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锌铖机械带你了解金属冲压

时间:2020-12-15 09:49:17 作者:锌达铖机械 点击:

用于汽车零件的金属冲压模具。

用于汽车零件的金属冲孔模具

图片来源:baidu

金属冲压是一种冷成型工艺,它利用模具和冲孔机将金属薄板转变成不同的形状。将平片金属片(通常称为毛坯)送入钣金冲孔机,该冲孔机使用工具和模具表面将金属成形为新形状。提供冲压服务的生产设备和金属制造商会将要冲压的材料放在模具部分之间,在那里使用压力将使材料成形并将其剪切为产品或组件所需的最终形状。

本文介绍了金属冲压工艺和步骤,介绍了通常使用的冲孔机类型,着眼于与其他制造工艺相比冲压的优势,并说明了冲压操作的不同类型及其应用。

金属冲压的基本概念

金属冲压,也称为冲压,是一种低成本的高速制造工艺,可以生产大量相同的金属部件。冲压操作适用于短期或长期生产,并可以与其他金属成型操作一起进行,并且可以由一系列更具体的过程或技术中的一个或多个组成,例如:

  • 冲孔

  • 落料

  • 压花

  • 投币

  • 弯曲

  • 翻边

冲孔和落料是指使用模具将材料切割成特定形式。在打孔操作中,当冲头进入模具时,会去除一块碎料,有效地在工件上留下孔。另一方面,落料可以从主要材料中去除工件,从而使去除的零件成为所需的工件或毛坯。

压花是一种通过将原始毛坯压靠在包含所需形状的模具上或使材料毛坯通过辊压模具来在钣金件中产生凸起或凹陷设计的过程。

压印是一个弯曲的技术,其中,同时放置在模具和冲头,或按之间的工件被冲压。此动作使冲头穿透金属并导致准确,可重复的弯曲。深度渗透还可以减轻金属工件中的内部应力,从而不会产生回弹效应。

弯曲是指将金属成型为所需形状(例如L,U或V形轮廓)的一般技术。金属的弯曲过程导致塑性变形,该塑性变形的应力高于屈服点,但低于拉伸强度。弯曲通常围绕单个轴发生。

翻边是通过使用模具,压力机或专用翻边机械将火炬或法兰引入金属工件的过程。

金属冲孔可能不仅仅是冲压。他们可以铸造,冲压,切割和成形金属板。可以对机器进行编程或计算机数控(CNC),以为每个冲压件提供高精度和可重复性。放电加工(EDM)和计算机辅助设计(CAD)程序可确保准确性。在使用的模具加工的各种机械冲压件可供选择。渐进,成型,复合和硬质合金模具执行特定的冲压需求。可使用级进模同时在单个零件上创建多个零件。

液压冲孔机
不同类型的压力机:液压冲孔机

图片来源:baidu

冲压操作类型

级进模冲压

渐进式模具冲压使用一系列冲压站。将金属卷带进带有往复式冲压模的往复式冲孔机中。模具随压力机一起移动,当压力机向下移动时,模具合上以冲压金属并形成零件。当压力机向上移动时,金属水平移动到下一个工位。这些运动必须精确对准,因为零件仍连接到金属带。最终工位将新制造的零件与其余金属分开。级进模冲压对于模具的长期运行而言,它是理想的选择,因为模具可以持续很长时间而不会损坏,并且该过程具有很高的可重复性。工艺中的每个步骤都对金属执行不同的切割,弯曲或冲压操作,从而逐渐实现所需的最终产品形状和设计。这也是更快的过程,浪费的废料数量有限。   

转移模冲压

转移模具冲压与渐进式模具冲压相似,但是零件在此过程中较早地与金属行程分开,并通过另一个机械传输系统(例如传送带)从一个冲压站转移到下一个冲压站。此过程通常用于可能需要转移到不同压力机的较大零件上。

四滑块冲压

四滑块冲压也称为多滑块或四向冲压。此技术最适合制作具有大量弯曲或扭曲的复杂组件。它使用四个滑动工具(而不是一个垂直滑动器)通过多种变形来成形工件。两个滑块或撞锤水平撞击工件以使其成形,并且不使用任何模具。多幻灯片冲压也可以包含四个以上的移动幻灯片。

