冷沖壓模具設(shè)計(jì) (2)

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1、 沖壓模具講座 第一章 概論 一.沖壓加工的重要性和優(yōu)點(diǎn)。 1.重要性：沖壓工藝應(yīng)用范圍十分廣泛，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)中，幾乎都有沖壓加工產(chǎn)品。如汽車(chē)，飛機(jī)，拖拉機(jī)，電器，電機(jī)，儀表，鐵道，郵電，化工以和輕工日用產(chǎn)品中均占有相當(dāng)大的比重。 2.優(yōu)點(diǎn)：1）生產(chǎn)率高。2）精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。3）材料利用率高。4）操作簡(jiǎn)便，特別適宜于大批量生產(chǎn)和自動(dòng)化。 二.沖壓加工的概念。 1. 概念：即利用壓力機(jī)和其外部設(shè)備，通過(guò)模具對(duì)板材施加壓力，從而獲得 一定形狀和尺寸零件

2、的加工方法。 沖壓加工的三要素：沖床，模具，材料。 沖壓是生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的一類(lèi)加工方法，主要用于金屬薄板料零件的加工。在產(chǎn)品零件的整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，沖壓只是一個(gè)子系統(tǒng)，所涉和的也僅是產(chǎn)品制造過(guò)程的一部分。隨著市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品成本和周期等要求的提高，從系統(tǒng)的整體優(yōu)化中確定相關(guān)的各要素已成為技術(shù)和管理發(fā)展的重要方向。 影響沖壓加工的因素： 沖壓加工系統(tǒng) 人 沖 壓 工 藝 安 全 自 動(dòng) 化 安 裝 潤(rùn) 滑 生 產(chǎn) 管 理 質(zhì) 量 管 理 價(jià) 格 管 理 運(yùn) 輸 廢 料 處 理 噪 音 對(duì) 策 后 序 工 藝 壓

3、力 機(jī) 模 具 材 料 輔 助 裝 置 工 具 軟 件 硬 件 三.沖壓工序的分類(lèi)。 沖壓工藝按其變形性質(zhì)可以分為材料的分離與成形兩大類(lèi)，每一類(lèi)中又包括許多不同的工序。 沖壓的基本工序： 1.沖裁:包括落料和沖孔兩個(gè)工序。 1）落料：模具沿封閉線(xiàn)沖切板料，沖下的部分為工件，其余部分為廢料，設(shè)計(jì)時(shí)尺寸以模仁為準(zhǔn)，間隙取在沖子上； 2）沖孔：模具沿封閉線(xiàn)沖切板料，沖下的部分是廢料，設(shè)計(jì)時(shí)尺寸以沖子為準(zhǔn)，間隙取在模仁上。 2.剪切:用模具切斷板材,切段線(xiàn)不封閉. 3.切口:在坯料上將板材部分切開(kāi),切口部分發(fā)生彎曲. 4.切邊:將拉深或成形后的半成品

4、邊緣部分的多余材料切掉。 5.剖切：將半成品切開(kāi)成兩個(gè)或幾個(gè)工件，常用于成雙沖壓。 切口 切邊 剖切 6.彎曲：用模具使材料彎曲成一定形狀（V型/U型/Z型彎曲）。 7.卷圓：將板料端部卷圓。 8.扭曲：將平板的一部分相對(duì)于一部分扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度。 彎曲 卷圓 扭曲 9.拉深：將板料壓制成空心工件，壁厚基本不變。 10.變薄拉深：用減小直徑與壁厚，增加工件高度的方法來(lái)改變空心件的尺寸，得到要求的底厚，壁薄的工件。 11.孔

5、的翻邊：將板料或工件上有孔的邊緣翻成豎立邊緣。 拉深 變薄拉深 孔的翻邊 12.外緣翻邊：將工件的外緣翻起圓弧或曲線(xiàn)狀的豎立邊緣。 13.縮口：將空心件的口部縮小。 14.擴(kuò)口：將空心件的口部擴(kuò)大，常用于管子。 外緣翻邊 縮口 擴(kuò)口 15.起伏：在板料或工件上壓出筋條，花紋或文字，在起伏處的整個(gè)厚度上都有變薄。 16.卷邊：將空心件的邊緣卷成一定的形狀。 17.脹形：將空心件（或管料）的一部分沿徑向擴(kuò)張，呈凸肚形。

6、 起伏 卷邊 脹形 18.旋壓：利用趕棒或滾輪將板料毛坯趕壓成一定形狀（分變薄與不變薄兩種）。 19.整形：把形狀不太準(zhǔn)確的工件校正成形。 20.校平：將毛坯或工件不平的面或彎曲予以壓平。 旋壓 整形 校平 21.壓?。焊淖児ぜ穸龋诒砻嫔蠅撼鑫淖只蚧y。 22.正擠壓：凹模腔內(nèi)的金屬毛坯在凸模壓力的作用下，處于塑性變形狀態(tài)，使其由凹?？讛D出，金屬流動(dòng)的方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相同。 23.反擠壓：金屬擠壓過(guò)程中

