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精冲模工艺及技术先容资料,内有图文附件下载

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摘要:精冲模工艺及技术先容资料,精冲—是精密冲裁的简称。 精冲是在普冲的基础上,发展起来的一种精密冲压加工工艺。它虽然与普冲同属于分离工艺,但是包含有特殊工艺参数的加工方法。

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1、何谓精冲

精冲—是精密冲裁的简称。

精冲是在普冲的基础上,发展起来的一种精密冲压加工工艺。它虽然与普冲同属于分离工艺,

但是包含有特殊工艺参数的加工方法。由它生产的零件也具有不同的质量特征。特别是在精冲与

冷成型(如弯曲、拉深、翻边、镦挤、压沉孔、半冲孔和挤压等)加工工艺相结合后,精冲零件

已有可能在许多领域(如汽车、摩托车、电子工业等),取代以前由普冲、机加工、锻造、铸造

和粉末冶金加工的零件,因而发挥其巨大的技术优势和经济效益。

2、精冲分类

各种不同的精冲方法,按其工艺方式,主要分类如下:

 

二.精冲工艺设计基本方法:

3、精冲工艺原理

3.1 普冲与精冲的区别

大家常说的精冲,指的是强力压板精冲(见图1)。PR-齿圈力、PS-冲裁力、PG -反压力。强

力压板精冲的基本原理是在专用压力机上,借助特殊结构模具,在强力作用下,使材料产生塑性

—剪切变形,从而得到优质精冲件。

3.2 精冲工艺特点

 

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.凸凹模; 2.凹模; 3.冲孔凸模; 4.顶件器; 5.推杆; 6.导板;7.顶杆; 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—简单的,适于精冲材料抗剪强度Ks=700N/mm2

S2—中等的,适于精冲材料抗剪强度Ks=530N/mm2

S3—复杂的,适于精冲材料抗剪强度Ks=430N/mm2

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)。

 

例:图1 中开关凸轮,材料为Cr15(球化),Ks=420N/mm2,确定其难度等级。

·孔径d=4.1mm S1

·搭边b=3.5mm S3

·齿模数m=2.25mm S2

·圆角半径Ra=0.75mm S1/S2

此零件最大难度是搭边b,故总难度为S3,可以精冲。

3.精冲零件的技术要求

3.1 尺寸公差

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。

3.2 平面度公差

精冲零件的平面度是指零件平面的挠度(见图2),其值为:

f=h-s

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。

一般来说,1)、厚料比薄料零件平直;2)、低强度材料比高强度材料平直;3)、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。

 

 

图1 精冲零件几何单元及难度等级

A—孔径;B—槽宽、搭边;C—齿模数;D—圆角半径。

 

 

3.3 垂直度公差

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。

 

图2 零件平面图

 

3.4 冲裁面质量

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。

图5 冲裁面的表示方法

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。

(1) 冲裁面粗糙度

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。

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。

图6 冲裁面粗糙度与抗拉强度的关系

(2) 冲裁面完好率

精冲零件冲裁面完好率分为五个等级(见表3)。

(3) 冲裁面撕裂等级

精冲零件冲裁面撕裂等级分为四个级别(见表4)。

(4) 冲裁面质量的表示方法和意义

如图7 所示为冲裁面质量特征的表示方法和意义。

 

图7 冲裁面长度表示实例

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。

 

图8 求塌角值tE 和bE

 

4.精冲零件的塌角

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。

塌角的计算方法可参看图8 选取。一般tE≈(5~10)S,bE≈(5~10)tE。

5.精冲零件的毛刺

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。

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。

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)。

 

 

图9 精冲毛刺高度

设计原则

 

精冲工艺设计的基小原则为:

(1)确保产品质量和功能要求。

(2)尽可能用先进工艺技术和新技术成果。

(3)根据生产条件确定批量,选择生产效率较高的。

(4)缩短生产周期,降低生产成小。

(5)注意安全生产及环境保护。

 

2.设计依据

工艺设计过程中,注意参考依据由:

(1)根据产品图,分析零件的功能、结构参数和技术条件。

(2)根据产品总装,了解零件的交接状态和协调要求。

(3)根据产品总产量和批量以及能提供的物质和技术条件。

(4)根据产品生产准备周期和生产周期,做好时问、设备、人员、装嵛、协作和效率等多项安排。

(5)根据多种经济和技术标准(资料) ,做好产品工艺成本核算。

3.设计内容

1) 分析精冲零件:

(1)零件结构的工艺性:

(2)零件精度的合理性:

(3)零件冲裁面的特性:

(4)零件材料的精冲性:

(5)零件技术准备的协调。

2) 制定最佳工艺方案:

(1)根据精冲零件图,进行一系列工艺计算,包括排样与搭边、压力中心、精冲力。

(2)绘制工艺排料图。

(3)提出初步工艺方案,包括工艺品质、工序数量、工步顺序、工序组合。(4)选择最佳工艺方案。

 

3) 设计精冲模:根据最佳工艺办案,进行精冲模设汁:

(1)选择精冲模种类及结构型式;

(2)排样及工艺计算(压力中心、冲压力及其他参数) :

(3)绘制模具总图及丁作部分原理图;

(4)确定模具材料及热处理硬度;

(5)确定凸、凹 模涂层(TiN或TiCN) ;

(6)注明模具零部件技术条件。

4) 选择适合的精冲机:根据精冲工序性质、精冲、变形功、模具结构型式、闭合高度、轮廓尺寸及生产批量等因素,合理选择精冲机:类型及吨位;产能及负荷能力;使用要求;附属装置。

5) 编制工艺文件。

 

三.精冲工艺常见应用:

精冲工艺技术的发展,使其进入了各个工业领域,得到广泛的应用。对于要求最小尺寸公差、具有最小粗糙度的功能零件,可以广泛使用精冲零件。而对于有视觉要求的、很精细的表面零件,也可使用精冲零件。现今,精冲件的生产品种、尺寸形状、材料厚度和力学性能都有很大的提高。而且为了适应市场需求,生产的均衡性、质量可靠性和加工经济性更加突出。汽车工业是精冲技术推广应用的重中之重,一辆轿车精冲零件拥有量为40~200件,它占轿车冲压件的60~70%,如下图所示:

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