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第128课参考译文
《模具设计与制造专业英语》第2版参考译文
TranslatedTexts(课文参考译文)
第1单元
第1课工具材料
在选择工具材料时,是依据工具在工作时所需要的力学性能而定,只有对工具的功能、需求进行细致的研究与评价后,才能确定应选材料。
在实际应用中,许多情况下是有多种材料能够满足工具的这种需求,然而最终则是以材料的利用率和经济性所决定。
主要的工具材料可分为三大类:
钢铁金属材料、非铁金属材料与非金属材料。
钢铁金属材料是以铁作为基体,包括工具钢、碳钢、合金钢和铸铁。
非铁金属材料则不以铁作为基体,它包括铝、镁、锌、铅、铋、铜和各种合金。
非金属材料不含有金属基体,包括木头、塑料、橡胶、环氧树脂、陶瓷和金刚石。
为了正确选择工具材料,我们需要掌握材料的一些物理性能和力学性能,以便确定所选材料对工具的功能和操作会有何影响。
物理性能和力学性能是材料本身的特性,这些性能将控制材料在一定的条件下如何变化。
物理性能是材料的本身属性,如果不改变材料本身,这些性能将不发生变化。
物理性能包括:
质量、颜色、导热性与导电性、热膨胀率和熔点。
力学性能是指材料经热加或机械处理后发生永久改变后的性能,力学性能包括:
强度、硬度、耐磨性、韧性、脆性、塑性、柔软性、延展性、可锻性和弹性模量。
从应用的角度来看,像金属、塑料和木材这些常用材料在加工和成型为所需形状时会用到工具钢。
从化学组成来说,工具钢是能够被淬硬并能经过回火变韧的碳素合金钢。
而对工具钢所要求的性能还包括高的耐磨性和硬度、良好的耐热性以及加工材料时所需的足够的强度。
在某些情况下,尺寸稳定性也非常重要。
工具钢在使用上还应满足经济性和加工工艺性要求,以便加工成所需要的工具形状。
由于存在一些特殊性能的要求,工具钢在电炉内冶炼时需要有严格的冶金质量控制,要最大限度地降低钢中的气体、偏析、杂质及非金属夹杂物等的含量,并通过仔细的宏观和微观检查,确保所炼制的工具钢满足工具钢严格的技术要求。
尽管工具钢只占所有钢产品总量中相对较小的比例,但是工具钢在其它钢产品和工程材料生产中的使用则处于战略性位置。
工具钢的一些应用还包括钻头、深拉深模具、剪切刃、冲头、挤压模具和切削刀具。
对于某些应用场合,尤其对高速切削是非常重要的,如使用烧结碳化物这样的材料相对工具钢是一种更为经济的替代品,使用烧结碳化物材料的主要原因是缘于它具有的高硬度和高的抗压强度。
在工业领域中,其它工具钢材料的使用也越来越普遍。
第1单元
第2课工具钢的热处理
热处理的目的是通过加热金属或合金到一定的温度,然后以各种速度冷却去改变其组织结构来控制金属或合金的性能。
这种加热和冷却控制相结合的方法不仅决定着材料微观组织的分布和性质,而且还决定着材料的性能和内部晶粒大小。
通过热处理可以使金属或合金获得所希望的性能,热处理的各种目的如下:
1.消除加工后的变形;
2.去除拉伸、弯曲或焊接产品的内应力;
3.提高材料的硬度;
4.改善材料的可切削性能;
5.改善刀具的切削性能;
6.提高耐磨性;
7.软化金属材料,如退火工艺;
8.提高或改变材料的性能。
例如:
耐腐蚀性能,耐热性能,磁性或其它所需的性能。
钢铁金属的热处理。
在工具钢中,铁是主要的化学成分,加入碳的目的是为了提高钢的硬度。
