沖壓大圓弧成型模具,沖床圓弧模具
今天給各位分享沖壓大圓弧成型模具的知識,其中也會對沖床圓弧模具進行解釋,如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問題,別忘了關(guān)注本站,現(xiàn)在開始吧!
本文目錄概覽:
- 1、沖壓模具典型結(jié)構(gòu)
- 2、沖壓模具設(shè)計制造的一些優(yōu)化方法
- 3、沖壓模具設(shè)計,根據(jù)沖壓件設(shè)計模具。
- 4、封裝模具有沖壓模具嗎
- 5、哪些因素影響沖壓模具壽命-影響沖壓模具壽命的十大因素
沖壓模具典型結(jié)構(gòu)
沖裁
沖裁是利用沖模使部分材料或工序件與另一部分材料、工(序)件或廢料分離的一種沖壓工序。沖裁是切斷、落料、沖孔、沖缺、沖槽、剖切、鑿切、切邊、切舌、切開、整修等分離工序的總稱。
切開
切開是將材料沿敞開輪廓局部而不是完全分離的一種沖壓工序。被切開而分離的材料位于或基本位于分離前所處的平面。
切邊
切邊是利用沖模修邊成形工序件的邊緣,使之具有一定直徑、一定高度或一定形狀的一種沖壓工序。
切舌
切舌是將材料沿敞開輪廓局部而不是完全分離的一種沖壓工序。被局部分離的材料,具有工件所要求的一定位置,不再位于分離前所處的平面上。
切斷
切斷是將材料沿敞開輪廓分離的一種沖壓工序,被分離的材料成為工件或工序件。
擴口
擴口是將空心件或管狀件敞開處向外擴張的一種沖壓工序。
沖孔
沖孔是將廢料沿封閉輪廓從材料或工序件上分離的一種沖壓工序,在材料或工序件上獲得需要的孔。
沖缺
沖缺是將廢料沿敞開輪廓從材料或工序件上分離的一種沖壓工序,敞開輪廓形成缺口,其深度不超過寬度。
沖槽
沖槽是將廢料沿敞開輪廓從材料或工序件上分離的一種沖壓工序,敞開輪廓呈槽形,其深度超過寬度。
沖中心孔
沖中心孔是在工序件表面形成淺凹中心孔的一種沖壓工序,背面材料并無相應(yīng)凸起。
精沖
精沖是光潔沖裁的一種,它利用有帶齒壓料板的精沖模使沖件整個斷面全部或基本全部光潔。
連續(xù)模
連續(xù)模是具有兩個或更多工位的沖模,材料隨壓力機行程逐次送進一工位,從而使沖件逐步成形。
單工序模
單工序模是在壓力機一次行程中只完成一道工序的沖模。
組合沖模
組合沖模是按幾何要素(直線、角度、圓弧、孔)逐副逐步形成各種沖件的通用、可調(diào)式成套沖模。平面狀沖件的外形輪廓一般需要幾副組合沖模分次沖成。
壓凸
壓凸是用凸模擠入工序件一面,迫使材料流入對面凹坑以形成凸起的一種沖壓工序。
壓花
壓花是強行局部排擠材料,在工序件表面形成淺凹花紋,圖案、文字或符號的一種沖壓工序。被壓花表面的背面并無對應(yīng)于淺凹的凸起。
成形
成形是依靠材料流動而不依靠材料分離使工序件改變形狀和尺寸的沖壓工序的統(tǒng)稱。
光潔沖裁
光潔沖裁是不經(jīng)整修直接獲得整個斷面全部或基本全部光潔的沖裁工序。扭彎扭彎是將平直或局部平直工序件的一部分相對另一部分扭轉(zhuǎn)一定角度的沖壓工序。
卷邊
卷邊是將工序件邊緣卷成接近封閉圓形的一種沖壓工序。卷邊圓形的軸線呈直線形。
卷緣
卷緣是將空心件上口邊緣卷成接近封閉圓形的一種沖壓工序。
拉延
拉延是把平直毛料或工序件變?yōu)榍嫘蔚囊环N沖壓工序,曲面主要依靠位于凸模底部材料的延伸形成。
拉彎
拉彎是在拉力與彎矩共同作用下實現(xiàn)彎曲變形,使整個彎曲橫斷面全部受拉伸應(yīng)力的一種沖壓工序。
脹形
脹形是將空心件或管狀件沿徑向往外擴張的一種沖壓工序。
剖切
剖切是將成形工序件一分為幾的一種沖壓工序。
校平