四滑盖印章是一种非常通用的印章类型,因为可以将不同的工具连接到每个滑盖上。它还具有相对较低的成本,并且生产速度很快。

精冲

精细冲裁,也称为精细边缘冲裁,对于提供高精度和平滑边缘非常有价值。通常在液压或机械压力机上或通过两者结合来完成的精细落料操作包括三个不同的动作:

  1. 夹紧工件或工作材料

  2. 消隐操作的执行

  3. 成品射出

精冲冲孔机的工作压力高于传统冲压操作中的压力,因此在设计工具和机械时需要考虑这些较高的工作压力。

精细冲裁产生的边缘可避免传统工具产生的断裂,并且表面平整度可以超过其他冲压方法所产生的边缘。由于这是一种冷挤压技术,因此精冲加工是一个单步过程,从而降低了总体制造成本。

冲压机类型

冲孔的三种常见类型包括机械,液压和机械伺服技术。通常,压力机链接到自动进纸器,该自动进纸器以盘卷或毛坯形式通过冲孔机发送钣金。 

机械

机械压力机使用连接到机械飞轮的电机来传递和存储能量。他们的冲头的尺寸范围从5mm到500mm,具体取决于特定的压力机。机械压制速度也有所不同,通常在每分钟20到1,500冲程之间,但是它们往往比液压机快。这些压力机的尺寸从20吨到6,000吨不等。它们非常适合用钣金卷制成更浅,更简单的零件。它们通常用于批量生产的渐进式和转移式冲压。

液压式

液压机使用加压的液压流体向材料施加力。液压活塞以与活塞头直径成比例的作用力来驱替流体,与机械压力机相比,可实现对压力大小的高级控制,并且压力更稳定。此外,它们具有可调节的行程和速度功能,并且通常可以在行程的任何一点提供全功率。这些压力机的尺寸通常从20吨到10,000吨不等,冲程尺寸从大约10mm到800mm。

与机械压力机相比,液压压力机通常用于较小的生产运行,以产生更复杂,更深的冲压件。由于可调节的行程长度和受控的压力,它们提供了更大的灵活性。

机械伺服

机械伺服压力机使用大容量电机代替飞轮。它们用于制造比液压机更快的速度的更复杂的冲压件。行程,滑动位置和运动以及速度均受控制和可编程。它们由链接辅助驱动系统或直接驱动系统提供动力。这些压机是所讨论的三种类型中最昂贵的。

冲压模的类型

CNC冲压机
CNC冲压机。
图片来源:baidu

在金属冲压操作中使用的模具可以分为单工位模具或多工位模具。

单工位模具包括复合模具和组合模具。复合模具在一台压力机中执行一次以上的切割操作,例如多次切割需要用钢制成一个简单的垫圈。

组合模具是将切割和非切割操作合并到一个冲压行程中的模具。一个示例可能是产生给定金属毛坯的切口和法兰的模具。

多工位模具包括递进模具转移模具,在这些模具中,从同一模具组开始依次进行开槽,冲孔和切割操作。

钢直模,也称为刀模,最初用于较软的材料,例如皮革,纸或硬纸板,但也发现可用于切割和成型包括铝,铜和黄铜的金属。设计用于切割表面的钢带材料以匹配所需的形状,并在模座上切出一个槽以固定钢尺材料。待切割材料的特性(例如厚度和硬度)有助于确定要在切割刀片中使用的钢尺厚度。

物质考虑

金属戒指-锌铖机械冲压提供
金属戒指-锌铖机械冲压提供

所使用的金属冲压材料的选择取决于成品的所需属性。冲压不仅限于金属制造工艺,还有很多可以通过冲压技术加工的金属冲压材料,例如纸张,皮革或橡胶,但到目前为止,金属是最常用的材料。

通常,金属在冲压后往往会保持其延展性和延展性。精密冲压中使用的那些通常范围从软硬度到中等硬度,并且具有低流动系数。通过冲压制造的一些常见金属和金属类型包括:

  • 贵金属,例如银,金和

  • 黑色金属,尤其是铁基合金,例如不锈钢

  • 有色金属,例如青铜,黄铜和锌

  • 非标准合金,例如铍镍和铍铜

黑色金属通常用于冲压操作,因为它们的低碳含量意味着它们是目前可用的最便宜的选择之一,从而降低了单位生产成本。

在执行金属冲压操作时,需要解决几个重要因素和设计注意事项。

整理作业

冲压后的生产操作可以包括使冲压产品经过去毛刺,攻丝,铰孔和沉头孔加工。这些允许将其他零件添加到冲压件中,或者校正可能影响安全性的表面缺陷或去除锐利边缘。

去毛刺包括去除在冲压操作完成后残留在工件上的切削材料碎片。锋利的边缘可能需要打磨以去除毛刺,或者可能需要打翻以产生平滑的边缘,并将毛刺的边缘引向内部折痕,这样才不会造成伤害或在外观上引起注意。

