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冲孔机-金属冲压模的介绍

时间:2021-02-23 08:43:10 作者:锌达铖机械 点击:

金属冲压是在冲孔机的帮助下将金属板切割成形成所需轮廓的实践。钣金冲孔机由于其生产率高、成本低,是汽车工业生产金属零件最常用的方法。在基本的钣金冲压中,平金属板在模具和冲头之间被压成所需的形状。


金属冲压是在冲压工具的帮助下将金属板切割成形成所需轮廓的实践。钣金件的使用非常普遍,从普通的夹子到复杂的计算机硬盘部件,都是采用精密钣金冲压工艺制造的。冲模设计是冲模和模具制造的初级阶段,在零件设计完成后立即进行。冲压模具绘图阶段是非常关键的,因为一个好的质量冲压模具蓝图可以产生准确的冲压部件,可以运行一个较长的时间与较少的维护。


冲压工具设计要求选择所需的金属冲压操作、基本的板带布局、制造工艺、所使用的冲孔机类型等。对于一个工具设计师来说,有必要对这些元素有透彻的了解,以构建一个精细的模具设计。计算机辅助设计技术在过去的十年中逐渐发展起来,以协助模具设计师。


在金属冲压模具设计中涉及到各种程序,这些程序对于精确的模具生产是必要的。模具设计的第一个阶段是评估金属零件的性能、尺寸和轮廓的复杂程度。接下来,设计师将继续进行带材布局设计,然后确定切削力和要使用的模具组,然后开始绘制装配草图。一旦装配草图完成,零件细节、模具零件图纸和材料清单的最后准备步骤就可以开始了。


钣金冲压

钣金冲压由于其生产率高、成本低,是汽车工业生产金属零件最常用的方法。在基本的钣金冲压中,平金属板在模具和冲头之间被压成所需的形状。模具用于定义零件的外部形状。冲头用于定义零件的内部形状。除了前面提到的零件外,通常还有一个称为坯料保持架的第三个部件,用于在冲压过程中将毛坯保持在模具顶部并控制坯料。


钣金冲压本质上是一个位置控制过程。在冲压过程中,冲头移动到预定位置并停止。然后零件被放置好准备成形。在许多实际操作中,压模在冲头移动之前夹紧金属板法兰。由于冲头的移动可以根据其位置进行控制,因此该成形操作所需的压力机和控制装置可以非常简单。最常用的冲孔机是机械的,其相对简单且便宜。还有液压冲孔机,价格相对昂贵。但是,它们可以在成型过程中独立控制模具的速度和位置。


钣金冲压


图1:金属冲压产品

金属冲压如何工作?


金属冲压包括许多不同类型的钣金成形制造工艺。该过程的关键部分包括冲孔(使用机器或冲孔机),落料,压印,压花和弯曲。冲压主要在金属板上进行,但也可以在其他材料上使用,例如铝,钢,塑料和箔。


弯曲


在任何可弯曲的材料(通常是金属薄板)中产生V,U或通道形状而不会破裂的过程。一个例子就是饮料罐的底部。


落料


剪切操作,使用冲头从钣金或板上创建毛坯。


级进模


金属冲压模,它通过一系列操作推动金属板,直到完成成品。一个例子是汽水罐的盖子(盖子和拉片的单独操作)。


复合模具


一次冲压可执行多个操作的金属冲压模。


拉伸


使用冲孔机通过冲头的机械作用形成钣金的过程。例如厨房水槽。


旋塞


在孔中切割螺纹的过程。例如螺母。


压印


精密金属冲压模板最常用于需要高浮雕或非常精细特征的地方。例如金钱(四分之一,镍,一角钱),徽章和奖章。


压花


金属加工过程,通过在背面进行锤打来成形和设计软质可锻金属。


落料


金属冲压操作,通过该操作冲压金属板以获得所需的金属板外部轮廓。在落料过程中,落料冲头刺入金属板并将材料压入落料模中。通过冲裁模开口出来的钣金部分是具有所需轮廓的组件。因此,重要的是冲裁模具轮廓的尺寸等于部件轮廓的尺寸。在落料工具中,切割间隙在落料冲头上给出。


