普通冲床精冲工艺及精冲模设计经验，内行请进！

星雨

这里只讨论用普通冲压设备改造，即曲柄压力机和液压机两种方式，不考虑价格昂贵的三动精冲机等专用设备的情况。
最好从以下几方面来谈：
1、精冲过程及基本原理；
" d) t8 h5 t( ]! w4 J5 [2、模具结构的选择和设计特点；
  Z5 ^. ?  d  I3、精冲力的计算与冲压设备的选用；
4、模架的选用，凸模和凹模间隙、齿板及齿的选择，弹簧、顶件器的选用；
+ [3 b# `1 G* U5、精冲模制造工艺及其检验方法；
5 K1 [) s, y" M$ m) V8 g$ Y4 P6、能被精冲的金属板料及润滑；
7、精冲模实例的经验介绍等。

星雨

1、精冲模的冲裁间隙小，有V形环压边圈和反压板，工件和废料都是上出料，要求精高，刚性和导向性好。
2、精冲模按结构特点分为活动凸模式和固定凸模式，前者指压边圈固定在模座上，凸模和模座有相对运动；后者指凸模固定在模座上，压边圈和模座有相对运动。精冲小件时宜采用活动凸模结构。精冲中、大件或窄长的零件以及采用连续模时宜选用固定凸模式结构。
精冲模按功能可分为简单模、复合模和连续模，简单模只冲外形不冲孔；复合模同时冲出外形和内形；连续模有若干个工位，用于精冲复合工艺或采用于复合模结构凸凹模的强度太弱的时候。
3.精冲材料
2 o4 B) a* m6 w" Y    大约95%的精冲件都是钢件，可精冲的大约最大厚度是一个范围，它和材料的组织、工件的技术要求有关，钢材以球化完全，弥散良好，分布均匀的细球状碳化物组织为最佳。除铅黄铜外，多数非铁金属和合金均可以精冲。

星雨

精冲设备    只提供冲裁力，压边力和反压力由模具功能件（如碟形弹簧，能够提供几吨至几十吨的压力）及附属顶料器装置（如液压缸等）提供，滑块有很高的导向精度和刚度，滑块行程速度的较慢一些。
精冲润滑剂    精冲过程中金属材料在三向受压的条件下进行塑性剪切，模具刃口承受瞬时高温高压，在这种条件下新生的剪切面和模具工件表面之间会发生强烈的干摩擦，容易引起“焊合”和附着磨损，必须润滑剂，形成一种耐压耐温的坚韧润滑薄模附着在金属表面上，将新生的剪切面和模具工作表面隔开，借以改善材料与模具间的润滑条件减少摩擦，散发热量从而达到提高模具寿命改善剪切面质量的目的。不同材料需选用相应性能的精冲润滑剂，可按行业标准选用。
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[ 本帖最后由 星雨 于 2006-12-29 02:05 编辑 ]

星雨

真正意义的精冲，是通过精冲模和精冲压力机的合作，防止在剪切带产生裂纹（与普通冲裁的区别是没有撕裂现象，整体光亮剪切带）。我想与大家探讨的是如何利用普通冲压设备完成精冲机的大致功能，通过辅助装置来模拟实现其主要功能，用土办法上马或土洋结合，以提高和推广我们的精冲工艺。
( W. w& F7 G6 W7 ^  N6 Z4 `7 @' Y9 O      精冲压力机是为完成精冲工艺的专用压力机，它能同时提供冲裁力、压边力和反压力，滑块有很高的导向精度和刚度，滑块行程速度的变化满足“快速闭合、慢速冲裁和快速回程”的要求，冲裁速度可以调节，有可靠的模具保护装置及其他自动检测和安全装置，实现单机自动生产。
     精冲模，实际上就是一副精密的复合模，同样也分正装式（上固定凸模）和倒装式（下活动凸模）。我们根据所用的冲压设备（曲柄压力机和液压机）来决定模具的出件方向，来选择模具结构方式。
     精冲过程中，材料一直处于塑性变形状态（普通冲裁具有弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段），没裂纹萌生和扩展，剪切区的材料发生了强烈的塑性流动见下图

