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  第二讲 精冲零件(上)

1.精冲零件的工艺性
  精冲零件的工艺性,主要指保证零件的技术和使用要求,并在一定的批生产条件下,在制造上应最简单、最经济。而影响它的主要因素有:
  (1) 零件结构的工艺性;
  (2) 零件尺寸公差和形位公差;
  (3) 材料性能和厚度;
  (4) 冲裁面质量;
  (5) 模具设计、制造质量及寿命;
  (6) 精冲机的选择等。
  精冲零件结构的工艺性,是指构成零件几何形状的结构单元,它包括:最小圆角半径、孔径、壁厚、环宽、槽宽、冲齿模数等的确定尤为重要。
  图1所示,可供选择精冲零件结构参数的极限值。它们都小于普冲零件。这是由精冲原理决定的。然而,合理的零件结构参数,有利于提高产品质量,降低生产成本。

2.精冲零件的难度等级
  根据零件几何形状及其结构单元,在图1各图中划分为S1、S2和S3三级。
  S1—简单的,适于精冲材料抗剪强度Ks=700N/mm2
  S2—中等的,适于精冲材料抗剪强度Ks=530N/mm2
  S3—复杂的,适于精冲材料抗剪强度Ks=430N/mm2

  在S3以下的范围,不适宜精冲,或者要采用特别措施。使用S3的范围时,其条件是冲裁元件要用高速钢制造,且精冲材料抗拉强度δb≤600 N/mm2(抗剪强度Ks≤430N/mm2)。
  例:图1中开关凸轮,材料为Cr15(球化),Ks=420N/mm2,确定其难度等级。

  ·孔 径 d=4.1mm S1
  ·搭 边 b=3.5mm S3
  ·齿模数 m=2.25mm S2
  ·圆角半径 Ra=0.75mm S1/S2
  此零件最大难度是搭边b,故总难度为S3,可以精冲。

3.精冲零件的技术要求
  3.1 尺寸公差
  精冲零件的尺寸公差,取决于:零件形状、模具制造质量、材料厚度及性能、润滑剂和压力机调整等因素。可由表1中选取。

3.2 平面度公差
  精冲零件的平面度是指零件平面的挠度(见图2),其值为:
                f=h-s
  由于精冲材料是在压紧状态下进行的,故精冲件具有较好的平面度。而这种平面度随零件尺寸、形状、材料厚度及机械性能等不同而有所差别。
  一般来说,厚料比薄料零件平直;低强度材料比高强度材料平直;压边力大比压边力小的平直。在凸模侧的材料表面总是中凹的,凹模侧总是中凸的。但如果零件还需要压印、压痕、切口、弯形等工序或用连续模冲裁,由于在零件上产生局部的变形或冲裁方向不同,致使平面度有较大的波动范围。但无论如何,精冲件总是要比普通冲压件的平面度好的多。图3是在100mm距离上测定的一般直线度。



图1 精冲零件几何单元及难度等级
A—孔径;B—槽宽、搭边;C—齿模数;D—圆角半径。

料厚S(mm)
抗拉强度600N/mm2
内形J
外形A
孔距X
ISO公差等级
0.5~1
6~7
7
7
1~2
7
7
7
2~3
7
7
7
3~4
7
8
7
4~5
7~8
8
8
5~6.3
8
9
8
6.3~8
8~9
9
8
8~10
9~10
10
8
10~12.5
9~10
10
9
12.5~16
10~11
10
9

3.3 垂直度公差
  精冲零件的冲裁面与基面成一定的角度公差(倒锥),谓之不垂直度。它与料厚及其性能、冲裁刃口状态、模具刚度、压力机的调整等有关。一般料厚为1mm时,不垂直度为0.0026mm,若料厚为10mm,则毛刺侧比塌角大0.052mm。图4为料厚与不垂直度的关系。

图2 零件平面图


图3 平面度公差

图4 料厚与X值的关系

3.4 冲裁面质量
  冲裁面是精冲零件质量高低的主要标志。它与材料种类、性能、金相组织、模具质量和刃口状况、润滑剂及压力机调整等因素有关。冲裁面的结构组成包括:光洁面、撕裂面、塌角面和毛刺面。冲裁面状况的表示方法和意义如图5所示,其质量特征表现为三个方面。

图5 冲裁面的表示方法

图中:S—材料厚度;h—断裂时,最小光洁面部分占材料厚度S的百分比(%);l—鱼鳞状断裂时,最小光洁面部分占材料厚度S的百分比(%);b—最大允许的鱼鳞状断裂宽度,b的总和不大于相关轮廓的10%;t—允许的断裂深度为1.5%S;e—毛刺高度(mm);c—塌角宽度为30%S(最大);d—塌角深度为20%S(最大)(齿形件时为30%S);E—撕裂带的最大宽度。

(1) 冲裁面粗糙度
  冲裁面的光洁程度,在冲裁方向和沿周边便于不同位置是有差别的。即塌角侧优于毛刺侧。

冲裁面的粗糙度用算术平均值aR表示。其值一般Ra=0.2~3.6,共分为六个等级(见表2),测量方向——垂直于冲裁方向;测量位置——在冲裁面的中部(见图6a)。冲裁面的粗糙度与材料抗拉强度的关系如图6b所示。

表2 冲裁面粗糙度

粗糙度等级
1
2
3
4
5
6
Ra(μm)
0.2
0.4
0.6(0.8)
2.4
3.4
3.8(3.6)
代号
N4
N5
N6
N7
N8

                                    图6 冲裁面粗糙度与抗拉强度的关系

(2) 冲裁面完好率
  精冲零件冲裁面完好率分为五个等级(见表3)。

冲裁面完好率
h l
100%S

100%S

90%S

75%S

50%S

100%S

90%S

75%S

--

--

(3) 冲裁面撕裂等级
  精冲零件冲裁面撕裂等级分为四个级别(见表4)。

????    表4 冲裁面撕裂等级
E(mm) 级 别
 0.3  

0.6

1

2

1

2

3

4

(4) 冲裁面质量的表示方法和意义
  如图7所示为冲裁面质量特征的表示方法和意义。

示例:

图7 冲裁面长度表示实例

例中,冲裁面粗糙度Ra=2.4μm;完好率h=90%S;l=75%S;撕裂级别为2。

图8 求塌角值tE和bE

4.精冲零件的塌角
  塌角系指精冲零件内、外廓平面与光洁面交界处的不规则外凸曲线的下陷塑性变形(见图8)。塌角的大小与料厚、材质、零件形状、反压力及齿圈高度等有关。
  塌角的计算方法可参看图8选取。一般tE≈(5~10)S,bE≈(5~10)tE。

5.精冲零件的毛刺
  毛刺系指精冲零件冲裁面端部上的不规则突起。其大小与材料种类、间隙、模具刃口状况、凸模进入凹模深度及冲裁次数等有关。
  精冲时产生的毛刺,不是切削毛刺而是挤压毛刺。判断毛刺的大小,不仅是毛刺高度,而且还有毛刺根部的厚度。
  根据VDI3345标准,当模具刃口锋利时,只产生薄毛刺,e=0.01~0.08mm;当模具刃口变钝时,产生厚毛刺,e=0.1~0.3mm(见图9)。

图9 精冲毛刺高度



 
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