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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)者帶來困難，甚至導(dǎo)致花費(fèi)大量的時(shí)間在計(jì)算上來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。這種做法可以消除可能的壓裂以及在很多場合我們不得不采用這種程序來防止這種情況的發(fā)生，即使他需要使用更多的材料。為了說明這個(gè)觀點(diǎn)，圖46用顆粒的方位表示一個(gè)簡單的零件，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)。一般說來，是顆粒的運(yùn)動(dòng)彎曲到30度已經(jīng)足夠來克服斷裂，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)方向通過刀具后來翻轉(zhuǎn)過來讓第二個(gè)通過時(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有被彎曲，留下的部分穿過板料是可取的。為了用圖來表示它，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，需要兩倍的改變來獲得同樣數(shù)量的組件。讓設(shè)計(jì)圖案橫過板料意味著斜度會(huì)更加小。最終當(dāng)金屬彎曲時(shí)任然要考慮到破裂，如果最初遇到這種困難，對特殊材料的修改經(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，我們再回到彎曲問題，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: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。為了確定這種觀點(diǎn)，在很多場合下，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=2.5+.75+1+3.35+1.25+.25+2.25+3.125=14.75 mm
孔的周長=2（∏×1）+（∏×1.5）=2×22×17÷7+22×3÷14=11 mm
所有加工余量的表面總長度=14.75=11=25.75 mm
使用上面的公式
壓力=剪切長度 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=剪切長度 材料厚度 剪切系數(shù)
圖8 中顯示的加工余量長度是
63+19+25+92+33+7+57+80=376 mm
孔的周長=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度=376+276=652 mm
用公式
壓力=剪切長度× 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)被說明了，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)換時(shí)
為了說明圓角尺寸，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)算這種類型的數(shù)據(jù)時(shí)，表格中這些與加工和測量相關(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。