專利名稱：板金沖裁工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種板金沖裁工藝，特別是指一種利用普通沖裁原理即可得到高精度斷面質(zhì)量的板金沖裁工藝。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的板金沖裁工藝對(duì)板料進(jìn)行沖孔或切邊加工時(shí)是利用普通沖裁模具對(duì)板料進(jìn)行沖裁，如圖1所示，由普通沖裁工藝所得沖裁件斷面一般由塌角1、光亮帶2、撕裂帶3及毛刺4四部分組成，其中光亮帶2的多少?zèng)Q定了沖裁件斷面質(zhì)量的高低。
在沖裁過(guò)程中，影響沖裁件斷面質(zhì)量的因素主要有凸凹模沖裁間隙、切削余量、壓料裝置的壓料力以及沖裁模具結(jié)構(gòu)。間隙過(guò)小時(shí)，上模下壓將在沖裁件上下裂紋中間產(chǎn)生二次剪切，沖裁件斷面的中部留下撕裂面，端面出現(xiàn)擠長(zhǎng)的毛刺；間隙過(guò)大時(shí)，拉應(yīng)力增大，材料易被撕裂，致使沖裁件光亮帶減小，塌角及斷裂斜度都增大。沖切余量過(guò)大，模具沖頭在下行過(guò)程中，材料所受拉應(yīng)力較大，材料斷面底部會(huì)產(chǎn)生少量的撕裂帶，沖切余量過(guò)小，則粗切時(shí)所留下的撕裂帶不能切除干凈，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品斷面產(chǎn)生“麻點(diǎn)”現(xiàn)象。普通沖裁工藝中，如圖2所示，模具刀口為平底，在模具沖切過(guò)程中切削余量將逐漸累積，導(dǎo)致切削力增大，使產(chǎn)品斷面底部產(chǎn)生撕裂帶及毛刺。壓料力的大小對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量的影響也不容忽視，如圖3所示，壓料力過(guò)小時(shí)，在模具工作過(guò)程中，將導(dǎo)致材料在拉應(yīng)力的作用下發(fā)生水平滑移，工作完成后，產(chǎn)品斷面會(huì)產(chǎn)生微小的塌角；如圖4所示，如果壓料力過(guò)大，材料會(huì)發(fā)生過(guò)大的彈性甚至彈塑性變形，工作完成后，壓力釋放，材料會(huì)產(chǎn)生收縮的現(xiàn)象，產(chǎn)品尺寸出現(xiàn)偏差，并且由于沖床工作速度的不均勻性，將導(dǎo)致斷面有橫向細(xì)紋產(chǎn)生。
通過(guò)普通沖裁工藝所得沖裁件，其斷面光亮帶2僅占整個(gè)斷面的40％左右，沖裁件表面粗糙度Ra值為12.5～6.3。對(duì)于斷面精度要求較高的零件，該沖裁方法達(dá)不到要求。若需得到斷面質(zhì)量較高的沖裁件，一般需采用精密沖裁，但是，采用精密沖裁需引進(jìn)精沖設(shè)備及技術(shù)，該設(shè)備價(jià)格昂貴，增加了產(chǎn)品的制造成本。另外一種解決方法是利用數(shù)控機(jī)床對(duì)沖裁件工作端面進(jìn)行機(jī)加工，以得到高精度斷面質(zhì)量的沖裁件，但是，數(shù)控機(jī)床同樣價(jià)格昂貴，不但制造成本高，且只能單件加工，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低，無(wú)法滿足工廠高產(chǎn)能的需求。
因此，針對(duì)以上各生產(chǎn)方式的缺點(diǎn)，有必要對(duì)現(xiàn)有沖裁工藝進(jìn)行改進(jìn)，提供一種可得到高精度斷面質(zhì)量的低成本高效率的沖裁工藝。本發(fā)明在普通沖裁工藝的基礎(chǔ)上對(duì)影響沖裁件斷面質(zhì)量的各因素進(jìn)行改進(jìn)，提供了一種利用普通沖裁原理即可得到高精度斷面質(zhì)量的板金沖裁工藝，采用該工藝可大幅提高沖裁件斷面的光亮帶，得到高精度斷面質(zhì)量的沖裁件。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種利用普通沖裁方法即可得到高精度斷面質(zhì)量的板金沖裁工藝。
本發(fā)明的目的是通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種板金沖裁工藝，可通過(guò)對(duì)普通沖裁過(guò)程中的沖裁間隙、沖切余量、壓料力及沖模刀口結(jié)構(gòu)的合理選取及設(shè)計(jì)來(lái)得到高精度斷面質(zhì)量的沖裁件。本沖裁工藝可通過(guò)一次粗加工及一次或數(shù)次精加工完成，粗沖時(shí)，各參數(shù)值可與普通沖裁工藝取值相同或相近，精沖時(shí)，單邊沖裁間隙取小于或等于0.5T％，其中T為材料厚度，需進(jìn)行數(shù)次精沖時(shí)，各精沖過(guò)程的總單邊沖切余量之和大于或等于粗沖時(shí)沖裁件所產(chǎn)生的塌角寬度，精沖模具刀口底部設(shè)有一角度θ及一段與該角度相切的弧形缺口，以防止切削余量的累積，精沖壓料力取10.0MPa至30MPa之間。
