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                選擇剪刃需考慮的因素

                2018-11-18 16:02  瀏覽次數:

                 、剪切方法(表1)(圖1)

                1 ·單面剪切
                1) .未壓緊剪切
                棒料置放在下刀片上,上刀片作向下移動。刀片軸線可以垂直或傾斜于棒料軸線(圖

                I —a)

                2)·局部壓緊的剪切
                夾緊圈夾住的棒料置放在下刀片上,通過上刀片的向下移動被剪切下來。刀片軸線通常是垂直于棒料軸線,但還可以與棒料軸線成較小的傾斜角度(圖1一b)。剪切時,棒料可以在夾緊圈中不夾緊或固定壓緊。
                3).全閉式剪切
                棒料是在夾緊圈中壓緊,置放在下刀片上。被剪切部分的棒料直到上刀片接觸棒料之前是受壓緊狀態,隨后開始斷裂。刀片軸線垂直于棒料軸線(圖1—0。棒料可以在夾緊圈中不夾緊或固定壓緊。被剪下的棒料部分可以不壓緊或者可在夾緊圈中滑動。
                為改進剪切棒料的斷面質量,對如下兩種基本方法進行了研究
                第一種是利用高級工具設計,在普通剪床上進行精密剪切,但必須有某些特別的裝置,如雙面剪切工具或軸向加壓的剪切,其效果都較好。
                第二種是在專用高速剪切機床上用高速剪切獲得精密的斷裂分離。
                 

                圖1剪切工具的結構簡圖

                a—*壓緊的半圓模具,b—未壓緊的半圓模具及棒材夾緊圈,c—壓緊的圓形模具及棒材夾緊圈》 d—雙面剪切,e—軸向加壓的剪切法。
                2 ·雙面剪切
                單面剪切在棒料的橫截面上產生不均勻的應力場,這樣就影響裂紋的線性擴張。雙面剪切時,刀片的每次行程作用在棒料的兩個端面,其剪切力是對稱的。它的優點是棒料和坯料能自動夾緊及具有高的生產速度。這種概念容易擴大到剪切棒料數量,即多刃剪切,特別適用于小規格的斷面尺寸。但是,坯料長度的變化是不能調節的,不像簡單剪切模具那樣方便。
                雙面剪切見圖1一d所示。 3 ·軸向加壓的剪切
                在坯料的端面采用軸向壓應力,使剪切棒料中所產生的軸向壓應力增加(圖1一e)。這種方法對一定截面尺寸的軟材料是有效的,

                表1 模具或刀片剪切捧料方法的分類
                 
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                用足夠的軸向壓應力能達到像鏡面一樣的剪切 (圖2一c及2一d〉。固定和活動刀片可以制表面。 成整體式,也可以是鑲塊式。鑲塊部分需采用
                4 ·高還剪切 較少的昂貴工具材料,這樣在剪切各種棒料尺

                 目前,高速剪切速度最小為7米/秒〈或20 叭/秒),這在實際上已改善了坯料質量,在市場上已有特殊的高速剪切機床出售。但是,高剪切速度已不是普通的手段,用這種方法剪切鋼材,多數是起作用的。表2表示各種材料對高速剪切的適應性。一般,材料的裂縫敏感性較高,易產生小應變量的斷裂,通常其適應性都較好??梢哉J為,硬度值較高的材料對高速剪切的適應性較好。

                、有關刀片諸問題

                1 ·刀片設計
                刀片可以是開式或閉式的,這取決于剪切時棒料表面與刀片刃口的接觸范圍。因此方形或矩形截面棒料可以用方形刃口開式刀片沿平面剪切方形棒料可以用v型閉式模具沿對角線剪切(圓2一a)多圓形棒料可以用半圓形開式模具或圓形整體閉式模具沿直徑方向剪切

                合刀片

                表2各種材料對高速剪切的適應性

                能顯示出改善的材料

                英國標準 美國標準

                續表2

                不顯 不 出 改 善 的材料
                 
                英國標準 美國標準

                En 1 A- SAE I l 09
                En 2 A   SAE 1008
                En 2 B   SAE 1012
                En 2 C   SAE 1023
                En2D   SAE 1026
                En 8 A   SAE 1030
                En 4   SAE 1126
                En 6 A   SAE 1030
                En 6 K   SAE 1037
                Ell 8   SAE 1039
                En 9   SAE 1151
                E n 11   SAE 5160
                En18(熱軋棒材〉   SAE 5174
                En19(熱軋棒材)   SAE 4 14 7
                F,n31
                En32A
                  SAE 5 2 1 0
                En32B
                En32CSAE 1009
                En32M
                E月207 SAE 5120
                En352 SAE 6820
                En56B(鉻鋼) AISI 420
                M2級高強度鋼鋁合金 M 2級
                HE30WP
                尼英尼克鎳鉻合企
                ASTM B · 210
                N80A N080A)
                N108A N108)

