沖壓模具制造

1、典型沖壓模具制造工藝與維修技師數(shù)控1001何延超概述模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的工藝裝備之一，也是發(fā)展工業(yè)的基礎(chǔ)。模具是成形金屬、塑料、橡膠、玻璃、陶瓷等制件的基礎(chǔ)工藝裝備，是工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)展和實(shí)現(xiàn)少無切屑加工技術(shù)不可缺少的工具。模具是一種高效率的工藝設(shè)備，用模具進(jìn)行各種材料的成型，可實(shí)現(xiàn)高速度的大批量生產(chǎn)，并能在大量生產(chǎn)條件下穩(wěn)定的保證制件的質(zhì)量、節(jié)約原材料。因此，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具的應(yīng)用日益廣泛，是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。許多現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平。為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化今后的模具發(fā)展趨勢大致包括以下幾方面：1 1、發(fā)展高效模具。

2、對于大批量生產(chǎn)用模具，應(yīng)向高效率發(fā)展。如為了適應(yīng)當(dāng)前高速壓力機(jī)的使用，應(yīng)發(fā) 5 沖模的工作部分零件必須具備的性能展多工位級進(jìn)模以提高生產(chǎn)效率。2 2、發(fā)展簡易模具。對于小批量生產(chǎn)用模具，為了降低成本、縮短模具制造周期應(yīng)盡量發(fā)展薄板沖模、聚氨酯模具、鋅合金、低熔點(diǎn)合金，環(huán)氧樹脂等簡易模具。3 3、發(fā)展多功能模具。為了提高效率和保證制品的質(zhì)量，要發(fā)展多工位級進(jìn)模及具有組合功能的雙色、多色塑料注射模等。4 4、發(fā)展高壽命模具。高效率的模具必然需要高壽命，否則將必然造成頻繁的模具拆卸和整修或需要更多的備模。為了達(dá)到高壽命的要求，除模具本身結(jié)構(gòu)優(yōu)化外，還要對材料的選用和熱處理、表面強(qiáng)化技術(shù)予以開發(fā)和創(chuàng)新

3、。5 5、發(fā)展高精度模具。計算機(jī)硬件，軟件以及模具加工，檢測技術(shù)的快速發(fā)展使得精鍛模具 CAD/CAM/CAE 一體化技術(shù)成為鍛造企業(yè)切實(shí)可行的技術(shù)。精密，高效是現(xiàn)代鍛造業(yè)的發(fā)展趨勢；應(yīng)用該技術(shù)的實(shí)踐表明，只有基于效率的模具 CAD/CAM/CAE,CAX 平臺才能實(shí)現(xiàn)精鍛件及其模具的高效率開發(fā)一.模具的發(fā)展與現(xiàn)狀模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高技術(shù)密集型產(chǎn)品。也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家制造水平的重要標(biāo)志，隨著國民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高，目前我國模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，“十一五

4、期間”產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)主要應(yīng)表現(xiàn)在：1、汽車覆蓋件模；2、精密沖模；3、大型及精密塑料模；4、主要模具標(biāo)準(zhǔn)件；5、其它高技術(shù)含量的模具。目前我國模具年生產(chǎn)總量已位居世界第三， 其中， 沖壓模占模具總量的 40%以上，但在整個模具設(shè)計制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與德國、美國、日本等發(fā)達(dá)國家相比還存在相當(dāng)大的差距，以大型覆蓋件沖模為代表，我國已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具，轎車覆蓋件模具設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高，代表覆蓋件模具的水平，在轎車模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，以國外相比還存在一定的差距， 標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具，是我國重點(diǎn)發(fā)展

5、的精密模具品種，在只在精度、適用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，與國外多工位級進(jìn)模和多功能模具相比，存在一定差距。二.沖模的組成沖模主要由以下幾部分組成:1 1、工作裝置工作零件用以直接和板料接觸，由其施加給板料壓力后使之分離或變形完成板料沖壓過程。工作零件主要包括凸模、凹模、凸凹模等2 2、定位裝置沖壓加工時，條料或者是坯料在沖模內(nèi)處于正確位置。定位零件的作用是確定板料或胚件相對于沖模的正確位置，以保證沖件質(zhì)量。定位應(yīng)符合六點(diǎn)定位原則既導(dǎo)向定位、接觸定位和形狀定位。定位裝置主要包括擋料銷、定距側(cè)刀、導(dǎo)正銷、定位板、定位銷、導(dǎo)料板和導(dǎo)向槽等3 3、卸料裝置卸料裝置的作用是在一次沖裁結(jié)束之后，將條料或者

