1引言冲压加工是以压力机进行冲压生产为标志的。压力机滑块行程1次,通过模具对被冲材料传递 1次外力,则完成1次冲裁加工,即传统的冲裁加工。但传统冲裁加工中存在一些缺陷,如冲裁件 断面有毛刺、不光洁、尺寸精度不高、冲裁加工力能消耗较大、冲裁生产中的振动与噪声影响环境 等。针对传统冲裁加工中存在的问题,发展了很多派生的新工艺。如仅从操作工步的角度考虑,就 先后发展了上下冲裁、平压式冲裁、带逆向三工步冲裁、滚压式冲裁、缩颈变形式冲裁及两步法冲 裁等。2多工步冲裁方法(1)上、下冲裁<1>。上、下冲裁原理如图1所示。采用2对凸模与 凹模,使2个凸模先后从上、下开始2次作用,共同完成冲裁加工。工艺操作要点是图1上、下冲 裁控制好模具间隙与第1工步中凸模的切入量,如当间隙c=2.1%t时,切入量为(0.3~ 0.4)t。此方法主要特点是工件断面无毛刺,断裂面处在中间位置上,但有2个塌角和剪切面 。(2)平压式冲裁<2>。平压式冲裁的原理如图2所示。该方法是当板料在第1工步冲裁完后 ,于第2工步用平板压回而分离。试验研究中第1工步的凸模切入量为(0.4~0.8)t;为 了减小第2工步中工件与板料之间的摩擦,第1工步中模具间隙采用负值更好。这是一种较上、下 冲裁简单、断面无毛刺的冲裁方法。图2平压式冲裁(3)带逆向三工步冲裁<3>。带有逆向冲 裁工步的三工步冲裁方法,其原理如图3所示。该方法是采用3对凸模与凹模在3个工位上共同连续完成板料的分离。其工艺操作要领由试验确定,例如对于0.8~2.5mm厚的钢板,其冲裁间隙c1=(8%~16%)t,最好为10%t,c2与c1相对应,c3 =(16%~24%)t,且Dp3=Dp1;凸模切入量0.2t
。该方法是改平压式冲裁的第2工步为用滚轮压平而使板料分离的,其原理如图4所示。试验得到的冲裁1 mm钢板的小直径工件时,其模具间隙c=(-2%~-10%)t,凸模切入量t1=(0.5~ 0.8)t。图4滚压式冲裁(5)缩颈变形式冲裁<5,6>。此冲裁方法的原理如图5所示。 该方法的第1工步为半冲裁,第2工步用弹性元件加压半冲裁板料并置于斜刃凹模上,使已半冲裁 的材料在此条件下实现拉伸变形、产生细颈式的断裂分离,最终使端面毛刺变成了侧面。图5缩颈 变形式冲裁(6)两步法冲裁。两步法冲裁如图6所示<7>,第1工步为半冲裁,当凸模下行至 下死点时,只切入板料厚度t的某一个深h,让废料与材料似分而不离;第2工步推料,在第2工 位上,由其凸模即推料杆将废料从孔中推出。实际上是将普通冲裁变成用级进模形式的连续冲裁。 在级进模两步法冲裁中,第1工步半冲裁的模具间隙与普通冲裁相同,通过试验得到的第1工步中 凸模切入材料深度最好为(0.7~0.8)t。由于第2工步凸模按推料杆形式设计,故确保了 冲裁件(或废料)不能随推料杆上行,即被推出了冲裁模,显然,消除了废料上行或废料堵塞现象 。后经研究<8~10>,证明了级进模两步法冲裁有降低冲裁噪声的效果,多次试验测试表明能 降低冲裁图6级进模两步法冲裁模结构1.凹模2.凸模3.聚氨酯垫块4.推料杆工艺噪声发射的噪声峰值接近4~9dB。表1列出了部分试验测试的结果。表1冲裁噪声试验测试dB(A)方法设备63kN(开式)1 600 kN(闭式)空载80.5工件:S PCCt=1.0 mmd=36 mm77.7工件:S PCCt=5.0 mmd=208 mm普通冲裁87.7 87.9两步法冲裁84.4 80.1以上各种多工步冲裁方法的提出均能实现各自的目的,而且,均有降低冲裁工艺噪声峰值的 效果,只是有的未意识到或未予强调,仅有级进模两工步冲裁将降噪作为其目的之一。3级进模两 步法冲裁模结构设计要点试验测试和分析研究表明,级进模两步法冲裁的模具结构以及设计要点可 以归纳如下:(1)模具结构有:①两工位两工步结构,其半冲裁凹模为直通式,与常规模具相同 ,如图6a所示;②两工位两工步结构,其半冲裁凹模为不通式,并可加上弹性垫块,如图6b所 示;③三工位两工步结构,在图6a基础上增加一个空位凹槽,如图6c所示;④三工位两工步结 构,在图6b基础上增加一个空位凹槽,如图6d所示。(2)半冲裁中,模具间隙与普通冲裁相 同。(3)半冲裁时,凸模切入材料深度为(0.7~0.8)t,例如研究的试验数据如表2所 示。mm表2不同材料的试验数据SPCCt=1.0h=(0.78~0.82)t铝合金t= 1.0h=(0.76~0.80)tL3t=1.0h=(0.68~0.72)t(4)推料 工步中的推料直径应比半冲裁凸模直径稍小,长度更长,且端部一定是锥形或尖角形,以确保在下 止点时,工件(或废料)能被推料杆推出凹模。