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浅谈冲压工艺与冲压模具设计

发布时间:2019-11-11发布者:博江金属

1前言

在冲压过程中,机械运动贯穿始终。各种冲压工艺的实现都有其基本运动机理,这种运动是和模具密切相关的,各种模具的结构设计和力学设计较终都是为了满足其能够实现特定运动的要求设计的模具能否严格完成实现冲压工艺所需的运动,直接影响到冲压件的品质,所以在模具设计中应对机械运动进行控制。同时为了达到产品形状尺寸的要求,不能够拘泥或局限于各种工艺基本运动模式中,而应不断发展和创新,在模具设计中对机械运动灵活运用。

2冲压工艺

2.1冲压工艺介绍

冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力,使之产生塑性变形或分离,从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工),合称锻压冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带全世界的钢材中,有60%~70%是板材,其中大部分是经过冲压制成的成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片,锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中,也有大量冲压件冲压件与铸件、锻件相比,具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件,以提高其刚性。由于采用精密模具,工件精度可达微米级,且重复精度高、规格一致,可以冲压出孔、凸台等。

冷冲压件一般不再经切削加工,或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件,但仍优于铸件、锻件,切削加工量少。冲压是高效的生产方法,采用复合模,尤其是多工位级进模,可在一台压力机上完成多道冲压工序,实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高,劳动条件好,生产成本低,一般每分钟可生产数百件。

22冲压工艺的种类

冲压主要是按工艺分类,可分为分离工序和成形工序2大类分离工序也称冲裁,其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离,同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形,制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中,常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大,要求冲压材料厚度精确、均匀;表面光洁,无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等;屈服强度均匀,无明显方向性;均匀延伸率高;屈强比低;加工硬化性低。

3冲裁模具中机械运动的控制和运用

冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢,凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模,凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离,然后凸、凹模分开,卸料板把工件或废料从凸模上推落,完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的,为了保证冲裁的质量,必须控制卸料板的运动,一定要让它先于凸模与板料接触,并且压料力要足够,否则中裁件切断面质量差,尺寸精度低,平面度不良,甚至模具寿命减少。

按通常的方法设计落料冲孔模具,往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下,可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块,以使落料;中孔运动完成后,凹模卸料板先把工件从凹模中推出,然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落,这样一来,工件与废料也就自然分开了。对于一些有局部凸起的较大的冲压件,可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模,同时施加足够的弹簧力,以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的,再继续落料冲孔运动,往往可以减少一个工步的模具,降低成本。有些冲孔模具的冲孔数量很多,需要很大冲压力,对冲压生产不利,甚至无足够吨位的冲床,有一个简单的方法,是采用不同长度的2~4批冲头,在冲压时让冲孔运动分时进行,可以有效地减小冲裁力。

在实际生产中,常用与冲压过程近似的工艺性试验,如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能,以保证成品质量和较高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间,这就延长了新冲压件的生产准备时间。

模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产),以及研制快速换模装置,可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间,能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。

冲压设备除了厚板用水压机成形外,一般都采用机械压力机以现代高速多工位机械压力机为中心,配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置,并利用计算机程序控制,可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下,在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序,常常发生人身、设备和质量事故。因此,冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。


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