6、是工序件落料凸模或沖孔凸模脫離，以便進(jìn)行下一次沖裁。卸料裝置的主要幾種分類，固定卸料裝置和彈壓卸料裝置。主要包括卸料板、卸料桿、廢料刀等。4 4、壓料裝置壓料裝置用來壓住胚料或胚件以保證在沖壓時，使材料能順利的進(jìn)行加工。它主要包括壓料板、壓邊圈等，主要用于拉深模結(jié)構(gòu)模。5 5、導(dǎo)向裝置導(dǎo)向零件主要用以保證凸模與凹模之間具有準(zhǔn)確位置，防止模具發(fā)生偏移。主要包括導(dǎo)套、導(dǎo)柱、導(dǎo)板等。6 6、推件裝置推件零件主要用來將沖后的零件制品及廢料，從凹模或凹凸模里推出，保證下次沖裁的順利進(jìn)行。包括推桿、推板、打料桿及各類推件器等。7 7、支撐裝置支撐及支持零件主要用來連接及固定工作零件，使之成為完整的模具結(jié)構(gòu)

7、。主要包括上、下模板，模柄，凸、凹模固定板，墊板，限位器等。8 8、緊固裝置緊固零件主要用來緊固、連接各類沖模零件，防止模具發(fā)生松動，起到固定模具結(jié)構(gòu)的作用。如各類螺釘、銷釘?shù)?，其中模具中的圓柱銷還起穩(wěn)固定位的作用。9 9、緩沖裝置緩沖零件主要包括彈簧、壓簧、緩沖橡皮等。模具中的緩沖零件主要利用其彈力，起卸退料作用通常情況下，模具的工作裝置、定位裝置、卸料裝置、推料裝置稱為模具的藝零件，而導(dǎo)向裝置、支撐及支持裝置、緊固裝置、緩沖裝置稱為沖模的輔助零件。實(shí)際上，對于每一套沖模，它們都必然形成完整的獨(dú)立整體，是由各種不同零件結(jié)合而成的。根據(jù)每個零部件的作用、要求可以進(jìn)行基本分類。對于同樣作用的零部

8、件，由于使用條件不同，其結(jié)構(gòu)形式也多種多樣。目前，我國對沖壓模具以制定了國家標(biāo)準(zhǔn)（簡稱國標(biāo) GB）,其中包括：模架、典型組合、零部件、模架技術(shù)條件、典型組合技術(shù)條件、零部件技術(shù)條件等。這對簡化模具設(shè)計與制造、提高模具壽命、降低成本、縮短模具制造周期都有十分重要的意義。三.沖模的工作部分零件必須具備的性能沖模的工作部分零件又稱成型零件，它主要包括凸模、凹模及凸凹模等。由于沖壓有冷沖壓與熱沖壓，而沖壓工序又分為分離工序（沖裁）與成型工序（彎曲、拉深、成形）兩大類。在分離工序的工作過程中，除承受使材料分離所需的沖壓力外，還承受著與材料斷面間的劇烈摩擦；在成形工序的工作過程中，沖模除承受材料塑性變形所

9、需的沖壓力外，其表面也受到材料的塑性流動而產(chǎn)生的強(qiáng)力摩擦。因此，這就要求沖模的工作部位要具備耐沖擊、耐磨損的高強(qiáng)度、高硬度性能。而在材料加熱狀態(tài)下使用的沖模，工作零件還要求具有耐熱性能，這樣才能保證其沖模的耐用度及使用壽命。根據(jù)沖模的上述要求，沖模的工作部分一般采用碳素工具鋼或合金工具鋼制成。對于高速沖壓或要求高壽命的沖模，其工作部分可采用硬質(zhì)合金制作。四.沖模的成形特點(diǎn)沖模是指在室溫下即常溫把金屬或非金屬板料放在模具內(nèi)，通過壓力機(jī)和模具對板料施加壓力，使板料發(fā)生分離或變形制成所需零件的模具。各類冷沖模的成形特點(diǎn)是：1 1、沖裁模的特點(diǎn)：將一部分材料與另一部分材料分離。落料沖裁模的成型特點(diǎn)是將

