模具工程技術(shù)基礎(chǔ)第五章課件

1、模具工程技術(shù)基礎(chǔ)第2版 主編 徐政坤276第一節(jié)沖模設(shè)計的一般指導(dǎo)性原則一、沖模的設(shè)計程序 1.對沖壓件的分析第五章模具設(shè)計的一般指導(dǎo)性原則277(1)沖壓件的經(jīng)濟(jì)性分析 1) 根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量和質(zhì)量要求,確定是否采用沖壓加工和用何種沖壓工藝加工,分析采用沖壓加工是否經(jīng)濟(jì)。 2)根據(jù)沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸,決定采用何種排樣方式,分析所采用的排樣方式是否合理、經(jīng)濟(jì)。3)在滿足沖壓件使用性能和沖壓工藝性能要求的前提下,是否可采用經(jīng)濟(jì)廉價的材料。(2)沖壓件的工藝分析 278 1)根據(jù)沖壓件的圖樣,分析沖壓件的形狀特點、尺寸大小、公差等級、表面質(zhì)量、裝配關(guān)系等要求。從模具設(shè)計的角度分析沖壓件的結(jié)

2、構(gòu)是否合理,在不影響沖壓件使用要求的前提下,盡可能使沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀和加工工藝過程簡單化。 2)根據(jù)沖壓件的形狀、尺寸、質(zhì)量要求以及生產(chǎn)批量, 3)根據(jù)圖樣上標(biāo)明的沖壓件所用材料,分析其是否滿足沖壓成形性能要求,并選定材料的型號、規(guī)格,確定坯料形式,如條料、板料、卷料或邊角279 4)根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量對設(shè)備的要求,選擇合適的沖壓設(shè)備。 5)了解現(xiàn)有的模具制造技術(shù)及裝備情況,以及模具標(biāo)準(zhǔn)零部件的生產(chǎn)供應(yīng)狀況,為模具結(jié)構(gòu)設(shè)計以及模具成本核算提供依據(jù)。 2.確定沖壓工藝方案1)在對沖壓件進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)沖壓件的形狀、尺寸、質(zhì)量要求及生產(chǎn)批量等,首先確定沖壓件的總體成形工藝方案,包括備料

3、、沖280壓成形加工、檢驗和其他輔助工序及其先后順序,必要時還需安排機(jī)械加工等非沖壓加工工序。2)根據(jù)沖壓件的總體成形工藝方案,確定沖壓成形加工的具體工序性質(zhì)。簡單沖壓件可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)形狀直觀地看出所需的工序性質(zhì),如具有內(nèi)外輪廓的平板狀件采用落料、沖孔工序,相同壁厚的各種開口空心件采用拉深工序等。復(fù)雜沖壓件不可直觀看出工序性質(zhì)的,需經(jīng)過必要的分析計算后才能確定。3)根據(jù)沖壓件各工序的特點、尺寸要求并經(jīng)過有關(guān)的工藝計算,確定沖壓工序數(shù)目和順序,如采用先沖孔后彎曲,還是先彎曲后沖孔,或是先落料281再拉深,以及拉深次數(shù)等。4)根據(jù)沖壓件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸要求和生產(chǎn)批量,確定沖壓工序組合的方式,如采用復(fù)

4、合沖壓或級進(jìn)沖壓。282(3)定位方式及定位零件的確定(4)卸料與推件裝置的確定(5)導(dǎo)向裝置的確定3.確定模具結(jié)構(gòu)形式(1)模具結(jié)構(gòu)類型的確定。(2)工作零件結(jié)構(gòu)形式的確定(6)模架的確定2842)計算沖壓力(包括沖裁力、彎曲力、拉深力、卸料力、推件力、頂件力、壓邊力等)并計算沖模的壓力中心。3)根據(jù)沖壓工序性質(zhì)和沖壓力,初步選定沖壓設(shè)備的型號、規(guī)格。4)確定凸、凹模間隙,計算凸、凹模工作部分的尺寸及公差。5)計算并確定模具主要零件(凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等)的外形尺寸以及彈性元件的自由高度。6)確定拉深模壓邊方式、拉深次數(shù),進(jìn)行各中間工序尺寸的分配及計算。4.進(jìn)行必要的工藝計算