3 a) e/ T- M4 k8 B# w9 q0 X[ 本帖最后由 星雨 于 2006-12-29 21:11 编辑 ]

星雨

下面我们咱们大家了解一下精冲机理吧

星雨

正装式精冲模（上固定凸模）和倒装式精冲模（下活动凸模）。

zqf7788

有一种应用于精冲的液压模架,可以在普通机械压力机上实现精冲,不过效果不如精冲机.
# o5 }) ^+ R8 t- y如果再把普通机械压力机传动系统增加一个多杆机构,实现下死点前很慢速,可极大的提高精冲件的断面精度.

星雨

原帖由 zqf7788 于 2006-12-29 21:41 发表
有一种应用于精冲的液压模架,可以在普通机械压力机上实现精冲,不过效果不如精冲机.
如果再把普通机械压力机传动系统增加一个多杆机构,实现下死点前很慢速,可极大的提高精冲件的断面精度.

朋友，你的建议非常好！这样就是模拟精冲压力机的“快速闭合、慢速冲裁和快速回程”功能的一种好的思路呀

星雨

另外一种思路就是：改造曲柄压力机。例如，在100T冲床台面中间安装一个油缸，能提供30T压力作为齿圈压料板的压力。再在公用模架上装一个油缸，压力8-10T，作为顶件力来用。再者，连接必不可少的油箱、泵、阀等液压系统。这样就可供冲裁力为60T以下的精冲零件使用了。
还有一种方法是：改造液压机。在机床的上下台面中心各增加一个油缸，分别提供顶件力和压料力。

zqf7788

在100T冲床台面中间安装一个30T压力油缸作为齿圈压料板的压力,好象太大了.你的"另外一种思路"就是我讲的液压模架.

星雨

兄弟，油缸30T的压力只是我举的一个例子，油缸压力的大小取决于零件的大小和材料的屈服极限。
液压模架，好象还没有这个概念。油缸只有装在机床上，其活塞杆的作用力在模具的打板上。精冲模架有三块板的，在上下模座的中间比普通模架多一块带导套的滑板，导柱要粗些，模座厚实些。再高级的就是，四柱、带滚珠导套的模架。欢迎多交流！

: Y+ ?2 n' D7 N3 G) n# }0 w# ]6 m[ 本帖最后由 星雨 于 2006-12-30 22:29 编辑 ]

zqf7788

中国精冲之父涂光淇在早期的著作里就提及过"液压模架"的概念."液压模架"在国内也有不少成功的例证.比如应用于汽车刹车片的钢背的半精冲的工艺.

星雨

什么是精冲

精冲是在普冲的基础上，发展起来的一种精密冲压加工工艺。它虽然与普冲同属于分离工艺，但是包含有特殊工艺参数的加工方法。由它生产的零件也具有不同的质量特征。特别是在精冲与冷成型（如弯曲、拉深、翻边、镦挤、压沉孔、半冲孔和挤压等）加工工艺相结合后，精冲零件已有可能在许多领域（如汽车、摩托车、电子工业等），取代以前由普冲、机加工、锻造、铸造和粉末冶金加工的零件，因而发挥其巨大的技术优势和经济效益。
  Q3 o+ z2 p) M" ?/ @$ O' l7 f

精冲的分类

各种不同的精冲方法，按其工艺方式，主要分类如下：

[ 本帖最后由 星雨 于 2006-12-31 21:33 编辑 ]

