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沖壓中材料的利用
有效的利用板料使浪費(fèi)降低到最低限度是模具設(shè)計(jì)中一個(gè)很重要的因素，雖然工件制圖能夠經(jīng)常給模具設(shè)計(jì)者帶來(lái)困難，甚至導(dǎo)致花費(fèi)大量的時(shí)間在計(jì)算上來(lái)尋求最佳的加工余量，這些都是值的的。
很多工件在被彎曲時(shí)要通過(guò)已經(jīng)被軋制的方向，這應(yīng)該在工件圖上用顯著的箭頭表示出來(lái)。這種做法可以消除可能的壓裂以及在很多場(chǎng)合我們不得不采用這種程序來(lái)防止這種情況的發(fā)生，即使他需要使用更多的材料。為了說(shuō)明這個(gè)觀(guān)點(diǎn)，圖46用顆粒的方位表示一個(gè)簡(jiǎn)單的零件，這個(gè)軋制的方向經(jīng)常指使用這種方式——-在經(jīng)過(guò)材料的轉(zhuǎn)角處。浪費(fèi)是很顯然的，但是我們必須這樣做，因?yàn)楹竺娴膹澢僮饕箢w粒按照這個(gè)方向移動(dòng)從而避免破裂的危險(xiǎn)。一般說(shuō)來(lái)，是顆粒的運(yùn)動(dòng)彎曲到30度已經(jīng)足夠來(lái)克服斷裂，同時(shí)這有時(shí)候有利于節(jié)省材料。
我們必須加上一些尺寸來(lái)表示板料的寬度和每個(gè)加工余量所需要的材料區(qū)域，這些后面的數(shù)據(jù)很重要因?yàn)樗o出了不同特殊工件設(shè)計(jì)圖案之間的比較，因此在B板料中留下的加工余量是更加經(jīng)濟(jì)的，決定顆粒的箭頭是一個(gè)決定性的因素。擠壓相互之間的片料是一種節(jié)省材料的特殊方法，這兩個(gè)例子展示了這是怎樣完成的。如果有可能采用B 中的布置圖案方式，那么就可以利用三角形部分，使之不浪費(fèi)，這樣可以避免6%的材料被浪費(fèi)。當(dāng)板料從一個(gè)方向通過(guò)刀具后來(lái)翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)讓第二個(gè)通過(guò)時(shí)，我們應(yīng)該注意到第一個(gè)加工余量的細(xì)節(jié)部分，所以允許圖中所顯示的空白部分。
圖46C顯示了同樣的加工余量，它們是被緊挨著布置的。同時(shí)這意味著在板料寬度和斜度中加工余量之間的調(diào)整。留下這個(gè)部分的方式與B中所展示的一樣，但并不是右角邊的顆粒和在那個(gè)例子中所說(shuō)的每個(gè)加工余量的草繪圖一樣。如果A 中角的設(shè)定是不必要的以及那個(gè)部分在后面的操作中不需要彎曲，這些意味著顆粒的方位不需要考慮，那么在每個(gè)工序中這個(gè)區(qū)域的觀(guān)察表示最好的排樣方法和從這個(gè)因素講設(shè)計(jì)加工余量的刀具也被確定了。當(dāng)從外面買(mǎi)相關(guān)設(shè)備時(shí)，繪制圖形應(yīng)該表示出模具中沖頭的位置、導(dǎo)向材料的寬度和考慮材料順序的一些信息。
圖47 展示了一系列被各自布置在板料中部件，在試圖去設(shè)計(jì)一個(gè)加工余量的刀具之前，每個(gè)部分的排樣是必須的。有一種觀(guān)點(diǎn)是值得注意的。盡管處理這樣的材料顯然很容易，但是用箭頭標(biāo)出工件的長(zhǎng)度方向很少被認(rèn)為是做這項(xiàng)工作的經(jīng)濟(jì)方法。所以假如這個(gè)部分在后面的工序中沒(méi)有被彎曲，留下的部分穿過(guò)板料是可取的。為了用圖來(lái)表示它，圖中展示了被安排在兩個(gè)方向的同樣的部件。如果B只有一半的板料是從同樣半徑的卷料中獲得的，需要兩倍的改變來(lái)獲得同樣數(shù)量的組件。讓設(shè)計(jì)圖案橫過(guò)板料意味著斜度會(huì)更加小。最終當(dāng)金屬?gòu)澢鷷r(shí)任然要考慮到破裂，如果最初遇到這種困難，對(duì)特殊材料的修改經(jīng)常能夠克服這種困難，同時(shí)不同程度的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明這一點(diǎn)。
板料之間的加工余量的距離隨著加工材料的厚度和表1中所給出的與材料厚度相關(guān)的搭邊值而改變。這些數(shù)據(jù)適用于半硬或硬質(zhì)軋制板料，而不適合于加工余量較大而且較軟的材料，因?yàn)橄噙B的邊易于被扭曲。我們建議將板料的側(cè)邊增加50%。在由狹長(zhǎng)的搭邊導(dǎo)致的地方，當(dāng)材料有向模具邊緣移動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，需要一個(gè)增加值。如果刀具不夠鋒利，這種情況也會(huì)發(fā)生。
有時(shí)侯，盡管試圖減小斜度或?qū)蓚€(gè)加工余量之間的搭邊值減到最小，條料的浪費(fèi)率也是比較高的。一個(gè)典型的例子就是圖47，條料G，但是將圓形的部分放在離薄板較近的位置要求更寬的條料隨之也產(chǎn)生了浪費(fèi)。
當(dāng)留出一部分空域后，我們?cè)倩氐綇澢鷨?wèn)題，有些部件可能要求兩次或更多次數(shù)的彎曲，這使單靠布置轉(zhuǎn)角處材料的顆粒來(lái)掩蓋所有的情況變的不可能。當(dāng)這些情況出現(xiàn)時(shí)，明顯的方法就是將零件放在最易通過(guò)顆粒移動(dòng)而彎曲的地方或接近它。另一方面，轉(zhuǎn)角處微小的改變可能使轉(zhuǎn)角發(fā)生最嚴(yán)重的兩種破壞，所以要避免零件破裂。當(dāng)零件留下了加工余量并進(jìn)行彎曲時(shí)，退火有助于提高其性能，但是如果彎曲后在留加工余量，那是不可能的。
從上面我們可以推斷出,板料中部件的排列可以分為三類(lèi):1.如圖46中的轉(zhuǎn)角布置2.單獨(dú)一塊板料,逆向運(yùn)動(dòng)3. 單獨(dú)一塊板料,直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).4.雙倍寬度, 逆向運(yùn)動(dòng).