5、,繪制模具結(jié)構(gòu)草圖1)確定坯料形狀及展開尺寸,進(jìn)行合理排樣并繪制排樣圖,計算條料寬度,確定下料方式并計算材料利用率。7)根據(jù)已確定的模具結(jié)構(gòu)形式及計算的有關(guān)尺寸,選用標(biāo)準(zhǔn)模具零件和標(biāo)準(zhǔn)模架,參考有關(guān)模具圖冊,繪出模具結(jié)構(gòu)草圖。2855.沖壓設(shè)備的校核根據(jù)繪制的模具結(jié)構(gòu)草圖,校核沖壓設(shè)備的有關(guān)參數(shù)。校核時應(yīng)符合如下條件。1)壓力機(jī)公稱壓力必須大于沖壓力。2)模具的閉合高度應(yīng)在壓力機(jī)最大閉合高度與最小閉合高度之間。3)壓力機(jī)的滑塊行程必須滿足沖壓件的成形要求。如拉深時為了便于放4)為了便于安裝模具,壓力機(jī)的工作臺面尺寸應(yīng)大于模具下模座尺寸,一般每邊大5070mm,臺面上的孔應(yīng)能保證沖壓件或廢料漏卸

6、。2872)俯視圖。 3)側(cè)視圖和局部視圖。 4)沖件圖。6.模具圖樣設(shè)計在對模具結(jié)構(gòu)草圖進(jìn)行校核之后,繪制出正式的模具總裝配圖和模具非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖。(1)繪制模具總裝配圖1)主視圖。繪制模具在工作位置的剖視圖,對模具各零部件及相互之間2885)排樣圖。6)列出零件明細(xì)欄和標(biāo)題欄。7)技術(shù)要求及說明。289(2)繪制模具零件圖對于非標(biāo)準(zhǔn)模具零件,應(yīng)逐個畫出零件圖。零件圖的繪制應(yīng)注意以下幾點。1)視圖的選擇應(yīng)盡量與總裝配圖一致。2)結(jié)構(gòu)要合理,工藝性要好。3)零件的尺寸、公差、幾何公差、表面粗糙度值、材料、熱處理要求及其他技術(shù)條件要合理、完整。(3)編制相應(yīng)的技術(shù)文件包括沖壓件的成形工藝規(guī)程

7、、工藝及模具設(shè)(4)審核2911)沖件材料方面。2)坯料形式方面。3)排樣形式方面。4)送料方式方面。二、沖模設(shè)計時應(yīng)注意的問題 1.沖裁模設(shè)計應(yīng)注意的問題(1)沖裁件工藝性與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系293(3)沖壓設(shè)備選擇設(shè)計沖裁模時,對于沖壓設(shè)備的選擇應(yīng)注意如下問題1) 沖裁模的總體結(jié)構(gòu)尺寸必須與選用的沖壓設(shè)備相適應(yīng)。2) 沖裁過程各種力之總和最好在壓力機(jī)額定沖壓力的20%80%以內(nèi)。3) 選擇的沖壓設(shè)備應(yīng)操作方便、安全可靠。4) 選擇的沖壓設(shè)備壓力中心應(yīng)與模具設(shè)計壓力中心原則上保持一致。(4)模具結(jié)構(gòu)選擇根據(jù)沖件形狀、尺寸、生產(chǎn)批量和精度要求選擇合(2)沖裁件尺寸精度和表面質(zhì)量294(5)模具工作零