校平是提高局部或整體平面型零件平直度的一種沖壓工序。
起伏成形
起伏成形是依靠材料的延伸使工序件形成局部凹陷或凸起的沖壓工序。起伏成形中材料厚度的改變?yōu)榉且鈭D性的,即厚度的少量改變是變形過程中自然形成的,不是設(shè)計指定的要求。
彎曲
彎曲是利用壓力使材料產(chǎn)生塑性變形,從而被彎成有一定曲率、一定角度的形狀的一種沖壓工序。
鑿切
鑿切是利用尖刃的鑿切模進行的落料或沖孔工序。鑿切并無下模,墊在材料下面的只是平板,被沖材料絕大多數(shù)是非金屬。
深孔沖裁
深孔沖裁是孔徑等于或小于被沖材料厚度時的沖孔工序。
落料
落料是將材料沿封閉輪廓分離的一種沖壓工序,被分離的材料成為工件或工序件,大多數(shù)是平面形的。
縮口
縮口是將空心件或管狀件敞口處加壓使其縮小的一種沖壓工序。
整形
整形是依靠材料流動,少量改變工序件形狀和尺寸,以保證工件精度的一種沖壓工序。
整修
整修是沿外形或內(nèi)形輪廓切去少量材料,從而提高邊緣光潔度和垂直度的一種沖壓工序。整修工序一般也同時提高尺寸精度。
翻孔
翻孔是沿內(nèi)孔周圍將材料翻成側(cè)立凸緣的一種沖壓工序。
翻邊
翻邊是沿外形曲線周圍將材料翻成側(cè)立短邊的一種沖壓工序。
拉深
拉深是把平直毛料或工序件變?yōu)榭招募?,或者把空心件進一步改變形狀和尺寸的一種沖壓工序。拉深時空心件主要依靠位于凸模底部以外的材料流入凹模而形成。
連續(xù)拉深
連續(xù)拉深是在條料(卷料)上,用同一副模具(連續(xù)拉深模)通過多次拉深逐步形成所需形狀和尺寸的一種沖壓方法。
變薄拉深
變薄拉深是把空心工序件進一步改變形狀和尺寸,意圖性地把側(cè)壁減薄的一種拉深工序。
反拉深
反拉深是把空心工序件內(nèi)壁外翻的一種拉深工序。
差溫拉深
差溫拉深是利用加熱、冷卻手段,使待變形部分材料的溫度遠高于已變形部分材料的溫度,從而提高變形程度的一種拉深工序。
液壓拉深
液壓拉深是利用盛在剛性或柔性容器內(nèi)的液體,代替凸?;虬寄R孕纬煽招募囊环N拉深工序。
壓筋
壓筋是起伏成形的一種。當局部起伏以筋形式出現(xiàn)時,相應(yīng)的起伏成形工序稱為壓筋。
沖壓模具設(shè)計制造的一些優(yōu)化方法
沖壓模具設(shè)計制造的一些優(yōu)化方法
模塊化設(shè)計能有效減少產(chǎn)品設(shè)計時間并提高設(shè)計質(zhì)量。下面是我整理的沖壓模具設(shè)計制造的一些優(yōu)化方法介紹,歡迎參考。
一、模具的模塊化方法
縮短設(shè)計周期并提高設(shè)計質(zhì)量是縮短整個模具開發(fā)周期的關(guān)鍵之一。模塊化設(shè)計就是利用產(chǎn)品零部件在結(jié)構(gòu)及功能上的相似性,而實現(xiàn)產(chǎn)品的標準化與組合化。大量實踐表明,模塊化設(shè)計能有效減少產(chǎn)品設(shè)計時間并提高設(shè)計質(zhì)量。因此本文探索在模具設(shè)計中運用模塊化設(shè)計方法。
模具模塊化設(shè)計的實施:
1、建立模塊庫