为了改变普通碳钢的性能,在钢中加入各种合金元素,例如:
在油或空气中硬化的能力,提高耐磨性、韧性以及在淬火中的安全性。
钢铁金属的热处理包括以下几个重要的操作工艺:
正火、球化处理、去应力、退火、淬火、回火和表面硬化(渗碳)。
正火,包括把材料加热到临界温度以上100~200℉(55~100℃),然后在空气中冷却。
正火温度比淬火温度高大约100℉(55℃)。
正火的目的是改善钢铁材料在锻造中变粗的晶粒结构。
对于大多数中碳钢来说,不认是否合金化,在锻造后或加工前推荐采用正火处理工艺,从而有利于形成更均匀的组织,并且在大多数情况下还可以改善材料的切削加工性能。
如果正火处理后将使材料硬化而失去原有的性能,因此高合金正火钢(气冷钢)则不需要正火处理。
球化退火,是退火的一种形式,在钢的加热与冷却工艺过程中产生圆形或球状的碳化物——钢中的硬质组成部分。
工具钢的球化处理是为了提高其可切削性能。
球化处理是把碳钢加热到1380~1400℉(749~760℃)度,对于合金工具钢则更高一些,保温4小时,然后在热处理炉中缓慢冷却。
去应力退火,这种方法用于去除在成型、冷加工、焊接后或机械加工后产生的内应力。
这是最简单的热处理方法,把材料加热到1200~1350℉(649~732℃)后,在空气或加热炉中冷却。
大型模具通常是先进行粗加工,去应力退火后再进行精加工。
这样在机械加工和热处理后产生的变形最小。
由于不同的加热和冷却循环相结合以及截面的变化,在焊接截面将产生应力,此种应力在机械加工中将会引起相当大的变形。
退火,此种工艺是将钢铁金属材料加热到很高的温度后,保温一段时间,然后缓慢冷却。
材料退火后将使组织均匀,并且建立与其特性相符的平衡组织。
工具钢一般是在退火后购买。
有时有必要对硬化后的钢再次加工,则必须对其进行退火处理。
这种类型的钢进行退火时,钢被加热到略高于临界温度范围以上某个温度后缓慢冷却。
淬火,此工艺是将材料加热到临界温度范围以上,然后以足够快的冷却速度通过临界温度范围,使钢明显硬化。
回火,此工艺是将淬火过的钢或合金加热到临界温度以下某个温度,以减少钢在淬火中产生的内应力。
表面硬化,在钢质零件的表面渗碳,然后对其淬火处理是热处理的一种重要方法。
这种工艺包括采用熔融钠氰化混合物的液体渗碳,采用活性固体材料如木炭、焦炭、燃气或油渗碳、其它渗碳等固体渗碳。
第2单元
第3课刀具设计
金属切削原理为我们检验刀具设计所涉及到的所用要素提供了一个理论框架。
我们需要将软得象黄油似的工件材料变得坚硬,并且使其具有良好的抗剪切性能。
随着每个工件之间差别不同的扩大,可以应用于每个工件材料的基本信息也不断的减少,这个差别不仅指工件材料的不同,而且还指刀具的形状及刀具的组成。
刀具设计者必须根据许多变化的因素全面协调考虑,以提供尽可能好的切削几何形状。
过去人们通过大量的反复试验才能确定一个方案,但是如今随着刀具种类的不断增加,反复试验的成本也太高了。
设计者必须不断增加他们的专业知识,主要是积累应用方面的经验和数据,以及比较其他人的基本经验。
如刀具制造者和材料销售商在他们公司发展后会拥有一个公司形象,形象意味着采购指南;但是,仔细搜寻、查找已有的文献和资料,将提供一个良好的开端,这比采用反复试验和不断失败更简便。
采用机械加工的方法去除材料包括五个相互影响的要素:
切削刀具、刀具夹紧和导向装置、工件夹紧装置、工件和机器。