10、材料沿封閉的輪廓分開，而最終得到的是一平整的零件，落下的就是所需要的工件。而沖孔沖裁模的成型特點(diǎn)是將零件內(nèi)的材料與封閉的輪廓分離，使零件得到孔，沖下就是廢料。2 2、彎曲模的特點(diǎn)：將板料或沖裁后的胚料通過壓力在模具內(nèi)彎成一定的角度和曲率半徑的零件的成型方法。彎曲用的坯料可以是板條、管子、棒料或型材。彎曲模的折彎線是一條直線，折彎線為圓弧或曲線時就不屬于彎曲。3 3、拉深模的特點(diǎn)：在壓力機(jī)上使用模具將平板毛坯制成帶底的圓筒形件或矩形形件的成形方法。前者也形象的稱為拉深杯形件，后者稱為拉深盒形件。拉深模具也是沖壓的基本工序之一。拉深之后的工件再加上沖裁及其它成形加工?？芍瞥蓮?fù)雜的零件。4 4、成形

11、模特點(diǎn)：用各種局部變形的方法來改變零件或胚料的形狀。5 5、壓模冷擠壓模的特點(diǎn)：在室溫下即常溫，在模具型腔內(nèi)將金屬胚料加壓，使其產(chǎn)生塑性變形，擠壓成所需的形狀、尺寸及性能的零件制品。五.彈簧片級進(jìn)模的結(jié)構(gòu)設(shè)計1 1、工藝分析彈簧片是電冰箱溫控器的零件，具厚度很薄。沖裁或沖孔時間隙小，故對模具的導(dǎo)向精度的要求較高。主要沖壓工序有：工件上小異形孔的沖制，最小的方孔是1.3mm*1mm；工件上 5 個部位的彎曲。工件是批量生產(chǎn)，質(zhì)量要求高，在一副級進(jìn)模內(nèi)，可以包括沖裁、彎曲、成形、拉深等多道工序，故用一臺沖床可完成從板料到成品的各種沖壓過程，從而免去了用單工序模的周轉(zhuǎn)和每次沖壓的定位過程，提高了勞動

12、生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。像彈簧片這樣復(fù)雜的小型零件，若不采用級進(jìn)模幾乎是不能生產(chǎn)的。級進(jìn)模的設(shè)計和制造都比較費(fèi)事，與其他模具相比，好象是成本高，但如果用許多單工序模代替一副級進(jìn)模， 其許多單工序模的總造價比一副級進(jìn)模要高的多，因此，在條件允許的情況下采用級進(jìn)模往往是降低模具成本的較好措施.2 2、排樣作用以及排樣圖設(shè)計要點(diǎn)沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方法稱為排樣法，簡稱排樣。排樣的結(jié)果就是要畫出排樣圖。排樣是否合理，直接影響到材料的利用率、零件的質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)、模具的壽命以及生產(chǎn)的操作是否安全等。排樣圖設(shè)計的好壞，對模具設(shè)計的影響很大，因此要反復(fù)思考，設(shè)計出多種進(jìn)行比較，以定出最佳方案

13、。因此，在沖壓工藝和模具設(shè)計中中，排樣是一項(xiàng)非常重要的，技術(shù)性很強(qiáng)的工作。按照材料經(jīng)濟(jì)的利用程度或廢料的多少，排樣可以分為有廢料排樣、少或無廢料排樣兩大類。按照零件在條料上的布置方式，排樣又可以分為直排、斜排、對排、多頭斜排、多拍以及混合排等形式。（1）工序基本步驟各工序的順序關(guān)系除一些常規(guī)考慮之外，級進(jìn)模的工序安排還要注意以下內(nèi)容。1） 沖裁工序盡量避免一次完成復(fù)雜形狀的沖裁， 復(fù)雜工件的外形可通過多次局部沖裁，這樣沖裁出來的工件更加完美，最后完成工件的外形要求。對于沖孔落料件，應(yīng)先沖孔，再逐步完成外形的沖裁。2）對于沖裁彎曲類的工件，應(yīng)在切除彎曲部位周邊的廢料后進(jìn)行彎曲，然后再切除其余廢料