模塊庫的建立有三個步驟:模塊劃分、構(gòu)造特征模型和用戶自定義特征的生成。標準零件是模塊的特例,存在于模塊庫中。標準零件的定義只需進行后兩步驟。模塊劃分是模塊化設(shè)計的第一步。模塊劃分是否合理,直接影響模塊化系統(tǒng)的功能、性能和成本。每一類產(chǎn)品的模塊劃分都必須經(jīng)過技術(shù)調(diào)研并反復(fù)論證才能得出劃分結(jié)果。對于模具而言,功能模塊與結(jié)構(gòu)模塊是互相包容的。結(jié)構(gòu)模塊的在局部范圍內(nèi)可有較大的結(jié)構(gòu)變化,因而它可以包含功能模塊;而功能模塊的局部結(jié)構(gòu)可能較固定,因而它可以包含結(jié)構(gòu)模塊。模塊設(shè)計完成后,在Pro/E的零件/裝配(Part/Assembly)空間中手工建構(gòu)所需模塊的特征模型,運用Pro/E的用戶自定義特征功能,定義模塊的'兩項可變參數(shù):可變尺寸與裝配關(guān)系,形成用戶自定義特征(User-Defined Features,UDFs)。生成用戶自定義特征文件(以gph為后綴的文件)后按分組技術(shù)取名存儲,即完成模塊庫的建立。
2、模塊庫管理系統(tǒng)開發(fā)
系統(tǒng)通過兩次推理,結(jié)構(gòu)選擇推理與模塊的自動建模,實現(xiàn)模塊的確定。第一次推理得到模塊的大致結(jié)構(gòu),第二次推理最終確定模塊的所有參數(shù)。通過這種途徑實現(xiàn)模塊"可塑性"目標。在結(jié)構(gòu)選擇推理中,系統(tǒng)接受用戶輸入的模塊名稱、功能參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù),進行推理,在模塊庫中求得適用模塊的名稱。
如果不滿意該結(jié)果,用戶可指定模塊名稱.在這一步所得到的模塊仍是不確定的,它缺少尺寸參數(shù)、精度、材料特征及裝配關(guān)系的定義。在自動建模推理中,系統(tǒng)利用輸人的尺寸參數(shù)、精度特征、材料特征與裝配關(guān)系定義,驅(qū)動用戶自定義特征模型,動態(tài)地、自動地將模塊特征模型構(gòu)造出來并自動裝配。自動建模函數(shù)運用C語言與Pro/E的二次開發(fā)工具Pro/TOOLKIT開發(fā)而成。通過模塊的調(diào)用可迅速完成模具設(shè)計。應(yīng)用此系統(tǒng)后模具設(shè)計周期明顯縮短。由于在模塊設(shè)計時認真考慮了模塊的質(zhì)量,因而對模具的質(zhì)量起基礎(chǔ)保證作用。模塊庫中存放的是相互獨立的UDFs文件,因此本系統(tǒng)具有可擴充性。
二、模具制造過程中的缺陷及防止措施
1、鍛造加工
高碳、高合金鋼,例如Cr12MoV、W18Cr4V等,廣泛用于制造模具。但這類鋼不同程度的存在成分偏析、碳化物粗大不均勻、組織不均勻等缺陷。選用高碳、高合金鋼制造模具,必須采用合理的鍛造工藝來成形模塊毛坯,這樣一方面可使鋼材達到模塊毛坯的尺寸和規(guī)格,一方面可改善鋼的組織和性能。另外高碳、高合金的模具鋼導熱性較差,加熱速度不能太快,且加熱要均勻,在鍛造溫度范圍內(nèi),應(yīng)采用合理的鍛造比。
2、切削加工
模具的切削加工應(yīng)嚴格保證尺寸過渡處的圓角半徑,圓弧與直線相接處應(yīng)光滑。如果模具的切削加工質(zhì)量較差,就可能在以下3個方面造成模具損,1)由于切削加工不恰當,造成的尖銳轉(zhuǎn)角或圓角半徑過小,會導致模具在工作時產(chǎn)生嚴重的應(yīng)力集中。2)切削加工后的表面太粗糙,就有可能存在刀痕、裂口、切口等缺陷,它們既是應(yīng)力集中點,又是裂紋、疲芳裂紋或熱疲勞裂紋的萌生地。3)切削加工沒能完全、均勻地切除模具毛壞在軋制或鍛造時產(chǎn)生的脫碳層,就可能在模具熱處理時產(chǎn)生不均勻的硬化層,導致耐磨性下降。
3、磨削加工