星雨

精冲工艺特点
表中为普冲和精冲二种不同工艺方法的特点。

星雨

精冲机工作原理

精冲机是实现精冲工艺的专用设备。如图所示， 精冲时精冲机上有三种力（PS、PR、PG）作用于模具上。冲裁开始前通过齿圈力PR， 经剪切线外的导板（6），使V形齿圈（8）压入材料并压紧在凹模上， 从而在V形齿圈的内面产生横向侧压力，以阻止材料在剪切区内撕裂和在剪切区外金属的横向流动.同时反压力PG又在剪切线内由顶件器（4）将材料压紧在凸模上，并在压紧状态中，在冲裁力PS作用下进行冲裁 。剪切区内的金属处三向压应力状态，从而提高了材料的塑性。此时，材料就沿着凹模刃口形状，呈纯剪切的形式冲裁零件。冲裁结束后，PR和PG压力释放，模具开启， 由退料力PRA和顶件力PGA分别将零件和废料顶出。并用压缩空气将其吹除。
9 g% U/ S+ z5 \- v0 w
( B4 k( X6 i' h! O- D    1.凸模; 2.凹模; 3.内形凸模; 4.顶件器; 5.顶杆; 6.导板;7.压板; 8.齿圈;
　 9.精冲材料;10.精冲零件; 11.内形废料;PS—冲裁力; PR—齿圈力; PG—反压
　 力;PRA—卸料力; PGA—顶件力; SP—冲裁间隙

星雨

精冲工作过程
3 V8 U; [4 t2 y. ~/ i0 [　 a） 模具开启，送入材料；
　 b） 模具闭合，在刃口（冲裁线）内外的材料利用齿圈力和反压力压紧；
8 m2 s% X* E* b9 u2 Y9 v/ Q4 L; {　 c） 用冲裁力PS冲裁材料，压紧力PR和PG全过程有效压紧；
+ E# ]2 A' k; c- x2 G9 X, t  I# D　 d） 滑块行程结束，冲件在凹模内，内孔废料冲入落料凸模中；
! Q; J% {  ~! F* B　 e） 齿圈力PR和反压力PG卸除，模具开启；
: e2 M) t) Z, _8 i# w: v) L6 {. e4 u　 f） 在施加齿圈力的位置，此时作用为：顶出内孔废料和卸除冲压搭边的卸料力PRA；
　 g） 在施加反压力的位置，此时作用为：从凹模中顶冲件的顶件力PGA。材料开始送进；
　 h） 吹卸或清除精冲件和内孔废料。材料送进完成。
) I- m, e% Q! ?9 {1 U7 t1 i  {　  
7 Z3 \6 R& U2 e( g7 z* {0 h　 PR—齿圈力 PG—反压力 PS—冲裁力 PRA—卸料力 PGA—顶件力
　 1—压板 2—凹模 3—冲裁（落料）凸模 4—顶件器 5—精冲材料
　 6—精冲零件 7—冲内孔废料

星雨

精冲工艺力是如何计算的
一、冲裁力P1
8 k% S2 F! Y/ g# T" w* m3 r　　冲裁力P1的大小取决于冲裁内外周边的总长度、材料的厚度和抗拉强度。可按经验公式计算：
" {2 Z- b, b7 q9 w! d" T2 {+ I　　P1=f1LtT•σb
　　式中f1——系数，取决于材料的屈强比；
4 X+ ~: h" N! u　　　　Lt——内外周边的总长（mm），Lt=Le+Li，Le为外周边长度，Li为内周边长度；
+ Y4 a! d# n# E1 F% z# g　　　　T——材料厚度（mm）；
: K! `$ o) ]" G- _  g! @: g　　　　σb——材料的抗拉强度（N/mm2）。
　　考虑到精冲时由于模具的间隙小，刃口有圆角，材料处于三向受压的应力状态和一般冲裁相比提高了变形抗力，因此取系数f1=0.9，故精冲的冲裁力为：P1=0.9 Lt tσb
$ n( ?6 ]- z# I6 B6 L' t二、压边力P2
' P! [) z$ m, X/ |2 n% Q& K　　V形环压边力的作用有三：
　　防止剪切区以外的材料在剪切过程中随凸模流动；
　　夹持材料，在精冲过程中使材料始终和冲裁方向垂直而不翘起；
　　在变形区建立三向受压的应力状态。
+ u/ p% r6 w1 u% O　　因此正确计算和选定压边力对于保证工件剪切面的质量，降低动力消耗和提高模具的使用寿命都有密切关系
　　压边力P2按以下经验公式计算：
: S: N0 U! o4 {) u2 b" t0 }　　P2=f2Le•2hσb
　　式中f2——系数，取决于σb，可由下表查得；
0 \, _4 f" L" c: T: L! z; b　　　　Le——工件外周边长度（mm）；
* S" X* Y. T, s& Y- o4 K　　　　h——V形齿高（mm）；
　　　　σb——材料的抗拉强度（N/mm2）。
σb /（N/mm2）        200        300        400        600        800
f2        1.2        1.4        1.6        1.9        2.2

