落錘成型用的沖頭一般都是用鉛來制造的,這是因?yàn)殂U沖頭可以在沖模上直接鑄成;另一方面,其重量還有助于在落錘成型時(shí)增加沖擊能量。雖然鉛是可以重復(fù)使用的,但是對于每個(gè)鑄造沖頭來說,它所能加工成型的工件數(shù)量還是比較少的(約200件)。采用塑料落錘沖頭和沖模成型的工件表面光潔度較高,這是其他方法不能相比的。鋼制落錘沖模則用于大批量生產(chǎn)以及壓印和整形加工中。
落錘沖模的設(shè)計(jì)通常和沖壓成型相似,同樣需要在沖頭和沖模上實(shí)施倒圓,以降低被加工成型金屬上的集中應(yīng)力。在沖模設(shè)計(jì)中,關(guān)于卷邊成型以及作為落錘成型中使金屬順利流動(dòng)的方法均與普通沖壓成型相似。
1. 產(chǎn)品質(zhì)量
采用落錘成型方法所生產(chǎn)的工件尺寸的一致性,均要比其他方法生產(chǎn)的差一些。這是因?yàn)楣ぜ惺艿臎_擊程度要取決于操作人員的熟練程度,以及沖頭在局部大負(fù)荷下與工件產(chǎn)生相對移位的緣故。然而,在落錘成型中,所產(chǎn)生的彈性回彈(后效)要比其他方法較小。其原因是由于此時(shí)工件所承受的沖擊力很大,而且變形速度也很快。
2. 潤滑
落錘成型所使用的潤滑劑,見表4-6。如果加工變形非常劇烈,需要在工件的兩個(gè)加工階段之間進(jìn)行中間退火時(shí),則必須將潤滑劑(因?yàn)闈櫥瑒┲泻惺蛄虻入s質(zhì))以及模具上的鉛或鋅從加工件表面上徹底清除。如果這些雜質(zhì)殘留在不銹鋼工件表面上,在工件加熱時(shí)雜質(zhì)將會(huì)導(dǎo)致工件表面變壞并影響其使用性能。
3. 與沖壓成型的比較
雖然沖壓成型可以迅速完成,但它是一種沖頭速度和夾緊壓力可以精確控制的成型方法。相反,在落錘成型過程中只能是通過突然沖擊這一途徑使工件成型。在某些應(yīng)用實(shí)例中,利用落錘高速釋放能量的方法可以克服工件在加工中的變形難度。在其他情況下,特別是那些要求坯料夾緊壓力較嚴(yán)格的場合,采用沖壓成型方法可以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)而價(jià)廉的零件,但此時(shí)應(yīng)使用特制的模具。
圖4-25所示的是用落錘成型方法加工成型排氣管的示意圖,成型所用的工具裝置如圖4-25左下方所示。但是,由于排氣管呈30°交叉,所以在交叉處易產(chǎn)生皺折,并且生產(chǎn)一個(gè)工件需要六道工序,總時(shí)間為2min,因此這種成型方法是不夠理想的。
經(jīng)過重新設(shè)計(jì)后用于一臺(tái)500t液壓式?jīng)_壓機(jī)的工具,如圖4-25右下方所示。用于落錘成型的鋅合金沖模可以重新使用在沖壓機(jī)上,但是為了經(jīng)受不銹鋼沖壓成型時(shí)的磨損,應(yīng)將沖模削平并且安裝有防磨損的低碳鋼護(hù)板。采用半徑為42.863mm的落錘進(jìn)行成型是非常適宜的,此時(shí)的彈性回彈將變得很小。但是,在沖壓機(jī)上的防止彈性回彈的沖模,在尺寸上必須加深,這可以采用在沖和防磨損板之間加墊片的方法來實(shí)現(xiàn)。
用沖壓成型方法加工的工件可以完全消除皺折,其生產(chǎn)率為分鐘兩個(gè)工件。它與落錘方法比較,每生產(chǎn)一個(gè)工件可節(jié)約1.5min.
這兩種方法所用的坯料均為退火后的06Cr18Ni11Ti(321)型不銹鋼,其厚度為0.711mm,面積為580mmx609.6mm.落錘成型可不采用潤滑劑,沖壓成型則需使用蠟乳化液。成型后的修切是在第二臺(tái)沖壓機(jī)上完成的。
將落錘成型和沖壓成型進(jìn)行對比,結(jié)果是落錘成型存在有皺折消除和成本降低的問題。
一般來說,落錘成型常用于試生產(chǎn),經(jīng)過落錘試成型合格后,再使用改進(jìn)后的沖模,采用沖壓機(jī)進(jìn)行沖壓成型的大批量生產(chǎn)。如果改進(jìn)型沖模的質(zhì)量和成型效果很好,可以用于小批量落錘成型生產(chǎn)。
圖4-26所示為用于小型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)上的一個(gè)集氣管。這種零件是用落錘成型的小批量加工生產(chǎn)的一種典型產(chǎn)品。其零件整個(gè)尺寸公差為±0.813mm,角度公差為±2°,它是用厚度為0.813mm的退火06Cr18Ni11Ti(321)型不銹鋼加工成的。
落錘平臺(tái)的尺寸為762mm×609.6mm,其行程為863.6mm.沖頭是用鉛制造的,而沖模則采用鋅合金制造。毛坯料尺寸為304.8mm×228.6mm.模具的安裝時(shí)間需要1.15h,其中包括落錘的清理時(shí)間。為了加工成型工件,落錘需要進(jìn)行5次沖擊。在落錘成型中橡皮是起坯料夾具的作用,以便將壓力分布在整個(gè)工件上。橡皮厚度在開始的4次沖擊中每次都在減薄,以便在最后一次擊中以沖模為底。然后,工件在沖床上用沖頭進(jìn)行修切。