簡述五金沖壓件的綠色設(shè)計(jì)與電磁成形工藝

五金沖壓件的尺寸精度是指沖壓件實(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則五金沖壓件尺寸精度越高。引起五金沖壓件尺寸誤差的主要因素有：凸、凹模的制造精度；凸、凹模間隙；沖壓后材料的彈性回復(fù)；生產(chǎn)過程中的偶然因素，如定位不準(zhǔn)、材料性能不穩(wěn)定等。五金沖壓件的表面質(zhì)量不應(yīng)高于原材料的表面質(zhì)量，否則需要增加后續(xù)加工才能達(dá)到，增加了生產(chǎn)成本。

所謂五金沖壓件的綠色設(shè)計(jì)即在模具設(shè)計(jì)階段就將環(huán)境保護(hù)和減小資源消耗等措施納入產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，將可拆卸性、可回收性、可制造性等作為設(shè)計(jì)目標(biāo)并行考慮并產(chǎn)品功能、質(zhì)量壽命和經(jīng)濟(jì)性。隨著模具工業(yè)的發(fā)展，對(duì)金屬板料成形質(zhì)量和模具設(shè)計(jì)效率要求越來越高，傳統(tǒng)的基于經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法已無法適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展。近年來，用有限元法對(duì)板料成形過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬，是模具設(shè)計(jì)的一場革命。用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬能獲得成形過程中工件的位移、應(yīng)力和應(yīng)變分布。通過觀察位移后工件變形形狀能預(yù)測可能發(fā)生的起皺；根椐離散點(diǎn)上的主應(yīng)變值在板料成形限度曲線上的位置或利用損傷力學(xué)模型進(jìn)行分析，可以預(yù)測成形過程中可能發(fā)生的破裂；將工件所受外力或被切除部分的約束力解除，可對(duì)回彈過程進(jìn)行仿真，工件回彈后的形狀和殘余應(yīng)力的分布。這全部，就為優(yōu)化沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)提供了依據(jù)，是意義上的綠色模具設(shè)計(jì)。

研究表明鎂合金是一種比、剛度好、電磁界面防護(hù)的金屬，其在電子、汽車等行業(yè)中應(yīng)用前景看好，大有取代傳統(tǒng)的鐵合金、鋁合金、甚至塑膠材料的趨勢。目前汽車上采用的鎂合金制件有儀表底板、座椅架、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋等，鎂合金管類件還廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、導(dǎo)彈和宇宙飛船等前端工業(yè)。但鎂合金的密排六方晶格結(jié)構(gòu)決定了其在常溫下無法沖壓成形。現(xiàn)在人們研制了一種集加熱與成形一起的模具來沖壓成形鎂合金產(chǎn)品。該產(chǎn)品成形過程為：在沖床滑塊下降過程中，上模與下模夾緊對(duì)材料進(jìn)行加熱，然后再以適當(dāng)運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行成形。

五金沖壓件的電磁成形是高速成形的工藝，而高速成形不但可使鋁合金成形范圍擴(kuò)展，并且還可以使其成形性能提高。用復(fù)合沖壓的方法成形鋁合金覆蓋件的具體方法是：用一套凸凹模在鋁合金覆蓋件尖角處和難成形的輪廓處裝上電磁線圈，用電磁方法予以成形，再用一對(duì)模具在壓力機(jī)上成形覆蓋件易成形的部分，然后將預(yù)成形件再用電磁線圈進(jìn)行高速變形來完成后期成形。事實(shí)證明，用這樣復(fù)合成形方法可以獲得用單一沖壓方法難以的鋁合金覆蓋件。

此種方法也適用于在沖床內(nèi)進(jìn)行五金沖壓件成形品的聯(lián)結(jié)及各種產(chǎn)品的復(fù)合成形。許多難成形的材料，例如鎂合金、鈦合金等產(chǎn)品，都可用該種方法沖壓成形。由于這種沖壓要求沖床滑塊在下降過程中具有停頓的功能，以便對(duì)材料加熱提供時(shí)間，故人們研制一種全新概念的沖床，數(shù)控曲軸式伺服馬達(dá)沖床，利用該沖床還可在沖壓模具內(nèi)實(shí)現(xiàn)包括攻螺紋、鉚接等工序的復(fù)合加工，從而有力地拓展了沖壓加工范圍，為鎂合金在塑性加工業(yè)廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一般五金沖壓件的板料沖壓僅能成形等壁厚的零件，用變薄拉伸的方法較多能獲得厚底薄壁零件，沖壓成形局限性限制了其應(yīng)用范圍。而在汽車零件生產(chǎn)中常遇到一些薄壁但卻不等厚的零件，用單一的沖壓與冷鍛相結(jié)合的復(fù)合塑性成形方法加以成形，顯得很容易，因此，用沖壓與冷鍛相結(jié)合的方法就能擴(kuò)展板料加工范圍。其方法是先用沖壓方法預(yù)成形，再用冷鍛方法終成形。用沖壓冷鍛復(fù)合塑性成形，其優(yōu)點(diǎn)為：一是原材料容易廉價(jià)采購，可以降低生產(chǎn)成本；二是降低單一冷鍛所需的大成形力，有利于提高模具壽命。