7、，沿凸模與凹模的間隙塑流，其流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相反。 24.復(fù)合擠壓：正擠與反擠的結(jié)合。 壓印 正擠壓 反擠壓 復(fù)合擠壓 四．冷沖模類(lèi)型和特點(diǎn)。 1.模具分類(lèi)（按沖壓工序的組合方式分）。 1）單沖模：在模具上只有一個(gè)加工工位，而且在沖床的一次行程中只完成一類(lèi)沖壓加工工藝。 2）復(fù)合模：在模具上只有一個(gè)加工工位，在沖床的一次行程中完成兩類(lèi)以上的加工工藝。 3）級(jí)進(jìn)模：有多個(gè)工位組成，各工位完成不同的加工，各工位順序關(guān)聯(lián)，在沖床的一次行程中完成一系列不同的沖壓加工。 三類(lèi)模具的優(yōu)缺點(diǎn)比較： 單工序模 復(fù)

8、合模 級(jí)進(jìn)模 結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單 較復(fù)雜 復(fù)雜 成本、周期 小、短 小、短 高、長(zhǎng) 制造精度 低 較高 高 材料利用率 高 高 低 生產(chǎn)效率 低 低 高 維修 不方便 不方便 方便 產(chǎn)品精度 高 高 低 品質(zhì) 低 低 高 安全性 不安全 不安全 安全 自動(dòng)化 易于自動(dòng)化 沖床性能要求 低 低 高 應(yīng)用 小批量生產(chǎn) 大、中型零件的沖壓試制 大批量生產(chǎn) 內(nèi)外形精度要求高 大批量生產(chǎn) 中、小零件沖壓 2.級(jí)進(jìn)模特點(diǎn)： 1)沖壓生產(chǎn)效率高。級(jí)進(jìn)?？梢酝瓿蓮?fù)雜零件的沖裁、翻邊、彎曲、拉深、立體成形以和

9、裝配等工藝，減少了中間轉(zhuǎn)運(yùn)和重復(fù)定位等工作，而且工位數(shù)量的增加不影響生產(chǎn)效率，可以沖制很小的精密零件。 2)操作安全簡(jiǎn)單。級(jí)進(jìn)模沖壓時(shí)操作者不必將手伸入模具的危險(xiǎn)區(qū)域。對(duì)大量生產(chǎn)，還采用自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，模具內(nèi)裝有安全檢測(cè)裝置。 3)模具壽命長(zhǎng)。復(fù)雜的內(nèi)形和外形可分解為簡(jiǎn)單的凸模和凹模外形，分段逐次沖切，工序可以分散在若干個(gè)工位，在工序集中的區(qū)域還可以設(shè)置空位，從而避免了凸、凹模壁厚過(guò)小的問(wèn)題，改變了凸、凹的受力狀態(tài)，提高了模具強(qiáng)度。此外，級(jí)進(jìn)模還采用卸料板兼作凸模導(dǎo)向板，對(duì)提高模具壽命也非常有利。 4)產(chǎn)品質(zhì)量高。級(jí)進(jìn)模在一副模具內(nèi)完成產(chǎn)品的全部成形工序，克服了用簡(jiǎn)單模時(shí)多次定位帶來(lái)的操作

10、不變和累積誤差。 5)生產(chǎn)成本較低。級(jí)進(jìn)模由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以制造費(fèi)用較高，同時(shí)材料利用率較低，但由于級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)效率高、壓力機(jī)占有數(shù)少、需要的操作工人數(shù)和車(chē)間面積少，減少了半成品的儲(chǔ)存和運(yùn)輸，因而產(chǎn)品零件的綜合生產(chǎn)成本并不高。 6)設(shè)計(jì)和制造難度大，對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴(lài)性強(qiáng)。級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)含量高，設(shè)計(jì)靈活性大、難度大；設(shè)計(jì)和制造中的經(jīng)驗(yàn)、推斷和目測(cè)工作量多，人才培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)，個(gè)人之間的差異大；同一產(chǎn)品零件可有多種不同的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)的靈活性大；設(shè)計(jì)和制造周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，適用于批量生產(chǎn)。級(jí)進(jìn)模還受產(chǎn)品零件尺寸限制，產(chǎn)品尺寸不宜太大。 7)按訂單生產(chǎn)，而不是按計(jì)劃生產(chǎn)，訂貨受市場(chǎng)影響大，交貨期

11、要求短。 五．級(jí)進(jìn)模的功能 功能：級(jí)進(jìn)模的基本功能是利用凸模和凹模在板料上施加一定形式和大小的作用力，使材料產(chǎn)生塑性變形，從而將毛胚轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品零件的能力。 材 料 插 入 模 具 材 料 送 進(jìn) 成 形 加 工 產(chǎn) 品 取 件 產(chǎn) 品 搬 出 六．級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)方法。 1.級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)流程。 級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)也是一個(gè)系統(tǒng)，其流程如圖1-8所示。具體可以分為四個(gè)階段：工藝設(shè)計(jì)、排樣、概要設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)。 1）工藝設(shè)計(jì):即是對(duì)產(chǎn)品零件所包括的成形工序逐一進(jìn)行分析，以確定產(chǎn)品零件的加工工藝方案。工藝設(shè)計(jì)前應(yīng)充分了解產(chǎn)品零件的要求和實(shí)際

