《模具設(shè)計(jì)》課件第1章

第一章冷沖壓的基本知識(shí)1.1概述

1.2沖壓變形

1.3沖壓設(shè)備

1.4沖壓模具材料

習(xí)題

1.1概

述

1.1.1冷沖壓的概念冷沖壓是在室溫下,利用安裝在沖壓設(shè)備上的模具對(duì)材料施加壓力,使其產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。冷沖壓所使用的模具稱為冷沖壓模具,簡稱冷沖模。冷沖模在冷沖壓中至關(guān)重要,沒有符合要求的冷沖模,冷沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行;沒有先進(jìn)的冷沖模,先進(jìn)的冷沖壓加工就無法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備、沖壓材料構(gòu)成冷沖壓加工的三要素，如圖1－1所示。

圖

1-1冷沖壓加工的三要素

1.1.2冷沖壓的特點(diǎn)及應(yīng)用冷沖壓加工與其它加工方法相比,無論在技術(shù)方面,還是在經(jīng)濟(jì)方面,都具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢,主要有:

(1)冷沖壓是由模具保證沖壓件的尺寸公差與形狀精度的,且所用的原材料多是表面質(zhì)量好的板料或帶料,所以產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定,互換性好。

(2)冷沖壓所獲得的零件一般無需進(jìn)行切削加工,因而是一種節(jié)省能源、節(jié)省原材料的少、

無切削加工方法。

(3)冷沖壓產(chǎn)品壁薄、質(zhì)量好、剛度好,可以加工尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件,如小到鐘表的秒針,大到汽車的覆蓋件等。

(4)冷沖壓生產(chǎn)依靠沖模和沖壓設(shè)備完成加工,其生產(chǎn)率高、操作方便,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。對(duì)于普通壓力機(jī),每臺(tái)每分鐘可生產(chǎn)幾件到幾十件沖壓件,而高速?zèng)_床每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件甚至千件以上沖壓件。

由于冷沖壓生產(chǎn)具有上述優(yōu)點(diǎn),因此在批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門都越來越多地采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件,如飛機(jī)、汽車、電子、儀表、國防以及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中,沖壓件所占的比重都相當(dāng)大,不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件,現(xiàn)在大多數(shù)被剛度好、質(zhì)量輕的沖壓件代替。如果在生產(chǎn)中不廣泛采用沖壓工藝,那么許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代是難以實(shí)現(xiàn)的。不過沖壓成型加工必須具備相應(yīng)的沖模,而模具是技術(shù)密集型產(chǎn)品,其制造屬單件小批量生產(chǎn),具有難加工、精度高、技術(shù)要求高的特點(diǎn),生產(chǎn)成本高，因而,只有在沖壓零件大批量生產(chǎn)的情況下才能獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。

1.1.3冷沖壓工序的分類冷沖壓加工的零件,由于其形狀、尺寸、精度要求、生產(chǎn)批量、原材料等各不相同,因此生產(chǎn)中所采用的冷沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來冷沖壓工序可分為兩大類,即分離工序和成型工序。分離工序是指使板料按一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和切斷面質(zhì)量的沖壓件(俗稱沖裁件)的工序,主要包括沖孔、落料、切斷等;成型工序是指坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序,主要包括彎曲、拉深、翻邊、脹形等。沖壓工序的具體分類及特點(diǎn)見表1-1和表1-2。

表1-1分離工序

表1-2成

型工

序

表1-2成

型工

序

1.1.4沖模分類

1.根據(jù)工藝性質(zhì)分類

(1)沖裁模:沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模等。

(2)彎曲模:使平板坯料沿著直線(或彎曲線)產(chǎn)生彎曲變形,從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。

(3)拉深模:把平板料制成開口空心件,或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。

(4)成型模:把坯料或工序件按凸、凹模的形狀直接復(fù)制成型,而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、

縮口模、擴(kuò)口模、翻邊模和整形模等。

2.根據(jù)工序組合程度分類

(1)單工序模:一般只有一對(duì)凸、凹模,在壓力機(jī)的一次行程中,只完成一道沖壓工序的模具。

(2)復(fù)合模:只有一個(gè)工位,在壓力機(jī)的一次行程中,在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上工序的模具。

(3)級(jí)進(jìn)模:在毛坯的送進(jìn)方向上,具有兩個(gè)或更多的工位,在壓力機(jī)的一次行程中,在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上工序的模具。

不論何種類型的沖模,都可看成是由上模和下模兩部分組成。上模被緊固在壓力機(jī)滑塊上,可隨滑塊作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),是沖模的活動(dòng)部分;下模被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板上,是沖模的固定部分。工作時(shí),坯料在下模面上通過定位零件定位,壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下壓,在模具工作零件(即凸模、凹模)的作用下坯料產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得所需形狀和尺寸的沖件。上?；厣龝r(shí),模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來,以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。圖1-2所示為幾種常見沖模的結(jié)構(gòu)簡圖,其中凸模1和凹模5是工作零件,定位板3和擋料銷4是定位零件,卸料板2、推件桿6、壓料板(頂件板)7等構(gòu)成模具卸料與出件裝置,其余是模具的支承與固定零件。

圖1-2幾種常見沖模的結(jié)構(gòu)簡圖(a)沖裁模;(b)彎曲模;(c)拉深模;(d)成型模

1.1.5冷沖壓的現(xiàn)狀和發(fā)展方向

1.沖壓成型理論及沖壓工藝沖壓成型理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前,國內(nèi)外對(duì)沖壓成型理論的研究非常重視,在材料沖壓性能研究、沖壓成型過程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的發(fā)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善,近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成型過程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),即利用有限元(FEM)等數(shù)值分析方法模擬金屬的塑性成型過程,根據(jù)分析結(jié)果,設(shè)計(jì)人員可預(yù)測某一工藝方案成型的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題,并通過在計(jì)算機(jī)上有選擇地修改相關(guān)參數(shù),實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費(fèi)用,也縮短了制模周期。