三、反压力P3
　　反压板的反压力也是影响精冲件质量的重要因素，它主要影响工件的尺寸精度、平面度、塌角和孔的剪切面质量，增加反压力可以改善上述质量指标，但反压力过大会增加凸模的负载，降低凸模的是使用寿命。因此和压边力一样均需在实际工艺过程中，在保证工件质量的前提下尽量调到公式计算：
　　P3=pF
　　式中F——工件的平面面积（mm2）
0 j1 t8 U( b$ Z* y/ h/ |/ n　　　　p——单位反压力（N/mm2），p一般为20~70 N/mm2。
　　反压力按上式计算波动范围较大，它也可用另一经验公式计算：
　　P3=20% P1
四、总压力Pt
% I  G, V+ T* C- t& R1 r　　工件完成精冲所需的总压力Pt是选用精冲压力机的主要依据
' n0 z( c2 W5 O　　Pt= P1 +P′2 +P3
　　式中P1——冲裁力（N）；
　　　　P′2——保压压边力（N）；
　　　　P3——反压力（N）。
" ~& n) e1 o  c1 d　　为什么实现精冲所需的总压力不是P1、 P2 及P3之和呢？原因在于实践过程发现V形环压边圈压入材料所需的压力P2，远远大于精冲过程中为了保证工件剪切面质量要求V形环压边圈保持的压力P′2，一般P′2=30%~50% P2。

星雨

精冲零件的难度等级

根据零件几何形状及其结构单元，在图各图中划分为S1、S2和S3三级。
" F* C* C0 T9 O, G9 j/ @- `　　S1—简单的，适于精冲材料抗剪强度Ks=700N/mm2
8 y& p* e( p+ M9 a3 ?4 P4 x　　S2—中等的，适于精冲材料抗剪强度Ks=530N/mm2
* B) Z/ @" V2 B; ]5 w- p　　S3—复杂的，适于精冲材料抗剪强度Ks=430N/mm2
　　在S3以下的范围，不适宜精冲，或者要采用特别措施。使用S3的范围时，其条件是冲裁元
　　件要用高速钢制造，且精冲材料抗拉强度δb≤600 N/mm2（抗剪强度Ks≤430N/mm2）。
　　例：图1中开关凸轮，材料为C15（球化），Ks=420N/mm2，确定其难度等级。

　　·孔 径 d＝4.1mm S1
　　·搭 边 b＝3.5mm S3
, P: `1 J2 U# E" \/ U　　·齿模数 m＝2.25mm S2
　　·圆角半径 Ra＝0.75mm S1/S2
+ x. n" x7 H6 ?% P: r) v　　此零件最大难度是搭边b，故总难度为S3，可以精冲。

