趙美云

（銅陵職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 銅陵 244000）

1 引言

精密沖裁可以實(shí)現(xiàn)材料的無切削加工，目前其主要技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)都能達(dá)到甚至超過切削加工或其他的加工方法，表面質(zhì)量與鉸孔、精鉆、精車加工媲美[1]。加工效率特別高，可大大降低生產(chǎn)成本。該工藝是目前制造技術(shù)發(fā)展的方向之一，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越大的作用，被越來越多的應(yīng)用于機(jī)械零件的生產(chǎn)中。但是由于該種成型方法目前都使用三動壓力機(jī)來成型，致使目前很多廠家無法應(yīng)用現(xiàn)有的普通壓力機(jī)生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，導(dǎo)致很多設(shè)備的閑置。

本文主要通過在普通壓力機(jī)上對階梯凸模負(fù)間隙沖裁的不同方案進(jìn)行精密沖裁的實(shí)驗(yàn)研究，最后進(jìn)行比較分析，得出合理參數(shù)，為在普通壓力機(jī)上進(jìn)行精沖工藝研究提供數(shù)據(jù)參考。

2 精密沖裁的試驗(yàn)方法

2.1 實(shí)驗(yàn)方案擬定

要提高沖裁件的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)精密沖裁，最主要的是要建立三向壓應(yīng)力狀態(tài)[2]。本次實(shí)驗(yàn)采用帶壓邊圈，反壓板的負(fù)間隙沖裁。又由于負(fù)間隙沖裁無法實(shí)現(xiàn)沖裁終了時材料的分離，故采用階梯凸模負(fù)間隙沖裁[3]。階梯凸模沖裁原理如下圖1所示

圖1 階梯凸模沖裁

一般負(fù)間隙沖裁，雖然可以抑制沖裁過程中的材料破壞，不出現(xiàn)斷裂表面，但是，由于沖裁過程終了時，凸模與凹模刃口的相互干涉無法實(shí)現(xiàn)沖裁件與板料的分離，其結(jié)果使得這種沖裁方法不能實(shí)用。為了解決負(fù)間隙沖裁時實(shí)現(xiàn)板料的最終分離，可采用階梯凸模負(fù)間隙沖裁法，實(shí)現(xiàn)另一種形式的精密沖裁。凸模做成階梯形狀，有利于精密沖裁件的分離。

2.2 制件工藝性分析

為了簡化模具設(shè)計(jì)，同時容易觀察對比制件表面質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)通過沖制一個圓孔研究了參量對沖件表面質(zhì)量的影響，如圖2所示。

圖2 制件圖

2.3 模具設(shè)計(jì)

模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

（1）由于本套模具成型系統(tǒng)僅作為實(shí)驗(yàn)?zāi)＞?，工作次?shù)較少，考慮到現(xiàn)有設(shè)備及材料，所以凸凹模的模具材料均使用45鋼。不設(shè)導(dǎo)料裝置。

（2）壓力機(jī)行程不易控制，故需在上下模座間放置墊塊進(jìn)行限位，防止模具損壞。用線切割割出所需的最小高度73.3mm及若干個1mm的小片，組合使用。

（3）由于凸凹模材料較軟且淬火硬度不夠，為防止損壞模具，使用1mm和3mm鋁板沖裁。

（4）由于制造誤差引起的凸凹模中心不在一直線上，不打銷釘。

根據(jù)沖壓模設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)該模具結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 模具結(jié)構(gòu)圖

2.4 實(shí)驗(yàn)方案

為得到相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)如下：

實(shí)驗(yàn)一：不加壓邊圈，有反壓板，頂料橡膠高14mm，未使用負(fù)間隙。

實(shí)驗(yàn)二：加上壓邊圈，有反壓板，頂料橡膠高14mm，未使用負(fù)間隙。通過調(diào)節(jié)橡膠高度來改變壓邊力的大小。需要進(jìn)行五次實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)三：有壓邊圈和反壓板，卸料橡膠高25mm,改變凸模長度，使用負(fù)間隙進(jìn)行沖裁。需要進(jìn)行五次實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)四：改變凸模直徑，不加壓邊圈和反壓板，進(jìn)行普通沖裁。

因?yàn)楹竦牟牧蠑嗝尜|(zhì)量觀察明顯，故實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)均以沖裁3mm厚鋁板為例。

實(shí)驗(yàn)二的數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 壓邊力對沖裁質(zhì)量的影響

實(shí)驗(yàn)三的數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)三的數(shù)據(jù)

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

由表3的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較可知，在普通壓力機(jī)上進(jìn)行精密沖裁，在保證模具加工質(zhì)量的前提下，對沖裁過程中各工藝參數(shù)進(jìn)行合理的控制，是可以得到精密制件的。

4 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)，對沖裁結(jié)果進(jìn)行比較，得到了在普通壓力上沖裁成形，使用負(fù)間隙沖裁，采取壓邊圈和反壓板的方式，通過改變凸模長度，可以得到質(zhì)量較高的沖裁件，這樣可以使企業(yè)中大量的普通壓力機(jī)得到有效的利用，為資源的合理利用提供了有效的參考數(shù)據(jù)。同樣這種沖裁模具，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可以很好的推廣應(yīng)用。

表3 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