提高勞動(dòng)生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量,降低成本和擴(kuò)大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種沖壓新工藝,是研究和推廣的大方向。目前,國內(nèi)外相繼出現(xiàn)了精密沖壓工藝、超塑性成型工藝、軟模成型工藝、高速高能成型工藝及無模多點(diǎn)成型工藝等精密、高效、經(jīng)濟(jì)的沖壓新工藝。其中,精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法,它擴(kuò)大了沖壓加工范圍,目前精密沖裁加工零件的厚度可達(dá)25mm,精度可達(dá)IT6～I(xiàn)T7級(jí);利用金屬材料的超塑性進(jìn)行超塑性成型,可以用一次成型代替多道普通的沖壓成型工序;用液體、橡膠、聚氨脂等作柔軟性凸?；虬寄５能浤３尚凸に?能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復(fù)雜零件,在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果;采用爆炸等高能高效成型方法對(duì)于加工各種尺寸大、形狀復(fù)雜、批量小、強(qiáng)度高和精度高的板料零件,具有重要的實(shí)用意義。無模多點(diǎn)成型工藝是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進(jìn)行板料曲面成型的一種先進(jìn)工藝技術(shù),我國已自主設(shè)計(jì)制造了具有國際領(lǐng)先水平的無模多點(diǎn)成型設(shè)備,解決了多點(diǎn)壓機(jī)成型法,從而可隨意改變變形路徑和受力狀態(tài),提高了材料的成型極限,同時(shí)利用反復(fù)成型技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力,實(shí)現(xiàn)無回彈成型。

2.沖模沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。在沖模的設(shè)計(jì)與制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展。一方面,為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、精密、安全等現(xiàn)代化需要,沖模正向高效率、高精度、高壽命、自動(dòng)化及多工位方向發(fā)展。在我國,工位數(shù)達(dá)50甚至更多的級(jí)進(jìn)模,壽命達(dá)億次的硬質(zhì)合金模,精度和自動(dòng)化程度相當(dāng)高的沖模都已經(jīng)應(yīng)用在生產(chǎn)中。同時(shí),由于這樣的沖模對(duì)加工、裝配、調(diào)整、維修要求很高,因此各種高效、精密,數(shù)控、自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測設(shè)備也正在迅速發(fā)展。另一方面,為了產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要,鋅合金沖模、聚氨脂橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造工藝也得到了迅速發(fā)展。

模具材料及熱處理與表面處理工藝對(duì)模具加工質(zhì)量和壽命的影響很大,世界各主要工業(yè)國在此方面的研究取得了較大的進(jìn)展,并開發(fā)了許多新的鋼種,其硬度可達(dá)HRC58～70,而變形只有普通鋼的1/2～1/5。如火焰淬火鋼可局部硬化,且無脫碳;我國研制的65Nb、LD和CD等新鋼種,具有熱加工性能好、熱處理變形小、抗沖擊性能佳等特點(diǎn)。與此同時(shí),還發(fā)展了一些新的熱處理和表面處理工藝,主要有氣體軟氮化、離子氮化、滲硼、表面涂鍍、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、激光表面處理等。這些方法能提高模具工作表面的耐磨性、

硬度和耐腐蝕性,使模具壽命大大延長。

模具的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化生產(chǎn),已得到模具行業(yè)的廣泛重視。這是由于模具標(biāo)準(zhǔn)化是組織模具專業(yè)化生產(chǎn)的前提,而模具的專業(yè)化生產(chǎn)是提高模具質(zhì)量、縮短模具制造周期、降低成本的關(guān)鍵。我國已頒布了冷沖壓術(shù)語、冷沖模零部件的國家標(biāo)準(zhǔn)。沖模的專業(yè)化生產(chǎn)正處在積極組織和實(shí)施之中。但總的來說,我國沖模的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化水平還是比較低的。

模具CAD/CAE/CAM技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù),它以計(jì)算機(jī)軟件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具,使工程技術(shù)人員能借助計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成型工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),從而顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量。隨著功能強(qiáng)大的專業(yè)軟件和高效集成制造設(shè)備的出現(xiàn),以三維造型為基礎(chǔ)、基于并行工程的模具CAD/CAE/CAM技術(shù)正成為發(fā)展方向,它能實(shí)現(xiàn)制造和裝配的設(shè)計(jì)、成型過程的模擬和數(shù)控加工過程的仿真,還可對(duì)模具可制造性進(jìn)行評(píng)價(jià),使模具設(shè)計(jì)與制造一體化、智能化。

3.沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化

性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件。高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動(dòng)化的壓力機(jī)與之相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要,目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方面發(fā)展。加之機(jī)械手乃至機(jī)器人的大量使用,使沖壓生產(chǎn)效率得到了大幅度的提高。沖壓生產(chǎn)的自動(dòng)化是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件的有效措施。由于冷沖壓操作簡單,坯料和工序件形狀比較規(guī)則,一致性好,因此容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化。沖壓生產(chǎn)的自動(dòng)化包括原材料的運(yùn)輸、沖壓工藝過程及檢測、沖模的更換與安裝、廢料處理等各個(gè)環(huán)節(jié),但最基本的是壓力機(jī)自動(dòng)化和沖模自動(dòng)化。除了上述自動(dòng)壓力機(jī)和數(shù)控壓力機(jī)之外,適用于各種條件下自動(dòng)操作的通用裝置和檢測裝置,如帶料、條料或工序件的自動(dòng)送料裝置,自動(dòng)出件與理件裝置,送料位置和加工檢測裝置,安全保護(hù)裝置等,都是實(shí)現(xiàn)普通壓力機(jī)和沖模自動(dòng)化的基本裝置。

4.冷沖壓基本原理的研究冷沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)與制造方面的發(fā)展,均與沖壓變形基本原理的研究取得進(jìn)展是分不開的。例如,板料沖壓工藝性能的研究,沖壓成型過程應(yīng)力應(yīng)變分析和計(jì)算機(jī)模擬、板料變形規(guī)律的研究,從板料變形規(guī)律出發(fā)的坯料與沖模之間相互作用的研究,在沖壓變形條件下的摩擦、潤滑機(jī)理方面的研究等,為逐步建立起緊密結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的、先進(jìn)的沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)方法打下了基礎(chǔ)。因此,可以說沖壓成型基本理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。

5.模具先進(jìn)制造工藝及設(shè)備模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正在不斷與傳統(tǒng)制造技術(shù)交叉、融合,形成先進(jìn)制造技術(shù)。模具先進(jìn)制造技術(shù)主要體現(xiàn)在如下方面:

(1)高速銑削加工。普通銑削加工采用低的進(jìn)給速度和大的切削參數(shù),而高速銑削加工則采用高的進(jìn)給速度和小的切削參數(shù)。

(2)電火花銑削加工。電火花銑削加工是電火花加工技術(shù)的重大發(fā)展,這是一種替代傳統(tǒng)，用成型電極加工模具型腔的新技術(shù)。像數(shù)控銑削加工一樣,電火花銑削加工采用高速旋轉(zhuǎn)的桿狀電極對(duì)工件進(jìn)行二維或三維輪廓加工,無需制造復(fù)雜電極。

(3)慢走絲線切割技術(shù)。目前,數(shù)控慢走絲線切割技術(shù)發(fā)展水平已相當(dāng)高,功能相當(dāng)完善,自動(dòng)化程度已達(dá)到無人看管運(yùn)行的程度。最大切割速度已達(dá)300mm2/min,加工精度可達(dá)到±1.5μm,加工表面粗糙度達(dá)0.1～0.2μm。直徑0.03～0.1mm細(xì)絲線切割技術(shù)的開發(fā),可實(shí)現(xiàn)凸、凹模的一次切割完成,并可進(jìn)行0.04mm的窄槽及半徑0.02mm內(nèi)圓角的切割加工;錐度切割技術(shù)已能進(jìn)行30°以上錐度的精密加工。

(4)精密磨削及拋光技術(shù)。精密磨削及拋光加工由于精度高、表面質(zhì)量好、表面粗糙度值小等特點(diǎn),在精密模具加工中廣泛應(yīng)用。目前,精密模具制造已開始使用數(shù)控成型磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動(dòng)拋光機(jī)等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)。

(5)數(shù)控測量。伴隨模具制造技術(shù)的進(jìn)步,模具加工過程的檢測手段也取得了很大發(fā)展。三坐標(biāo)測量儀已開始在模具加工中使用,現(xiàn)代三坐標(biāo)測量儀除了能高精度地測量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可靠的抗振保護(hù)能力、嚴(yán)密的除塵措施以及簡便的操作步驟,使得現(xiàn)場自動(dòng)化檢測成為可能。

6.快速制模技術(shù)

為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)中多品種、小批量生產(chǎn)的需要,加快模具的制造速度,降低模具生產(chǎn)成本,開發(fā)和應(yīng)用快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)越來越受到人們的重視。目前,快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)主要有低熔點(diǎn)合金制模技術(shù)、鋅基合金制模技術(shù)、環(huán)氧樹脂制模技術(shù)、噴涂成型制模技術(shù)等。以此項(xiàng)技術(shù)制造模具,能簡化模具制造工藝、縮短制造周期、降低模具生產(chǎn)成本,在工業(yè)生產(chǎn)中取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2沖

壓變

形

1.2.1材料的沖壓成型性能材料對(duì)各種沖壓成型方法的適應(yīng)能力稱為材料的沖壓成型性能。材料沖壓成型性能好,就是指其便于沖壓成型,單個(gè)沖壓工序的極限變形程度和總的極限變形程度大,生產(chǎn)率高、成本低,就容易得到高質(zhì)量的沖壓件,模具壽命也長。由此可見,沖壓成型性能是一個(gè)綜合性的概念,它涉及的因素很多,但就其主要內(nèi)容來看,有兩個(gè)方面:一是成型極限;二是成型質(zhì)量。

1.成型極限成型極限是指材料在沖壓成型過程中的最大變形程度。對(duì)于不同的沖壓工序,成型極限是采用不同的極限變形系數(shù)來表示的,如彎曲時(shí)為最小相對(duì)彎曲半徑,拉深時(shí)為極限拉深系數(shù),翻孔時(shí)為極限翻孔系數(shù)等。由于沖壓用材料主要是板料,沖壓成型大多都是在板厚方向上的應(yīng)力值近似為零的平面應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行的,因此不難分析:在變形坯料的內(nèi)部,凡是受到過大拉應(yīng)力作用的區(qū)域,就會(huì)使坯料局部嚴(yán)重變薄甚至拉裂;凡是受到過大壓應(yīng)力作用的區(qū)域,若壓應(yīng)力超過了臨界應(yīng)力就會(huì)使坯料喪失穩(wěn)定而起皺。因此,為了提高成型極限,從材料方面看,必須提高材料的抗拉和抗壓的能力。若材料已確定,從沖壓工藝參數(shù)的角度來看,必須嚴(yán)格控制坯料的極限變形系數(shù)。

當(dāng)作用于坯料變形區(qū)的拉應(yīng)力的絕對(duì)值最大時(shí),在這個(gè)方向上的變形一定是伸長變形,故稱這種沖壓變形為伸長類變形,如脹形、擴(kuò)口、翻孔等;當(dāng)作用于坯料變形區(qū)的壓應(yīng)力為絕對(duì)值最大應(yīng)力時(shí),在這個(gè)方向上的變形一定是壓縮變形,故稱這種變形為壓縮變形,如拉深、縮口等。伸長類變形的極限變形系數(shù)主要取決于材料的塑性;壓縮類變形的極限變形系數(shù)通常是受坯料傳力區(qū)的承載能力的限制,有時(shí)則受變形區(qū)或傳力區(qū)的失穩(wěn)起皺的限制。

2.成型質(zhì)量沖壓件的成型質(zhì)量是指材料經(jīng)沖壓成型以后所得到的沖壓件能夠達(dá)到的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，包括尺寸精度、厚度變化、表面質(zhì)量及物理力學(xué)性能等。影響沖壓件質(zhì)量的因素很多,不同沖壓工序的情況又各不相同,這里只對(duì)一些共性的問題作簡略介紹。材料在塑性變形的同時(shí)總伴隨著彈性變形,當(dāng)載荷去除后,由于材料的彈性回復(fù),造成沖壓件的尺寸和形狀偏離模具工作部分的尺寸與形狀,從而影響沖壓件的尺寸和形狀精度，因此,掌握回彈規(guī)律,控制回彈量是非常重要的。材料經(jīng)過沖壓成型后,一般厚度都發(fā)生變化,有的變厚,有的變薄。厚度變薄直接影響到?jīng)_壓件的強(qiáng)度和使用,對(duì)強(qiáng)度有要求時(shí),往往要限制其最大變薄量。