12、的生產(chǎn)條件。 2）排樣與概要設(shè)計(jì)以工藝設(shè)計(jì)可行為前提，具體確定級(jí)進(jìn)模加工產(chǎn)品零件時(shí)的工序方案和模具的基本結(jié)構(gòu)形式，初步給出模具的估價(jià)和制造周期，確定是否繼續(xù)開(kāi)展模具詳細(xì)的設(shè)計(jì)和制造。 3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)就是為級(jí)進(jìn)模正式投入生產(chǎn)而具體地開(kāi)展的設(shè)計(jì)，在這一階段部分模具零件的加工也將同期展開(kāi)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零件設(shè)計(jì)的結(jié)果是模具裝配圖、需加工的模具零件的工程圖。 2.設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。 1）要用系統(tǒng)的觀點(diǎn)，從沖壓、模具制造等多方面構(gòu)成的大系統(tǒng)中確定級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)和零件方案，要重視實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的作用。要切合實(shí)際，確立切實(shí)可行的模具方案，同時(shí)要考慮現(xiàn)有的模具制造條件、沖壓生產(chǎn)條件。 2）級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)

13、計(jì)難度大，制造費(fèi)用高，周期長(zhǎng)，因此設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，認(rèn)真分析、詳細(xì)規(guī)劃，務(wù)求設(shè)計(jì)合理、制造方便、滿(mǎn)足使用要求。要充分了解產(chǎn)品零件加工的需求和模具制造和使用條件,表1-5是級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)前應(yīng)掌握的數(shù)據(jù)。表1-6是級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)時(shí)的規(guī)劃表。 3）模具設(shè)計(jì)和制造具有技術(shù)密集型的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)和制造密切相關(guān)。隨著產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品制造周期日益縮短，對(duì)模具設(shè)計(jì)和制造周期的要求也愈來(lái)愈短，因此，模具設(shè)計(jì)和制造的交叉并行已成為必然。 表1-5 級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)前應(yīng)掌握的數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 設(shè)計(jì)前應(yīng)掌握的數(shù)據(jù) 工件與材質(zhì) 板厚與精度、材質(zhì)、料寬、熱處理、毛刺方向的要求 模具設(shè)計(jì)資料

14、 批量、模具的形式、材料的送進(jìn)方向，導(dǎo)料方式等 模具材質(zhì) 凸、凹模的材質(zhì) 模架 形式、尺寸、模柄尺寸 沖床 形式、噸位、行程、SPM、開(kāi)啟高度、送進(jìn)方向、滑塊與臺(tái)面尺寸、模柄孔尺寸 尺寸標(biāo)注 有效位數(shù)、尺寸公差、標(biāo)注要求 圖紙 圖紙尺寸、圖號(hào)、名稱(chēng)的標(biāo)注要求 加工設(shè)備 現(xiàn)有加工設(shè)備可加工能力 表1-6 級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)規(guī)劃表 產(chǎn)品名稱(chēng) 產(chǎn)品編號(hào) 模具編號(hào) 模具交貨期 沖壓加工規(guī)格 被加工材料規(guī)格 產(chǎn)量 月產(chǎn) 個(gè) 材質(zhì) 總壽命 個(gè) 板厚 行數(shù)

15、 個(gè) 板料寬度 列數(shù) 列 板料狀態(tài) 帶料 加工速度 r/min 條料 生產(chǎn)方式 級(jí)進(jìn)沖壓 卷料 簡(jiǎn)單沖壓 復(fù)合沖壓 送料裝置規(guī)格 備注 送料機(jī)構(gòu) 輥式～ 氣動(dòng)～ 夾持式～ NC～ 送進(jìn)線(xiàn)高度 mm± (公差) 沖床規(guī)格 產(chǎn)品簡(jiǎn)圖： 噸位 閉合高度 模柄直徑 落料孔徑 說(shuō)明： 產(chǎn)品零件圖 生產(chǎn)，技術(shù)要求 基本工序分 解 初步工藝方案設(shè)計(jì) 毛坯展開(kāi) 工藝性分析 OK? 毛坯排樣 沖切刃口設(shè)計(jì) 工序優(yōu)化成組 工序排樣 工藝計(jì)算 結(jié)構(gòu)概要設(shè)計(jì) 價(jià)格，周期 評(píng)測(cè) 壓力機(jī) 工序排樣圖 NO YES 不合適 合適 結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì) 零件設(shè)計(jì) 零件圖 外購(gòu)件明細(xì) 標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì) 零件明細(xì)表 裝配圖 備料，毛坯粗加工 模具零件加工 Z表1-8 級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)流程： 第 6 頁(yè)