落料模的类型


落料模可以是单阶段压制工具,其中在落料压制机的每个行程中生产零件。在单级落料工具中,取决于零件的落料轮廓的复杂程度,片材厚度或需要进行不同冲压操作的尺寸重要性,在落料之前可能要进行很多冲压操作,也可以在落料之后进行那些操作。产生最终组件。在渐进式落料压力机中,在落料阶段之前的各个阶段进行诸如穿孔,弯曲和成形之类的冲压操作。在落料阶段,将最终组件冲压通过落料模。


落料模设计


有关简单的落料模设计,请参见下图。冲模中的钣金部分是毛坯或零件。


落料模工艺示意图


图2:落料模工艺示意图


注意落料模的设计是在笔直的侧面区域之后具有一定的角度。这是为了确保冲切通过冲裁模的坯料不会堆积在冲模内部。毛坯的堆积会损坏冲裁工具。通常,对于小于3mm的板材厚度,对于3mm以上的板材,直边深度为3mm,该面积应等于一个板材厚度。角度释放量通常为每侧0°30'至1°。


金属冲压模

冲压模是金属冲孔机中使用的设备。每台金属冲孔机可以具有一个或多个模具,具体取决于机器的类型和所执行工作的性质。模具是金属冲孔机的主要部件,可以对金属板进行实际的铸造,冲压,切割和成型。


模具的基本操作是拉伸,剪切和弯曲。在金属冲压中,将金属板放置在具有专门设计的空腔的模具或冲压工具中,该空腔使金属板具有优选的形状。模具的上部连接到压力机滑块,而下部组件连接到压力机床。称为冲头的特定组件将金属板推过模具,从而执行实际的成型操作。模具上的图案可用于压花或在最终产品上提供三维字样。


模具可以单独放置,也可以作为一系列压力机放置在金属板中。根据吨位,压力机平行度,闭合高度,模具中的氮气压力,平衡压力和压力机速度,金属冲压模具和压力机可以具有不同的输入变量。这些变量会影响冲压面板的质量,特别是在模具设置过程中。通过将一组模具替换为另一组模具,可以重复使用同一台冲孔机。


模具在压力机中的放置称为模具设置。模具的设置决定了闭合高度和粘合力。模具设置中生产的组件数量称为批次。


有许多种模具,例如单工位模,多工位模,复合模,级进模和串联压机生产线。大多数模具是由金属冲压公司设计的,这些公司使用诸如CAD的先进技术根据客户规格设计模具。模具的另一种分类是拉伸模具,修整模具和凸轮冲孔模具。


冲孔机和冲孔模是用于生产大量钣金零件的工具。这些零件通过模具的作用达到其形状。生产冲压通常在厚度介于.020英寸和.080英寸之间的材料上进行,但是该工艺也可以应用于厚度薄至.001英寸的箔或厚度接近1.000英寸的板材。可成形性是钣金材料的主要属性,可成形性进一步定义为材料能力为:


•弯曲

•拉伸

这些品质的冶金学术语是“延展性”。延展性是材料变形和伸长而不会断裂的能力。冲压变形的程度与零件的整体形状和几何形状直接相关。其他因素也影响材料的可成型性,包括:


•模具设计

•压力机

•压力机速度

•润滑

•钣金进料机构

•监控系统

“模具”一词是一个通用术语,用于描述用于生产冲压件的工具。由凸形和凹形组件组成的模具组件是产生成型冲压件的实际工具。公头和母头组件的工作方式与库存中的形状和穿孔相反。


