德国精冲件冲裁、切边和冲孔断面质量标准

冲 技 耐⑤斯 撬 。 磊 Http：／／www．nicemachine．net E-mail：nice@nicemachine．net 德国精冲件冲裁 切边和冲孑L断面质量 中国北方工业公 司(北京 100053) 周 开华 译 杭州哈德森汽车部件有限公司 陈幼琳 校 【摘要】详细介绍了德国师协会制定的精冲金属工件冲裁、切边和冲孔的冲裁面质量标 准，希望对国内相关行业有一定的参考价值。 关键词 ：精冲件 ；德国标准；冲裁；切边 ；冲裁面质量 Section Quality Specification of Blanking and Cut Edge and Piercing of Gemany Fine Blanking Parts 【Abstract】IntI．0duced section quality specification of blanking and cut edge and piercing of fine blanking parts by German Engineer Association，hoped that had a certain reference value to the domestic related profession． Key words：fine blanking parts；Gemany specification；blanking；cut edge；blanking section quality l 精冲定义 精冲是用金属板料平面产品、型材和半成品工 件，进行冲切、落料和冲孔而成。通过齿圈压人材料、 小冲裁间隙和三向作用力，而在剪切区形成不同的应 力状态变化，工件可以在无撕裂和断裂下冲裁。冲裁 面无须整修即可作为功能面使用。工作过程在图 1中 图1 精冲工作过程 一 齿圈力 卜 反压力 氏一冲裁力 t一退料力 R 一顶件力 1．导板(压板)2．凹模(阴模)3．冲裁凸模 4．顶件器 5．内形凸模 6．退料杆 7．精冲材料 8．精冲零件 9．内形废料 表示，有凹模、凸模、导板(压板)和顶件器。 2 精冲特性参数 精冲特性参数如图2所示，不涉及尺寸 ，只适用于 内、外形冲裁。 3 冲裁面特性 3．1 REM照片和粗糙度 图3是 REM(扫描电子显微镜)照片，这是抗拉强 度400N／mm 的非合金渗碳钢 C10，料厚尺寸 2mm，绝 对冲裁间隙为 0．01mm，相 当于冲裁间隙为料厚的 0．5％。在总压力 400kN的液压精冲机上，用 14mm／s 的冲裁速度冲裁而成。 由此，得到的粗糙度值，表述在图4粗糙度值剖 面轮廓图内。 — 一 一 | I 一 1．．．．．．．．．L．_ ，r { L f 卜 『 ． l 6一 = ，。 ． 些． 100％光亮面 毛刺侧凸边 图2 精冲冲裁面特性参数 一 料厚 6厂 塌角宽度 厂 塌角高度 r_光亮冲裁 一 光亮冲裁面 一断裂 一断裂面 f厂 撕裂长度 6厂 撕 裂宽度 『_凸边高度 b『_凸边宽度 一鱼鳞状断裂高度 6 一鱼鳞状断裂宽度 6 一毛刺宽度 一毛刺高度 一冲裁 面棱边角度 6 边缘区强化 (日 『-基体硬度 HV 一冲裁 面硬度) Rr_光亮冲裁面粗糙度值 《模具制造)2008年第7期 维普资讯 http://www.cqvip.com 耐⑤斯 瓶 。 Http：I／www．nicemachine．net E—mail：nice@nicemachine ．net ·精 冲 技 术 · 90 75 (％) J J J J { 图5 光亮冲裁、断裂和撕裂定义 5一料厚 l，5一断裂时最小光亮冲裁面 Jl翱 一鱼鳞状断裂时最小光亮冲裁面 6 一鱼鳞状断裂宽度 6— 一按使用者需要可确定所有 b 总和 撕裂按表面对比标准Nr．I，2，3或 4(VDI 3345规程)来分级 实际上，当确定光亮冲裁面时，不考虑塌角侧k。 在断裂 时最少光亮冲裁面和在鱼鳞状断裂时最少 光亮冲裁面，都与材料厚度s有关。在图纸上要标出 光亮冲裁面的百分数，例如，标注 100／90，表示精冲 要超过整个厚度，允许鱼鳞状断裂总计为 10％，或者 说光亮冲裁面至少为 90％。 3．3 图纸标注 所要求的光亮冲裁面，是影响模具寿命和作业安 全性。因此，要限制必要的尺寸。并标注在零件图内进 行必要的分级(见图 6)。 5 6 图6 不同光亮冲裁数据的精冲零件，在图纸上标注示例 如同在图纸上标注部分 ，实际常用参数 Ra值 (见VDI 3345技术规程) 4 棱边塌角 塌角宽度 b 和高度 h ，位于毛刺侧对面 (见图 7)。它取决于不同的冲裁零件条件和模具条件因素。 例如：在凸出和凹人转角的圆角半径和角度、料厚、材 料种类 、材料强度和材料金相组织，同时还有凹模和 凸模刃口的圆角，齿圈作用及其他影响因素。 