材料經(jīng)塑性變形后,除產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象外,還由于變形不均勻,材料內(nèi)部將產(chǎn)生殘余應(yīng)力,從而引起工件尺寸及形狀的變化,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起工件的自行開裂。消除硬化及殘余應(yīng)力的方法是沖壓后及時(shí)安排熱處理退火工序。影響工件表面質(zhì)量的主要因素是原材料的表面狀態(tài)、晶粒大小、沖壓時(shí)材料粘模的情況以及模具對(duì)沖壓件表面的擦傷等。原材料的表面狀態(tài)直接影響工件的表面質(zhì)量;晶粒粗大的鋼板拉深時(shí)產(chǎn)生所謂“桔子皮”樣的缺點(diǎn);沖壓易于粘模的材料,則會(huì)擦傷沖壓件并降低模具壽命;此外,模具間隙不均勻,模具表面粗糙也會(huì)擦傷沖壓件。

1.2.2板料的沖壓成型性能試驗(yàn)

1.間接試驗(yàn)間接試驗(yàn)有拉伸試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)和金相試驗(yàn)等。其中拉伸試驗(yàn)簡單易行,不需專用板料試驗(yàn)設(shè)備,而且所得的結(jié)果能從不同角度反映板料的沖壓性能,所以它是一種很重要的試驗(yàn)方法。板料拉伸試驗(yàn):在待試驗(yàn)板料的不同部位和方向上截取試樣,按標(biāo)準(zhǔn)制成如圖1-3所示的拉伸試樣,然后在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果或利用自動(dòng)記錄裝置,可得如圖1-4所示的應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系曲線,即拉伸曲線。

圖

1-3拉伸試驗(yàn)用的試樣

圖

1-4拉伸曲線

板料的拉伸試驗(yàn)可測得板料的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)。板料的力學(xué)性能與沖壓成型性能有很緊密的關(guān)系,現(xiàn)就其中較為重要的幾項(xiàng)說明如下:

(1)伸長率。拉伸試驗(yàn)中,試樣開始出現(xiàn)局部集中變形時(shí)的伸長率稱為均勻伸長率δb;試樣拉斷時(shí)的伸長率叫做總伸長率δ。

δb表示板料均勻變形或稱穩(wěn)定變形的能力。一般情況下,沖壓成型都是在板料的均勻變形范圍內(nèi)進(jìn)行的,故δb對(duì)沖壓性能有較為直接的意義。δb和δ大,則板料允許的塑性變形程度大,抗破裂性也好。

(2)屈強(qiáng)比(σs/σb)。σs/σb是材料的屈服點(diǎn)與抗拉強(qiáng)度的比值,稱為屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比對(duì)板料的沖壓成型性能影響較大,屈強(qiáng)比小,板料由屈服到破裂前的塑性變形階段長,有利于沖壓成型。一般來講,較小的屈強(qiáng)比對(duì)材料在各種成型工藝中的抗破裂性都有利。此外,試驗(yàn)證明,屈強(qiáng)比與零件的回彈有關(guān),屈強(qiáng)比小,定形性較好。

(3)硬化指數(shù)n。硬化指數(shù)n表示板料在冷塑性變形中的硬化程度。n值大,硬化效應(yīng)就大,在變形過程中材料的局部變形程度的增加就會(huì)使該處的變形抗力增大,這樣就可以補(bǔ)償該處因截面積減小而引起的承載能力的減弱,制止了局部集中變形的進(jìn)一步發(fā)展,有使變形均勻化和增大極限變形程度的作用。

(4)板厚方向性系數(shù)r。板厚方向性系數(shù)是板料試樣單向拉伸時(shí),試樣的寬度方向和厚度方向應(yīng)變之比,即(1-1)式中:b0、b、t、t0分別為變形前后試樣的寬度和厚度。r值的大小除決定于材料的性質(zhì)外,也隨拉伸試驗(yàn)中的伸長率的增大而變化。因此規(guī)定r值應(yīng)按材料伸長率為20％時(shí)試樣測量的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。材料拉伸時(shí),縱向伸長而橫截面收縮,如果無厚向異性,則寬度方向收縮與厚度方向應(yīng)變值相等。但實(shí)際往往不相等,r值越大表示厚向應(yīng)變小,即材料厚度越不易變薄,這一點(diǎn)對(duì)拉伸很重要,它表示拉伸危險(xiǎn)斷面抗變薄的能力,r值越大越有利于拉伸變形。同種材料按r值可評(píng)出拉伸性能,r值越大拉伸性能越好,抗皺性能也好。各種材料的極限拉伸程度隨r值的增大而增大。

(5)板平面方向性。板料經(jīng)軋制后其力學(xué)、物理性能在板平面內(nèi)出現(xiàn)各向異性,稱為板平面方向性。方向性越明顯,對(duì)沖壓成型性能的影響就越大。例如彎曲,當(dāng)彎曲件的折彎線與板料的纖維方向垂直時(shí),允許的極限變形程度就越大;而折彎線平行于纖維方向時(shí),允許的極限變形程度就小。又如筒形件拉深中,由于板平面方向性使拉深件筒口不齊,出現(xiàn)“突耳”,方向性越明顯,則“突耳”的高度越大。板平面方向性主要表現(xiàn)為力學(xué)性能在板平面不同方向上的差別,但在表示板材力學(xué)性能的各項(xiàng)指標(biāo)中,板厚方向性系數(shù)對(duì)沖壓件性能的影響比較明顯,故板平面方向性的大小一般用板厚方向性系數(shù)r在幾個(gè)方向上的平均差值Δr來衡量,規(guī)定為(1-2)由于板平面方向性對(duì)沖壓變形和制件的質(zhì)量都是不利的,所以生產(chǎn)中應(yīng)盡量設(shè)法降低板材的Δr值。

2.直接試驗(yàn)直接試驗(yàn)也稱模擬試驗(yàn),是直接模擬某一實(shí)際成型方式來成型小尺寸的試驗(yàn),由于應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)基本相同,故試驗(yàn)結(jié)果能更確切地反映這類成型方式下板料的沖壓成型性能。下面簡要介紹幾種較為重要的試驗(yàn)方法。