模具在火、回火后一般要進行磨削加工,以降低表面粗糙度值。由于磨削速度過大、砂輪粒度過細或冷卻條件較差等因素的影響,引起的模具表層局部過熱,造成局部顯微組織變化,或引起表面軟化,硬度降低,或產(chǎn)生較高的殘余拉應(yīng)力等現(xiàn)象,都會降低模具的使用壽命選擇適當?shù)哪ハ鞴に噮?shù)減少局部發(fā)熱,磨削后在可能的條件下進行去應(yīng)力處理,就可有效地防止磨削裂紋的產(chǎn)生。防止磨削過熱和磨削裂紋的措施較多,例如:采用切削力強的粗顆粒砂輪或粘結(jié)性較差的砂輪,減少模具的磨削進給量;選用合適的冷卻劑;磨削加工后250一300℃的回火消除磨削應(yīng)力等。
4、電火花加工
應(yīng)用電火花工藝加工模具時,放電區(qū)的電流密度很大,產(chǎn)生大量的熱,模具被加工區(qū)域的溫度高達10000℃左右,由于溫度高,熱影響區(qū)的金相組織必將發(fā)生變化,模具表層由于高溫而發(fā)生熔化,然后急冷,很快凝固,形成再凝固層。在顯微鏡下可看到,再凝固層呈白亮色,內(nèi)部有較多顯微裂紋。為了延長模具壽命可以采用以下措施:調(diào)整電火花加工參數(shù)用電解法或機械研磨法研磨電火花加工后的表面,除去異常層中的白亮層,尤其是要除去顯微裂紋。在電火花加工后安排一次低溫回火,使異常層穩(wěn)定化,阻止顯微裂紋擴展。
根據(jù)文中所述方法可縮短開發(fā)周期和有效地防止模具制造缺陷,提高模具制造質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。
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沖壓模具設(shè)計,根據(jù)沖壓件設(shè)計模具。
1、工藝分析:
此件兩圓交接處是尖角,沒有工藝性,必須倒圓角,圓弧半徑R≥0.5t。(t為材料壁厚)
2、模具方案:做一套倒裝沖孔落料復(fù)合模具即可。
3、排樣。(涉及到定位和模具結(jié)構(gòu))
4、設(shè)備選擇:(涉及模具臺面、模具閉合高度、如何和設(shè)備接口,如何壓模具、模柄大小、打干長度等)
5、設(shè)計模具:先確定凹模、凸凹模。。。。。
凹模、凸凹模材料SKD11。
6、到新華書店買一本書,上面有標準設(shè)計。
7、不是凸模而是凸凹模如何設(shè)計?
凸凹模就是你零件圖紙的形狀,把其固定到下模固定板上,直徑3的孔直通到下模板。
封裝模具有沖壓模具嗎
有的,新型涉及一種封裝片沖壓模具,包括上模座和下模座,所述的上模座上設(shè)有模具型芯,下模座上設(shè)有模具型腔,所述的模具型芯的沖頭的一側(cè)為斜面;所述的斜面的角度為10~80;所述的斜面的角度為30或者60;所述的模具型芯的沖頭的頂點為圓弧形。采用了上述結(jié)構(gòu)之后,沖頭帶有斜面,能夠達到折彎板條的目的,沖頭頭部為弧形防止其在沖壓的時候刮傷產(chǎn)品,提高產(chǎn)品的合格率。
哪些因素影響沖壓模具壽命-影響沖壓模具壽命的十大因素
哪些因素影響沖壓模具壽命-影響沖壓模具壽命的十大因素
研究表明:模具的使用壽命與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具鋼材選用、熱處理、表面處理、機械加工研磨、線切割工藝,沖壓設(shè)備、沖壓材料及工藝,模具潤滑、保養(yǎng)維修水平差等諸多因素有關(guān)。下面,我為大家講講影響沖壓模具壽命的十大因素,快來看看吧!