刀具可能是单刃或多切削刃,刀具可设计成直线运动或旋转运动,刀具的几何形状取决于它的功能。
刀具的夹紧装置可用来进行导向和固定,选用刀具夹紧装置取决于刀具的设计及功能。
实际工件的组成极大地影响着对加工方法、刀具组成与几何形状以及切削速度的选择。
工件的形状决定着机械加工方法及刀具运动路线(直线或旋转)的选择。
对工件夹具的要求,在很大程度上是由工件材料的成分及几何形状决定。
工件夹紧装置的选择,还取决于夹具能对工件施加力的大小。
刀具的导向属于工件夹紧装置的功能。
如果要成功设计出符合材料加工过程要求的刀具。
首先必须完全了解刀具的功能和形状。
这些知识能帮助设计者为完成某项任务选择正确的刀具。
依次,刀具又决定着刀具夹紧装置及导向方法的选择,刀具的切削力又决定了工件夹紧装置的选择。
尽管整个加工过程包括了五个相互影响的因素,但是它们开始并基于一点,那就是刀具与工件接触点上所发生的情况。
制造一个特定形状及尺寸的工件,其主要方法就是用刀具的刀刃将多余的材料从工件上切削掉。
尺寸比较大的原材料被逐步加工成所需要的特定形状,将多余材料从工件上切削掉的过程,通常称为机械加工成型或简称机械加工。
为了成型一定的形状和尺寸,可以选择采用热或冷挤压、砂型铸造、压力铸造、精密铸造等方法来实现。
通过外力可以将金属板材成型或拉伸。
除了机械加工外,还可以通过化学或电的方法来完成金属的去除过程,种类繁多的工件即使不使用机械加工的方法也可以制造出来。
但是从经济的角度来考虑,通常还是要求用机械加工的方法制造产品,或全部用机械加工或机械加工与其它工艺结合来完成产品的生产。
刀具都具有锋利的切削刃以使刀具和工件切削接触面最小。
切削刀具的形状变化影响着刀具的寿命、工件的表面粗糙度、以及切削金属所需的总作用力。
刀具上不同的角度构成了所谓的刀具几何形状。
刀具的命名则是以希腊字母“α”和一些数字构成的一个有序排列,其中的数字代表着一些刀具的角度、重要尺寸、特殊性能以及刀头半径的大小。
美国国家标准协会已将这种表示方法进行了规范,以碳钢及高速钢为例,图3-1同时列出了命名刀具的基本要素。
第2单元
第4课工件夹紧原理
工件夹紧装置是包括保持、控制、夹紧工件完成加工过程,通过机械、电气、液压或气动装置提供夹紧力。
材料零件截面的形状决定着在去除材料加工过程中使用何种夹具。
在机械加工中夹具是最重要的装置之一。
图4-1所示为在去除材料成型加工中几乎所有的基本组成元素。
右手表示刀具夹紧装置,左手表示工件夹紧装置,刀子表示刀具,木头则表示工件。
两手结合操作将木头切削成所需要的形状,并产生木屑。
手所属的有机整体人可被看作施加力、运动、位移和控制其它零件的机器。
除了增加力的元件外,这些基本元件可以使用在所有应用刀具夹紧装置和工件夹紧装置的加工中。
图4-2所示在研磨加工中所使用夹紧圆棒的夹钳(手钳)。
这种较简单的夹具图解释了用杠杆原理增加力的方式,并且也说明夹紧圆棒的接触位置采用锯齿状以增加防滑性。
图4-3所示为普遍使用的螺旋式夹钳(虎钳)。
丝杠推动活动钳口运动提供夹紧力。
虎钳是通过螺旋的自锁特性来锁紧的,它提供了一个使其它部件附着到机床上的一种手段,从而确保加工时的准确定位。
夹紧装置上的各种钳口如图4-4所示。
由液压装置施加夹紧力,而丝杠只是为了使钳口接触工件,钳口可以做成凹进的形状去固定特殊形状的工件。
此外,许多复杂的工件需要复杂的钳口形状相匹配。
另一种形式的夹紧装置是卡盘。
