CN100382912C - 板金冲裁工艺 - Google Patents

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Abstract

一种板金冲裁工艺,其通过对普通冲裁过程中的冲裁间隙、冲切余量、压料力及冲模刀口结构的合理选取及设计来得到高精度断面质量的冲裁件。本冲裁工艺可通过一次粗加工及一次或数次精加工完成,粗冲时,各参数值可与普通冲裁工艺取值相同或相近,精冲时,单边冲裁间隙取小于或等于0.5T%,其中T为材料厚度,需进行数次精冲时,各精冲过程的总单边冲切余量之和大于或等于粗冲时冲裁件所产生的塌角宽度,精冲模具刀口底部设有一角度θ及一段与该角度相切的弧形缺口,以防止切削余量的累积,精冲压料力取10.0MPa至30MPa之间。

Description

板金沖裁工艺【技术领域】本发明是关于一种板金冲裁工艺,特别是指一种利用普通沖裁原理即可 得到高精度断面质量的板金冲裁工艺。 【背景技术】传统的板金冲裁工艺对板料进行冲孔或切边加工时是利用普通沖裁模具 对板料进行沖裁,如图l所示,由普通冲裁工艺所得冲裁件断面一般由塌角1、光亮带2、撕裂带3及毛刺4四部分组成,其中光亮带2的多少决定了冲裁件 断面质量的高低。在冲裁过程中,影响冲裁件断面质量的因素主要有:凸凹模冲裁间隙、 切削余量、压料装置的压料力以及沖裁模具结构。间隙过小时,上才莫下压将 在沖裁件上下裂紋中间产生二次剪切,沖裁件断面的中部留下撕裂面,端面 出现挤长的毛剌;间隙过大时,拉应力增大,材料易被撕裂,致使冲裁件光 亮带减小,塌角及断裂斜度都增大。冲切余量过大,模具沖头在下行过程中, 材料所受拉应力较大,材料断面底部会产生少量的撕裂带,冲切余量过小, 则粗切时所留下的撕裂带不能切除干净,会导致产品断面产生"麻点"现象。 普通冲裁工艺中,如图2所示,模具刀口为平底,在模具沖切过程中切削余 量将逐渐累积,导致切削力增大,使产品断面底部产生撕裂带及毛剌。压料 力的大小对冲裁件断面质量的影响也不容忽视,如图3所示,压料力过小时, 在模具工作过程中,将导致材料在拉应力的作用下发生水平滑移,工作完成 后,产品断面会产生微小的塌角;如图4所示,如果压料力过大,材料会发 生过大的弹性甚至弹塑性变形,工作完成后,压力释放,材料会产生收缩的 现象,产品尺寸出现偏差,并且由于冲床工作速度的不均匀性,将导致断面 有橫向细紋产生。通过普通冲裁工艺所得冲裁件,其断面光亮带2仅占整个断面的40%左 右,冲裁件表面Wt度Ra值为12.5-6.3。对于断面精度要求较髙的零件, 该沖裁方法达不到要求。若需得到断面质量较高的沖裁件, 一般需采用精密 冲裁,但是,采用精密冲裁需引进精冲设备及技术,该设备价格昂贵,增加
了产品的制造成本。另外一种解决方法是利用数控机床对冲裁件工作端面进 行机加工,以得到高精度断面质量的冲裁件,但是,数控机床同样价格昂贵, 不但制造成本高,且只能单件加工,不能实现自动化批量生产,生产效率低, 无法满足工厂高产能的需求,因此,针对以上各生产方式的缺点,有必要对现有沖裁工艺进行改进, 提供一种可得到高精度断面质量的低成本高效率的冲裁工艺,本发明在普通 冲裁工艺的基础上对影响冲裁件断面质量的各因素进行改进,提供了一种利 用普通沖裁原理即可得到高精度断面质量的板金冲裁工艺,采用该工艺可大 幅提高冲裁件断面的光亮带,得到高精度断面质量的冲裁件。 【发明内容】本发明的目的在于提供一种利用普通冲裁方法即可得到高精度断面质量 的板金冲裁工艺。本发明的目的是通过下列技术方案实现的: 一种板金冲裁工艺,可通过 对普通冲裁过程中的沖裁间隙、冲切余量、压料力及冲模刀口结构的合理选 取及设计来得到高精度断面质量的沖裁件。本冲裁工艺可通过一次粗加工及 一次或数次精加工完成,粗冲时,各参数值可与普通冲裁工艺取值相同或相 近,精冲时,单边冲裁间隙取小于或等于0.5T%,其中T为材料厚度,需进 行数次精冲时,各精冲过程的总单边冲切余量之和大于或等于粗冲时冲裁件 所产生的塌角宽度,精冲模具刀口底部设有一角度6及一段与该角度相切的 弧形缺口,以防止切削余量的累积,精冲压料力取10.0MPa至30MPa之间。本发明板金冲裁工艺的优点在于:利用普通沖裁原理,通过对模具冲裁 间隙、模具刃口、切削余量及压料力等因素的合理设计及选择,可得到断面 光亮带接近100%的沖裁件.不但节省了购买精密沖裁设备及数控加工机床的 高成本,还保证了产品的生产率,适合现代化工厂高效高产低成本的发展趋 势。【附图说明】下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。 图1为普通沖裁工艺所得冲裁件断面示意图。 图2为普通冲裁工艺中模具刀口结构示意图。 图3为普通沖裁工艺中压料力过小时的材料状态图。 图4为普通沖裁工艺中压料力过大时的材料状态图。
图5为本发明沖裁工艺中模具刀口结构示意图。 图6为本发明冲裁工艺所得沖裁件断面示意图。 【具体实施方式】本发明板金冲压工艺是通过对冲裁间隙、沖切余量、压料力及凸模刀口 结构的合理选取及设计来得到高精度断面质量的冲裁件。其不仅适用于厚度 为2mm至12mm的铝材及铜材,也适用于含碳量小于0.15%的低碳钢材料的 冲孔及切边过程。为了保证冲裁件的断面光洁度,尽量减少冲裁间隙、切削余量、压料力 等因素对冲裁件断面质量的影响,可先对冲裁件进行一次粗加工,再进行一 次或数次精加工。在粗加工中,各参数值可与普通沖裁工艺中各参数值相同 或相近。沖裁间隙对冲裁件断面质量的影响很大,要得到高质量断面的沖裁件, 合理冲裁间咪的选择至关重要,当单边冲裁间隙取0.5T"/。时(T为材料厚度), 可大幅减小冲裁件的撕裂带,将光亮带提高到整个断面的95%以上,基本满 足沖裁件断面的高精度要求,当沖裁间隙取0.331%时,对于厚度为3mm的 板料,可得到光亮带2.8mm,且冲裁间隙越小,所得冲裁件光亮带越高,本 发明最终桥清冲间隙减小至<0.51% 。另夕卜,在精冲过程中,冲切余量的多少也对冲裁件断面质量有很大影响. 为了提高产品的断面质重,尽量提高光亮带在断面中所占比重,应将粗切时 冲裁件顶部的塌角完全去除,根据粗切时所留下的塌角宽度b,可将精冲过 程分为一个或多个制程进行,分次切除塌角,且材料越厚的冲裁件,精沖制 程越长,其取值原则为:随着制程的增加,冲切余量a逐渐减小,且各制程 沖切余量的总和大于或等于粗切时所留塌角宽度b。用公式表示即为:b<a,+a2+……十an且a,〉a2〉……>a„,其中n为精冲次数。除以上所述因素外,冲裁模具刀口结构的合理设计对冲裁件断面质量的 提升也有很大帮助。要减小沖裁过程中的切削力,提高冲裁件断面质量,必 须减小切削余量的产生并使切削余量顺利排出,如图5所示,本发明利用车 刀前倾角原理,在精沖模具冲切刀口底部设计一角度6和一段与该角度相切 的弧形缺口,使切削余量5可沿该弧形缺口顺利排出,防止切削余量5累积, 彻底避免在产品断面底部产生撕裂带和毛剌,得到较高的光亮带。精冲模具 刀口底部的角度6的大小及切削余量的多少与冲裁件断面质量有很大关系,该两参数选的是否恰当,将直接影响到冲裁件的断面精度。其取值原则是: 在能够均匀切除前工站所留沖裁余量的前提下,切削余量越少,断面质量越好,当沖裁件厚度增加使切削余重增大时,要保证高品质的断面,角度e也应适当增大。但为保ii^莫具刀口的强度,角度e不宜过大,当6取25度或35度时,均可减小切削余量的产生,防止切削余量的累积。通常该角度e值取在8度至45度之间。为保证冲裁件的尺寸及形状精度,在沖裁过程中压料装置的压料力选取 也至关重要。在粗切时,压料力可与普通冲裁工艺相同或相近,本发明中,粗沖压料力取为10MPa,精沖压料力取为10MPa至30]VIPa之间,可避免出 现材料滑移或产生塌角等现象。经过对上迷各个因素的多次验证与分析,得出以下结论:要得到高精度 断面质量的冲裁件,可对冲裁件进行多次加工,首先进行粗加工,即按与普 通冲裁工艺相同或相近的M取值,去除沖裁件外部较大部分的余料,获得 产品的毛坯,然后逐渐减小沖裁间隙及切削余量,适当增大压料力,在合理 的M范围内逐次进行精加工,可得到如图6所示接近100%的光亮带2', 其表面WI度Ra值可达0.31。现通过以下两组实验数据对本工艺作进一步说 明:针对材料为AL5052 H32,料厚为3mm的冲裁件,发明人采取了如下的 合理参数:<table>table see original document page 6</column></row> <table>可得到光亮带达100°/。的高品质冲裁断面。在另一实施方式中,材料仍为AL5052H32,料厚为6.5mm,发明人利用 同样冲裁原理,采用如下工艺参数,也取得成功。<table>table see original document page 7</column></row> <table>