合理選擇熱處理工藝
熱處理不當是導致模具早期失效的重要原因,從模具失效分析得知,45%的模具失效是由于熱處理不當造成的。模具熱處理包括鋼材鍛造后的退火,粗加工以后高溫回火或低溫回火,精加工后的淬火與回火,電火花、線切割以后的去應(yīng)力低溫回火。只有冷熱加工很好相互配合,才能保證良好的模具壽命。
①.模具型腔大而壁薄時需要采用正常淬火溫度的上限,以使殘留奧氏體量增加,使模具不致脹大??焖偌訜岱ㄓ捎诩訜釙r間短,氧化脫碳傾向減少,晶粒細小,對碳素工具鋼大型模具淬火變形小。
②.對高速鋼采用低淬、高回工藝比較好,淬火溫度低,回火溫度偏高,可大大提高韌性,盡管硬度有所降低,但對提高因折斷或疲勞破壞的模具壽命極為有效。通常Cr12MoV鋼淬火加熱溫度為1000℃,油冷,然后220℃回火。如能在這種熱處理以前先行熱處理一次,即加熱至1100℃保溫,油冷,700℃高溫回火,則模具壽命能大幅度提高。
③.采用低溫氮碳共滲工藝,表面硬度可達1200HV,也能大大提高模具壽命。 低溫電解滲硫可降低金屬變形時的摩擦力,提高抗咬粘性能。使用6W6Mo5Cr4V鋼制作冷擠壓凸模,經(jīng)低溫氮碳共滲后,使用壽命平均提高1倍以上,再經(jīng)低溫電解滲硫處理可以進一步提高壽命50%。
④.模具淬火后存在很大的殘留應(yīng)力,它往往引起模具變形甚至開裂。為了減少殘留應(yīng)力,模具淬火后應(yīng)趁熱進行回火,回火應(yīng)充分,回火不充分易產(chǎn)生磨前裂紋。對碳素工具鋼,200℃回火1h,殘留應(yīng)力能消除約50%,回火2h殘留應(yīng)力能消除約75%~80%,而如果500~600℃回火1h,則殘留應(yīng)力能消除達90%。
⑤.回火后一般為空冷,在回火冷卻過程中,材料內(nèi)部可能會出現(xiàn)新的拉應(yīng)力,應(yīng)緩冷到100~120℃以后再出爐,或在高溫回火后再加一次低溫回火。
合理的模具表面強化工藝
模具表面強化的主要目的的是提高模具表面的耐磨性、耐蝕性和潤滑性能。表面強化處理工藝主要有氣體氮化法、離子氮化法、點火花表面強化法、滲硼、TD法、CVD法、PVD法、激光表面強化法、離子注入法、等離子噴涂法等。
①. 氣體軟氮化:使氮在氮化溫度分解后產(chǎn)生活性氮原子,被金屬表面吸收滲入鋼中并且不斷自表面向內(nèi)擴散,形成氮化層。模具經(jīng)氮化處理后,表面硬度可達HV950~1200,使模具具有很高的紅硬度和高的疲勞強度,并提高模具表面光潔的度和抗咬合能力。
②. 離子氮化:將待處理的模具放在真空容器中,充以一定壓力的含氮氣體(如氮或氮、氫混合氣),然后以被處理模具作陰極,以真空容器的罩壁作陽極,在陰陽極之間加400~600伏的直流電壓,陰陽極間便產(chǎn)生輝光放電,容器里的氣體被電離,在空間產(chǎn)生大量的電子與離子。在電場的作用下,正離子沖向陰極,以很高速度轟擊模具表面,將模具加熱。離能正離子沖入模具表面,獲得電子,變成氮原子被模具表面吸收,并向內(nèi)擴散形成氮化層。應(yīng)用離子氮化法可提高模具的耐磨性和疲勞強度。