在车削、镗削、钻削、磨削或其它的回转加工中,所用到的各种机床卡盘用来装夹刀具或固定工件,且许多夹紧装置是通用的。
一些是通过扳手手工夹紧,其它则是通过气动、液压或电动装置来夹紧固定。
一些卡盘的每一个夹头是独立进给和固定的,而另一些卡盘所有夹头是统一进给的。
图4-5为四爪单动卡盘的夹紧机构。
钻孔是通过万能卡盘夹紧钻头来实现从工件上去除材料。
夹紧装置的目的和作用。
当夹紧装置夹紧工件时,使工件与刀具保持正确的相对位置,并且在加工过程中,在夹紧力和切削力作用下能保持精确的位置。
夹具由几个基本元件组成,并且每个元件都具有一定的功能。
固定元件起固定工件的作用,结构元件或夹具体承受各种力的作用,支架使夹紧装置固定在机床上。
夹钳、丝杠、卡盘提供夹紧力,各种元件可以通过手动或机械操作,夹紧装置的功能是夹紧可靠,定位准确,对操作者和机器设备高度安全。
夹紧装置的设计与选择受许多因素所限制,最重要的是夹紧装置本身的物理特性。
夹紧装置需要有足够的强度支撑固定工件而不产生偏移。
在考虑工件材料的前提下,必须仔细选择夹具的材料,只有这样才不会引起接触性破坏。
例如:
若选用硬的钢质虎钳口,就会引起比较软的铜质工件材料表面受到破坏。
在机械加工过程中,切削力的大小和方向是变化的。
钻孔可以产生扭矩,成形加工可以导致直线式推力。
夹紧装置必须在相对切削力作用下支撑固定工件,对于一些特殊的机械加工也需要设计夹紧装置。
许多在工业中使用的夹紧装置,不仅仅是用在材料加工过程中,而且夹紧装置还可用在工件检验、装配和焊接等工艺过程中。
各种夹紧装置在结构设计与外观上仅有很小的差别,一些通用夹具可以用在车削加工中,同样也可用于同一或其它工件的检验中。
第2单元
第5课钻模和夹具设计
钻模是夹持工件的工具,设计它用来夹紧、定位、支撑工件并且对刀具进行导向以通过它完成切削循环。
钻模有两种类型:
钻削夹具和镗削夹具(译者注:
jig可以译为夹具,但从上下文看,这里单指钻模和镗模,其他夹具则用fixture表示)。
钻削夹具是最通用的夹具,在钻孔加工、螺纹加工、铰孔加工中使用钻孔夹具,也可在锥孔加工、扩孔加工、倒角和惚孔加工中使用。
另一方面,镗削夹具只用于精度高、已有孔的加工中。
两种类型的夹具基本结构类似,唯一的不同是在机械加工中镗床夹具装有导向套去固定镗刀伸出端的刀杆。
设计钻夹具时,我们必须要考虑到各种因素的影响。
虽然定位元件、支撑元件、夹紧元件已经事前考虑,但在设计夹具的某些部分时还需考虑这些因素。
尽管所有的夹具具有类似的结构,但一种夹具需要考虑的因素也适用于其它类型的夹具。
在夹具的设计与选择时,首先需要对工件和加工方法进行认真分析。
在设计任何钻夹具时,首先要考虑的问题是制造该工具的成本和使用该工具进行生产所希望产生的效益两者之间应该保持相对的平衡。
使节约的生产成本大于夹具的设计与加工成本。
在大多数情况下,工具设计者必须仔细估计专用夹具的成本。
这就包括对零件图、工艺规程和相关文件进行细致的分析。
如果将成本作为专用夹具的设计依据时,还必须要考虑产品的复杂程度、加工孔的数量与位置、所要求的尺寸精度、以及所要加工零件的批量等。
一旦夹具设计者分析认为专用夹具的成本适合生产加工,就需要分析和搜集资料设计合适的夹具。
在机械加工中,夹具是用来夹紧、定位和支撑工件。
与钻(镗)模不同,夹具对刀具没有导向作用,但它却为刀具对准工件提供了参考。
夹具是以其所使用的机床进行分类的。
