專利名稱：板金沖裁工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關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量的板金沖裁工藝。
背景技術：
傳統(tǒng)的板金沖裁工藝對板料進行沖孔或切邊加工時是利用普通沖裁模具對板料進行沖裁，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的多少決定了沖裁件斷面質量的高低。
在沖裁過程中，影響沖裁件斷面質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構。間隙過小時，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)擠長的毛刺；間隙過大時，拉應力增大，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。沖切余量過大，模具沖頭在下行過程中，材料所受拉應力較大，材料斷面底部會產(chǎn)生少量的撕裂帶，沖切余量過小，則粗切時所留下的撕裂帶不能切除干凈，會導致產(chǎn)品斷面產(chǎn)生“麻點”現(xiàn)象。普通沖裁工藝中，如圖2所示，模具刀口為平底，在模具沖切過程中切削余量將逐漸累積，導致切削力增大，使產(chǎn)品斷面底部產(chǎn)生撕裂帶及毛刺。壓料力的大小對沖裁件斷面質量的影響也不容忽視，如圖3所示，壓料力過小時，在模具工作過程中，將導致材料在拉應力的作用下發(fā)生水平滑移，工作完成后，產(chǎn)品斷面會產(chǎn)生微小的塌角；如圖4所示，如果壓料力過大，材料會發(fā)生過大的彈性甚至彈塑性變形，工作完成后，壓力釋放，材料會產(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，將導致斷面有橫向細紋產(chǎn)生。
通過普通沖裁工藝所得沖裁件，其斷面光亮帶2僅占整個斷面的40％左右，沖裁件表面粗糙度Ra值為12.5～6.3。對于斷面精度要求較高的零件，該沖裁方法達不到要求。若需得到斷面質量較高的沖裁件，一般需采用精密沖裁，但是，采用精密沖裁需引進精沖設備及技術，該設備價格昂貴，增加了產(chǎn)品的制造成本。另外一種解決方法是利用數(shù)控機床對沖裁件工作端面進行機加工，以得到高精度斷面質量的沖裁件，但是，數(shù)控機床同樣價格昂貴，不但制造成本高，且只能單件加工，不能實現(xiàn)自動化批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低，無法滿足工廠高產(chǎn)能的需求。
因此，針對以上各生產(chǎn)方式的缺點，有必要對現(xiàn)有沖裁工藝進行改進，提供一種可得到高精度斷面質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上對影響沖裁件斷面質量的各因素進行改進，提供了一種利用普通沖裁原理即可得到高精度斷面質量的板金沖裁工藝，采用該工藝可大幅提高沖裁件斷面的光亮帶，得到高精度斷面質量的沖裁件。

發(fā)明內容本發(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量的板金沖裁工藝。
本發(fā)明的目的是通過下列技術方案實現(xiàn)的一種板金沖裁工藝，可通過對普通沖裁過程中的沖裁間隙、沖切余量、壓料力及沖模刀口結構的合理選取及設計來得到高精度斷面質量的沖裁件。本沖裁工藝可通過一次粗加工及一次或數(shù)次精加工完成，粗沖時，各參數(shù)值可與普通沖裁工藝取值相同或相近，精沖時，單邊沖裁間隙取小于或等于0.5T％，其中T為材料厚度，需進行數(shù)次精沖時，各精沖過程的總單邊沖切余量之和大于或等于粗沖時沖裁件所產(chǎn)生的塌角寬度，精沖模具刀口底部設有一角度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)點在于利用普通沖裁原理，通過對模具沖裁間隙、模具刃口、切削余量及壓料力等因素的合理設計及選擇，可得到斷面光亮帶接近100％的沖裁件。不但節(jié)省了購買精密沖裁設備及數(shù)控加工機床的高成本，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。

下面參照附圖結合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
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構示意圖。
圖3為普通沖裁工藝中壓料力過小時的材料狀態(tài)圖。
圖4為普通沖裁工藝中壓料力過大時的材料狀態(tài)圖。
圖5為本發(fā)明沖裁工藝中模具刀口結構示意圖。
圖6為本發(fā)明沖裁工藝所得沖裁件斷面示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明板金沖壓工藝是通過對沖裁間隙、沖切余量、壓料力及凸模刀口結構的合理選取及設計來得到高精度斷面質量的沖裁件。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程。