(1)彎曲試驗(yàn)。彎曲試驗(yàn)的目的主要是為了鑒定板料對(duì)彎曲成型的適應(yīng)性。圖1－5所示的彎曲試驗(yàn)是將夾持在特制鉗口的板條往復(fù)彎曲,依次向右側(cè)及左側(cè)彎曲90°,直至斷裂或達(dá)到技術(shù)條件中規(guī)定的彎曲次數(shù)。折彎的半徑r越小,反復(fù)彎曲的次數(shù)越多,其成型性能越好。

這種試驗(yàn)主要用于檢驗(yàn)2mm以下的板料。

圖

1-5往復(fù)彎曲試驗(yàn)

(2)脹形試驗(yàn)(杯突試驗(yàn))。脹形試驗(yàn)的原理如圖1-6所示。試驗(yàn)時(shí)將符合試驗(yàn)尺寸的板料放在凹模平面上,用壓料圈壓緊試樣,使受壓部分金屬無法流動(dòng),然后用試驗(yàn)所規(guī)定的球形凸模將試樣壓入凹模,直至試樣出現(xiàn)裂紋為止,以測量發(fā)生裂紋時(shí)凸模的壓入深度作為試驗(yàn)結(jié)果。由于試驗(yàn)時(shí)試樣外部不收縮,僅使板料的中間部分受到兩向拉應(yīng)力作用而脹形,試樣的應(yīng)力狀態(tài)和變形特點(diǎn)與局部脹形時(shí)相同,因此試驗(yàn)深度能夠反映脹形類成型時(shí)的沖壓性能。在曲面零件拉深時(shí),板料中間部分的應(yīng)力狀態(tài)也屬于這種情況,所以在生產(chǎn)中也常用脹形試驗(yàn)深度值表示曲面拉深件的沖壓性能。

圖

1-6脹形試驗(yàn)

(3)拉深試驗(yàn)。測定或評(píng)價(jià)板料的拉深成型性能時(shí),常采用筒形件拉深試驗(yàn)和球底錐形件拉深試驗(yàn)兩種,圖1-7所示為筒形件拉深試驗(yàn)(又稱沖杯試驗(yàn))的原理,依次用不同直徑的圓形試樣(直徑級(jí)差為1mm)放在帶壓邊裝置的試驗(yàn)用拉深模中進(jìn)行拉深,在試樣不破裂的條件下,取可能拉深成功的最大試樣直徑Dmax與凸模直徑dp的比值Kmax作為拉深性能指標(biāo),即

(1-3)Kmax稱為最大拉深程度。Kmax越大,則板料的拉深成型性能越好。

圖

1-7筒形件拉深試驗(yàn)

圖1-8所示為球底錐形件拉深試驗(yàn)(又稱福井試驗(yàn))的原理,用球形凸模和60°角的錐形凹模,在不同壓料的條件下對(duì)直徑為D的圓形試樣進(jìn)行拉深,使之成為無凸緣的球底錐形件,然后測出試樣底部剛剛開裂時(shí)的錐口直徑d,并按下式算出CCV值:(1-4)CCV值越大,板料的成型性能越好。

圖

1-8球底錐形件拉深試驗(yàn)

球底錐形件拉深試驗(yàn)與筒形件拉深試驗(yàn)相比,試驗(yàn)時(shí)不用壓料裝置,可避免壓料條件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響,而且只用一個(gè)試樣就能簡便地完成試驗(yàn)。同時(shí),因錐形件拉深時(shí),凸緣區(qū)材料向內(nèi)流動(dòng)的拉深變形和傳力區(qū)材料變薄的脹形變形是同時(shí)進(jìn)行的,故試驗(yàn)還可以對(duì)板料的拉深性能和脹形性能同時(shí)進(jìn)行綜合鑒定。

1.2.3沖壓常用材料及選用

1.對(duì)沖壓常用材料的基本要求沖壓所用的材料,不僅要滿足使用要求,還應(yīng)滿足沖壓工藝要求和后續(xù)加工要求(如切削加工、電鍍、焊接等)。沖壓工藝對(duì)材料的基本要求主要是:

(1)對(duì)沖壓成型性能的要求。對(duì)于成型工序,為了有利于沖壓變形和制件質(zhì)量的提高,材料應(yīng)具有塑性好、屈強(qiáng)比小、彈性模量高、板厚方向性系數(shù)大、板平面方向性系數(shù)小等性能。

(2)對(duì)材料公差的要求。材料的厚度公差應(yīng)符合國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)橐欢ǖ哪＞唛g隙適用于一定厚度的材料,所以材料厚度公差太大,不僅直接影響制件的質(zhì)量,還可能導(dǎo)致模具和沖床的損壞。

(3)對(duì)表面質(zhì)量的要求。材料的表面應(yīng)光潔平整,無分層和機(jī)械性質(zhì)的損傷、無銹斑、氧化皮及其它附著物。表面質(zhì)量好的材料,沖壓時(shí)不易破裂,不易擦傷模具,工件表面質(zhì)量也好。

2.沖壓常用材料沖壓生產(chǎn)中最常用的材料是金屬材料,分黑色金屬和有色金屬兩種。有時(shí)也用非金屬材料。其中,黑色金屬主要有普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、不銹鋼、電工硅鋼等;有色金屬有純銅、黃銅、青銅、鋁等;非金屬材料有紙板、膠木板、橡膠板、塑料板、纖維板和云母等。沖壓用金屬材料的供應(yīng)狀態(tài)一般是各種規(guī)格的板料或帶料。板料的尺寸較大,可用于大型零件的沖壓,也可將板料按排樣尺寸剪裁成條料后用于中、小型零件的沖壓;帶料有各種規(guī)格的寬度,展開長度可達(dá)幾十米,成卷狀供應(yīng),適用于大批量生產(chǎn)的自動(dòng)送料。材料厚度很小時(shí)也是做成帶料供應(yīng)。

對(duì)厚度在4mm以下的軋制薄鋼板,按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T708-1991規(guī)定,鋼板的精度可分為A、B、C三級(jí):

A——高級(jí)精度

B——較高精度

C——普通精度

對(duì)于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼板,按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T710-1991規(guī)定,鋼板的表面質(zhì)量可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四組:

Ⅰ——特別高級(jí)的精整表面

Ⅱ——高級(jí)的精整表面

Ⅲ——較高的精整表面

Ⅳ——普通的精整表面每組按拉深級(jí)別又分為Z、S、P三級(jí):

Z——最深拉深

S——深拉深

P——普通拉深

在沖壓工藝資料和圖樣上,對(duì)材料的表示方法有特殊的規(guī)定。如材料為08鋼、厚度為2.0mm、平面尺寸為2000mm×1500mm、較高級(jí)精度、較高級(jí)精整表面、深拉深級(jí)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋鋼板表示為關(guān)于材料的牌號(hào)、性能和規(guī)格,可查閱相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊和標(biāo)準(zhǔn),表1-3和表1－4分別列出了部分沖壓常用金屬材料的力學(xué)性能及軋制薄鋼板的厚度公差。

表1-3沖壓常用金屬材料的力學(xué)性能

表1-3沖壓常用金屬材料的力學(xué)性能

表1-4鋼板厚度允差(GB/T708-1988)表1-4鋼板厚度允差(GB/T708-1988)1.3沖壓設(shè)備

1.3.1壓力機(jī)的分類與型號(hào)鍛壓機(jī)械基本型號(hào)是由一個(gè)漢語拼音字母和幾個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字組成的。字母代表鍛壓機(jī)械的大類,稱為類別。同一類鍛壓機(jī)械中分為若干列,稱為列別,由第一個(gè)數(shù)字之后的數(shù)字代表鍛壓機(jī)械的主要規(guī)格。第二位數(shù)字與規(guī)格部分的數(shù)字以一短橫線“-”隔開。

在類、列、組和主要規(guī)格完全相同,只是次要參數(shù)不同的鍛壓機(jī)械,按變型處理,即在原型號(hào)的字母后加一個(gè)字母A、B、C……等,依次表示為第一、第二、第三……次變型。例如JA31-160A曲柄壓力機(jī)的型號(hào)意義是

型號(hào)表示方法說明如下:

第一個(gè)字母為類代號(hào),用漢語拼音字母表示。在鍛壓設(shè)備中,與曲柄壓力機(jī)有關(guān)的有5類:機(jī)械壓力機(jī)、線材成型自動(dòng)機(jī)、鍛機(jī)、剪切機(jī)和彎曲校正機(jī),見表1-5。

表1-5鍛壓機(jī)械類別代號(hào)

第二個(gè)字母代表同一型號(hào)產(chǎn)品的變型順序號(hào)。凡主參數(shù)與基本型號(hào)相同,但其它某些基本參數(shù)與基本型號(hào)不同的,稱為變型,用字母A、B、C……表示。第三、第四個(gè)數(shù)字代表主參數(shù)。前面一個(gè)數(shù)字代表“組”,后一個(gè)數(shù)字代表“型”。每類鍛壓設(shè)備分為10組,每組分為10型。橫線后面的數(shù)字代表主參數(shù)。一般用壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力作為主參數(shù)。型號(hào)中的標(biāo)稱壓力用工程單位制的“tf”表示,轉(zhuǎn)化為法定單位制的“kN”時(shí),應(yīng)把此數(shù)乘以10。

最后一個(gè)字母代表產(chǎn)品的重大改進(jìn)順序號(hào),凡型號(hào)已確定的鍛壓機(jī)械,若結(jié)構(gòu)和性能上與原產(chǎn)品有顯著不同,則稱為改進(jìn),用字母A、B、C……表示。有些鍛壓設(shè)備緊接組、型代號(hào)后面還有一個(gè)字母,代表設(shè)備的通用特性,例如J21G-20中的“G”

代表“高速”;J92K-250中的“K”代表“數(shù)控”。

通用曲柄壓力機(jī)型號(hào)見表1-6。

(1)開式壓力機(jī):操作者可以從前、左、右三個(gè)方向接近工作臺(tái),床身為整體型的壓力機(jī)。

(2)閉式壓力機(jī):操作者只能從前、后兩個(gè)方向接近工作臺(tái),床身為左右封閉的壓力機(jī)。

(3)單點(diǎn)壓力機(jī):壓力機(jī)的滑塊由一個(gè)連桿帶動(dòng),用于臺(tái)面比較小的壓力機(jī)。

(4)雙點(diǎn)壓力機(jī):壓力機(jī)的滑塊由兩個(gè)連桿帶動(dòng),用于左、右臺(tái)面較寬的壓力機(jī)。

(5)四點(diǎn)壓力機(jī):壓力機(jī)的滑塊由四個(gè)連桿帶動(dòng),用于前、后、左、右臺(tái)面尺寸都比較大的壓力機(jī)。

表1-6通用壓力機(jī)的型號(hào)

1.3.2壓力機(jī)的典型結(jié)構(gòu)

1.曲柄壓力機(jī)曲柄壓力機(jī)是以曲柄傳動(dòng)的鍛壓機(jī)械,它能完成各種沖壓工序,如沖裁、彎曲、拉深、脹形、擠壓和模鍛,是沖壓車間的主要設(shè)備。下面通過兩種典型曲柄壓力機(jī)來說明它的工作原理和結(jié)構(gòu)。

(1)開式雙柱可傾式壓力機(jī)。圖1-9所示為JB23-63型壓力機(jī)結(jié)構(gòu)圖;圖1-10為該壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)原理圖,其工作原理如下:電動(dòng)機(jī)1通過V帶(傳動(dòng)帶)把運(yùn)動(dòng)傳給大帶輪3,再經(jīng)過小齒輪4、大齒輪5傳給曲軸7。連桿9上端裝在曲軸上,下端與滑塊10連接,把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛瑝K的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；瑝K運(yùn)動(dòng)的最高位置稱為上止點(diǎn)位置,而最低位置稱為下止點(diǎn)位置。沖壓模具的上模11裝在滑塊上,下模12裝在墊板13上。因此,當(dāng)板料放在上、下模之間時(shí),滑塊向下移動(dòng)進(jìn)行沖壓,即可獲得工件。