模具的上半部分(可以是公头或母头)安装在冲孔机上,并提供行程作用。下半部分连接到中间垫板,该垫板又固定到压床。导销用于确保模具上半部和下半部之间的对准。


最常见的模具类型执行切割和成型。切割模具用于将板材剪切成所谓的毛坯。然后将这些坯料暴露于冲裁模中,该冲裁模切开零件的整个周边,或暴露于成形模中,在其中将坯料冲压成零件。冲孔是切割模具的另一功能。冲孔是指从钣金坯料上切出条料以产生孔或槽。


切割模具还用于修剪成型零件周围的多余金属。冲孔和其他切割操作需要在冲头(凸形部件)和模具(凹形部件)之间建立特定且仔细维护的间隙。所需间隙的设置取决于毛坯厚度和回火率。


通常,模具间隙随着坯料厚度的增加而增加。随着使用较软的坯料,冲头渗透到钣金坯料中的深度也会增加。成型是用于描述冲压零件的通用术语,该冲压零件的形状和轮廓直接从模具的形状和轮廓中复制出来。压装模具完成的主要成型操作为:


•图纸

•弯曲

•翻边

•包边

拉深或拉深成型涉及将坯料深深地压入型腔并将其成形为冲头面和侧面的形状和轮廓。没有足够的可成型性,拉制坯料会起皱,变薄和破裂。拉伸成型需要在模具中添加一个称为毛坯夹持器的零件。


坯料夹持器的功能通常是冲头和冲头穿过的环,用于控制金属在被迫进入模腔时的流动。在实践中,毛坯保持器对毛坯施加的压力必须小于冲头,这样金属才能流入模具;但是它必须施加足够的压力以防止材料起皱。弯曲是一种相对简单的成型操作,可为钣金零件提供刚性和形状。弯曲类似于折边。但是,根据定义,法兰是一个尺寸明显小于其余部分的法兰。法兰的功能包括:


•外观更整洁

•刚度

•边缘加固

•提供紧固或连接表面

包边是将短法兰折叠在其自身上,以形成光滑的圆形边缘并促进对接零件的连接。可以在单个模具内,或在模具组内的多个模具工位上,并通过冲孔机的单个行程执行多个冲压操作。


单工位模具可以是复合模具或组合模具。复合模具执行基本的切割操作,例如落料和打孔以生产零件。组合模具将成形和成型功能与切割操作相结合,以制造零件。


安排了多个工位模具,以便每个冲压行程完成一系列的顺序操作。使用两种模具类型:进步和转移。使用级进模,将卷材送入压力机。各个冲压件在进行各种模具操作时会与载板条相连,最终被分离,然后从压机中卸出。


在转移模具操作中,单个坯料在单个模具内从模具工位机械地移动到模具工位。大型冲压是通过串联冲压生产线完成的,在该冲压生产线上,将原料从一台冲孔机移到另一台冲孔机,并在其中执行特定的操作,例如拉伸或修整。


钣金坯料对移动模具施加的力的阻力会产生摩擦。因此,润滑对于成功的钣金成型至关重要。润滑的功能是最大程度地减少工具与工件之间的接触。这样可以减少吨位需求,延长模具寿命并提高产品质量。润滑剂的范围从轻质矿物油到高粘度的拉伸化合物。


它们可以是油基,水溶性或合成材料。这些润滑剂可以多种方式使用,包括:


•通过滚筒或刷子手动

•滴灌

•机器滚筒

•喷涂

•浸水

金属冲压成型图

模具制造既是一门艺术,也是一门科学。当考虑所有冲压动态时,所得零件可能无法满足所有期望。为了帮助微调冲压过程并完成模具设计,模具制造商使用了一种称为“圆形网格分析”(CGA)的分析工具。CGA的应用涉及在毛坯表面上蚀刻小圆圈图案。该图案会随着毛坯的形成而变形,从而提供了所发生变形的点对点计算。分析这种冲压的网格图案可以建议必须在模具上进行返工的位置和返工类型,以生产易于制造的零件。在模具上重复进行CGA工艺,直到生产出合格的零件为止。



 

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