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先讓我(wǒ)們來看看(kàn)影響五金衝壓件穩定性的主要因素,分別為(wéi):模具材料的使用方法;模具結構件的強度要求;衝壓材(cái)料性能的(de)穩定性;材料厚度的波動特性;材質的變化範圍(wéi);拉伸筋阻力大小;壓邊力變化範圍;潤滑劑的選擇。
何謂穩定性?穩定性分為工藝穩定性和生產穩定性。工藝穩定性指滿足生產合格產品具有穩定性的工藝方案;生產穩定(dìng)性則指生產過(guò)程中具有穩定性的(de)生產能力。
由於國內的模具製造企業大多為中小企業,而(ér)且這(zhè)其中的相當一部分企業,尚停留在傳(chuán)統作坊(fāng)式的(de)生產管理階段,往往忽略了模具的(de)穩定性,造成模具開發周期長、製造成本高等問題,嚴重製約(yuē)了企業的發展步伐。
先讓我(wǒ)們來看看影響五金衝壓件穩定性的主(zhǔ)要因素,分別為:模具材料的(de)使用方法;模具結構件的強度要求;衝壓材(cái)料性能的穩(wěn)定性;材料厚度的波動特性;材(cái)質的變化範圍(wéi);拉伸筋阻(zǔ)力大小;壓邊力變化範圍;潤滑劑的選(xuǎn)擇。
眾所周知,衝壓模(mó)具所用的金(jīn)屬材料涉及到(dào)很多種(zhǒng)類,由於模具中各種零件所起的作用(yòng)不同,對其材料的要求和選(xuǎn)用原則也不盡相同。因此,如何合理地選用(yòng)模具材料,便成為模具設計中十(shí)分重要的工作之一。
選用模(mó)具(jù)材料時,除了要求材料必須具備高強度、高耐磨性和適當的韌性(xìng)之外,還必須充分考慮到被加工產品材(cái)料(liào)的特性與產量要求,這樣才能達到模具成形(xíng)的穩定性要求。
而在實(shí)際操作(zuò)中,由於模具設計人員傾向於(yú)憑個人經(jīng)驗選擇模具材料,在五金衝壓中往往會出現因模具零件的材質(zhì)選用不當而導致的模具成形不穩(wěn)定的問題。以下試舉例說明
〔例〕在材料厚度為1.2mm(抗剪強度64kgf/mm2)的(de)鐵板上,加工一個直徑為2.8mm的圓孔。
①衝剪力:P=Ltτ。其(qí)中,
L:衝裁(cái)輪廓長度(mm);
t:材料的厚度(mm);
τ:材料的抗剪強度(kgf/mm2);d:凸模直徑(mm);P=3.14×2.8×1.2×64=675kgf
②凸模刃口的應力:σS=4tτ/d。也即,
σS=4×1.2×64/2.8=110kgf/mm2
如(rú)上圖所示:當(dāng)σS為110kgf/mm2、選用凸模材料為SKD11,其衝次(cì)達到(dào)約9000衝次之時,凸模刃(rèn)口就可能破損。而如若將材料更換為SKH51後,則可(kě)望令衝次提高到40,000衝次左右的水平。由此可見,在模具設計階段,有必要對模具結(jié)構件進行必要(yào)的強度校核計算,而選用材料時則有以下注意事項:
①凸模(mó)承受的應力<凸模材料的許用壓應力
②為提高凸模的抗彎強度,應選用彈性係數大的材質
③根據歐拉公式,進行穩定能力的校核(hé)。
值得注意的是,在五(wǔ)金衝壓過程中(zhōng),由於每一種衝壓板材都有自己的化學成分、力學性能以及與衝壓性能密切相關的特性值(zhí),衝壓材料的性能(néng)不穩定、衝(chōng)壓材料厚度的波(bō)動、以及衝壓材質的變化,不但直接影響到五金(jīn)衝壓加工的精度和品質,亦可能導致模具的損壞。
以拉伸筋為例,其在五金衝壓中便占據有非常重要的地位。在拉伸成形(xíng)過程(chéng)中,產品的成(chéng)形需要具備一定大小、且沿固(gù)定周(zhōu)邊(biān)適當分布的拉力,這種拉力來自衝壓設備的(de)作用力、邊緣部分材料(liào)的變形阻力,以及壓邊圈麵上的流動阻(zǔ)力。而流動阻力的產生,如果僅僅是依靠壓邊力的作用,則模具和材料之間(jiān)的摩擦力(lì)是不夠的。
為此,還須在壓邊圈上設置能產生較大阻力的拉伸筋,以(yǐ)增加進料的阻力,從(cóng)而使材料產生較大的塑性變形,以滿足材料的塑性變(biàn)形和塑性流動的要求。同時(shí),通過改變拉伸筋阻力的大小與(yǔ)分布,並控(kòng)製材料向模具內流(liú)動的速度和進料(liào)量,實現對拉伸件(jiàn)各變形區域內的拉力及其分布狀況的有效調節,從而防止拉伸成形時產(chǎn)品的破裂、起皺(zhòu),以及變形等品質問題。由上可見,在製(zhì)定衝壓工藝和(hé)模具設計過程中,必須考慮拉伸阻力的大(dà)小,根據壓邊力的變化範(fàn)圍來布置拉伸筋並確定拉伸筋的形式(shì),使各變形(xíng)區域按需要的變形(xíng)方式和變形程度完成成形。
為了解決五金衝壓件模具穩定性問題,需要從(cóng)以下幾方麵嚴格(gé)把關:
①在工藝(yì)製定階段,通過對產(chǎn)品進(jìn)行分析,預知產品在製造中可能產生的缺陷(xiàn),從而製定一(yī)個具有穩定(dìng)性的製造工藝方案;
②實施生產(chǎn)流程的規範化、生產工藝的標準化;
③建立數據庫(kù),並不斷對(duì)其總(zǒng)結優化;借助CAE分析軟件係統,得出最優化解決方案。