本發(fā)明板金沖裁工藝的優(yōu)點(diǎn)在于利用普通沖裁原理，通過(guò)對(duì)模具沖裁間隙、模具刃口、切削余量及壓料力等因素的合理設(shè)計(jì)及選擇，可得到斷面光亮帶接近100％的沖裁件。不但節(jié)省了購(gòu)買精密沖裁設(shè)備及數(shù)控加工機(jī)床的高成本，還保證了產(chǎn)品的生產(chǎn)率，適合現(xiàn)代化工廠高效高產(chǎn)低成本的發(fā)展趨勢(shì)。

下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
圖1為普通沖裁工藝所得沖裁件斷面示意圖。
圖2為普通沖裁工藝中模具刀口結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為普通沖裁工藝中壓料力過(guò)小時(shí)的材料狀態(tài)圖。
圖4為普通沖裁工藝中壓料力過(guò)大時(shí)的材料狀態(tài)圖。
圖5為本發(fā)明沖裁工藝中模具刀口結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明沖裁工藝所得沖裁件斷面示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明板金沖壓工藝是通過(guò)對(duì)沖裁間隙、沖切余量、壓料力及凸模刀口結(jié)構(gòu)的合理選取及設(shè)計(jì)來(lái)得到高精度斷面質(zhì)量的沖裁件。其不僅適用于厚度為2mm至12mm的鋁材及銅材，也適用于含碳量小于0.15％的低碳鋼材料的沖孔及切邊過(guò)程。
為了保證沖裁件的斷面光潔度，盡量減少?zèng)_裁間隙、切削余量、壓料力等因素對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量的影響，可先對(duì)沖裁件進(jìn)行一次粗加工，再進(jìn)行一次或數(shù)次精加工。在粗加工中，各參數(shù)值可與普通沖裁工藝中各參數(shù)值相同或相近。
沖裁間隙對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量的影響很大，要得到高質(zhì)量斷面的沖裁件，合理沖裁間隙的選擇至關(guān)重要。當(dāng)單邊沖裁間隙取0.5T％時(shí)(T為材料厚度)，可大幅減小沖裁件的撕裂帶，將光亮帶提高到整個(gè)斷面的95％以上，基本滿足沖裁件斷面的高精度要求，當(dāng)沖裁間隙取0.33T％時(shí)，對(duì)于厚度為3mm的板料，可得到光亮帶2.8mm，且沖裁間隙越小，所得沖裁件光亮帶越高，本發(fā)明最終將精沖間隙減小至≤0.5T％。
另外，在精沖過(guò)程中，沖切余量的多少也對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量有很大影響。為了提高產(chǎn)品的斷面質(zhì)量，盡量提高光亮帶在斷面中所占比重，應(yīng)將粗切時(shí)沖裁件頂部的塌角完全去除，根據(jù)粗切時(shí)所留下的塌角寬度b，可將精沖過(guò)程分為一個(gè)或多個(gè)制程進(jìn)行，分次切除塌角，且材料越厚的沖裁件，精沖制程越長(zhǎng)，其取值原則為隨著制程的增加，沖切余量a逐漸減小，且各制程沖切余量的總和大于或等于粗切時(shí)所留塌角寬度b。用公式表示即為b≤a1+a2+……+an且a1＞a2＞……＞an，其中n為精沖次數(shù)。
除以上所述因素外，沖裁模具刀口結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量的提升也有很大幫助。要減小沖裁過(guò)程中的切削力，提高沖裁件斷面質(zhì)量，必須減小切削余量的產(chǎn)生并使切削余量順利排出，如圖5所示，本發(fā)明利用車刀前傾角原理，在精沖模具沖切刀口底部設(shè)計(jì)一角度θ和一段與該角度相切的弧形缺口，使切削余量5可沿該弧形缺口順利排出，防止切削余量5累積，徹底避免在產(chǎn)品斷面底部產(chǎn)生撕裂帶和毛刺，得到較高的光亮帶。精沖模具刀口底部的角度θ的大小及切削余量的多少與沖裁件斷面質(zhì)量有很大關(guān)系，該兩參數(shù)選的是否恰當(dāng)，將直接影響到?jīng)_裁件的斷面精度。其取值原則是在能夠均勻切除前工站所留沖裁余量的前提下，切削余量越少，斷面質(zhì)量越好，當(dāng)沖裁件厚度增加使切削余量增大時(shí)，要保證高品質(zhì)的斷面，角度θ也應(yīng)適當(dāng)增大。但為保證模具刀口的強(qiáng)度，角度θ不宜過(guò)大，當(dāng)θ取25度或35度時(shí)，均可減小切削余量的產(chǎn)生，防止切削余量的累積。通常該角度θ值取在8度至45度之間。