设计概念

冲压产品通常应避免过窄的突起,因为它们可能更容易变形并影响成品的质量感。

在可能的情况下,设计应基于对标准形状和折弯的现有模具的使用。创建用于冲压的定制模具的需求将增加初始模具成本。

避免在冲压产品设计中形成尖锐的内部和外部拐角,可以帮助减少在这些区域和需要二次处理才能去除的尖锐边缘上产生较大毛刺的可能性。同样,在尖角处存在很大的应力集中可能性,这可能会导致由于长时间使用而导致零件开裂或随后的故障。

成品的整体尺寸将受到钣金或坯料的可用尺寸的限制,并且这些限制需要考虑到折边或法兰折边所消耗的材料以及任何其他材料的去除或使用。非常大的产品可能需要分多个步骤进行生产,并作为生产过程中的第二个步骤机械地连接在一起。

对于打孔操作,请同时考虑打孔方向和打孔特征的尺寸。通常,最好在一个方向上进行打孔,以使打孔器产生的任何锋利边缘都位于工件的同一侧。然后可以将这些边缘隐藏起来,以用于外观目的,并远离可能造成危险的工人或产品最终用户的一般使用途径。穿孔特征应反映原料的厚度。一般规则是,打孔特征的尺寸至少应为材料厚度的两倍。

对于折弯,钣金件的最小折弯半径与材料厚度大致相同。较小的弯曲更难以实现,并且可能导致最终零件中的应力集中点,从而可能随后引起产品质量问题。

在钻孔或打孔时,在同一步骤中执行这些操作将有助于确保其定位,公差和可重复性。作为一般准则,孔的直径应不小于材料厚度,孔的最小间距应至少为彼此厚度的两倍。

弯曲操作应在意识到材料风险或变形的情况下进行,因为弯曲点内外表面上的材料分别受到压缩和拉伸。最小弯曲半径应大约等于工件的厚度,再次避免应力集中。法兰长度最好是工件厚度的三倍。

冲压的优缺点

与其他工艺相比,冲压的一些好处包括更低的模具成本,更低的二次成本以及较高的自动化水平。金属冲压模的生产和维护成本往往比其他普通工艺中的便宜。诸如清洁和电镀之类的次要成本也比其他金属制造工艺的类似处理便宜。压模机相对易于自动化,可以使用高端计算机控制程序,以提供更高的精度,更快的生产速度和更快的周转时间。高自动化水平也降低了劳动成本。

冲压的缺点之一是压力机的成本较高。还必须获取或创建模具,并且生产定制金属冲压模具是更长的预生产过程。如果必须在生产过程中更改设计,也很难更换模具。

锌铖机械带你了解金属冲压(图5)
金属冲压零件的示例。

应用领域

压印可用于多种应用,尤其是涉及三维设计,刻字或其他表面雕刻特征的应用。通常为家用电器制造商,汽车公司,照明行业,电信服务,军事和国防,航空航天行业,医疗设备制造商和电子公司生产这种冲压产品。奇怪的是,您的房屋中有一种产品是通过金属冲压制成的,因为这是从家用电器到汽车的所有过程所使用的过程。

具体产品和组件的范围从简单的冲压件(例如金属夹,弹簧,重物,垫圈和支架)到更复杂的设计(例如在发动机底座或摩擦板中发现的那些)。此过程既用于生产大型机械零件,又用于生产极其详细的小型零件。微精密冲压可以创建直径最大为0.002英寸的零件。

电子冲压件是通过金属冲压工艺制造的电子组件。它们用于各种行业,从家用电器和家电到电信和航空航天。电子冲压件可用多种金属制成,包括铜,铜合金,和钢,以及更昂贵的金属,例如铂和金。通过金属冲压方法生产的电子组件包括端子,触点,引线框架,弹簧和引脚。它们可以由铁或非铁材料制成。金属冲压件广泛用于计算机,电子设备和医疗设备中。由于可以通过各种冲压工艺制成特殊的形状,许多电子产品都是通过这种冷成型工艺制成的。



 

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