8、件的設(shè)計沖裁模的工作零件包括凸模、凹模、凸凹模,所以在設(shè)計模具時應(yīng)首先考慮凸、凹模結(jié)構(gòu)形狀、材料選用及熱處理要求等。凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計時,一般應(yīng)滿足如下要求。 1)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和硬度。2)應(yīng)有較高的尺寸精度和表面質(zhì)量。3)應(yīng)便于刃磨與維修。4)對于細(xì)小凸模應(yīng)加護(hù)套保護(hù)。5) 應(yīng)注意凸、凹模的固定方式,以保證凸、凹模工作的穩(wěn)定性,并且便于裝配。2961)廢料的排出必須暢通無阻。2)廢料的排出必須注意安全,防止廢料排出傷人,必要時應(yīng)加設(shè)防護(hù)網(wǎng)。3)避免廢料與沖件混在一起,應(yīng)分開排出。(8)坯料的定位(9)導(dǎo)向裝置(6)沖件的出件方式(7)廢料的排出方式設(shè)計沖裁模時,廢料排出方式設(shè)計應(yīng)注意如下幾點。

9、297彎曲模的設(shè)計是在確定彎曲工序的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。為了保證彎曲件的尺寸精度及表面質(zhì)量,設(shè)計時必須注意如下幾個問題。(1)防止在壓彎過程中坯料滑動或偏移 1)設(shè)計模具結(jié)構(gòu)時,應(yīng)使作用在坯料上的力盡量對稱、均衡,以免坯料產(chǎn)生滑動或偏移。2)開始彎曲時,坯料應(yīng)有良好的定位。2.彎曲模設(shè)計應(yīng)注意的問題298(2)防止彎曲過程中的變形 1)設(shè)計模具結(jié)構(gòu)時,應(yīng)使坯料的彎曲盡可能是純彎曲變形,且彎曲時坯料的流動阻力要小,以免產(chǎn)生大的局部變薄。2)多角彎曲時,應(yīng)力求不使多角彎曲同時進(jìn)行。3)模具彎曲到下止點時,應(yīng)盡量設(shè)計成有校正彎曲的效果,以消除回彈。(3)彎曲凹模圓角半徑的設(shè)計 1)彎曲模各處凹模圓角半徑要

10、一致,否則在彎曲過程中坯料受力情況不299一致,使坯料產(chǎn)生滑動,從而影響彎曲件的尺寸和精度。2)彎曲凹模的圓角半徑要選得合適,不宜過大或過小。(4)彎曲過程中的安全性300設(shè)計拉深模時,為了保證拉深件的尺寸精度和質(zhì)量,應(yīng)注意如下幾方面問題。(1)拉深模結(jié)構(gòu)的選擇1) 設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)壓力機(jī)和拉深件形狀的不同來確定拉深模的結(jié)構(gòu)形式。2) 拉深對稱件的模架應(yīng)有定向裝置,3.拉深模設(shè)計應(yīng)注意的問題301(2)壓料裝置的設(shè)計(3)選用合理的出件裝置(4)導(dǎo)向裝置的選擇(5)拉深工藝計算303 2)拉深模的凸模必須要有通氣孔以便于通氣,使拉伸件能從凸模上卸下。 3)凸模、凹模、壓料圈必須有足夠的硬度、耐磨

11、性及較小的表面粗糙度值。4)在設(shè)計落料拉深復(fù)合模時,落料凹模的高度應(yīng)高出拉深凸模約為25mm,以保證先落料后拉深,同時使落料凹模的刃口能有足夠的刃磨余量,以提高模具壽命。 5)對于形狀復(fù)雜或需多次拉深的制件,一般很難確切計算出坯料的形狀和尺寸,往往要經(jīng)過試?yán)詈蟠_定出準(zhǔn)確尺寸,再設(shè)計和制造首次拉深坯(6)其他注意事項1)拉深模對壓力機(jī)的行程有較高的要求,壓力機(jī)行程必須大于2倍拉深件的高度,否則拉深件無法從模具中取出。304第二節(jié)塑料模設(shè)計的一般指導(dǎo)性原則一、塑料模設(shè)計程序 1.熟悉塑料件及其材料性能2.塑件工藝性分析3.了解生產(chǎn)條件和模具制造水平306 4.確定塑件成形工藝和設(shè)備(1)確定成形