也可对夹紧装置进行细分,即以机械加工的具体成型方式而定。
例如:
铣床所用的夹具称为铣床夹具。
然而,如果成型加工方式是组合铣削,夹具就称为组合铣削夹具。
同样,为切槽所设计的带锯夹具称为带锯切槽夹具。
钻夹具和夹具都需要设计夹具体。
就大多数情况而言,夹具在设计上比钻模能够承受更大的应力,并且总能可靠地将工件夹紧到机床上。
由于这些原因,设计者必须要考虑到夹紧任意零件时,固定、支撑和夹紧的方法。
在设计夹具时,如果想设计一副好的夹具,还需要考虑一些其它因素。
如成本、生产能力、加工工艺、工具寿命等级这些因素和工件一样需要受到重视。
在设计任何夹具时,首先考虑的是夹具成本与采用夹具生产所能获得利润的关系。
生产批量、生产率和零件精度必须作为专用夹具附加成本的保证。
夹具的设计成本必须以尽可能少的加工时间以节约产品的成本作为补偿。
第3单元
第6课压力机的类型
压力加工的特点是每隔很短的时间,压力机通过模具在工件材料上施加压力,从而使材料切断或成型。
压力加工是指通过压力来完成的,通常在很短的时间内加工出精度较高的零件。
压力加工中的工作压力是由压力机产生、导向和控制的。
公称压力。
压力机由机架、机身、工作台和往复运动的滑块组成,实际上公称压力就是通过装在滑块和工作台上的模具使材料成型的力。
压力机的能量储存在旋转的飞轮中(液压压力机由液压传动装置提供)转化为滑块的往复直线运动。
压力机的类型。
开式双柱可倾压力机(图6-1)也称为开式压力机,有一个C型机架允许接近在工作台至滑块间的工作空间。
机架相对于水平面可倾斜一定的角度,并且使成型零件在重力作用下下落。
这种开式后倾式压力机允许坯料、工件、成品从前至后的进给或卸料。
压力机的主要部件如下:
1.机身。
在中心开有口的矩形框架,支撑工作台。
2.工作台。
一个2~5英寸(51mm~127mm)厚的平钢板,压力模具及附件安装在工作台上。
工作台有标准尺寸和开口进料位置,这些可以从压力机制造商处获得。
3.滑块。
滑块在压力机上半部分,其在一个行程中移动的距离由压力机的尺寸和设计所决定。
滑块的位置而不是行程可以进行调整。
从工作台的上表面到滑块的下表面之间的距离可以调节,称为压力机的闭合高度。
4.打料装置。
在压力机向上的行程操作时,打料杆从压力机上顶出工件或废料。
5.气垫。
装在压力机工作台下或内部,即压力机附件,可以产生向上的运动或力,由空气、油压、橡皮、弹簧或与机械操作结合产生力。
传统的闭式压力机在机身后部有一立柱。
一般具有方形或矩形进料口允许条料、工件或成形零件进给或卸料。
由于特殊的用途,这种类型的压力机也可以从前到后进料(如图6-2)。
压弯成型机除了机身比较大外,多在6~20英尺(折合1.8m~6m)或更大,基本上类似于开式压力机。
压弯成型机一般在大的条料上实现弯曲操作,也可以通过压力模具实现一系列冲孔、切边、成型等分离操作。
压弯成型机可以使复杂的零件准确的加工出来,而不需要高成本的压力模具,这主要通过把复杂零件操作工艺分成几个单独操作来实现。
此种类型的操作常常用在小批量生产或样品试制中,模具成本一般比较低,但是人力成本相对比较高。
由于零件的传递与定位在每一个位置是由人工操作,并且操作者还必须时刻遵守安全操作规程以避免受到伤害。
水压式压力机主要用于成型操作,与机械式压力机相比其操作的工作循环慢,它的优点是工作压力、行程和滑块的速度是可调的。
