|
普通液壓機(jī)精沖模具凹模早期開裂的相關(guān)探究
郁蔚 2021/11/9 19:12:04
（江蘇省常熟職業(yè)教育中心校，江蘇蘇州，215500）
摘要：精沖是一種精密沖裁方法，與普通加工工藝相比具有無切削的特征。相比普通沖裁需要對(duì)板料撕裂的情況進(jìn)行控制，精沖的區(qū)別在于對(duì)板料撕裂的控制，其過程中金屬板料變形區(qū)自始至終處于塑性變形的狀態(tài)，這一工藝在專用精沖機(jī)或普通液壓機(jī)中均可進(jìn)行，但均需要借助精沖模具。由于精沖生產(chǎn)過程中可能造成模具凹槽開裂的情況，最終影響到精沖加工的質(zhì)量。基于此，本文將圍繞普通液壓機(jī)精沖模具凹模早期開裂進(jìn)行相應(yīng)探究。
關(guān)鍵詞：液壓機(jī)；精沖模具；凹模；開裂
引言：精沖工藝生產(chǎn)的零件在形狀、尺寸的精度上均超過普通沖裁生產(chǎn)的零件，在零件表面與剪切面質(zhì)量上也有更好的表現(xiàn)，這在很大程度上需要依賴精沖模具。精沖模具直接作用于零件的形成，因而精沖模具沖裁間隙、沖裁刃口形狀、模具的加工使用性能、模具所用的材料在加工業(yè)普遍受到廣泛關(guān)注。但由于精沖工藝涉及到的內(nèi)容繁多，其凹�？赡茉诟鞣N因素的影響下出現(xiàn)開裂，從而影響到精沖零件的質(zhì)量、參數(shù)及液壓機(jī)的生產(chǎn)效率，因此對(duì)精沖模具凹模早期開裂的相關(guān)研究就顯得十分重要。
1.有關(guān)精密沖裁技術(shù)的概念
1.1精密沖裁技術(shù)
作為一種精密沖裁方法，精沖的發(fā)展源自普通沖裁，且具有無切削的特質(zhì)。兩者的區(qū)別在于對(duì)板料撕裂的控制。精沖無論是在專用精沖機(jī)或是普通液壓機(jī)中均可進(jìn)行，而在普通液壓機(jī)中進(jìn)行精沖加工作業(yè)需要額外加裝液壓模架。其原理是應(yīng)用精沖模具使板料承受三向壓應(yīng)力，以純剪切的方式完成分離，由此加工出的零件具有尺寸公差小、形位精度高、翹曲度小、垂直度高的特點(diǎn)，還具有較高的光潔度，因此精沖加工的零件質(zhì)量是很好的。
精沖的詳細(xì)工藝原理如下圖1所示。在應(yīng)用精沖加工零件使沖裁凸模壓入板料之前，壓邊力Fr能將板料壓緊在凹模上，使V形齒內(nèi)面產(chǎn)生方向?yàn)闄M向的側(cè)壓力，這種側(cè)壓力能夠有效控制金屬板料的位置，避免其在剪切區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)撕裂或橫向流動(dòng)，同時(shí)反壓力Fg能將板料壓緊在頂件板上，此時(shí)板料處于壓緊狀態(tài)，并在沖裁力Fs的作用下開始沖裁。在此過程中，剪切區(qū)域內(nèi)的板料會(huì)因?yàn)槿驂簯?yīng)力獲得塑性上的提升，而材料則會(huì)以純剪切的形式從板料上分離，從而獲得沖裁零件，零件的大致形狀則主要取決于刃口的形狀[1]。
圖1 精沖工作原理圖
1.2精沖液壓模架
當(dāng)前我國精沖專用設(shè)備已經(jīng)得到了長足的發(fā)展，不僅能夠滿足國內(nèi)需求，還能在一定程度上代替設(shè)備的進(jìn)口，但其高昂的價(jià)格及其他因素使得改裝壓力機(jī)的做法依然有著較為廣泛的應(yīng)用，后者的價(jià)格普遍只有前者的1/20左右，且在簡(jiǎn)易精沖上的生產(chǎn)能夠有效滿足社會(huì)需求。精沖用液壓模架是通過在模具上加入液壓缸活塞裝置或是一組強(qiáng)力元件來獲取三向壓應(yīng)力，進(jìn)而滿足精沖的要求及目的。精沖用液壓模架具有高水準(zhǔn)的導(dǎo)向精度，其本身的剛度也能滿足精沖所需的壓邊力及反壓力要求。液壓精沖模工作中的主壓力來自機(jī)床滑塊，而模架或模架外的液壓缸活塞則為其提供齒圈壓板及推件板的壓力。盡管在整體性能上來看精沖液壓模架的參數(shù)與專用的精沖壓力機(jī)還存在一定差距，但前者在造價(jià)成本、使用難度及通用性上具有更明顯的優(yōu)勢(shì)，因而其應(yīng)用也就十分廣泛。當(dāng)前的精沖液壓模架分為專用與通用兩種，分別應(yīng)用于不同零件精度要求及數(shù)量的生產(chǎn)作業(yè)，且精沖液壓模架的生產(chǎn)成本較低、制造周期短，因而能夠有效滿足重復(fù)利用需求，也就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)成本的有效控制。
2.精沖模具凹模早期開裂的相關(guān)分析
2.1凹模早期失效的表現(xiàn)形式
精沖模具屬于工程結(jié)構(gòu)中的一種，而如果其喪失了相應(yīng)的工程功能就稱為機(jī)械失效，在失效形式上包括磨損、腐蝕與斷裂三種。其中磨損失效是指機(jī)械在應(yīng)用過程中因機(jī)械摩擦導(dǎo)致接觸面離散顆粒逐漸脫落的情況，且這種脫落具有不符合期望的尺寸累積改變的特征；腐蝕失效涉及的內(nèi)容比較多，但多為材料與環(huán)境中其他物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)或電化學(xué)作用，從而導(dǎo)致材料劣化并逐步喪失規(guī)定功能；斷裂時(shí)效則多產(chǎn)生自材料負(fù)荷超過原有極限值，導(dǎo)致材料中出現(xiàn)裂紋并最終造成材料斷裂，這種斷裂又包括脆性斷裂、韌性斷裂及疲勞斷裂三種。綜合精沖模具失效表現(xiàn)的成因來看，可分為以下三種。
一是磨損失效，磨損失效在各類零部件失效中十分常見，而精沖模具凹模出現(xiàn)早期開裂在很大程度上是因?yàn)榘l(fā)生了磨損失效。精沖過程中模具和工件會(huì)反復(fù)發(fā)生摩擦，從而導(dǎo)致模具表面材料在生產(chǎn)過程中以肉眼不可見的形式產(chǎn)生緩慢損失，造成凹模尺寸變大的情況。而凹模尺寸變大會(huì)導(dǎo)致零件的尺寸與形狀受到影響。磨損失效會(huì)導(dǎo)致凹模周圍材料強(qiáng)度下降，從而為凹模開裂帶來隱（未完，下一頁）
|