机械运动在冲压模具设计中的控制方法与应用 |
| 2012-07-29 10:05 作者：刘晓果 祁鹏飞 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网7月29日消息 （原文载于《硅谷》杂志）机械运动贯穿于冲压工艺的始终，由于不同的机械运动具有不同的特点，对冲压工艺所造成的影响也会有所不同，为满足冲压模具设计的相关要求，因而在冲压模具设计中需要对所存在的各机械运用进行严格有效的控制，与此同时，为达到冲压品的相关要求，还需要将各机械运动加以灵活运用。根据冲压工艺的不同，对其冲压模具设计中存在的机械运动的控制方法及运用进行相关的分析和介绍。
由于冲压工艺中通常采用立式冲床来进行外来压力的施加，因而在冲压工艺中的主运动为上下运动，除此主运动之外，还在冲压模具中各构件间、冲压模具和板料间存在各种相互运动，而这些机械运动的存在会对冲压工艺产生各种不同的影响，因此，需要对其加以有效地控制和灵活的应用。就冲压工艺中的主运动而言，在进行冲压模具的转销、旋切等结构设计时，便可以将其转换为模具中的转动、滑动及水平运动。
1冲裁工艺模具中机械运动的控制方法与应用
冲裁工艺中的基本运动：首先，卸料板与冲压工艺中的板料进行接触、压牢，凸模也开始下降直至与板料接触，并持续下降至凹模，由于凸、凹模及板料三者之间产生了相对运动，致使板料产生相应的分离，然后待凸、凹模分开之后，卸料板将凸模上加工所得的冲压件或废料进行推落，从而致使冲裁运动的有效完成。
在整个冲裁工艺中，卸料板的相关运动是十分关键的。为了使得冲裁工艺的质量得到有效地保证，对卸料板的相关运动进行相应的控制是十分必要的，必须保证卸料板在凸模之前与冲压工艺中的板料进行接触，其压料力也要相应的充分，否则无法保证冲裁件切断面的质量、尺寸精度和平面度，会降低所得模具的寿命。
由于按常规的方法对落料冲孔模具所进行的相关设计，易导致冲压后的冲压件与废料边出现难以分开的现象。因此，在冲压件质量得到有效保证的前提下，为了使冲压后的冲压件与废料实现有效快速的分开，可采用的有效措施为：将一些较凸出的限位块加以于凸、凹模卸料板上。这样，当完成落料冲孔的相关运动之后，冲压件可先由凹模卸料板从凹模中推出，然后废料再由凸凹模卸料板从凸凹模上推落，从而实现工件与废料自然分开的目的。
对于局部凸起较大的冲压件，可将压型凸模加以于落料冲孔模的凹模卸料板上，并对其施以充分的弹簧力，在当加以于卸料板上的压型凸模与板料进行接触时，可先保证材料发生变形而达到压型的目的，然后再继续进行落料冲孔的相关运动。
对于冲孔数量多的冲孔模具，直接予以较大的冲压力，不利于冲压工艺的同时，其冲床的相关要求也无法达到，此时，可采用长度不同的2~4批冲头，并让相应的冲孔运动在冲压中分时进行，便可使其冲裁力得到有效的减少。
另外，对于某些冲压件，在其弯曲面上的孔对其相关位置精度的要求极高，如对侧弯曲上两孔的同心度等，则必须对其进行斜楔结构设计，待冲压件弯曲后再进行相应的冲孔，而通过对其水平方向的冲孔运动进行灵活的应用便可达到相应的目的。
2弯曲工艺模具中机械运动的控制方法与应用
弯曲工艺中的基本运动：首先，卸料板与冲压工艺中的板料进行接触、压死，凸模也开始下降直至与板料接触，并持续下降至凹模，由于凸、凹模及板料三者之间产生了相对运动，致使板料产生相应的变形并折弯，然后待凸、凹模分开之后，弯曲边被弯曲凹模上的顶杆或滑块推离出去，从而致使弯曲运动的有效完成。
在整个弯曲工艺中，卸料板和顶杆的相关运动是十分关键的。为了使冲压件的弯曲质量或生产效率得到有效的保证，首先，需要对其卸料板的相关运动进行有效的控制，保证卸料板在凸模之前与冲压工艺中的板料进行有效的接触，其压料力也需相应的充分，否则无法保证弯曲件的尺寸精度和平面度；其次，需要使得弯曲凹模上顶杆力尽可能的充分，保证其顶杆可将弯曲件顺利的推出去，否则易导致弯曲件的变形，其生产效率也会随之降低。
