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淺談沖工藝與模具設計中材料成形極限

作者:周金敬      單位:南陽工業學校

摘  要：沖壓模具中常見的問題分析;對影響沖壓加工中成形極限的意義加以闡述,并對易出現在問題提出解決的方法,以使問題更加直觀化更加條理化;利用理論加實例的方法總結出相關的知識要點,加深并拓寬學習者的知識水平.并用于指導教師教課強化知識點,突破重難點,更好地為職業教育的教師和學生服務.

關鍵詞:沖壓工藝與模具設計 成形極限 模具材料 極限參數

正文:

模具已成為現在工業發展重要領域,是一個國家工業化水平的重要標志,也是新產品批量生產的所必備的生產裝備.而沖壓模具在整個模具行業中占有重要的地位,大多數批量的產品,包括日用品’交通工具’礦山機械’軍工產品’航天航空等領域都離不開沖壓工藝和沖壓模具.而模具設計和沖壓生產的時間經常會遇到一些不盡人意的問題,生產出來的產品尺寸精度低和模具壽命短等困惑.甚至出現殘缺品和次品.這與模具結構工藝’沖壓件工藝及模具材料等都有關系.當然最大的問題是超過沖壓成形中的成形極限所造成的.下面就著重以沖裁’彎曲’拉深和脹形等常見的沖壓工序來加以分析:

一\沖裁的極限參數

    沖裁的極限參數可以理解為沖裁間隙的最大和最小值.如果能沖制出合格的沖裁件,除了要考慮其它因素外,合理的沖裁間隙是保證沖制合格產品的重要保證.根據沖壓手冊我們可以查出各種沖裁的合理間隙值.但由于我們模具制造的公差和沖裁模具在沖裁過程中的磨損問題.使得沖裁間隙隨在新作好的模具就不能得到保證,并且隨著沖裁的進行,間隙會不斷的變化.下面就以落料為例說明.

我們知道,落料件的質量主要是以落下的料的尺寸和斷面質量為依據的,而與廢料無關.而落料件的測量和使用是以其最大的外徑尺寸為標準的.另外由于間隙的存在,沖裁斷面為斜契形,所以外徑(大端)是和凹模相接觸并由它來決定的.故沖孔模具在設計時以凹模為基準,間隙取在凸模上.沖裁間隙如果過大’過小’或者不均勻都會對沖裁斷面有很大的影響.如下圖:

由于在沖壓過程中模具側面之間的強大的磨擦作用,凹模的尺寸會越來越大(寬),凸模的尺寸會越磨越小(細).我們在設計落料模具時就應該保證使凹模尺寸最大,然后再減去一個最小的沖裁間隙,也就是說沖裁落料出來的產品第一個為公并范圍內的最小尺寸,然后依次增大.直到超過最大的間隙值.此時的落料件的尺寸公差如下圖:

沖裁間隙對模具壽命影響 
沖裁間隙對沖裁力的影晌規律是間隙越小,變形區內壓應力成分趟大,拉應力成分越小,材料變形抗力增加,沖裁力就越大。反之,間隙越大,變形區內拉應力成分就越大,變形抗力降低,沖裁力就小。由于工件與凸、凹模側壁之間有磨擦的存在，間隙小，磨擦大，模具壽命短。沖裁過程中,凸模與被沖孔之聞,凹模與落料件之閥均有摩擦,而且聞隙越小,摩擦越嚴重。所以過小的間隙對模具壽命極為不利,而較大的間隙可使凸模與凹模的側面與材料間的摩擦減小,井能減緩間隙不均勻的影響,從而提高模具的壽命。