(5)级进模两步法冲裁模设计的其他方面与普通 级进模相同,如可采用整体式凹模或镶块式凹模,也可采用废料切刀式的送料定距方式等。4结束 语(1)级进模两步法冲裁既可消除冲裁加工中废料上行和废料堵塞现象,也可降低冲裁工艺噪声 发射的峰值噪声。(2)在多工步冲裁中,级进模两步法冲裁不改变冲压操作,且工艺简单,当然 它不是其他工艺方法用于无毛刺冲裁的目的。(3)级进模两步法冲裁的模具结构可以有两工位两 工步与三工位两工步2种类型,设计者可根据提出的设计要点以及具体生产条件进行选择和设计。 (4)级进模两步法冲裁对压力机没有特别要求,包括普通压力机、数控压力机及单元多列排置压 力机等均可实施,只是在冲压极薄板料时,普通压力机上调节凸模切入材料深度有点麻烦,若使用数控精密压力机则很方便。级进模两步法冲裁模设计要点@卢险峰$南昌大学机电学院!江西南昌300029
@戴源德$南昌大学机电学院!江西南昌300029
@徐明发$南昌大学机电学院!江西南昌300029从寻求发挥多工步冲裁优越性的角度出发,通 过试验测试,证明了以第1工步为半冲裁、第2工步为推料的两步法冲裁,能消除自动化冲压加工 中的废料上行和废料堵塞,降低冲裁工艺噪声。提出了实现两步法冲裁级进模的结构,包括两工位 两工步及三工位两工步级进冲裁模的4种具体结构,并给出了其设计要点。级进模;;废料上行; ;堵塞;;降低噪声;;两步法冲裁<1>前田祯三.上下拔加工法.机械の研究,1958,10(1):140_144.
<2>牧野育雄.かえりなしセん断法.プレス技术,1975(3):93_98.
<3>LEIBING.H.Counter-blanking-a shearing process forproducing blanks without any burr.In:Proc.18th Int.MTDR Conf,1997:369_375.
<4>新プレス加工デ一タブック编集委员会.新プレス加工デ一タブック.东京:日刊工业新闻社,1993.
<5>近藤一义,田健志.平成4年春季塑性加工讲演论文,1992.
<6>青木勇.薄板のかぇりをしせん断加工.塑性と加工,1994,35(1):21_28.
<7>卢险峰,陈勇.两步法冲裁的构想及其试验研究.模具技术,1998(1):12_16.
<8>揭小平,马霄君,卢险峰,等.两步法冲裁降低噪声的实验研究.南昌:江西高校出版社,1998:59_61.
<9>吴永东,卢险峰.两步法冲裁降低噪声再研究.北京:航空工业出版社,1999:347_350.
<10>吴永东.冲裁噪声规律的模拟及实验研究.南昌大学,2000.Ａ讲椒ǔ宀玫哪＞ 呓峁箍梢杂辛焦の涣焦げ接肴の涣焦げ?种类型,设计者可根据提出的设计要点以及具体生产条 件进行选择和设计。(4)级进模两步法冲裁对压力机没有特别要求,包括普通压力机、数控压力 机及单元多列排置压力机等均可实施,只是在冲压极薄板料时,普通压力机上调节凸模切入材料深 度有点麻烦,若使用数控精密压力机则很方便。级进模两步法冲裁模设计要点@卢险峰$南昌大学机电学院!江西南昌300029
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@徐明发$南昌大学机电学院!江西南昌300029从寻求发挥多工步冲裁优越性的角度出发,通 过试验测试,证明了以第1工步为半冲裁、第2工步为推料的两步法冲裁,能消除自动化冲压加工 中的废料上行和废料堵塞,降低冲裁工艺噪声。提出了实现两步法冲裁级进模的结构,包括两工位 两工步及三工位两工步级进冲裁模的4种具体结构,并给出了其设计要点。级进模;;废料上行; ;堵塞;;降低噪声;;两步法冲裁<1>前田祯三.上下拔加工法.机械の研究,1958,10(1):140_144.
<2>牧野育雄.かえりなしセん断法.プレス技术,1975(3):93_98.
<3>LEIBING.H.Counter-blanking-a shearing process forproducing blanks without any burr.In:Proc.18th Int.MTDR Conf,1997:369_375.
<4>新プレス加工デ一タブック编集委员会.新プレス加工デ一タブック.东京:日刊工业新闻社,1993.
<5>近藤一
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