对于精度高的弯曲件，在其弯曲运动过程中，最好保证有一个运动死点的存在，可使所有相关结构件在此运动死点处都能够碰死。
对于弯曲形状具有一定特性或弯曲后从凹模上无法通过正常方式实现脱落的冲压件，则需要采用斜楔或转销的结构设计，如对于回钩式弯曲或小于垂直90°的冲压件，采用斜楔结构设计便可实现；而对于圆筒件的一次成型，可采用转销结构设计予以实现。
特别是对于诸如电脑软驱外壳等外壳件，由于此类外壳件拥有较长的弯曲边，在弯曲时弯头和板料之间的相互滑动，易导致材料的镀锌层出现脱落的现象，而且其频繁抛光弯曲冲头的应用效果也不甚理想。对于此类问题的存在，常用的控制措施有两种，一种是将弯曲冲头进行镀钛，以提高弯曲冲头的光洁度及耐磨性；而另一种为在弯曲冲头的R角处进行滚轴的嵌入，便可将弯头与板料间的弯曲滑动有效的转换为相对应的滚动，从而减少弯头与板料间的摩擦力，进而有效地避免冲压件的擦伤。
3拉伸工艺模具中机械运动的控制方法与应用
拉深工艺中的基本运动：首先，卸料板与冲压工艺中的板料进行接触、压牢，凸模也开始下降直至与板料接触，并持续下降至凹模，由于凸、凹模及板料三者之间产生了相对运动，致使板料的体积出现相应的成形，然后待凸、凹模分开之后，冲压件被凹模滑块推离出去，从而致使拉深运动的有效完成。
在整个拉伸工艺中，卸料板与凹模滑块的相关运动是十分重要的。为了使冲压件的拉深质量从根本上得到有效的保证，首先，对卸料板的相关运动进行相应的控制，保证卸料板在凸模之前与冲压工艺中的板料进行良好的接触，其所需压料力的大小也需相应的充分，否则所得的拉伸件易出现起皱、开裂的现象；其次，对其凹模滑块压力的大小也应给予确保，用以实现拉伸件底面平面度的有效保证。若能在整个拉深复合模具的设计中实现科学、合理的设计，则必能对其整个构件的运动过程进行良好的控制，从而使得加工所得的冲压件的质量得到可靠的保障。
对于某些生活用品、装饰品的拉深加工，需要对其卷边工序或滚边工序进行相应的设计，因而需要在冲压模具设计中运用相应的滚轴结构设计，可使其滚边过程中冲压件的摩擦力得到相应地减少，避免了冲压件表面的擦伤，从而使得冲压件的表面处于相对的平滑状态。
另外，对于某些拉深件而言，在需要此类拉伸件旋转于马达中的同时，对其切边的高度、跳动度等方面的相关要求也较高，此时，则需要在冲压模具设计中进行特别的旋切结构设计，通过对其旋转（切）运动的有效应用来实现拉伸件修边的功能，在保证拉伸件切边尺寸的搞精度的同时，拉伸件切边的冲切纹路、毛刺也非常的美观。
4小结
除了本文上中所阐述的冲裁、弯曲和拉伸三种具有一定独立性的工艺模具之外，还有一种连续模具的存在，集多种冲压工艺一体，在此类模具中的机械运动也同时具备了所含工艺的相关特点，因此，根据实际情况将其整个机械运动划分成各基本冲压工艺阶段，分段有序的对其机械运动进行相关的控制与应用。
不论是实现何种冲压工艺，其相应的实现过程中都存在其相应的运动机理，并且此类机械运动的存在与冲压工艺中的冲压模具是密切相关的，冲压模具设计过程中是否实现冲压工艺所需运动的严格完成，将对所得冲压件的质量产生直接的影响，因而需要在冲压模具的设计中对其相关的机械运动进行有效地控制。与此同时，基于追求产品形状尺寸相关目标的目的，应对其所用冲压工艺中的基本运动形式进行相应的发散创新，在其冲压模具的设计中对其存在的机械运动还应进行灵活的应用。
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