12、方法(2)確定成形工藝條件(3)初步選擇成形設(shè)備 5.確定模具類型及結(jié)構(gòu) 6.模具結(jié)構(gòu)草圖的繪制 7.模具與成形設(shè)備關(guān)系的校核3091)成形零件及主要受力部件的強(qiáng)度與剛度校核。2)成形零件工作尺寸計算。3)脫模力與抽拔力計算。4)斜銷等側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的有關(guān)計算。5)冷卻面積和加熱功率計算。 8.模具零件的必要計算 310(2)俯視圖(3)側(cè)視圖和局部視圖(4)塑件圖(5)列出零件明細(xì)欄和標(biāo)題欄9.繪制模具裝配圖(1)主視圖311(6)繪制模具裝配圖時應(yīng)注意的問題 1)裝配圖應(yīng)清楚表示各零件的裝配關(guān)系和結(jié)構(gòu)特征。 2)裝配圖應(yīng)標(biāo)注必要的尺寸,包括輪廓尺寸、配合尺寸、安裝尺寸、極限尺寸(如活動

13、零件移動的起止點)和特征尺寸(如定位圈尺寸)。 3)裝配圖應(yīng)標(biāo)注技術(shù)要求。技術(shù)要求包括如下: a.對模具的裝配要求。如分型面的貼合間隙,模具上、下面的平行度要求。 b.對模具某些機(jī)構(gòu)的性能要求。如推出機(jī)構(gòu)、抽芯機(jī)構(gòu)的裝配要求。 c.模具的使用說明。 d.防氧化處理、模具編號、刻字、油封及保管等要求。312 10.繪制模具零件圖 非標(biāo)準(zhǔn)的模具零件都應(yīng)繪出零件圖。模具零件圖的繪制除了應(yīng)符合機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)外,還應(yīng)注意:1)盡量采用11比例繪制,必要時可以放大或縮小。2)繪圖順序一般為先成型零件后結(jié)構(gòu)零件。3)圖形方位盡可能與其在總圖中一致。 4)零件的尺寸、公差、幾何公差、表面粗糙度值、材料、熱處理要

14、求及其他技術(shù)條件要合理、完整,并充分考慮加工工藝要求與實際可能性。5)擬定必要的技術(shù)要求及其他說明。314(2)成形設(shè)備方面(3)模具結(jié)構(gòu)方面 1)分型面位置及其加工精度是否滿足需要,會不會發(fā)生溢料,開模后是否能保證塑件留在模具有推出裝置的一側(cè)。 2)型腔布置、澆注、排氣系統(tǒng)的位置大小是否恰當(dāng)。 3)推出脫模方式是否合理,推桿、推管的大小、數(shù)量和配置是否合適,推件板會不會被型芯卡住,會不會擦傷成形零件。 11.校對與審核(1)滿足塑件性能和質(zhì)量要求方面315 4)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)中的滑塊與推桿是否會發(fā)生干涉。5)模具結(jié)構(gòu)是否安全可靠。(4)模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)方面冷卻介質(zhì)流動路線位置、大小、數(shù)量

15、是否合適,加熱器的功率、數(shù)量、安裝是否合適。(5)設(shè)計圖樣方面 1)視圖布置、投影是否正確,畫法是否符合機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)。 2)裝配圖上各零件位置是否恰當(dāng),裝配關(guān)系表示是否清楚,有無遺漏的零件。316 3)檢查尺寸與技術(shù)要求是否遺漏,標(biāo)注是否合理。 4)零件的加工工藝性和模具的裝配工藝性是否符合要求。316二、塑料模設(shè)計時應(yīng)注意的問題1)塑料成形工藝特性與模具設(shè)計的關(guān)系。2)模具結(jié)構(gòu)的合理性、經(jīng)濟(jì)性、適用性。3)合理設(shè)計模具零部件。4)模具結(jié)構(gòu)應(yīng)便于操作與維修,且安全可靠。5)充分利用塑料成形的優(yōu)越性,塑件結(jié)構(gòu)形狀盡量都用模具成形,以減少后加工工序。318第三節(jié)壓鑄模設(shè)計的一般指導(dǎo)性原則一、壓鑄模