星雨

精冲对材料的基本要求是什么
- k; ]3 ^( J+ B精冲工艺对材料的基本要求如下：
- G: q" X; a. U" \0 `$ r7 D1. 塑性好
　 材料的塑性指标伸长率和断面收缩率高，具有较高的变形能力，精冲时，变形区的材料随刃口流动而不断裂
2 m+ m3 K+ r% R  P# R# d2 Y; d2. 变形抗力低
% ?% I1 B) d7 x2 P8 V6 @: v  N　 材料的屈服强度和抗拉强度低，有利于实现精冲过程的工艺润滑，提高模具寿命和剪切面质量。
8 c8 B$ w1 T# o5 @, q( `3. 组织结构好
　 精冲对材料的组织有较高的要求，同样的材料，热处理不同，材料的塑性和金相组织均不同，对精冲件的质量有明显的影响，对碳钢和金钢来说，碳化物的形态和分布至关重要，以球化完全，弥散良好、分布均匀的细球壮碳化物组织为最佳。

精冲件即精密冲压零件。它与普通冲压件相比，具有尺寸精度高、平面度高、冲压面光洁度高三大优点。一辆中档小轿车里约有300个精冲零件。如电动门窗齿轮、条 齿、排气管、法兰等。
$ x7 w' t6 e8 v精冲零件适合汽车零件、摩托车零件、五金工具、机械、电 器、仪表、航天、军工等行业。

星雨

兄弟们，近期我一直在摘录和总结，然后再陆续贴上来，与大家一起探讨，而决非是在卖关子、挣分。
8 y8 q" A- y1 |4 D4 u/ j, C/ w( d因为工作的需要，有个出口产品上的两个冲压件（厚度6mm），平面度和外观要求较高，且靠高的平面度承受2.5兆帕的油压（而不加密封垫），所以这段时间我一直在研究、摸索精冲工艺、模具、设备及相关技术。

星雨

精冲技术的推广应用

在各类机电与家电产品的结构零件中，大量采用料厚t＞0.5～16mm的各种金属材质、形状复杂的板状零件。由于其尺寸与形位精度要求高，特别是沿料厚方向要求光洁、平直。常规的传统加工方法是由冲压供坯，用车、铣、刨、磨等切削加工达要其技术要求，不仅工艺流程长、工序多，耗用工（台）时多，生产效率低，而且零件互换性不好，劳动强度大，成本高，不能适应大量生产需要。
( ?( Y7 S2 F' b) m% `    实践证明，在料厚t＞3mm的中厚板和t＞4.75mm厚板零件大批量生产中，推广应用精冲技术取代有削加工，不仅可以取得很好的经济效益，同时还可以杜绝目前普通冲压生产中时有发生的压手断指人身伤害事故，消减冲压噪声对环境的污染，获取令人满意的职业安全与环保效益。采用现代冲压领域中的精密冲裁高技术，也充分体现出“以人为本，坚持可持续发展”的科学发展观。

星雨

楼上的朋友，非常高兴认识你这个同行！我先把产品传上来，大家一起探讨一下。

星雨

两件都是厚度为6mm的08F钢板。
我主要从经济性考虑，故其工艺准备这样安排：
1、法兰盘Ⅰ：
1）冲孔；
2）落料跳步模；
3）修边模；
2、法兰盘Ⅱ（带斜面）：
1）压印、冲凹跳步摸模（矩形带倒角冲头，一次冲两个工的斜面），分两步级进成型。第一步冲一个矩形预冲孔及成型一部分，接着第二步再成型到尺寸；
2）冲孔模、落料跳步模（一次冲两个工位，各四个直孔，中间两个孔径为斜孔端面椭圆短轴直径，给钻斜孔作底孔）；
  Q% _: Y. W$ ^+ R0 T5 ^3）修边模；
3）钻斜孔；

[ 本帖最后由 星雨 于 2007-1-5 21:49 编辑 ]

stuljm

精冲工艺及模具设计中的几个关键问题探讨

zqf7788

给些尺寸要求啊,我怎么计算选择冲床和模架?

去买本<精冲技术>回去看了玩玩,最好把他给电子化了.