14、。對于有沖孔的彎曲件彎曲工序可能影響孔的位置精度，應(yīng)考慮先彎曲后沖孔。3）對于有拉深又有彎曲和其他工序的工件，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行拉深，再安排其他工序。這是由于在拉深過程中必然有材料的流動，若先安排其他工序，拉深過程中將使已定型的部位產(chǎn)生變形。4）有嚴(yán)格要求的局部內(nèi)、外形及成組的孔，應(yīng)考慮在同一工位上沖出，以保證位置精度。5）對于復(fù)雜的彎曲件，為了保證彎曲角度，有利于消除回彈，可以分成幾次進(jìn)行彎曲。側(cè)刃與導(dǎo)正孔的安排，側(cè)刃常安排在第一工位，也可安排在第二工位。如果側(cè)刃靠后，將打亂條了的沖壓順序，使沖壓無法進(jìn)行。側(cè)刃必須靠后時，在前幾步可安裝使用定位銷定位。由于側(cè)刃安排在后邊有利于將最后的條料尾部沖壓完成

15、，而減少廢料，因此在一些模具上常采用雙側(cè)刃結(jié)構(gòu)，即在第一工位和最后工位上，條了得兩側(cè)各設(shè)一個側(cè)刃，這樣安排的缺點(diǎn)是側(cè)刃廢料增大，沖裁力增大，應(yīng)綜合考慮。導(dǎo)正銷是各種定距模具中普遍采用的精確定位方法。采用自動送料器的級進(jìn)模，在條料排樣的第一工位就要沖出工藝性的導(dǎo)正銷孔，在第二工位及以后每相隔 24 工位的相應(yīng)位置設(shè)置導(dǎo)正銷。 如果借用工件本身的孔作為導(dǎo)正孔， 應(yīng)注意控制孔和導(dǎo)正銷之間的配合精度，以滿足定位的要求。同時也應(yīng)注意，被借用的孔被導(dǎo)正銷導(dǎo)正后，回?fù)p壞孔的精度，甚至使孔有所變形。對于簡單級進(jìn)模上體積較大的凸模，常在凸摸上安裝導(dǎo)正銷，在凸模工作之前自行導(dǎo)正，所用的導(dǎo)正孔可設(shè)專用的，也可把工件

16、自身的孔用做導(dǎo)正孔。對于某些圓形拉深件的級進(jìn)模，可以不設(shè)導(dǎo)正銷，因?yàn)楦鞴の坏睦钔鼓１旧砭途哂袑?dǎo)正的作用。(2)載體在級進(jìn)模內(nèi)，條料送進(jìn)過程中，不斷地被切除余料，但是各工位之間到達(dá)最后工位以前，總要保留一些材料將其連接起來，這部分材料稱為載體。限于被加工工件的形狀和工序的要求，其載體的形式也是各不相同的。理想的載體是雙側(cè)載體，即到最后一個工位前條料的兩側(cè)仍保持有完整外形，這對于送進(jìn)、定位和導(dǎo)正都十分有利。對于一些有彎曲工序的工件，很難形成雙側(cè)載體，往往只能保持材料的一側(cè)有完整的外形，這樣的載體稱為單側(cè)載體。此時導(dǎo)正銷放在單側(cè)載體上，對條料導(dǎo)正和定位都造成一些困難，因此在設(shè)計中應(yīng)予認(rèn)真考慮。載體

17、的強(qiáng)度很重要，載體發(fā)生變形將使沖壓無法進(jìn)行，甚至損壞模具，因此在排樣設(shè)計中，在工件排列形式和選擇條料寬度以及其他方面等，都要使載體具有足夠的強(qiáng)度。(3)分?jǐn)嗲谐械拇罱蛹夁M(jìn)模在沖壓過程中，各工步分?jǐn)嗲谐嗔虾螅纬晒ぜ暾耐庑?，此時一個重要的問題就是如何使各斷沖裁的連接部位平直或圓滑，以免出現(xiàn)毛刺、錯位、尖角等。搭接方法可分為搭接和平接。(4)其他因素對于有彎曲工序的工件還要考慮材料纖維的方向。對于有倒沖或切斷、切口的部位，應(yīng)注意毛刺方向，因?yàn)榈箾_時毛刺留在上表面，切斷和切口時，被切開工件的毛刺一邊在上面，另一邊在下面。排樣時應(yīng)考慮毛刺的方向是否影響工件使用。對每個排樣都要計算出材料利用率，