為了保證沖裁件的斷面光潔度，盡量減少沖裁間隙、切削余量、壓料力等因素對沖裁件斷面質量的影響，可先對沖裁件進行一次粗加工，再進行一次或數(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。
沖裁間隙對沖裁件斷面質量的影響很大，要得到高質量斷面的沖裁件，合理沖裁間隙的選擇至關重要。當單邊沖裁間隙取0.5T％時(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斷面的95％以上，基本滿足沖裁件斷面的高精度要求，當沖裁間隙取0.33T％時，對于厚度為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，在精沖過程中，沖切余量的多少也對沖裁件斷面質量有很大影響。為了提高產(chǎn)品的斷面質量，盡量提高光亮帶在斷面中所占比重，應將粗切時沖裁件頂部的塌角完全去除，根據(jù)粗切時所留下的塌角寬度b，可將精沖過程分為一個或多個制程進行，分次切除塌角，且材料越厚的沖裁件，精沖制程越長，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，沖裁模具刀口結構的合理設計對沖裁件斷面質量的提升也有很大幫助。要減小沖裁過程中的切削力，提高沖裁件斷面質量，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計一角度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量有很大關系，該兩參數(shù)選的是否恰當，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，斷面質量越好，當沖裁件厚度增加使切削余量增大時，要保證高品質的斷面，角度θ也應適當增大。但為保證模具刀口的強度，角度θ不宜過大，當θ取25度或35度時，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，在沖裁過程中壓料裝置的壓料力選取也至關重要。在粗切時，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)過對上述各個因素的多次驗證與分析，得出以下結論要得到高精度斷面質量的沖裁件，可對沖裁件進行多次加工，首先進行粗加工，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，適當增大壓料力，在合理的參數(shù)范圍內逐次進行精加工，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0.31?，F(xiàn)通過以下兩組實驗數(shù)據(jù)對本工藝作進一步說明針對材料為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100％的高品質沖裁斷面。
在另一實施方式中，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。
權利要求
1.一種板金沖裁工藝，是利用普通沖裁原理，對沖裁件進行一次或數(shù)次沖裁，其特征在于通過對普通沖裁工藝中沖裁間隙、沖切余量、壓料力及沖模刀口結構的合理選取及設計，對板料進行一次粗沖及至少一次精沖，以得到高精度斷面質量的沖裁件，精沖時，沖裁單邊間隙取小于或等于0.5T％，其中T為材料厚度，進行數(shù)次精沖時，各精沖過程的總單邊沖切余量之和大于等于粗沖時沖裁件所產(chǎn)生的塌角寬度，精沖模具刀口底部設有一角度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，當切削余量增大時，角度相應增大。
4.如權利要求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.如權利要求4所述的板金沖裁工藝，其特征在于當材料厚度增大時，所述沖裁過程可進行數(shù)次精沖，且每次精沖時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，其通過對普通沖裁過程中的沖裁間隙、沖切余量、壓料力及沖模刀口結構的合理選取及設計來得到高精度斷面質量的沖裁件。本沖裁工藝可通過一次粗加工及一次或數(shù)次精加工完成，粗沖時，各參數(shù)值可與普通沖裁工藝取值相同或相近，精沖時，單邊沖裁間隙取小于或等于0.5T％，其中T為材料厚度，需進行數(shù)次精沖時，各精沖過程的總單邊沖切余量之和大于或等于粗沖時沖裁件所產(chǎn)生的塌角寬度，精沖模具刀口底部設有一角度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B21D28/00GK1672830SQ20041002667
公開日2005年9月28日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權日2004年3月26日
發(fā)明者柳志達 申請人: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