16、設(shè)計程序 1.分析壓鑄件和鑄件圖(1)鑄件材料(2)鑄件結(jié)構(gòu)要素(3)鑄件精度 2.確定鑄件壓鑄工藝條件,選定壓鑄設(shè)備3.了解模具制造生產(chǎn)能力 320 4.確定壓鑄模結(jié)構(gòu)方案(1)確定每模型腔數(shù)量(2)選擇通用模架(3)確定分型面、澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)(4)確定抽芯機(jī)構(gòu)(5)確定推出機(jī)構(gòu)3221) 型腔組成部分的鑲拼與固定方式。2) 模具主體套板的安排與模具的導(dǎo)向與定位零件的設(shè)置。3) 抽芯和推出機(jī)構(gòu),以及其他組成零件的相互裝配形式和連接方式,有先復(fù)位要求時先復(fù)位機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式。4) 加熱方式、冷卻水道的設(shè)置部位及流動路線。(6)確定結(jié)構(gòu)主體和各零部件裝配連接方案323 進(jìn)行壓鑄模設(shè)計時,對一些

17、設(shè)計的主要參數(shù)需進(jìn)行必要的分析計算,對構(gòu)件強(qiáng)度、剛度以及安裝尺寸要進(jìn)行校核計算。具體包括以下幾方面。(1)壓鑄機(jī)有關(guān)參數(shù)的確定(2)澆注系統(tǒng)和排氣、溢流系統(tǒng)的分析計算 5.模具設(shè)計中的分析計算(3)脫模阻力與脫模力的校核(4)有關(guān)受力零件強(qiáng)度計算(5)有關(guān)零件和機(jī)構(gòu)的尺寸計算(6)加熱和冷卻系統(tǒng)的計算325 6.繪制壓鑄模的裝配圖和零件圖(1)繪制裝配圖328(2)繪制零件圖除標(biāo)準(zhǔn)件以外的零件,都要繪制零件圖。繪制壓鑄模零件圖的要點如下。 1)零件圖各視圖的布局關(guān)系應(yīng)與裝配圖的相應(yīng)零件一致。 2)模具零件的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸要素,均需在圖樣上表達(dá)清楚,必要的剖面或視圖不可省略,特別是成形部位零件

18、的型面構(gòu)造及其要素(包括脫模斜度、分型面上型腔口部與活動部位或與型面共同組成型腔的部位的過渡圓角等)一定要表達(dá)清楚。能明確看出型面的大、小端尺寸和其他加工技術(shù)要求。 3)繪制零件圖,在圖面詳細(xì)標(biāo)注尺寸及尺寸公差、形狀位置公差、表面粗糙度值等技術(shù)要求,以及零件材料和熱處理工藝要求等。329二、壓鑄模設(shè)計時應(yīng)注意的問題 壓鑄模設(shè)計時應(yīng)考慮如下的基本要求。 1)所成形的鑄件,應(yīng)符合壓鑄件圖上所規(guī)定的形狀尺寸及各項技術(shù)要求,特別是要設(shè)法保證高精度和高質(zhì)量部位達(dá)到要求。 2)模具應(yīng)適合壓鑄生產(chǎn)工藝的要求,并且技術(shù)經(jīng)濟(jì)性合理。 3)在保證鑄件質(zhì)量和安全生產(chǎn)的前提下,應(yīng)采用合理先進(jìn)和簡單的結(jié)構(gòu),使動作準(zhǔn)確可靠,構(gòu)件剛性良好,易損件拆換方便,并有利于延長模具工作33