由于在模具上采取特殊和无塌角材料，塌角 可减小超出一般尺寸。 h 图 7 精冲零件上几何图形和塌角 R一转角半径 一转角角度 s一冲裁零件厚度 6 一塌角宽度 7 一塌角高度 厂^ 毛刺高度 4．1 塌角高度和宽度 塌角宽度和高度是相互连接的 (见图8)。 散布 范围是由于选择因素所造成的，在一般模具条件下， 得到塌角宽度和塌角高度关系为： 6E 5k (mm) 冲件 厚度 《 枢 援 驿 O，2 O 1．8 2 3 4 ’r’1 —T_— r 材料： StW22，stW23 Rst37．2 O 1 2 3 4 5 into 棱边塌角宽度6 图 8 塌角宽度和塌角高度的关系 · 2· 《模具制造))2o08年第7期 ∞跖 维普资讯 http://www.cqvip.com ·精 冲 技 术 · 耐①斯 撬 。 嘉 Http：／／www．nicemachine．net E-mail~nice@nicemachine．net 4．2 塌角高度、冲裁轮廓和材料的性质 冲裁零件厚度，严重影响棱边塌角高度(见图 9)。 恒 援 骚 冲件厚度 图9 塌角高度取决冲件厚度和材料 在图 10中可看出非合金调质钢 C60，厚度 5mm 时，冲裁零件强度的影响。通过软化退火钢带的不同 冷轧度，可达到较高的强度值。 恒 援 骚 嗣 抗拉强度 图 10 塌角高度取决于冲裁零件强度 通过软化退火钢带冷精轧，将影响棱边塌角高度 k的增高。 从棱边塌角高度k 出发，怎样确定在直线轮廓上 100％。涉及棱边塌角高度，取决于角度和半径的大小 (见 图 l1)。 5 光亮冲裁粗糙度值 光亮冲裁面的粗糙度值，随塌角侧向毛刺侧逐渐 增加。为了得到相对的测量值，测量应在零件厚度中 心位置和90。相交于冲裁方向上进行。 用不同的模具元件冲裁的零件，冲裁面的粗糙度 值 蜊，可在3p,m-15p,m范围，如果使用涂层元件， Rz蜊值可在 llxm-31xm之间(见图 12)。 I 恒 嫒 骚 啦 o?rIlm ％ 600 f 500 400恒 300援 200骚 l0O L．7~．ooI· o 5o， 直线外形 180o l2O。 9O。 6O。45。 转角角度 ‘ ’ 1．oo 图 11 与角度和半径有关的棱边塌角高度， 与直线冲裁棱边的比较关系 读数举例：转角角度 90。，转角半径 2．0=280％是指在直线冲裁棱 边的塌角高度 和 。值，可由图12中所列关系求得： z D ≈6R。( m) 精冲冲裁面， 吲值一般在 5tzm-25tzm。而实际 可能达到的测量值，受零件厚度，材料强度和润滑，特 别是模具状况的影响。如果 ．R 值在 101zm以下，因 此，就必须要保证涂层的模具元件的可靠性。 ： 惶 辍 1 量 材料 StW22／stW 23 St2K4Q／St2K50 C101C15 6 lc M rM nC 。 r5 l2 器 圈带TIN涂层冲裁元 0 2 4 6 8 lO l2 l4 16 um 冲裁面粗糙度值R Ⅲ 图 12 精冲冲裁面粗糙度值 凡和 6 冲裁面一棱边角度 实际上 ，冲裁面一棱边角度 O／，通常不仅不以度 计，而且表现为冲裁面倾斜度(见图 13)。 m 蕊 惶 辍 量 零件厚度 5 图 13 冲裁面斜度取决于零件厚度 《模具制造))2008年第7期 ·3 · 卿东莞明利钢材模具制品有限公司 鲢 — 鞣轻铜桃 ． ———蠕 朗 团 ．二 一 ～ ～ 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 耐①斯 飘 。 嘉磊 Http：／／www．nicemachine．net E—mail：nice@nicemachine ．net ·精 冲 技 术 · 由图 13计算出平均倾斜值为：0．0026ram／ram零 件厚度。这意味着垂直于冲裁面的每 1mm的冲裁零 件厚度，平均偏差为0．0026ram。 在外轮廓，冲裁零件毛刺侧倾斜值大于塌角侧， 而在内轮廓，毛刺侧倾斜值则小于塌角侧。 7 冲裁毛刺 精冲无毛刺是不可能的。冲裁毛刺是在冲裁过程 终了时形成的。此时，材料在冲裁间隙、拉应力作用下 断裂。冲裁毛刺位于棱边塌角对面。 通常，要求无毛刺工件，即采用适当的除去。 例如：砂带磨削、刷净、振动光饰(见图 14)。 冲裁次数 图l4 毛刺宽度和毛刺高度取决于冲裁次数 8 边缘的硬化范围 由于精冲是流动一剪切过程 ，工件材料的晶粒 ，在 冲裁方向形成强烈的变形。形成塌角高度和宽度的棱 边塌角和硬化的边缘区(见图 15)。 图15 精冲零件塌角和冷作变形 基于流动一剪切过程而产生了强烈的冷作硬化 ， 在用厚度 14．5ram，C45软化退火钢精冲凸轮时，在冲 裁面表面和不同的表面距离出现强烈的冷作硬化 ，表 面上最高硬度，比基体材料硬度大两倍。 在距冲裁表面约 3ram处，达到不变形的基体材料 硬度，典型的硬度曲线 ，是从塌角侧向毛刺侧逐渐增 高(见图 16)。 