③. 點火化表面強化:這是一種直接利用電能的高能量密度對模具表面進行強化處理的工藝。它是通過火花放電的作用,把作為電極的導電材料溶滲進金屬工件表層,從而形成合金化的表面強化層,使工作表面的物理、化學性能和機械性能得到改善。例如采用WC、TiC等硬質(zhì)合金電極材料強化高速鋼或合金工具鋼表面,可形成顯微硬度HV1100以上的耐磨、耐蝕和具有紅硬性的強化層,使模具的使用壽命明顯得到提高。點火花表面強化的優(yōu)點是設(shè)備簡單、操作方便,處理后的模具耐磨性提高顯著;缺點是強化表面較粗糙,強化層厚度較薄,強化處理的效率低。
④. 滲硼:由于滲硼層具有良好的紅硬性、耐磨性,通過滲硼能顯著提高模具表面硬度(達到HV1300~2000)和耐磨性,可廣泛用于模具表面強化,尤其適用于處理在磨粒磨損條件下的模具。但滲硼層往往存著較大的脆性,這也限制了它的應(yīng)用。
⑤. TD熱處理:在空氣爐或鹽槽中放入一個耐熱鋼制的坩堝,將硼砂放入坩堝加熱熔化至800℃~1200℃,然后加入相應(yīng)的碳化物形成粉末(如鈦、鋇、鈮、鉻),再將鋼或硬質(zhì)合金工件放入坩堝中浸漬保溫1~2小時,加入元素將擴散至工件表面并與鋼中的碳發(fā)生反應(yīng)形成碳化物層,所得到的碳化物層具有很高的硬度和耐磨性。
⑥. CVD法(化學氣相沉積):將模具放在氫氣(或其它保護氣體)中加熱至900℃~1200℃后,以其為載氣,把低溫氣化揮發(fā)金屬的化合物氣體如四氯化鈦(TiCI4)和甲苯CH4(或其它碳氫化合物)蒸氣帶入爐中,使TiCI4中的鈦和碳氫化合物中的碳(以及鋼表面的碳分)在模具表面進行化學反應(yīng),從而生成一層所需金屬化合物涂層(如碳化鈦)。
⑦ PVD法(物理體相沉積):在真空室中使強化用的金屬原子蒸發(fā),或通過荷能粒子的轟擊,在一個電流偏壓的作用下,將其吸引并沉積到工件表面形成化層。利用PVD法可在工件表面沉積碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁等多種化合物。
⑧. 激光表面強化:當具有一定功率的激光束以一定的掃描速度照射到經(jīng)過黑化處理的模具工作表面時,將使模具工作表面在很短時間內(nèi)由于吸收激光的能量而急劇升溫。當激光束移開時,模具工作表面由基材自身傳導而迅速冷卻,從而形成具有一定性能的表面強化層,其硬度可提高15~20%,此外還具有淬火組子細小、耐磨性高、節(jié)能效果顯著以及可改善工作條件等優(yōu)點。
⑨. 離子注入:利用小型低能離子加速器,將需要注入元素的原子,在加熱器的離子源中電離成離子,然后通過離子加熱器的高電壓電場將其加熱,成為高速離子流,再經(jīng)過磁分析器提煉后,將離子束強行打入模具工作表面,從而改變模具表面的顯微硬度和粗糙度,降低表面摩擦系數(shù),最終提高工作的使用壽命。
合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計
模具結(jié)構(gòu)對模具受力狀態(tài)的影響很大,合理的模具結(jié)構(gòu)能使模具工作時受力均勻,不易偏載,應(yīng)力集中小。模具設(shè)計的原則是保證足夠的強度、剛度、同心度、對中性和合理的沖裁間隙,并減少應(yīng)力集中,以保證由模具生產(chǎn)出來零件符合設(shè)計要求。因此對模具的主要工作零作(如沖模的凸、凹模等)要求其導向精度高、同心度和中性好及沖裁的間隙合理。在進行模具設(shè)計時,應(yīng)著重考慮的是:
①.設(shè)計凸模時必須注意導向支撐和對中保護。特別是設(shè)計小孔凸模時采用導向裝置結(jié)構(gòu),能保證模具零件相互位置的精度,增加模具抗彎曲、抗偏載的能力,避免模具不均勻磨損,從而延長模具壽命。
②. 對小孔、夾角、窄槽等薄弱部位進行補強,為了減少應(yīng)力集中,要以圓弧過渡,圓弧半徑R可取3~5mm。
③. 整體模具的`凹圓角半徑很易造成應(yīng)力集中,并引起開裂,對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu),減少應(yīng)力集中。
④. 沖模的凸、凹模圓角半徑R不僅對沖壓件成形有較大的影響,而且對于模具的磨損及壽命也影響很大。設(shè)計時應(yīng)從保證成型零件充分接觸的前提下盡可能放大,避免產(chǎn)生倒錐,影響沖件脫料出模,如圓角半徑R過小且沒有光滑過渡,則容易產(chǎn)生裂紋。
⑤.合理增大間隙,改善凸模工作部分的受力狀態(tài),使沖裁力、卸件力和推件力下降,凸、凹模刃口磨損減少。一般情況下,沖裁間隙放大可以延長切飛邊模壽命。
⑥.模架應(yīng)有良好的剛性,不要僅僅滿足強度要求,模座厚度不宜太薄,至少應(yīng)設(shè)計到45mm以上。浮動模柄可避免沖床對模具導向精度的不良影響。凸模應(yīng)緊固牢靠,裝配時要檢查凸?;虬寄5妮S線對水平面的垂直度以及上下底面之間的平行度。
⑦.模具的導向機構(gòu)精度。準確和可靠的導向,對于減少模具工作零件的磨損,避免凸、凹模啃傷影響極大,尤其是無間隙和小間隙沖裁模、復(fù)合模和連續(xù)模則更為有效。為提高模具壽命,必須根據(jù)工序性質(zhì)和零件精度等要求,正確選擇導向形式和確定導向機構(gòu)的精度。一般情況下,導向機構(gòu)的精度應(yīng)高于凸、凹模配合精度。連續(xù)模具應(yīng)設(shè)計4根導柱導向,這樣導向性能好。因為增加了剛度,保證了凸、凹模間隙均勻,確保凸模和凹模不會發(fā)生碰切現(xiàn)象。
⑧.排樣方式與搭邊值大小對模具壽命的影響很大,過小的搭邊值,往往是造成模具急劇磨損和凸、凹??袀闹饕颉墓?jié)約材料出發(fā),搭邊值愈小愈好,但搭邊值小于一定數(shù)值后,對模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。在沖裁中有可能被拉入模具間隙中,使零件產(chǎn)生毛刺,甚至損壞模具刃口,降低模具壽命。因此在考慮提高材料利用率的同時,必須根據(jù)零件產(chǎn)量、質(zhì)量和壽命,確定排樣方法和搭邊值。
合理選擇模具材料
沖壓模具工作時要承受沖擊、振動、摩擦、高壓和拉伸、彎扭等負荷,甚至在較高的溫度下工作(如冷擠壓),工作條件復(fù)雜,易發(fā)生磨損、疲勞、斷裂、變形等現(xiàn)象。因此,模具材料的性能對模具的壽命影響較大,不同材質(zhì)的模具壽命往往不同,對模具工作零件材料的要求比普通零件也高。
①.根據(jù)模具的工作條件、生產(chǎn)批量以及材料本身的強韌性能來選擇模具用材,應(yīng)盡可能選用品質(zhì)好的鋼材。
a.材料的使用性能應(yīng)具有高硬度(58~64HRC)和高強度,并具有高的耐磨性和足夠的韌性,熱處理變形小,有一定的熱硬性。
