普通壓力機進行精密沖裁方法的試驗性研究

趙美云

（銅陵職業(yè)技術學院，安徽 銅陵 244000）

1 引言

精密沖裁可以實現(xiàn)材料的無切削加工，目前其主要技術質(zhì)量指標都能達到甚至超過切削加工或其他的加工方法，表面質(zhì)量與鉸孔、精鉆、精車加工媲美[1]。加工效率特別高，可大大降低生產(chǎn)成本。該工藝是目前制造技術發(fā)展的方向之一，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越大的作用，被越來越多的應用于機械零件的生產(chǎn)中。但是由于該種成型方法目前都使用三動壓力機來成型，致使目前很多廠家無法應用現(xiàn)有的普通壓力機生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，導致很多設備的閑置。

本文主要通過在普通壓力機上對階梯凸模負間隙沖裁的不同方案進行精密沖裁的實驗研究，最后進行比較分析，得出合理參數(shù)，為在普通壓力機上進行精沖工藝研究提供數(shù)據(jù)參考。

2 精密沖裁的試驗方法

2.1 實驗方案擬定

要提高沖裁件的質(zhì)量實現(xiàn)精密沖裁，最主要的是要建立三向壓應力狀態(tài)[2]。本次實驗采用帶壓邊圈，反壓板的負間隙沖裁。又由于負間隙沖裁無法實現(xiàn)沖裁終了時材料的分離，故采用階梯凸模負間隙沖裁[3]。階梯凸模沖裁原理如下圖1所示

圖1 階梯凸模沖裁

一般負間隙沖裁，雖然可以抑制沖裁過程中的材料破壞，不出現(xiàn)斷裂表面，但是，由于沖裁過程終了時，凸模與凹模刃口的相互干涉無法實現(xiàn)沖裁件與板料的分離，其結(jié)果使得這種沖裁方法不能實用。為了解決負間隙沖裁時實現(xiàn)板料的最終分離，可采用階梯凸模負間隙沖裁法，實現(xiàn)另一種形式的精密沖裁。凸模做成階梯形狀，有利于精密沖裁件的分離。

2.2 制件工藝性分析

為了簡化模具設計，同時容易觀察對比制件表面質(zhì)量。實驗通過沖制一個圓孔研究了參量對沖件表面質(zhì)量的影響，如圖2所示。

圖2 制件圖

2.3 模具設計

模具設計要點及注意事項

（1）由于本套模具成型系統(tǒng)僅作為實驗模具，工作次數(shù)較少，考慮到現(xiàn)有設備及材料，所以凸凹模的模具材料均使用45鋼。不設導料裝置。

（2）壓力機行程不易控制，故需在上下模座間放置墊塊進行限位，防止模具損壞。用線切割割出所需的最小高度73.3mm及若干個1mm的小片，組合使用。

（3）由于凸凹模材料較軟且淬火硬度不夠，為防止損壞模具，使用1mm和3mm鋁板沖裁。

（4）由于制造誤差引起的凸凹模中心不在一直線上，不打銷釘。

根據(jù)沖壓模設計要求，設計該模具結(jié)構如圖3所示。

圖3 模具結(jié)構圖

2.4 實驗方案

為得到相關實驗數(shù)據(jù)，本實驗方案設計如下：

實驗一：不加壓邊圈，有反壓板，頂料橡膠高14mm，未使用負間隙。

實驗二：加上壓邊圈，有反壓板，頂料橡膠高14mm，未使用負間隙。通過調(diào)節(jié)橡膠高度來改變壓邊力的大小。需要進行五次實驗。

實驗三：有壓邊圈和反壓板，卸料橡膠高25mm,改變凸模長度，使用負間隙進行沖裁。需要進行五次實驗。

實驗四：改變凸模直徑，不加壓邊圈和反壓板，進行普通沖裁。

因為厚的材料斷面質(zhì)量觀察明顯，故實驗過程中的數(shù)據(jù)均以沖裁3mm厚鋁板為例。

實驗二的數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 壓邊力對沖裁質(zhì)量的影響

實驗三的數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 實驗三的數(shù)據(jù)

3 實驗結(jié)果分析

由表3的實驗現(xiàn)象比較可知，在普通壓力機上進行精密沖裁，在保證模具加工質(zhì)量的前提下，對沖裁過程中各工藝參數(shù)進行合理的控制，是可以得到精密制件的。

4 結(jié)論

通過實驗，對沖裁結(jié)果進行比較，得到了在普通壓力上沖裁成形，使用負間隙沖裁，采取壓邊圈和反壓板的方式，通過改變凸模長度，可以得到質(zhì)量較高的沖裁件，這樣可以使企業(yè)中大量的普通壓力機得到有效的利用，為資源的合理利用提供了有效的參考數(shù)據(jù)。同樣這種沖裁模具，結(jié)構簡單，成本低，可以很好的推廣應用。

表3 實驗現(xiàn)象記錄