                寸時比較經濟,并便于更換刀片。當剪切較大的棒料時,固定刀片和活動刀片可采用組合式,便于制造(圖2一a及圖2一c)。組合模具必須緊固,防止剪切時拼縫張開。組合及鑲
                鋁合金
                DS L64 BS L84
                BS 2 4 9
                BS 2874 CZ122 SAE 88
                (ASTM B124一2)
                BS2872 CZ122 SAE 88
                (A S T M B 12 4一2)
                BS 2874
                鈦合金
                C Z I l 4  
                1MT 3 ] 8A   AMS 4954A

                塊模具也可以緊配裝在刀架內(典型的過盈量是直徑的0 · 001毫米/毫米)。
                2.坯料質量
                剪切過程對坯料的特徵和質量的影響,般從以下三方面進行探討
                1 ·幾何尺寸參數
                被測剪切坯料的幾何特徵和理想坯料特微

                 
                〔C)
                圖8剪切后坯料幾何形狀的畸變 a一矩形棒料沿綾邊剪切,b一方形棒料沿對角線剪切》C一
                的偏差,通常以無量級形式表示。某些典型坯料質量的標準例子、見圖3及表3所示。沒有一個參數可以表示坯料質量的整個圖形,也不能說明其后續成形工藝的適應性。
                2 ·非幾何尺寸參數
                表3測量截面畸變時所計算幾何形狀的質量標準圖
                標準 方形棒料沿棱邊及矩形棒料剪切
                (平面刀片)
                圓棒
                (半圓刀片)
                方形棒料
                (半菱形刀片)
                0sect
                Øb
                 
                (90。一0。)/90。
                〈H一had) / H
                (H-bdi)/ H
                 
                (H-hind)/H
                dman/dma
                 
                (D-hrb)/D
                (D一hdD/D hf'/D
                (D一hpv)/D (D-hind)/D
                qmja/qmax
                (90。·儼)/90
                (Q-hrd)/Q (Q-hdi)/Q hfJQ (Q-hpv)/Q
                (Q-hind)/Q
                ·
                表4表示坯料的缺陷特微(它的術語及產生原因)。這是由于不適合的工具裝置所造成的。借調整工具能消除這些缺陷,并提供均勻結構的剪切表面,可在任意選擇毛坯的端面上測量表面粗糙度及其形狀。剪切端面上的相鄰材料是受到加工硬化的,可從坯料縱向及橫向截面上的顯微硬度變化查明其結果(圖4)。
                 
                圖4開式剪切時材料的加工硬化
                150剪床,工件尺寸t 42 · 5毫米,方形工具,平直刀片(:0。,阝:90。),不用壓板,刀片的相對間隙0 · 05毫米,剪切速度0 · 02米/秒
                沒有單個的數量值可以說明坯料端面的織構加工硬化。
                3 ·一致性參數
                較精密的金屬加工工序需要保持坯料重量的一致性。因為多余材料會使工具產生過大應力甚至破壞多當材料不足時,會導致變形零件的不完整。容器的反擠壓要求端部有一定的平行度,而正擠壓就不需要。對某些成形工序來說,剪切表面的織構及硬度可能是不適合的。采用自動化秤量技術使坯料重量能保持極小的公差。剪切后的卸料還需使坯料端部保持平行。但是對于消除織構能做的甚少,而加工硬化可通過坯料的后續退火來消除。這些措施將增加毛坯費用,因此只有在絕對需要時才采取。
                3 ·刀片參數
                刀刃制成傾斜角度、楔角及孔隙傾斜角(表5),將顯著影響剪切坯料的質量狀太、0 從一種剪刃到另一種,刀片的幾何形狀是不相同的,應按如下的參數規定
                1 ·棒料與活動刀片之間的間隙CB(圖 5):刀口尺寸的主要數值超過棒料截面尺寸。
                2.棒料與固定刀片〈模具)之間的間隙 CD〈圖5),模具孔尺寸的主要數值超過棒料截面尺寸。
                3 ·刀片之間的絕對間隙U(圖6):在通過棒料軸線的垂直平面內的兩刀刃之間的水平距離。
                4 ·刀片之間的相對間隙Us(圖7 ):刀片之間的絕對間隙U與原棒料直徑D〈圓棒)或原棒料高度H(方形或矩形棒)或原棒料對角線長度L(正方棒料沿對角線剪切)的比例,即

                 

                國際生產技術會議(ICME)

                會議于1980年8月25一27日在澳大利亞Mel bourne大學召開。有關塑性加工的部分講演題錄
                (1)普通沖裁及精密沖裁的機理
                (Th-omson P. E.等,澳大利亞)

                (2)Extrolling法的可能性的理論評價(工藤等,日本)

                (3) 鋁合金冷擠壓的擠壓力預測用圖表及公式(Farmer L. E,,澳大利亞)
                (4) 確定高應變速度壓縮的動態應力一應變曲線的工程方法(內田,日本)

                (5)高強度低合金鋼的成形(Gibson

                T. J.等,澳大利亞)
                (6)型材擠壓用擠壓模的CAD用計算機圖形系統(Gunasekere JOS,澳大利亞)
                陳祝同摘譯自《塑性亡加工》

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