双动式压力机主要用于较大型金属零件成型、深拉伸成型,这种压力机有内滑块和外滑块。
在操作过程中,外滑块首先与工件接触并且压紧,然后内滑块在工件上施加冲压所需要的力。
三动式压力机具有和双动式压力机相同的内、外滑块。
此外,三动式压力机工作缸还有另一个滑块,它可向上运动,从而在一个冲压循环中允许反向拉伸。
但这种压力机应用不广泛。
肘杆式压力机用于钱币冲压,驱动的设计允许在滑块行程的底部有非常高的冲压力,这种压力机采用的曲柄,使两肘杆连接处从运动死点中心来回摇动,结果导致滑块行程短,在接近行程底部时运动有力而速度缓慢。
虽然压力机有很多种类和特殊的用途,但是在工业方面应用最多的还是上述压力机。
在压力机的设计方面,操作者的安全也是必须注意的一个基本问题。
在滑块下方放置的安全滑块必需能阻止滑块的惯性下落,滑块须锁定在一个固定的位置。
在压力机运行期间,安全装置必须随时跟踪。
在职业健康与安全法令之下的压力机安全也是法令,必须严格遵守安全规则。
第3单元
第7课注射成型机
大量的塑料制品是采用注射成型生产的。
注射过程(工艺)包括两个阶段:
一是由给料斗提供粉末状或粒状形式的塑料混合物通过熔融区和定量区;二是将其注射到塑料模具型腔中。
然后经过短暂的冷却阶段后,打开模具,顶出固化的塑料零件。
在大多数情况下,准备紧接的下一个工作周期。
将熔融的塑料注射到模具型腔的形式有多种,在大型注射机里最常用的形式是往复螺杆式注射装置,如图7-1所示。
螺杆集注射装置与塑化装置的作用于一体,当物料加入到旋转的螺杆中,物料依次经过三个区域,分别为:
加料区、压缩区、定量区。
在加料段之后,螺杆的螺槽深度将逐渐变浅,从而对塑料产生压实力,并通过对塑料的剪切作用转化为加热塑料的热能,使塑料成为粘流态。
在定量段,来自于料筒表面的热传导获得额外的热能。
当螺杆前方的空腔被填实后,将对螺杆产生向后的反压,断开行程限位开关而开动液压缸,从而使螺杆向前运动,并将熔融态塑料注射到型腔中。
使用一个止逆阀可以阻止塑料在压力作用下倒流回螺槽。
注射机所能提供的锁模力是尺寸设计的一部分,以吨为单位。
对于一个特定的工作过程所需要的吨位可以用经验方法来确定,一般按作用在工作面上2吨/平方英寸来确定。
如果塑料流动困难或塑料制件是薄壁件时,可以选择3~4吨/平方英寸的锁模力。
许多往复螺杆式注射机也可以用来加工热固性塑料。
很显然,这种塑料通常采用压缩或传递模塑的成型方法。
热固性塑料是在模腔内固化或者发生聚合反应后取出,其温度范围在375~410℉(190~210℃)。
热塑性塑件必须要求在模具内冷却到一定的温度,以防止在取件时发生变形。
这样看来,热固性塑料的注射周期较短,当然其模具必须被加热而不是像热塑性塑料的成型那样需要冷却。
图7-2草绘出了注射模塑材料的几种方法。
最早的是单级柱塞方法,当柱塞后退时,物料从料斗进入加料室,然后柱塞向前挤压物料经软化塑料的加热室,最后在压力作用下射入模具。
单级往复螺杆式注射装置应用更广泛,因为塑化物料更彻底,而且塑化效率也较高。
当螺杆旋转时,受物料作用向后的推力,从而压实从料斗进入加热室的物料。
当加入足够多的物料后,螺杆将停止旋转,并开始像柱塞一样朝前驱动以压实物料。
在两级预塑式注射装置中,物料是在一个预塑料筒中塑化,并用柱塞或螺杆将一定量的塑料传递到注射室,然后柱塞从注射室将塑料注入模具中。
