浅谈冲工艺与模具设计中材料成形极限

作者:周金敬      单位:南阳工业学校

摘  要：冲压模具中常见的问题分析;对影响冲压加工中成形极限的意义加以阐述,并对易出现在问题提出解决的方法,以使问题更加直观化更加条理化;利用理论加实例的方法总结出相关的知识要点,加深并拓宽学习者的知识水平.并用于指导教师教课强化知识点,突破重难点,更好地为职业教育的教师和学生服务.

关键词:冲压工艺与模具设计 成形极限 模具材料 极限参数

正文:

模具已成为现在工业发展重要领域,是一个国家工业化水平的重要标志,也是新产品批量生产的所必备的生产装备.而冲压模具在整个模具行业中占有重要的地位,大多数批量的产品,包括日用品’交通工具’矿山机械’军工产品’航天航空等领域都离不开冲压工艺和冲压模具.而模具设计和冲压生产的时间经常会遇到一些不尽人意的问题,生产出来的产品尺寸精度低和模具寿命短等困惑.甚至出现残缺品和次品.这与模具结构工艺’冲压件工艺及模具材料等都有关系.当然最大的问题是超过冲压成形中的成形极限所造成的.下面就着重以冲裁’弯曲’拉深和胀形等常见的冲压工序来加以分析:

一\冲裁的极限参数

    冲裁的极限参数可以理解为冲裁间隙的最大和最小值.如果能冲制出合格的冲裁件,除了要考虑其它因素外,合理的冲裁间隙是保证冲制合格产品的重要保证.根据冲压手册我们可以查出各种冲裁的合理间隙值.但由于我们模具制造的公差和冲裁模具在冲裁过程中的磨损问题.使得冲裁间隙随在新作好的模具就不能得到保证,并且随着冲裁的进行,间隙会不断的变化.下面就以落料为例说明.

我们知道,落料件的质量主要是以落下的料的尺寸和断面质量为依据的,而与废料无关.而落料件的测量和使用是以其最大的外径尺寸为标准的.另外由于间隙的存在,冲裁断面为斜契形,所以外径(大端)是和凹模相接触并由它来决定的.故冲孔模具在设计时以凹模为基准,间隙取在凸模上.冲裁间隙如果过大’过小’或者不均匀都会对冲裁断面有很大的影响.如下图:

由于在冲压过程中模具侧面之间的强大的磨擦作用,凹模的尺寸会越来越大(宽),凸模的尺寸会越磨越小(细).我们在设计落料模具时就应该保证使凹模尺寸最大,然后再减去一个最小的冲裁间隙,也就是说冲裁落料出来的产品第一个为公并范围内的最小尺寸,然后依次增大.直到超过最大的间隙值.此时的落料件的尺寸公差如下图:

冲裁间隙对模具寿命影响 
冲裁间隙对冲裁力的影晌规律是间隙越小,变形区内压应力成分趟大,拉应力成分越小,材料变形抗力增加,冲裁力就越大。反之,间隙越大,变形区内拉应力成分就越大,变形抗力降低,冲裁力就小。由于工件与凸、凹模侧壁之间有磨擦的存在，间隙小，磨擦大，模具寿命短。冲裁过程中,凸模与被冲孔之闻,凹模与落料件之阀均有摩擦,而且闻隙越小,摩擦越严重。所以过小的间隙对模具寿命极为不利,而较大的间隙可使凸模与凹模的侧面与材料间的摩擦减小,井能减缓间隙不均匀的影响,从而提高模具的寿命。