冲压加工的对象一般为金属薄板料或薄料带,因此也称为板料冲压,因通常是在室温状态下进行,故也被称为冷冲压。冷冲压包括冷挤压和冷拉伸。
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冲压模具
冲压模具、冲床和料带(铝粒)是构成冲压加工的3个基本要素。
冲压模具是加压将材料分离,成型而得到所需工件的工艺设备。常规的拉伸模具零部件包括:落料上刀口、落料下刀口、落料内芯、压边圈、退料板、模柄、脱料圈、顶芯、垫块、凸模、凹模、定位圈、衬套、机械手。
一、冲床
冲床又叫压力机,是将圆周运动转化为上下往复运动的一种锻压设备。压力机分为机械压力和液压机。机械压力机包括摩擦压力机、曲柄压力机和高速冲床。压力机的公称压力、滑块行程高度、工作正面尺寸、滑块模柄孔尺寸、闭合高度、行程次数等是选用冲床的关键因素。模具的设计要与冲床匹配方可实现顺利生产。
1. 公称压力
冲床滑块下滑过程中的冲击力就是冲床的压力,公称压力的大小,标示冲床本身能够提供冲压力的大小,常用冲压的吨位来表示。常用的冲床吨位为30t、45t、60t、80t、110t、250t等。浅拉伸时冲床吨位应比计算的冲压力大30%左右,冷挤或深拉伸时冲床吨位要比计算出的冲压力大60~100%。
2. 滑块行程长度
滑块的行程长度是指由曲柄旋转一周滑块所移动的距离,其值为曲柄半径的2倍,选择冲床时,滑块行程长度应保证毛坯能顺利地放入模具和冲压件能顺利地从模具中取出,特别是深拉伸时,应使滑块行程长度大于制件高度的2.5~3倍。
3. 行程次数
行程次数即滑块每分钟的冲击次数。应根据材料的变形要求、产品的大小和生产效率来考虑。
4. 工作台面尺寸
工作正面的长、宽尺寸应大于模具下模架尺寸,并每边留出60~100mm,以便安装固定模具的螺栓、垫铁和压板。当工件或废料落下时,工作台面出料孔尺寸必须大于工件的尺寸。对有凸轮装置的模具,工作台面出料孔尺寸还应大于弹顶装置的外形尺寸。
5. 滑块模柄孔尺寸
滑块模柄孔直径应与模柄直径相符,模柄孔的深度应大于模柄的长度。
6. 闭合高度
冲床的闭合高度是指滑块在下死点时,滑块底面到工作台上平面之间的距离,冲床的闭合高度为最大闭合高度(Hmax)。当连杆调至最长,冲床的闭合高度为最小闭合高度(Hmin)。冲床的装模高度是指冲床的闭合高度减去垫板厚度(H1)的差值。冲压没有垫板,其装模高度等于冲床的闭合高度,模具的闭合高度是指冲模在最低工作位置时,上模架上平面至下模架下平面之间的距离。
模具的闭合高度(H)与冲床装模高度的关系为:
Hmin-H1+10≤H≤Hmax-H1-5
二、料带
料带是指从铝带母卷上按照一定宽度分切下来的铝卷料。
铝带的厚度一般为0.3~2.0mm,化妆品包材通常为0.35~0.8mm,宽度30~120mm。铝带按照使用性能可以分为镜面铝AI1080(常用作免抛光的盖类及天板、顶片)、普铝AI1070(化妆品包装通用铝材)、美铝AI5657(免抛光合金铝)、雾面合金铝AI3003(常用于药包材或雾面产品)、合金铝AI5657(常用于高亮度,不点胶装配的铝件)、合金铝AI6063(常用作斜管或中束)。
冷挤压模具(单工序模)
只有一个工位,在压力机的一次行程中,在同一工位上只能完成一道冲压工序的模具。如冷挤模是在常温下对挤压模模腔内的金属施加强大压力,使之从模孔或凸凹模间隙中挤出,从而获得所需要尺寸的一种加工方法。
复合冲压模
在冲床的一次行程中,在一副模具的同一位置上完成数道冲压工序。冲床一次行程一般得到一个冲压件。复合模也是一种多工序的冲模。它在结构上的主要特征是有一个既是落料凸模又是凹模的凸凹模。复合模按照工作件的安装位置不同,分为正拉伸复合模和反拉伸复合模。正拉伸复合模工作时板料是在压紧的状态下分离的,因此冲出的工件平直度较高,但冲孔废料落在下模工作面上不易清除,有可能影响操作安全和模具安全。反拉伸复合模的冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下,因此凸凹模内积存废料导致胀力较大,故反拉伸复合模受凸凹模最小壁厚的限制。复合冲压模不易冲制壁厚小于0.3mm以下的工件。同时采用刚性推件的倒装式复合模,料带不是处在被压紧的状态下冲裁,因而平面度不高,这种结构适合冲裁合金铝或壁厚大于0.3mm的普铝。
从正拉伸和反拉伸复合模的结构分析中可以看出,两者各有优缺点。正拉伸适合于冲制料较软或料带较薄的、平面度要求较高的冲裁件,还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。反拉伸不可冲制孔边距离较小的冲裁件,但其结构简单,又可以直接利用压力机的打料装置脱料。因其脱料方式可靠,便于操作,并为机械化出件提供了有利条件,故应用十分广泛。
总之复合模的生产率较高,冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高,料带的定位精度要求比级进模低,冲模的轮廓尺寸较小。但复合模的结构相对复杂,模具精度要求高、成本较高,复合模主要用于生产产品高度不高、精度要求高的冲裁件,如肩套、粉盘、铝片、面霜盖等。
如下图所示,为方形肩套成型冲孔复合模:

多工位连续模
在冲床的一次行程中,在不同的工位上逐次完成二道或二道以上冲压工艺的模具。若凹模润滑充分,冲床精度高,使用高光泽合金铝,制品可不用机械抛光,直接氧化就可以得到外表光洁的铝氧化成品。多工位连续模结构简单,互换性强,目前在化妆品行业使用非常广泛。
级进模
在冲床的一次行程中,在模具的不同位置上同时完成数道冲压工序,级进模所完成的同一工件的不同冲压工序是按一定顺序,相隔一定步距排列在模具的送料方向上的。压力机一次行程可得到一个或多个冲压件,因此生产效率很高,减少了模具和设备的数量,便于实现冲压生产自动化。但级进模结构复杂,制造困难,成本高,多用于生产批量大,精度要求高,需要多工序冲裁的小零件的加工,一般用于全高小于20mm的零件加工(如夹口类、按钮类产品和粉盘)。
单工序冷挤模、复合模、多工位连续模和级进模的特点比较



































