淺析模具及沖壓成形的穩定性
模具的設計與制造中,設計人員的經驗與技能起到關鍵作用。設計合理與否,通過試模才能確認;而模具則需要通過多次試模及反復修改,才能最終完成。生產實踐中,有些模具一旦投入到生產線上使用以后,卻往往會產生各種問題,無法滿足產品的生產要求或技術要求,造成生產線的非正常停工等,帶來諸多不穩定因素。于是,如何提高模具的穩定性,成為模具制造企業面臨的現實問題。 模具及沖壓成形的穩定性及其影響因素 何謂穩定性?穩定性分為工藝穩定性和生產穩定性。工藝穩定性指滿足生產合格產品具有穩定性的工藝方案;生產穩定性則指生產過程中具有穩定性的生產能力。 由于國內的模具制造企業大多為中小企業,而且這其中的相當一部分企業,尚停留在傳統作坊式的生產管理階段,往往忽略了模具的穩定性,造成模具開發周期長、制造成本高等問題,嚴重制約了企業的發展步伐。 先讓我們來看看影響模具及沖壓成形穩定性的主要因素,分別為:模具材料的使用方法;模具結構件的強度要求;沖壓材料性能的穩定性;材料厚度的波動特性;材質的變化范圍;拉伸筋阻力大??;壓邊力變化范圍;潤滑劑的選擇。 如何正確選材及實例 眾所周知,沖壓模具所用的金屬材料涉及到很多種類,由于模具中各種零件所起的作用不同,對其材料的要求和選用原則也不盡相同。因此,如何合理地選用模具材料,便成為模具設計中十分重要的工作之一。 選用模具材料時,除了要求材料必須具備高強度、高耐磨性和適當的韌性之外,還必須充分考慮到被加工產品材料的特性與產量要求,這樣才能達到模具成形的穩定性要求。 而在實際操作中,由于模具設計人員傾向于憑個人經驗選擇模具材料,在沖壓成形中往往會出現因模具零件的材質選用不當而導致的模具成形不穩定的問題。以下試舉例說明。 〔例〕在材料厚度為1.2mm(抗剪強度64kgf/mm2)的鐵板上,加工一個直徑為2.8mm的圓孔。 ①沖剪力:P=Ltτ。其中, L:沖裁輪廓長度(mm); t:材料的厚度(mm); τ:材料的抗剪強度(kgf/mm2);d:凸模直徑(mm);P=3.14×2.8×1.2×64=675kgf ②凸模刃口的應力:σS=4tτ/d。也即, σS=4×1.2×64/2.8 =110kgf/mm2
如圖所示:當σS為110kgf/mm2、選用凸模材料為SKD11,其沖次達到約9000沖次之時,凸模刃口就可能破損。而如若將材料更換為SKH51后,則可望令沖次提高到40,000沖次左右的水平。由此可見,在模具設計階段,有必要對模具結構件進行必要的強度校核計算,而選用材料時則有以下注意事項: 綜合權衡影響穩定性的各項因素 |