圖1-9JB23-63型壓力機(jī)結(jié)構(gòu)圖

圖1-10JB23-63型壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)原理圖

在使用壓力機(jī)時(shí),電動(dòng)機(jī)始終在不停的運(yùn)轉(zhuǎn),但由于生產(chǎn)工藝的需要,滑塊有時(shí)運(yùn)動(dòng),有時(shí)停止,故裝有離合器6和制動(dòng)器8。壓力機(jī)在整個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行工藝操作的時(shí)間很短,大部分是無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),為均勻、有效地利用能量,因而裝有飛輪。大帶輪3即起飛輪作用。

曲柄壓力機(jī)一般由下面幾個(gè)部分組成:

①工作機(jī)構(gòu)：一般為曲柄連桿機(jī)構(gòu),由曲軸、連桿、滑塊等主要零件組成。②傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：包括電動(dòng)機(jī)、帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)。③操縱系統(tǒng)：如離合器、制動(dòng)器。④支承部件：如床身、工作臺(tái)等。⑤輔助系統(tǒng)：如潤滑系統(tǒng)、保護(hù)裝置及氣墊等。

該壓力機(jī)是操作空間三面敞開的開式壓力機(jī)。操作者能夠從壓力機(jī)的前面、左面或右面接近模具,因而操作比較方便。但是,由于這種壓力機(jī)的機(jī)身是敞開式結(jié)構(gòu),其機(jī)床剛度較差,因此一般適用于公稱壓力在1000kN以下的小型壓力機(jī)。而在1000～3000kN的中型壓力機(jī)和3000kN以上的大型壓力機(jī)上,大多采用閉式壓力機(jī)形式。閉式壓力機(jī)的操作空間只能從前后方向接近模具,但機(jī)床剛度較強(qiáng),精度較高。

(2)閉式單點(diǎn)壓力機(jī)。圖1-11所示為J31-315型壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。圖1-12所示為該壓力機(jī)的工作原理圖。其工作原理為:電動(dòng)機(jī)1通過V帶把運(yùn)動(dòng)傳給大帶輪3,再經(jīng)小齒輪6、大齒輪7和小齒輪8,帶動(dòng)偏心齒輪9在心軸上旋轉(zhuǎn),心軸兩端固定在機(jī)身11上。連桿12套在偏心齒輪上,這樣就構(gòu)成了一個(gè)由偏心齒輪驅(qū)動(dòng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)小齒輪8帶動(dòng)偏心齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí),連桿即可以擺動(dòng),帶動(dòng)滑塊13做上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng),完成沖壓工作。此外,此壓力機(jī)還裝有液壓氣墊18,可作為拉深時(shí)壓邊及工作時(shí)頂出工件用。

圖1-11J31-315型壓力機(jī)結(jié)構(gòu)圖

圖1-12J31-315型壓力機(jī)工作原理圖

②滑塊行程:指滑塊從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所經(jīng)過的距離,其大小隨工藝用途和公稱壓力的不同而不同。例如,沖裁用的曲柄壓力機(jī)行程較小,拉深用的壓力機(jī)行程較大。③行程次數(shù):指滑塊每分鐘從上止點(diǎn)到下止點(diǎn),然后再回到上止點(diǎn)所往復(fù)的次數(shù)。一般小型壓力機(jī)和用于沖裁的壓力機(jī)行程次數(shù)較多,大型壓力機(jī)和用于拉深的壓力機(jī)行程次數(shù)較少。

④閉合高度:指滑塊在下止點(diǎn)時(shí),滑塊下平面到工作臺(tái)上平面的距離。當(dāng)閉合高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最上位置時(shí),閉合高度最大,稱為最大閉合高度;將滑塊調(diào)整到最下位置時(shí),閉合高度最小,稱為最小閉合高度。閉合高度從最大到最小可以調(diào)節(jié)的范圍,稱為閉合高度調(diào)節(jié)量。

⑤裝模高度：當(dāng)工作臺(tái)面上裝有工作墊板,并且滑塊在下止點(diǎn)時(shí),滑塊下平面到墊板上平面的距離為裝模高度。在最大閉合高度狀態(tài)時(shí)的裝模高度為最大裝模高度,在最小閉合高度狀態(tài)時(shí)的裝模高度為最小裝模高度。裝模高度與閉合高度之差為墊板厚度。⑥工作臺(tái)面尺寸:壓力機(jī)工作臺(tái)面(或墊板平面)的長、寬尺寸一般應(yīng)大于模具下模座尺寸,且每邊留出60～100mm,以便于安裝固定模具。當(dāng)沖壓件或廢料從下模漏料時(shí),工作臺(tái)孔尺寸必須大于漏料件尺寸。對(duì)于有彈頂裝置的模具,工作臺(tái)孔還應(yīng)大于彈頂器的外形尺寸。

⑦滑塊模柄孔尺寸:滑塊上模柄孔的直徑應(yīng)與模具模柄直徑一致,模柄孔的深度應(yīng)大于模柄夾持部分長度。⑧電動(dòng)機(jī)的功率:一般在保證了沖壓工藝力的情況下,壓力機(jī)的電機(jī)功率是足夠的。但在某些施力行程較大的情況下,也會(huì)出現(xiàn)壓力足夠而功率不夠的現(xiàn)象,此時(shí)必須對(duì)壓力機(jī)的電機(jī)功率進(jìn)行校核,保證電機(jī)功率大于沖壓時(shí)所需的功率。

⑨壓力機(jī)的精度:主要是指壓力機(jī)在靜態(tài)情況下,所測得的壓力機(jī)應(yīng)達(dá)到的各種精度指標(biāo),稱為靜態(tài)精度。它主要包括:工作臺(tái)的平面度、滑塊下平面的平面度、工作臺(tái)面同滑塊下平面的平行度、滑塊行程同工作臺(tái)面的垂直度、滑塊中心孔和滑塊行程的平行度等。

2.雙動(dòng)拉深壓力機(jī)專用的拉深壓力機(jī)按動(dòng)作分,有單動(dòng)拉深壓力機(jī)、雙動(dòng)拉深壓力機(jī)及三動(dòng)拉深壓力機(jī)。單動(dòng)拉深壓力機(jī)常利用氣墊壓邊。雙動(dòng)拉深壓力機(jī)有兩個(gè)分別運(yùn)動(dòng)的滑塊,內(nèi)滑塊用于拉深,外滑塊主要用于壓邊。所謂三動(dòng)拉深壓力機(jī),是在雙動(dòng)拉深壓力機(jī)的工作臺(tái)上增設(shè)氣墊,氣墊可進(jìn)行局部拉深。