最終我們可以從下面的公式中計(jì)算出每個(gè)區(qū)域的加工余量:
面積=板料寬度×板料的加工余量
所以A處的面積=72×49=3528
當(dāng)逆向運(yùn)動(dòng)如D所示
面積=106×53÷2=2809
他們中間的兩個(gè)到三個(gè)是經(jīng)常這樣被加工的，同時(shí)他們各自的面積也被決定了。一般的選擇要求每個(gè)加工余量提供足夠的滿(mǎn)足板料寬度的材料，這是可行的。
加工余量也是很重要的一個(gè)因素，為了連接留有加工余量的工件圖排布，在設(shè)計(jì)工作進(jìn)行之前我們必需考慮它。為了確定這種觀(guān)點(diǎn)，在很多場(chǎng)合下，當(dāng)沖裁帶有加工余量的小零件時(shí)，計(jì)算是必須的。因?yàn)閴毫C(jī)能夠提供足夠大的壓力而不必?fù)?dān)心它會(huì)停止工作.,然而具有復(fù)雜側(cè)面的條料以及有十幾個(gè)孔或孔半徑有25mm或孔徑更大的條料,需要一個(gè)壓邊力,當(dāng)然壓力可能會(huì)超出一點(diǎn),在噸位大一點(diǎn)的壓力機(jī)上是可行的.下面我們給出了計(jì)算公式:
英文公式
材料的壓邊力(噸)=切割的長(zhǎng)度 材料的厚度 每平方所需剪切力
圖48 以英寸和毫米展示了一個(gè)部分的尺度,,用上面的公式,我們可以得到;
加工余量的周長(zhǎng)=2.5+.75+1+3.35+1.25+.25+2.25+3.125=14.75 mm
孔的周長(zhǎng)=2（∏×1）+（∏×1.5）=2×22×17÷7+22×3÷14=11 mm
所有加工余量的表面總長(zhǎng)度=14.75=11=25.75 mm
使用上面的公式
壓力=剪切長(zhǎng)度 厚度 每噸剪切系數(shù)
=25.75 × 0.125 × 17.5 =56.35噸
這是去刃口比較鋒利時(shí)去除加工余量所需的壓力, 但是只要操作繼續(xù)進(jìn)行,這些數(shù)字將會(huì)很快的增加..
然而，并不是所有的刀具剪切，假如圖48 就是這樣的工件，這時(shí)適合沖裁的刀具不易裝在50噸的壓力機(jī)上工作。如果它們經(jīng)常處于鋒利狀態(tài)，在75噸的壓力機(jī)上，它們會(huì)產(chǎn)生很好的效果，但是，大多數(shù)使用者將它們安裝在100噸的壓力機(jī)上。表格給出了在各種材料上剪裁1英寸板料所需壓力機(jī)的噸位。
米制公式
當(dāng)遇到米制尺寸時(shí)，同樣用這個(gè)公式
所需壓力=剪切長(zhǎng)度 材料厚度 剪切系數(shù)
圖8 中顯示的加工余量長(zhǎng)度是
63+19+25+92+33+7+57+80=376 mm
孔的周長(zhǎng)=2（∏×25）+（∏×38）=2×22×25+22×38=1100÷7+836÷7=276
需要切除的加工余量的總長(zhǎng)度=376+276=652 mm
用公式
壓力=剪切長(zhǎng)度× 厚度× 剪切系數(shù)
因此，把它轉(zhuǎn)變成噸/米；52.858× 0.001= 53噸
或者把它轉(zhuǎn)換為英制噸位；53 ×0.984=52.1噸
這個(gè)圖中有一個(gè)小小的矛盾，它引用于英制尺寸但是這已經(jīng)被說(shuō)明了，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)換時(shí)
為了說(shuō)明圓角尺寸，最近的毫米英制單位已經(jīng)給出了，從而避免了十進(jìn)制毫米單位。
當(dāng)計(jì)算這種類(lèi)型的數(shù)據(jù)時(shí)，表格中這些與加工和測(cè)量相關(guān)的具體數(shù)據(jù)經(jīng)常被用到
他們已經(jīng)在上面的兩個(gè)例子中得到了運(yùn)用。
李永強(qiáng)