韦氏硬度(HV ) ． 图 16精冲表面的冷作硬化曲线，凸轮 14．5ram厚度， 钢 C45(原始硬度=190HV~) 冲裁表面冷作硬化 ，取决于零件厚度、原始强度 和材料种类(见图 17)。 醢 足 极 {醛 量 2oo 240 280 320 36o 4oo 44O 韦氏硬度(HV ) 图 17 冲裁表面硬度取决于不同材料种类的冲裁厚度 9 凸边 精冲可能形成凸边(见图2)，这是 100％光亮冲裁 面的轮廓范围内，横向镦压材料所致。凸边位于毛刺 侧，凸边高度 h 可达材料厚度的5％，凸边宽度 6 可 达材料厚度的30％。 l0 参考文献 【1] Guidi，A．：Nachschneiden u．Feinschneiden．Mtinchen：Carl Hanser．1965． [2】 Kr~imer．W．：Untersuchungen beim Genauschneiden yon Stahl und NE —MetaUen． Beficht Nr． 14 a．d．Inst． far Umformtechnik der Universitat Stuttgart(TH)．Essen：Veflag · 4 · 《模具制造)2008年第7期 《 恒霉 4 镁 维普资讯 http://www.cqvip.com ·qFr冲 技 术 · 耐④斯 撬 。飞]~模~076好9-22帮708手240 Http：／／www．nicemachine．net E-mail：nice@nicemachine．net W．Girardet，1969． [3] Birzer, F．：Werkstoffeinflusse beim Feinschneiden． KEM Konstruktion．Elemente，Methoden(1969)Nr．2 [41 Birzer．F．：Die Kahverfestigung beim Feinschneiden．Schweizer Maschinenmarkt(1973)Nr．11,S．48／51 [5]5 Singer．H．： Wirtschafthches Feinschneiden mit optimalen Werkstoffen．Techn． Rundschau(1976)Nr．12，S．13／14 und Nr．19．S．19／21 [6】 Bime~ F．，Haack，J．：Feinschneiden，Handbuch 硒r die Praxis． Bem：HaUwag AG，1977． [7] Radtke，H．：Untersuchungen des Feinstanzvorganges．Forsch．一 Ber．des Landes NRW Nr．2152．K6In und Opladen， Westdeutscher Verlag [8]8 Feintool AG Lyss：Feintool —Rubea Oberflachen — Vergleichsnormal [9] VDI 3345 Feinschneiden(Ausg．Mai 1980) [10] K 6 nig．W．，Rotter⋯F Strassburger，Ch．und Maid，O．：Neue M6 glichkeiten in der Feinschneidtechnologie dutch hochfes~ peditarme stahle．Tz far Metallbearbeitung(1982)，Nr．3，S． 52，58 [1 1】 Feintool AG LySS： Information-Zeimchrift fur die Feinschneidtechnik Nr．1 bis 29 [12】 Lange，K．und Balbach，R．：Feinschneiden—neue Entwicklungen in der Anwendungstechnik．Konstrukfion 36(1984)Nr．6．S． 211／217 ．：c 方法、要点、技巧、结构形式等。第8章介绍了实用多工位级进模32例，如空调器翅片模，带有冲裁、压弯、成形的级进 模，微型壳类件连续拉深模，硬质合金长寿命级进模等。在这些实例中，传统与现代相结合，更多的现代的“三高”模 具结构 ，从不同角度可以了解这些模具的具体结构特点。第9章介绍了级进模材料的选用与热处理。第10章介绍级 进模的制造和装配要点 ，关键零件加工举例，以及级进模的试冲、调整、维修、保养要领等。最后为附录，选编了模具 设计中常用的一些参数。本书可供从事冲模设计的技术人员和相关人员使用，也可供有关专业院校师生参考。 本书定价：68． 本书定价：85 《模具制造))2008年第7期 · 5· 维普资讯 http://www.cqvip.com