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简述五金冲压件的绿色设计与电磁成形工艺

发布者:辰航五金 发布时间:2018-11-23

五金冲压件的尺寸精度是指冲压件实际尺寸与基本尺寸的差值,差值越小,则五金冲压件尺寸精度越高。引起五金冲压件尺寸误差的主要因素有:凸、凹模的制造精度;凸、凹模间隙;冲压后材料的弹性回复;生产过程中的偶然因素,如定位不准、材料性能不稳定等。五金冲压件的表面质量不应高于原材料的表面质量,否则需要增加后续加工才能达到,增加了生产成本。

所谓五金冲压件的绿色设计即在模具设计阶段就将环境保护和减小资源消耗等措施纳入产品设计中,将可拆卸性、可回收性、可制造性等作为设计目标并行考虑并保证产品功能、质量寿命和经济性。随着模具工业的发展,对金属板料成形质量和模具设计效率要求越来越高,传统的基于经验的设计方法已无法适应现代工业的发展。近年来,用有限元法对板料成形过程进行计算机数值模拟,是模具设计领域的一场革命。用计算机数值模拟能获得成形过程中工件的位移、应力和应变分布。通过观察位移后工件变形形状能预测可能发生的起皱;根椐离散点上的主应变值在板料成形限度曲线上的位置或利用损伤力学模型进行分析,可以预测成形过程中可能发生的破裂;将工件所受外力或被切除部分的约束力解除,可对回弹过程进行仿真,得到工件回弹后的形状和残余应力的分布。这全部,就为优化冲压工艺和模具设计提供了科学依据,是真正意义上的绿色模具设计。

研究表明镁合金是一种比强度高、刚度好、电磁界面防护性能强的金属,其在电子、汽车等行业中应用前景十分看好,大有取代传统的铁合金、铝合金、甚至塑胶材料的趋势。目前汽车上采用的镁合金制件有仪表底板、座椅架、发动机盖等,镁合金管类件还广泛应用于飞机、导弹和宇宙飞船等前端工业领域。但镁合金的密排六方晶格结构决定了其在常温下无法冲压成形。现在人们研制了一种集加热与成形一起的模具来冲压成形镁合金产品。该产品成形过程为:在冲床滑块下降过程中,上模与下模夹紧对材料进行加热,然后再以适当运动模式进行成形。

五金冲压件的电磁成形是高速成形的工艺,而高速成形不但可使铝合金成形范围得到扩展,并且还可以使其成形性能得到提高。用复合冲压的方法成形铝合金覆盖件的具体方法是:用一套凸凹模在铝合金覆盖件尖角处和难成形的轮廓处装上电磁线圈,用电磁方法予以成形,再用一对模具在压力机上成形覆盖件易成形的部分,然后将预成形件再用电磁线圈进行高速变形来完成后期成形。事实证明,用这样复合成形方法可以获得用单一冲压方法难以得到的铝合金覆盖件。

此种方法也适用于在冲床内进行五金冲压件成形品的联结及各种产品的复合成形。许多难成形的材料,例如镁合金、钛合金等产品,都可用该种方法冲压成形。由于这种冲压要求冲床滑块在下降过程中具有停顿的功能,以便对材料加热提供时间,故人们研制一种全新概念的冲床,数控曲轴式伺服马达冲床,利用该冲床还可在冲压模具内实现包括攻螺纹、铆接等工序的复合加工,从而有力地拓展了冲压加工范围,为镁合金在塑性加工业广泛应用奠定了坚实的基础。

一般五金冲压件的板料冲压仅能成形等壁厚的零件,用变薄拉伸的方法较多能获得厚底薄壁零件,冲压成形局限性限制了其应用范围。而在汽车零件生产中常遇到一些薄壁但却不等厚的零件,用单一的冲压与冷锻相结合的复合塑性成形方法加以成形,显得很容易,因此,用冲压与冷锻相结合的方法就能扩展板料加工范围。其方法是先用冲压方法预成形,再用冷锻方法终成形。用冲压冷锻复合塑性成形,其优点为:一是原材料容易廉价采购,可以降低生产成本;二是降低单一冷锻所需的大成形力,有利于提高模具寿命。


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