1下传力杆
3.1.1下传力分布
下传力捍的分布,应以最大可能达到对称,均衡要求。
3.1.2下传力杆直径,在顶件的空间允许的情况下直径越来越好,不宜采用,直径3MM的顶杆。
如果此处必须设置顶杆,应作技术处理(如异形杆)。
3.1.3由于FELNTOOL、SCHMID,精冲模架结构的特点,采用该模架,设计挤压工件时,必须设计支承杆(见图2),支承杆的放置,应在挤压位置的中心。
以保证挤压厚度尺寸的精度。
3.2上传力杆
3.2.1上传力杆分布
上传力杆的分布,同样应以对称,均衡原则进行布置。
3.2.2上传力杆直径力求相同
3.2.3上传力杆的位置,尽可以地接近主凸模外廓,其距离为1~2。
3.2.4上支承杆设计同下传力杆要求一样。
4、平衡杆
在连续模冲裁过程中,一般情况下各工步向下移动的行程高度是不同的,各外传力杆下移高度也不同。
由此造成承压圈内的承压块受力不均,承压块产生倾斜。
另外第一次冲裁时,使齿圈板受力不均,造成小凸模断裂。
故至连续模中平衡杆的设立是不可缺少的。
4.1平衡杆设计
平衡杆应对称分布一般可采用2根,当工件步距较大或多工位连续模应采用4根平衡杆。
它的位置应在条料宽度以外,一般最小距离为2MM,有挤压工步的最小距离为5MM。
4.2平衡杆高度4H(见图3)
4H=(VU+S-F)
VU—顶件的凹模平面尺寸
S—条料最小厚度
F—系数(见简明精冲手册)
4.2下平衡杆结构
结构形式见图35、闭锁销
至连续模冲裁过程中,有较大的模向力,为防止上下偏移,保证凸,凹模间隙,闭锁销的设计,也是不可缺少的。
5.1闭锁销的设计
一般情况下采用对称均匀分布。
放置在条料两侧,但当闭锁销挡体工件或废料排出时,也可将它设计在条料一侧(即操作员侧)
5.2闭锁销有效长度L2(见图4)
L2=S+10+×
+Y
S—条料厚度XY—闭锁销侧角尺寸6、平衡块(或齿圈保护)
连续模在条料的开头或末尾,为使齿圈板不致倾斜,必须设置平衡块。
在有齿圈时,它同时可以防止齿圈与凹模或上,下齿圈在合模时相撞,造成损坏。
(见图5)
6.1平衡块高度Amax
平衡块为一组四件,其形状可作成元柱形或方柱形。
设置成对称分布。
Amax=Smin-(0.002-0.005)
Smin—材料最小厚度
6.2平衡块高度AMAX的控制
由公式可知,Amax一定要比条料最小厚度小。
由于每批条料的厚度变化,平衡块高度(Amax)至试模时往往需要修磨,以达到上述要求。
为了拆装方便应将平衡块的紧固螺钉,设计在齿圈板下方,以便试模时,在机床上好装卸。
7、异正销
7.1异正销设计
异正销直径的大小与冲裁料厚有关,异正销的配合。
D2×
5,Dmin=5mm
S—料厚
7.2异正销的凸模与凹模冲裁间隙
异正销的孔无需精冲,在冲其孔时其间隙值可取普通冲裁,双向间隙选取:
Z=2(0.01S)
7.3异正销配合孔外倒角
由于异正销孔的冲裁使用普通间隙,这时产生的毛刺很多,至连续冲裁中毛刺被压平,往往卡在异正销上,出现退料困难,的条料会被拉弯。
为了毛刺不被挤压,异正销配合孔端应倒角。
8、导料销
材料异料销的配合要求(见图7)
这里需要提示:
材料异料销与齿圈板配合精度不可忽视,间隙超过0.2mm以来,条料在送料时会产生很大的偏斜,搭边变化很大,造成工件局部断面质量恶化。
9、弹簧顶销
弹簧顶销是用来消除工件在顶件上的附作力,以便用压缩空气吹出工件。
因其作用在图纸上反映不明显,绘图时往往被遗漏,所以在绘制总图时,就在确定位置上首先注上标记,等待以后细化10、精冲间隙值
一般精冲技术文献都标明精冲间单边隙值SP均为0.5%S
笔者认为这个0.5与间隙值,是在精冲压力机、精冲模制造精度,精冲材料的质量,生产中的润滑条件,操作员技术水平都很理想的状态下提出的。
一般企业很少能达到以上要求进行生产,0.5%S的间隙值在实际使用中,反而容易产生凸模与凹模,局部快速磨损,不利提高模具使用寿命。
现将黑色金属精冲间隙值推荐为下:
S=1.35~1.5SP=0.7%S
S=1.5~3.8SP=0.8%~1.3%S
S=3.8~8SP=0.8%~1.4%S
总之,设计精冲模除以上叙述各元件的注意事项外,还应考虑以下几点:
1)模具零件加工工艺性
2)模具零件检测方法
3)模具装配,试模可行性
4)模具主要元件、凸模、凹模的可靠性
5)模具安装和维修
6)模具运输中安全
精冲零件
1.精冲零件的工艺性
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:
(1)零件结构的工艺性;
(2)零件尺寸公差和形位公差;
(3)材料性能和厚度;
(4)冲裁面质量;
(5)模具设计、制造质量及寿命;
(6)精冲机的选择等。
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。
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。
2.精冲零件的难度等级
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。
S1—简单
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