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嵊州市銀力機械有限公司
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數控沖床及沖模技術在 鈑金制作行業中的應用與發展

創建時間:2020-09-01 11:12 瀏覽次數:1060

鈑金加工工藝主要包括沖孔、淺拉伸和壓印,其加工的工件具有形狀復雜、零件較高等特點。采用傳統的普通沖床,加工效率低、質量不高。數控轉塔沖床與普通沖床相比,模具庫數量多,可自動換模,節省換模時間;具有自動化程度高的特點,在質量與效率上都有很大的優勢。本文將從數控轉塔沖床的發展、加工工藝應用、加工工藝存在的問題及對策、數控轉塔沖床模具的介紹及應用這四個方面進行簡單概述。

數控轉塔沖床的發展

數控沖床起源于美國WIEDEMANN公司,1932年該公司生產出了簡單型回轉頭沖壓機床。經過多年的發展,數控技術、液壓技術、伺服電機技術不斷推陳出新,數控轉塔沖床也在更新換代。從其誕生到現在,主要經歷了以下三個發展階段。數控機械轉塔沖床數控機械轉塔沖床工作原理為:離合器控制沖頭沖壓動作,主電機帶動飛輪旋轉,利用飛輪旋轉產生的慣性力對工件進行沖孔或成形加工。優點有:機械結構相對簡單,機床占地面積小、產品成本低、故障率低以及性能穩定等;缺點是沖壓效率低,沖壓行程不可調,沖壓速度低、噪聲大。代表產品有日本村田機械Muratec的 C系列沖床、日本天田AMADA的ARIES 系列等。

數控液壓轉塔沖床

數控液壓轉塔沖床通過電液伺服閥控制液壓缸上下動作,液壓缸與沖頭組件連接,從而控制沖頭的沖壓動作。優點有:沖壓速度較快,綜合效率較高;缺點是液壓系統對環境要求較高,溫度太高或者太低都會影響機床正常工作,液壓油需要定期更換,且更換的油對環境有影響。國外代表產品有芬蘭FINN-POWER的X5液壓沖床、日本村田機械Muratec的 V系列沖床、日本天田AMADA的VIPROS系列沖床;國內代表產品有亞威的 HPH/HPI/HPQ系列沖床、金方圓的VT 系列沖床等。

數控伺服轉塔沖床

數控伺服轉塔沖床是當代主流技術產品,代表了數控沖床的發展方向。主傳動結構形式主要有曲柄連桿結構、肘桿式結構、斜楔式結構、擺桿式結構等。伺服電機的高動態特性使沖頭沖壓頻次進一步得到了提高,產品的綜合效率更高,更加節能環保。國外代表產品有日本村田機械 Muratec的M系列沖床、日本天田AMADA的AE系列和EM系列沖床、意大利Prima Power 的E5X沖床;國內代表產品有亞威的HPE系列沖床、金方圓的 MT系列沖床等。

數控轉塔沖床的加工方式及加工工藝應用

數控轉塔沖床加工方式可分為單次沖孔、步沖、蠶食、單次成形、多次連續成形等幾種形式。從加工工藝角度,數控轉塔沖床可完成的加工工藝主要包括:沖孔、淺拉伸和壓印。沖孔主要是沖方孔、圓孔、腰形孔等;淺拉伸主要有凸包成形、翻邊、百葉窗、滾筋、滾臺階等;壓印主要有沖壓商標、標記、字符等。數控轉塔沖床的加工工序主要分為先下料后沖壓和沖壓套裁加工兩種。兩種方式在效率上有所區別。對于單件形狀規整的工件可以先下料,后沖壓加工,省去裁邊的時間,效率會高一點;對于批量加工的工件來說,套裁加工方式的優勢顯得十分明顯。下面對其進行數據的分析及對比。

先下料,后沖壓

在進行下料時,首先要對板材進行剪裁,按照零件的外形尺寸要求,使用剪板機或者其他方式下料,然后用自動編程軟件進行模具匹配圖形處理,自動生成加工程序,用數控沖床進行自動加工。如圖1所示,板件加工尺寸為480mm×480mm,在一張長、寬尺寸為2500mm×1500mm的板材上可以加工出此種矩形板料15塊。如果單個零件下料時間為 30秒,則總下料耗時為7分鐘30秒。在此過程中,需要人工將下好料的板材放置在沖床上進行加工,單個工件加工需要 4種模具進行 166次沖壓,單件加工耗時41秒,則15件工件加工總耗時 10分鐘15秒,再加上裝卸工件的時間,1 件按15秒計算,15件裝卸總時間需要3分鐘 45秒。整個過程加起來,總耗時21分鐘30秒。

