如图1所示的保险柜无缝门板类零件,材料为冷 轧Q235,料厚为3～8mm。大门板L4 ×L3 内要开设一 个小门L2 ×L1。大、小门板配合要求无缝隙, 门表面 及配合侧面要做烤漆层或喷塑层。 图1 无缝门板类零件 该类零件属于中厚板,要达到零件间的无缝装配 要求, 需要冲裁后的零件板面平整, 断面光整垂直。 若使用普通冲裁制作该门,不但大门质量不能满足要 求,而且大门冲孔后落下的材料(这里称冲孔件)也不 能再利用。这是由于原材料较厚,在普通冲裁后的冲 孔件和落料件都会具有断裂带较宽、断面粗糙且倾斜 角较大的缺点。若将冲孔件的孔侧断面和落料件的 孔边侧断面光整后,冲孔件的外形尺寸会减小一个增 量,落料件孔口尺寸会增大一个增量。虽经侧面烤漆 或喷塑,大、小门配合后仍有填不满的缝隙。 若有一种冲裁方法能减少这个增量, 使冲孔后的 落料材料充份利用上, 这对于降低成本有很大的作 用。 精冲工艺可以达到这个要求。但精冲需要专用 机床和特殊模具,不但生产成本高而且很多企业不具 备这个条件。 经过实践, 笔者使用一种强力弹压冲裁的方法, 在普通冲床和模具成本增加不多的条件下实现了这 个要求。
1 强力弹压冲裁原理 这里以强力弹压复合模为例加以说明。与普通 的复合模相比, 该模具在结构上没有太大的区别, 但 有两点重要改进:一是冲裁间隙只取普通冲裁间隙的 60%以下;二是采用强力压料和强力顶出元件, 使被 冲材料的各部分在冲裁过程中始终处于强力的压紧 状态。采用如此小的冲裁间隙,在冲裁过程中变形区 的材料挤压作用增强, 因此微裂纹出现晚, 断面的光 亮带要比采用普通冲裁间隙宽得多,当然断面就垂直 得多, 工件的毛刺也非常少; 采用强力弹压装置既是 小间隙冲裁的必要条件又是保证被冲材料平整的关 键因素。本方案强力弹压压力由聚氨酯橡胶提供。 89 现代制造工程2010年第1期制造技术/工艺装备 该强力弹压的复合模模具局部简图如图2所示。 图2 具有强力弹压的复合模模具局部简图
2 强力弹压冲裁的实施 如图3所示为某企业生产的一款保险柜无缝门产 品,材料为冷轧Q235,料厚为5mm,要求板面平整且 无划痕,大门与小门根据需要做烤漆或喷塑,二者安 装后必须达到无缝隙。 图3 某款防盗门的无缝门 根据以上分析,实践中采用以下方案顺利完成了 生产,客户非常满意。 211 复合冲裁 首先,采用剪板机剪下590mm ×370mm (搭边值 取5mm)的单个毛坯板料。 接着采用套料冲裁。冲裁排样图如图4所示,冲 裁用强力弹压复合模示意图如图5所示。该复合模冲 裁的单边间隙取0118～0120mm;采用滑动导向四导 柱模架( Ⅰ级精度,凹模周界1000mm ×800mm) ; 凸 模、凹模和凸凹模等选用Cr12MoV, 热处理硬度达 56～62HRC;产生强压的弹性原件选用中等以上硬度 的聚氨酯橡胶。 图4 排样图 图5 强力弹压复合模总装示意图 对模具的要求如下。 1)模架的刚性及强度要好。 2)凸模、凹模和凸凹模等工作零件的选材要好, 要求热处理变形小,硬度达55～60HRC以上,淬硬层 深度较深。 3)卸料板、顶件板和顶出块等承受强压的零件硬 度不小于40HRC。 4)聚氨酯橡胶选用中等以上硬度。 212 冲修外轮廓 在采用上述强力弹压冲裁后的落料件和冲孔件, 冲裁间隙非常小,变形区材料的挤压作用非常强,由 于弹性恢复,致使落料件的内孔尺寸会缩小(小于相 应的凸模尺寸) ,而冲孔件的外形尺寸会增大(大于相 应的凹模尺寸) 。二者这样的尺寸是不能直接实现无 缝装配的,因此需要修整其尺寸。考虑到若修整落料 件易造成其变形且定位难等问题,决定只修正冲孔 件。将套料冲裁后的冲孔件,采用冲修模修整后作为 小门材料使用。 冲修该冲孔件的冲修模总装示意图如图6所示。 该冲修模的单边冲裁间隙取0102～0103mm;根据烤 漆或喷塑层的厚度确定小门的单边冲修量x值, 并由 此算出凹模型孔的尺寸, 并带双向对称偏差 ( ±0102) ;采用滚动导向四导柱模架( Ⅰ级精度,凹模 周界为350mm ×250mm ) ; 凸模与凹模材料选用 Cr12MoV,热处理硬度达56 ～62HRC,工作面的粗糙 度为Ra014μm;产生强压的弹性元件同样选用中等以 上硬度的聚氨酯橡胶。 图6 冲修模总装示意图 对模具的要求如下。 1)根据烤漆或喷塑层的实际厚度确定小门的单 90 制造技术/工艺装备现代制造工程2010年第1期 边冲修量x值。 2)定位圈的基本尺寸按实际测得的落料件小门 的实际外形尺寸确定, 并带单向正偏差( + 0106 + 0103 ) , 安装 时其周围的x值一定要保持均匀。 3)模架的刚性及强度要好,建议采用导向精度高 的滚动导向模架。 4)冲修模的凸模与凹模选材要好,要求热处理硬 度达55HRC以上,且工作面的粗糙度为Ra018μm以 上。 5)冲修模的凸模与凹模单边间隙取0102 ～ 0103mm。 6)顶出块下方的弹性元件一定要有1～115mm的 预压量,且在开模状态时顶出块的端面应高出凹模面 1～115mm。 213 烤漆或喷塑 最后,经对小门边缘及大门门孔边缘烤漆或喷 塑,大、小门配合尺寸完全满足用户要求。
3 结语 在进行厚料冲裁时,为了得到光整的冲裁断面和 平整的板面,实现美观、无缝的安装效果,普通冲裁是 不能满足要求的。要得到边缘光整的冲件,传统的生 产工艺一般是采用精密冲压。但精密冲压时一般都 是采用带齿圈压板的精冲模,模具结构复杂,还必须 配以价格高昂的精冲压力机;而且精冲时由于齿圈压 板的存在,不能采用套料冲裁,这样就不能满足产品 成本低廉的要求。 本文所采用的带强力弹压的普通冲裁模既能达 到产品的质量要求,又能使模具结构简单,在普通的 压力机上就能使用,是更经济、有效的方案;同时,在 材质相同和料厚相等的情况下,套料冲裁是节约原材 料的最佳方案之一。 实践证明,该冲压工艺与模具具有先进实用、经 济合理的优点,已完全应用于生产实际,创造了显著 的经济效益。
3 结语 随着人们生活水平的提高, 自行车旅游作为一种 即环保又时尚的旅游方式, 已经经受了时间的锤炼, 并得到了广大旅游者的认可,高档自行车也必然走进 寻常百姓家。本款变速箱具有结构紧凑, 磨损及阻力 小,传递效率及可靠性较高、乘骑省力且调速范围宽 等特点, 较适合现代高档自行车的健身和旅游用途; 中间变速级数多,也可用于日常生活中的代步之需。
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