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沖壓加工有何特點和優勢
沖壓加工,是指通過沖壓模具將零件進行彎曲變形,并在完成沖裁后將零件進行沖壓成形的加工方法。沖壓加工過程主要包括沖壓前準備、沖壓成形后后成形四個階段。沖壓模具材料可根據產品形狀選擇相應的沖壓成形方法,沖壓加工還可獲得各種復雜形狀多樣、精度較高而且尺寸精度較高的零件組織形狀輪廓的成形方法——沖壓成形(crystal)。沖壓加工方式有手工沖裁、機械壓花以及其他各種先進成形方法。
1、成形條件
對于金屬零件來說,成形條件主要包括以下幾個方面:材料選擇(材料結構)、成形速度)以及成形模具的材料特性(熱膨脹系數與收縮系數)等。在成形條件相同的情況下成形速度對零件結構有直接影響,如果成形速度越高,則對結構越不利,反之,成形速度越低則對結構越有利。成形條件與材料及成形工藝有關,主要包括材料準備及加熱溫度與時間等。根據成形條件來確定材料和溫度,是比較容易實現的基本工序之一。若材料和溫度控制不佳或不能獲得所需尺寸或形狀組織(如截面或表面)等要求時,則不適宜進行成形加工。
2、模具材料
目前,根據沖壓工藝的要求、沖壓成型件的形狀,沖壓模具可分為平面模具和曲面模具。平面沖壓模的成形過程是通過成型件的平面角度變化實現的。平面沖壓??梢圆捎娩撃;蜩T鐵模,還可以采用合金鋼模。與傳統的平面模具相比,平面沖壓模具有以下優點:
①適用于多種產品沖壓;
②使用壽命長;
③體積??;
④便于裝配;
⑤成本低;
⑥模具重量輕;
⑦安裝簡便;
⑧便于加工大面積凹凸面;
⑨表面光滑;
⑩便于加工表面硬化層的局部缺陷修復與更換等。
與平面沖模相比,曲面沖模所需生產周期短;曲率半徑大;沖壓件重量輕;因此制造成本較低;曲率半徑越大生產成本越高;曲率半徑越小生產成本越低;但是隨著曲率半徑逐漸減小而造成變形量減小和結構變化等情況發生,這種變形量增大和結構變化將對整體成形造成不良影響。
3、成形組織
當零件的形狀變化很大時,沖裁和成形的難度都大大增加。在這種情況下,零件的成形組織就顯得非常重要了,尤其是在成形時所需要滿足的幾何形狀變化很大的情況下,沖裁成形就顯得更加重要了。對各種復雜形狀零件而言,沖裁成形的組織一般可以分為內沖和外沖。內沖一般是指在沖壓模具下表面部分,形成連續的凹凸形狀或凸凹形內的成形組織;外沖則是指在整個板材或部分卷制下形成內凹或外凸形狀或凸凹形外的成形組織;也有直接進行局部沖壓成形的。不同類型產品形狀變化有不同原則和特點,為了獲得質量優良的產品性能,就必須根據各種不同形狀要求選擇相應的成形方法和材料并獲得滿足要求的成形組織,一般稱為成形組織(crystal)。
4、加工質量
零件的成型質量是指在沖壓成形過程中,板材間的結合方式、金屬材料的流動速度以及成形變形的程度和形狀等方面的質量。沖壓成形件與其他零件相比存在著很大的差異,如形狀多變,零件外形不穩定,生產周期長等。因此,生產中必須注意各方面的質量問題并采取相應質量措施以保證沖壓加工過程的質量。為了保證沖壓過程達到加工質量要求,應根據產品結構特點和實際要求選擇合適的沖壓工藝方法;此外,為保證所采用的沖壓工藝設備適合于各種型號結構件和零件類型,還必須注意選型設備是否滿足所用模具的要求等方面進行綜合考慮;此外,為保證沖壓成型零件與其它零件間連接緊密無裂紋等損傷及保證其形狀與尺寸均勻等方面進行綜合考慮也是必要的工作工序。在沖壓過程中所發生的變形及成形時因金屬材料流動速度與其他機械零部件發生碰撞產生的沖力而造成的拉伸變形、彎曲變形以及尺寸控制和表面質量變化是沖壓成形工藝過程中必須考慮到或解決的問題,其中涉及到各零件配合以及各工序進行配合、壓緊壓力控制大小以及刀具選用對最終結果影響等方面問題。
5、工序要求
沖壓加工中工序要求主要包括:
(1)表面質量要求:板材表面必須平滑美觀、無氣孔和夾渣,且無砂眼;
板材邊緣應平整光潔,無毛刺,且不得有劃痕或劃傷;
板材邊緣的粗糙度不得大于 Ra0.05μ m;鋼板邊沿必須平滑平直,無波紋;
板材厚度必須均勻一致;
成型板厚度必須符合要求;
成型板表面應平整光潔,無氧化和砂眼和油斑。