先(xiān)讓我們(men)來看看(kàn)影響五金衝壓件(jiàn)穩定性的主要因素,分別為:模具材料的使用方法;模具結構件的強度要求;衝壓材料性能的(de)穩定(dìng)性;材料厚度的波動特(tè)性;材質的變化範圍;拉伸筋阻力大小;壓邊力變化範圍(wéi);潤(rùn)滑劑的選擇(zé)。
何謂穩定性?穩定性分為工藝穩(wěn)定性和生產穩定性。工(gōng)藝穩定(dìng)性指滿足生產合(hé)格產品具有穩定性的工(gōng)藝方案;生產穩定性則指生產過程中具有穩定性的生產能(néng)力。
由於國內的模具製造企(qǐ)業大多為中小企業,而且這其中(zhōng)的相當一部分企業,尚停留在傳統作坊式的生產管理階段,往往忽(hū)略了模具的穩定性,造成模具開發周期長、製造成本高等問題,嚴重製約(yuē)了企業的(de)發展步伐。
先讓我們來看看(kàn)影響五金衝壓件穩定(dìng)性的主要因素,分別為:模具(jù)材料的使用方法;模具(jù)結構(gòu)件的強度要求;衝壓材料(liào)性能的穩定性;材料厚(hòu)度的波動(dòng)特性;材(cái)質的變化範(fàn)圍;拉伸筋阻力大小;壓邊力變化範圍;潤滑劑的選擇。
眾所周知,衝壓模具所用的金屬材料涉及到很(hěn)多種類(lèi),由於模具中各(gè)種零件所起的(de)作用不同,對其材料的要求(qiú)和選(xuǎn)用原則(zé)也不盡相同。因此,如何合理地選用模具材料,便成為模具設計中十分重要的工(gōng)作之一(yī)。
選用模具(jù)材料時,除了要求材料必須具備高強度、高(gāo)耐磨性和適當(dāng)的韌性(xìng)之外,還(hái)必須充分考(kǎo)慮到被(bèi)加工產品材料的(de)特性與產量要求,這樣才能達(dá)到模具成形的穩定性要求。
而在(zài)實際操(cāo)作中,由於模具設計人(rén)員傾向於(yú)憑個人經驗選擇模具材料,在(zài)五金衝壓中往往會出現因模具零件(jiàn)的材質選用(yòng)不當而導致的模具(jù)成形不穩定的問題。以下試舉例說明
〔例〕在材料厚度為1.2mm(抗剪強度64kgf/mm2)的鐵板上(shàng),加(jiā)工一個直徑為2.8mm的圓孔(kǒng)。
①衝剪力:P=Ltτ。其中,
L:衝裁輪廓(kuò)長度(mm);
t:材料的厚(hòu)度(mm);
τ:材料的抗剪強度(dù)(kgf/mm2);d:凸模直徑(mm);P=3.14×2.8×1.2×64=675kgf
②凸模刃口的應力:σS=4tτ/d。也即,
σS=4×1.2×64/2.8=110kgf/mm2
如上(shàng)圖所示(shì):當σS為110kgf/mm2、選(xuǎn)用凸模(mó)材料為SKD11,其衝(chōng)次(cì)達到約9000衝次之時(shí),凸模刃口就可能破損。而如若將材料更換(huàn)為SKH51後,則(zé)可望令衝次提(tí)高到40,000衝次左右的水平。由此可見,在模具設計階段,有必要對模具結構件進行必(bì)要的強度校核計算,而(ér)選用(yòng)材料(liào)時則有以下注(zhù)意事項:
①凸模承受的應力<凸模材料的許用壓應力
②為提高凸模的抗彎強度,應選用彈性係數大的材質
③根據歐(ōu)拉公式,進行穩定能力的校核。
值得注意(yì)的是,在五金衝壓(yā)過(guò)程中,由於每一種衝壓板材都有自己的化學成分、力學性能以及與衝壓性能密切相關的特性值,衝壓材料的性能不(bú)穩定、衝壓材料厚度的波動、以及衝壓材質的變化,不但直接影響到五金衝壓加工(gōng)的精度和品質,亦可(kě)能導致模具的損壞。
以拉伸筋(jīn)為例,其在五金衝(chōng)壓中便(biàn)占(zhàn)據有非常重要的地位。在拉伸成形過程中,產品的成(chéng)形需要具備一定大小(xiǎo)、且沿固定周邊適當分布的(de)拉力,這種(zhǒng)拉力來自衝(chōng)壓設備的作(zuò)用力、邊緣部分材料的變形阻力,以及壓邊圈麵(miàn)上的流動阻力。而流動阻力的產生,如(rú)果僅僅是依(yī)靠(kào)壓邊力(lì)的作用,則模具和材料(liào)之間的摩擦力是不夠的。
為(wéi)此,還須在壓邊圈上設置能產生(shēng)較大(dà)阻力的拉(lā)伸筋,以增加進料的阻力,從而使材料產生較(jiào)大的(de)塑性變形,以滿(mǎn)足材料的塑性變形和塑性流動的(de)要求。同時,通(tōng)過改變拉伸筋阻力的大小(xiǎo)與分布,並控(kòng)製材(cái)料(liào)向模具內流動的速度和進料量,實現對拉(lā)伸(shēn)件各變形區域內的拉力及其分布狀況的有效調節,從(cóng)而防止拉伸成形時(shí)產品的破裂、起皺,以及變形等品質問題。由上可見,在製定衝壓工藝和模具設計過程中,必(bì)須考慮拉(lā)伸阻力的大小,根(gēn)據壓邊力的變化範圍(wéi)來布置拉伸筋並確定拉伸筋的形式,使各變形(xíng)區域(yù)按需要的變形方式和變形程度完成成形(xíng)。
為了解決五金衝壓件模(mó)具穩定性問題,需要從以下幾方麵嚴(yán)格把關:
①在工藝製定階段,通(tōng)過對產(chǎn)品進行分析,預知產品在(zài)製造中可能產生的(de)缺陷(xiàn),從而製定一個具有穩定性的製(zhì)造工藝方案;
②實施生產流程的規範化、生產工藝(yì)的標準(zhǔn)化;
③建立數據庫(kù),並(bìng)不斷對其總結優化;借助CAE分析軟件係統,得出最優化解決方(fāng)案。