數控沖床及沖模技術在 鈑金制作行業中的應用與發展

(a)圖紙 (b)CAD 圖

圖 1 單個零件加工

沖壓套裁加工

圖 2所示為沖壓套裁加工方式。排料在整個板材上進行,將15個零件整齊排布,利用沖床長方模具將各個零件單獨切斷分開。為了零件的脫落,需要增加微連接。零件與零件之間留有5mm間隙,這是切邊模具的尺寸寬度。此種加工工藝需要 5種模具,沖壓1850次,整個過程需要11分鐘10秒。加工完成后,需要對各個零件之間的微連接進行切斷打磨處理,耗時按 4分鐘計算??偣埠臅r約 15分鐘10秒。通過以上數據分析對比可知,批量生產的鈑金件可以用套裁的方式進行加工,既提高了生產效率,同時操作工又不需要頻繁更換板料,降低了勞動強度。

數控沖床及沖模技術在 鈑金制作行業中的應用與發展

圖 2 沖壓套裁加工

加工工藝存在的問題及對策

數控轉塔沖床加工工藝存在的問題主要有板材表面壓傷、板材表面劃傷、加工后的板材發生變形、加工后的板材產生毛刺大等,下面分別進行描述。

板材表面壓傷

產生壓傷的原因主要有以下幾點:⑴板材表面有雜物;⑵刀具上下模刃口處有廢料;⑶轉盤中間有雜物;⑷加工過程中產生廢料反彈導致壓傷。相應的解決措施有:⑴加工前對板材表面進行清理,去除雜物;⑵根據不同板厚、不同材質的板材合理的選擇下模間隙,并及時檢查模具刃口,對模具做好工作;⑶定期對轉盤中間及周邊進行清理,去除廢料等雜物;⑷合理選擇模具,例如加工不銹鋼板材時,選擇加涂層的模具(涂層的作用:1)降低板材的粘連;2)提高耐磨性能;3)增強模具的表面硬度;4)延長模具的使用壽命);選擇防廢料下模及防廢料反彈模具;模具研磨后需要進行退磁處理等。

板材表面劃傷

產生劃傷的原因主要有這幾點:⑴沖壓時預壓點過低,板材移動過程中模具與板材發生摩擦,產生劃痕;⑵人工在上料、下料過程中產生劃傷;⑶人工對板材表面拋光打磨時產生劃痕;⑷模具自身上下模表面有劃傷。相應的解決措施有:⑴簡化電氣程序,避免板材運動時與模具干涉;⑵人工上料、下料過程中兩個人進行,避免板材與其他硬物摩擦;⑶拋光打磨時盡量避免產生過多的劃痕,也可以使用去毛刺模具;⑷檢查模具表面是否有劃傷,如有可用油石對其進行打磨處理。

加工后的板材發生變形

如果在一張板材上沖很多的孔,板材不可能保持平直,很容易發生變形,這是由于沖切應力的累積造成的。每次沖一個孔時,孔周邊的材料會被向下拉伸,使得板材表面產生張力。沖切時向下運動也會造成板材下表面的壓力對于少量的沖孔,這樣的影響不明顯。但當孔的數量成倍增加時,張力和壓力作用會成倍增加,直至板材變形。相應的解決措施有:⑴可以使用多孔模來加工,減少沖壓次數,減少變形;⑵抵消這一效應的方法是首先每隔一個孔沖切,然后返回沖切剩余的孔。這種方法雖然兩種情況下加在板材上壓力相同,但是在沖壓剩余孔時產生的內應力可以抵消在沖壓沖孔時累積產生的內應力和材料壓縮。同時序列的孔也能夠吸收第二序列孔的一些扭曲變形。

加工后的板材毛刺大

產生的原因較多,主要有這幾點:⑴模具間隙選擇不合理;⑵模具自身問題;⑶機床模位上下同軸度跑偏;⑷模具上表面與打擊頭接觸時受力不均勻。相應的解決措施有:⑴依據模具手冊,針對不同加工板材時選擇合理的模具間隙;⑵將模具返修或更換新的模具;⑶調整機床模位上下同軸度至出廠要求檢查打擊頭及轉盤部件,找出原因并維護,保證模具上表面在沖壓時的受力均勻。

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