為保證沖裁件的尺寸及形狀精度，在沖裁過(guò)程中壓料裝置的壓料力選取也至關(guān)重要。在粗切時(shí)，壓料力可與普通沖裁工藝相同或相近，本發(fā)明中，粗沖壓料力取為10MPa，精沖壓料力取為10MPa至30MPa之間，可避免出現(xiàn)材料滑移或產(chǎn)生塌角等現(xiàn)象。
經(jīng)過(guò)對(duì)上述各個(gè)因素的多次驗(yàn)證與分析，得出以下結(jié)論要得到高精度斷面質(zhì)量的沖裁件，可對(duì)沖裁件進(jìn)行多次加工，首先進(jìn)行粗加工，即按與普通沖裁工藝相同或相近的參數(shù)取值，去除沖裁件外部較大部分的余料，獲得產(chǎn)品的毛坯，然后逐漸減小沖裁間隙及切削余量，適當(dāng)增大壓料力，在合理的參數(shù)范圍內(nèi)逐次進(jìn)行精加工，可得到如圖6所示接近100％的光亮帶2′，其表面粗糙度Ra值可達(dá)0.31?，F(xiàn)通過(guò)以下兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)本工藝作進(jìn)一步說(shuō)明針對(duì)材料為AL5052 H32，料厚為3mm的沖裁件，發(fā)明人采取了如下的合理參數(shù)
可得到光亮帶達(dá)100％的高品質(zhì)沖裁斷面。
在另一實(shí)施方式中，材料仍為AL5052 H32，料厚為6.5mm，發(fā)明人利用同樣沖裁原理，采用如下工藝參數(shù)，也取得成功。
權(quán)利要求
1.一種板金沖裁工藝，是利用普通沖裁原理，對(duì)沖裁件進(jìn)行一次或數(shù)次沖裁，其特征在于通過(guò)對(duì)普通沖裁工藝中沖裁間隙、沖切余量、壓料力及沖模刀口結(jié)構(gòu)的合理選取及設(shè)計(jì)，對(duì)板料進(jìn)行一次粗沖及至少一次精沖，以得到高精度斷面質(zhì)量的沖裁件，精沖時(shí)，沖裁單邊間隙取小于或等于0.5T％，其中T為材料厚度，進(jìn)行數(shù)次精沖時(shí)，各精沖過(guò)程的總單邊沖切余量之和大于等于粗沖時(shí)沖裁件所產(chǎn)生的塌角寬度，精沖模具刀口底部設(shè)有一角度θ及一段與該角度相切的弧形缺口，精沖壓料力取10.0MPa至30MPa之間。
2.如權(quán)利要求1所述的板金沖裁工藝，其特征在于所述沖裁件材料為鋁材、銅材或含碳量低于0.15％的低碳鋼。
3.如權(quán)利要求1所述的板金沖裁工藝，其特征在于所述精沖模具刀口底部的角度θ取8度至45度之間，當(dāng)切削余量增大時(shí)，角度相應(yīng)增大。
4.如權(quán)利要求1所述的板金沖裁工藝，其特征在于所述沖裁件厚度為2mm至12mm。
5.如權(quán)利要求4所述的板金沖裁工藝，其特征在于當(dāng)材料厚度增大時(shí)，所述沖裁過(guò)程可進(jìn)行數(shù)次精沖，且每次精沖時(shí)模具的單邊沖切余量逐次減小。
全文摘要
一種板金沖裁工藝，其通過(guò)對(duì)普通沖裁過(guò)程中的沖裁間隙、沖切余量、壓料力及沖模刀口結(jié)構(gòu)的合理選取及設(shè)計(jì)來(lái)得到高精度斷面質(zhì)量的沖裁件。本沖裁工藝可通過(guò)一次粗加工及一次或數(shù)次精加工完成，粗沖時(shí)，各參數(shù)值可與普通沖裁工藝取值相同或相近，精沖時(shí)，單邊沖裁間隙取小于或等于0.5T％，其中T為材料厚度，需進(jìn)行數(shù)次精沖時(shí)，各精沖過(guò)程的總單邊沖切余量之和大于或等于粗沖時(shí)沖裁件所產(chǎn)生的塌角寬度，精沖模具刀口底部設(shè)有一角度θ及一段與該角度相切的弧形缺口，以防止切削余量的累積，精沖壓料力取10.0MPa至30MPa之間。
文檔編號(hào)B21D28/00GK1672830SQ20041002667
公開(kāi)日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者柳志達(dá) 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司