一台注射成型机在一个注射周期中完成对热塑性塑料的加热软化、成型和冷却硬化等过程。
工艺温度通常在150~380℃(300~700℉),注射压力通常取在35~350MPa(5000~50000磅/平方英寸)。
模具采用水冷方式冷却,当打开模具时,成型的塑件和浇注系统凝料从注射方向被取下,并从另一侧顶出。
然后模具重新闭合并锁紧,开始进入下一个工作周期。
热固性塑料可以被注射成型,但必须在下次开启设备之前使之发生聚合和成型,这可以在往复螺杆式注射机上完成,一次装料量的大小取决于固化的温度。
采用有时候叫做喷射成型的其它方法,热固性塑料可以在单级柱塞式注射机内成型。
这些设备也可以用来成型分层的塑料制品。
一套液压缸和柱塞将一定量的表层塑料注入模具,然后另一个液压缸喷射入助剂进入模具。
最终,从第一个液压缸进行的最后喷射将心部的塑料从浇口处分开,其目的就是生产具有最佳性能的分层复合材料,心部和表层的塑料均可被发泡成型。
第4单元
第8课冲裁工艺
冲裁操作
在以下的讨论中,一些模具专业术语将会经常使用,图8-1提供给我们最常见的一些术语。
在冲裁操作中的剪切动作
金属材料在冲裁模具零件间的冲裁切断是剪切应力达到断裂点或超出材料的强度极限的一种剪切过程。
金属承受拉应力和压应力,如(图8-2)所示;在超出弹性极限时发生伸长,然后进入塑性变形,最终裂纹沿减小的断面上的撕裂带扩展,从而实现完全分离。
图8-3描述了冲裁和剪切的基本过程。
处于金属上部的凸模施压使金属变形并进入凹模入口。
当继续加载超出材料的弹性极限时,金属的一部分将被压入凹模入口,在材料下表面形成压痕,如图8-3a所示。
当载荷继续增加,凸模将压入金属到某一个深度直至压入凹模的深度等于金属的厚度,如图8-3b所示。
这个压入过程发生在剪切引起的断裂开始和金属横截面减小之前,在上、下剪切刃处缩小的断面上出现裂纹,如图8-3c所示。
对于所需要剪切的材料,若间隙适当时,裂纹将相向扩展并最终相遇,实现材料的最终完全分离。
凸模继续下行将冲下的部分经毛坯通过料架推入凹模的漏料孔。
压力中心
如果所冲裁的零件轮廓是不规则形状,滑块一侧的剪切力的总和将远远超过另一侧的剪切力。
这种不规则形状将导致压力机滑块处在弯曲力矩的作用下,从而产生偏斜和变形。
因此,寻找一个能使剪切力的总和对称(平衡)的点是很有必要的,这个点就称之为压力中心,它是冲裁轮廓线的重心,而非(封闭区域内)面积的重心。
间隙
间隙是一副模具凸、凹模之间的配合空间。
剪切刃之间的合理间隙可以确保裂纹汇合。
剪切刃的撕裂部分将形成一条光亮带。
对于剪切刃的最佳精度,合理的间隙是必须的,其大小取决于所冲压成型材料的种类、厚度、韧度(硬度)。
在图8-4粗略地描述了间隙、塌角深度以及断口。
图8-5粗略地描述了毛坯或落料件上的断面特征以及合理的间隙。
毛坯的剪切断面的上部拐角与落料件的下部拐角都将形成一个圆角,在此恰好是凸、凹模刃口接触材料的区域。
这个圆角是由于(材料发生)塑性变形引起的,并且在冲裁比较软的金属材料时圆角带会更明显。
过大的间隙将在这些拐角处形成更大的圆角,而在相对的另一面的拐角处出现大的毛刺。
冲裁力
剪切工件材料所需要的冲裁(剪切)力可以使用如下公式进行计算:
or
(对剪切轮廓线)
or
(对圆形孔)
卸料力
从凸模上卸下材料的力可以使用如下公式进
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