圖1-13J44-55B型雙動(dòng)拉深壓力機(jī)

圖1-13所示為J44-55B型底傳動(dòng)雙動(dòng)拉深壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖。工作部分由拉深滑塊1、壓邊滑塊3、活動(dòng)工作臺(tái)4組成。主軸7通過偏心齒輪8和連桿2帶動(dòng)拉深滑塊1做上、下移動(dòng),凸模裝在拉深滑塊上。壓邊滑塊在工作時(shí)不動(dòng),它與活動(dòng)工作臺(tái)的距離可通過絲杠調(diào)節(jié)。凹模裝在活動(dòng)工作臺(tái)上?；顒?dòng)工作臺(tái)的頂起與降落是靠凸輪6實(shí)現(xiàn)的。拉深時(shí),凸模下降至還未伸出壓邊滑塊之前,活動(dòng)工作臺(tái)就被凸輪頂起,把板料壓緊在凹模與壓邊滑塊之間,并停留在這一位置,直至凸模繼續(xù)下降,拉深結(jié)束。然后凹模上升,活動(dòng)工作臺(tái)下降,頂件裝置5把工件從凹模內(nèi)頂出。

雙動(dòng)拉深壓力機(jī)具有以下可滿足拉深工藝要求的特點(diǎn):

(1)內(nèi)、外滑塊的行程與運(yùn)動(dòng)配合。拉深壓力機(jī)具有較大的壓力行程,可適應(yīng)具有一定高度的工件的拉深。內(nèi)、外滑塊的運(yùn)動(dòng)有特殊的規(guī)律,外滑塊(壓邊滑塊)的行程要小于內(nèi)滑塊(拉深滑塊)的行程,在內(nèi)滑塊開始拉深之前,外滑塊首先要壓緊毛坯的邊緣,在內(nèi)滑塊拉深過程中,外滑塊應(yīng)以不變的壓力保持壓緊狀態(tài),提供可靠的壓邊力。拉深完畢,內(nèi)滑塊在回程到一定行程后,外滑塊(或活動(dòng)工作臺(tái))才回程。其目的是,外滑塊不但起壓邊作用,而且要在拉深結(jié)束后給凸模卸件,以免拉深件卡在凸模上。

(2)內(nèi)、外滑塊的速度。外滑塊在到達(dá)下止點(diǎn)壓邊時(shí),在壓力機(jī)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的大約100°～110°的范圍內(nèi),它在下止點(diǎn)靜止不動(dòng),速度幾乎為零。實(shí)際上外滑塊在下止點(diǎn)尚有微小的波動(dòng)位移,位移的值不大于0.05mm。內(nèi)滑塊在拉深工作行程中要求速度慢,并且近于勻速運(yùn)動(dòng),對(duì)材料的沖擊小,有利于材料在拉深中的流動(dòng),提高拉深的質(zhì)量。內(nèi)、外滑塊這些優(yōu)良的運(yùn)動(dòng)性能是通過壓力機(jī)主軸采用多連桿機(jī)構(gòu)分別驅(qū)動(dòng)內(nèi)、外滑塊實(shí)現(xiàn)的。

(3)外滑塊的壓邊力可調(diào)。形狀復(fù)雜的拉深件,在拉深時(shí)要求在周邊的不同區(qū)段,具有不同的變形阻力,以控制拉深時(shí)金屬的流動(dòng),這種各向不同的阻力是通過相應(yīng)部位的不同壓邊力得到的。雙動(dòng)拉深壓力機(jī)的外滑塊可用機(jī)械或液壓的方法,使各點(diǎn)的壓邊力得到調(diào)節(jié),形成有利于金屬各向均勻流動(dòng)的變形條件。綜上所述,目前形狀復(fù)雜的拉深零件一般應(yīng)在雙動(dòng)拉深壓力機(jī)上拉深。

3.摩擦壓力機(jī)

摩擦壓力機(jī)是利用摩擦盤與飛輪之間相互接觸,傳遞動(dòng)力,并根據(jù)螺桿與螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng),使滑塊產(chǎn)生上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的鍛壓機(jī)械。圖1-14所示為摩擦壓力機(jī)的傳動(dòng)示意圖。其工作原理如下:電動(dòng)機(jī)1通過V帶2及大帶輪把運(yùn)動(dòng)傳給橫軸4及左、右摩擦盤3和5,使得橫軸與左、右摩擦盤始終在旋轉(zhuǎn)。并且橫軸可允許在軸承內(nèi)作一定范圍的水平橫向運(yùn)動(dòng)。工作時(shí),壓下手柄13,橫軸右移,使左摩擦盤3與飛輪6的輪緣相壓緊,迫使飛輪與螺桿9順時(shí)針旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)滑塊向下做直線運(yùn)動(dòng),進(jìn)行沖壓加工。反之,手柄向上,滑塊上升。

圖1-14摩擦壓力機(jī)的傳動(dòng)示意圖

滑塊的行程用安裝在連桿10上的兩個(gè)擋塊11來調(diào)節(jié)。壓力的大小可通過手柄壓下多少控制飛輪與摩擦盤的接觸松緊來調(diào)整。實(shí)際壓力允許超過公稱壓力25%～100%,超負(fù)荷時(shí),由于飛輪與摩擦盤之間產(chǎn)生滑動(dòng),因而不會(huì)因過載而損壞機(jī)床。由于摩擦壓力機(jī)有較好的工藝適應(yīng)性,結(jié)構(gòu)簡單,制造和使用成本較低,因此特別適用于校正、壓印、成型等沖壓工作。

1.3.3沖壓設(shè)備的選擇

1.沖壓設(shè)備類型的選擇沖壓設(shè)備類型主要根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖壓件的尺寸大小和精度要求等來選擇。

(1)對(duì)于中、小型沖裁件、彎曲件或拉深件等,主要選用開式機(jī)械壓力機(jī)。開式壓力機(jī)雖然剛度不高,在較大沖壓力的作用下床身的變形會(huì)改變沖模間隙分布,降低模具壽命和沖壓件表面質(zhì)量,