Claims (5)

1.一种板金冲裁工艺,是利用普通冲裁原理,对高韧性低硬度材料冲裁件进行一次或数次冲裁,其特征在于:通过对普通冲裁工艺中冲裁间隙、冲切余量、压料力及冲模刀口结构的合理选取及设计,对板料进行一次粗冲及至少一次精冲,以得到高精度断面质量的冲裁件,精冲时,冲裁单边间隙取小于或等于0.5T%,其中T为材料厚度,进行数次精冲时,各精冲过程的总单边冲切余量之和大于等于粗冲时冲裁件所产生的塌角宽度,精冲模具刀口底部设有一角度θ及一段与该角度相切的弧形缺口,精冲压料力取10.0MPa至30MPa之间。
2. 如权利要求l所述的板金冲裁工艺,其特征在于:所述高韧性低硬度 材料为铝材、铜材或含碳量低于0.15%的低碳钢。
3. 如权利要求l所述的板金冲裁工艺,其特征在于:所述精沖模具刀口 底部的角度6取8度至45度之间,当切削余量增大时,角度相应增大。
4. 如权利要求2所述的板金冲裁工艺,其特征在于:所述铝材、铜材厚 度为2mm至12mm。
5. 如权利要求4所述的板金沖裁工艺,其特征在于:当材料厚度增大时, 所述冲裁过程可进行数次精沖,且每次精冲时模具的单边沖切余量逐次减小。
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