18、并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效率分析。3 3、主要計算(1)壓力中心的計算、球頭凸包的計算沖裁合力的作用點(diǎn)稱為壓力中心。為了保證壓力機(jī)和模具的平穩(wěn)工作，必須使沖模的壓力中心和壓力機(jī)滑塊中心線相重疊。對使用模柄的中小型模具就是要使其壓力中心與模柄中心軸線重疊，否則將使沖模和壓力機(jī)滑塊承受側(cè)向力。從而引起凸模和凹模之間間隙不均勻和導(dǎo)向模具的磨損，甚至引起壓力機(jī)導(dǎo)軌的磨損、影響壓力機(jī)的精度。對于工件外形尺寸大、形狀復(fù)雜、多凸模的沖裁模和級進(jìn)模，正確的確定其壓力中心就顯得相當(dāng)?shù)闹饕?。任何幾何圖形的重心就是其壓力中心，因此對于一切的對稱圖形的對稱中心就是它的壓力中心。先計算它的變形程度，若當(dāng)變形程度超過規(guī)定值時，將產(chǎn)生

19、裂紋或不能成形。變形程度可粗略地用下式驗(yàn)算=5式中 e工件變形程度；變形后沿截面的材料長度(mm)；L 變形前的材料原有長度(mm)；6材料的伸長率()。因數(shù)(0.700.75)視局部成形的形狀而定，半球形取大值，梯形取小值。有關(guān)的汁算，如圖 7-43 所示。計算球面中間的一條圓弧線。設(shè)變形前圓的弦長為 L,變形后圓弧長為，圖中角 a 按幾何關(guān)系可計算出 a=60o,進(jìn)而可計算出 L1=3.14mm,L=3mm。則：e 材料的伸長率 6 可從表中查出，約為 10%。即為 0.7X10%=7%,則 4.6%1mm 較厚的板料，當(dāng)工件對圓角半徑?jīng)]有要求時，可選取較小的圓角半徑，使其回彈最小。因此，

20、如果彈簧片零件圖上沒有注明圓角半徑時，在設(shè)計時應(yīng)盡量取小值。彈簧片的厚度是 0.2mm,圓角半徑定為 0.1mm。因?yàn)閳A角半徑不能再小了，如果再小，考慮磨損、模具間隙等因素，圓角半徑的值就很難保證了。彎曲回彈值可查表確定。C 部位屬于 U 形彎曲，表中所列鋼材品種有限，以30CrMnSiA 作近似計算。C 部位取間隙 Z/2=1t,按 R/t=1,則回彈角度為 0o。D 和 G 部位，按 R/t=1 查表后，回彈角度為 0。30。A 部位按 V 形彎曲查表，彎曲 90o 回彈角度為 2o,B 部位同樣也是 2o。通過以上粗略地計算，A 和 B 部位回彈角度較大。B 部位對回彈要求不高，故不再采

21、取消除回彈的措施。對 A 部位則采取兩次彎曲成形的方法消除回彈。圖 7-44 所示為二次彎曲工藝原理示意圖。先在 A 點(diǎn)進(jìn)行一次彎曲，a 是需要補(bǔ)償?shù)幕貜椊?。第一次彎曲角為?+a）,口角取值為 45。第二次彎曲是在距離 A 點(diǎn)為 e 的 B 點(diǎn)進(jìn)行彎曲，彎曲角度為 90O-9。兩次總計彎曲的角度是 90o+a0 這樣就實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)償回彈。e 取值為 5t,即 lmm。六模具的合理使用和正確維護(hù)模具的使用壽命是在模具的使用過程中體現(xiàn)出來的。因此，要提高模具耐用度，延長模具的使用壽命，必須合理使用和正確維護(hù)、保養(yǎng)模具，并且使其維護(hù)和保養(yǎng)工作始終貫穿在模具的使用、修理和保管的各個環(huán)節(jié)中。1、使用模具時，要對照工藝文件首先檢查所用模具和選用的設(shè)備是否正確。在使用前應(yīng)了解、掌握模具的使用性能和結(jié)構(gòu)