b.材料的工藝性能良好,具有可鍛性、淬硬性、淬透性、淬火裂紋敏感性和磨削加工性、熱穩(wěn)定性和耐熱疲勞性等。通常根據(jù)沖壓件的材料特性、生產(chǎn)批量、精度要求等,選擇性能優(yōu)良的模具材料,同時兼顧其工藝性和經(jīng)濟性。
在大批量生產(chǎn)選用模具材料時,應(yīng)選用長壽命的模具材料,如硬質(zhì)合金,高強韌、高耐磨模具鋼(如SKD11,SLD,DC53等);對小批量或新產(chǎn)品試制可采用國產(chǎn)的45#、Cr12等模具材料;對于易變形、易斷裂失效的通用模具,需要選用高強度、高韌性的材料DF-2;熱沖模則要選用具有良好的韌性、強度、耐磨性和抗冷熱疲勞性能的材料( 如DAC)。
②.對模具材料要進行質(zhì)量檢測,模板要符合供貨協(xié)議要求,模板的化學成份要符合國際上的有關(guān)規(guī)定。只有在確信模具材料合格的情況下,才能使用。
③.模具鋼材生產(chǎn)廠家采用電渣重熔鋼H13時要確保內(nèi)部質(zhì)量,避免可能出現(xiàn)的成份偏析、雜質(zhì)超標等內(nèi)部缺陷,要采用超聲波探傷等無損檢測技術(shù)檢查,確保鋼材內(nèi)部質(zhì)量良好,避免可能出現(xiàn)的冶金缺陷,將廢品及早剔除。根據(jù)碳化物偏析對模具壽命的影響,必須限制碳化物的不均勻度,對精密模具和負荷大的細長凸模,必須選用韌性好強度高的模具鋼,碳化物不均勻度應(yīng)控制為不大于3級。
Cr12鋼碳化物不均勻度3級要比5級耐用度提高1倍以上。如果碳化物偏析嚴重,可能引起過熱、過燒、開裂、崩刃、塌陷、拉斷等早期失效現(xiàn)象。而對于直徑小于或等于50mm的高合金鋼,其碳化物不均勻性一般在4級以內(nèi),可滿足一般模具使用要求。通過鍛造能有效改善工具鋼的碳化物偏析,一般鍛造后可降低碳化物偏析2級,最多為3級。
沖壓設(shè)備的選擇與安裝運行
沖壓設(shè)備的精度與剛度,結(jié)構(gòu)特征,安裝環(huán)境以及沖壓速度都有將對模具壽命有很大的影響。
①.設(shè)備的精度與剛度 沖壓設(shè)備的精度與剛性對沖壓模具壽命的影響極為重要。沖壓設(shè)備的精度高、剛性好,沖模壽命大為提高。模具成形工件的力是由設(shè)備提供的,在成形過程中,設(shè)備因受力將產(chǎn)生彈性變形。復(fù)雜硅鋼片沖模材料為Crl2MoV,在普通開式壓力機上使用,平均復(fù)磨壽命為1-3萬次,而新式精密壓力機上使用,沖模的復(fù)磨壽命可達6~12萬次。尤其是小間隙或無間隙沖模、硬質(zhì)合金沖模及精密沖模必須選擇精度高、剛性好的壓力機,否則,將會降低模具壽命,嚴重者還會損壞模具。
②.沖床本身堅固的框架結(jié)構(gòu)和地基隔離帶可以分解沖壓過程中的沖擊力。在沖床地基周圍設(shè)置高濕度的隔離帶,使用地基可以保持沖床的水平度,而水平度影響模具的壽命。
③.控制滑塊的導向精度。 大多數(shù)沖床只靠導軌來控制滑塊的垂直運動,導軌不但控制驅(qū)動輪的運動而且承載機構(gòu)產(chǎn)生的力?;壉仨毝ㄆ诟鼡Q,但如果安裝一個導向套,將延長滑塊和導軌的壽命。這種帶導向套的滑塊吸收偏心輪產(chǎn)生的側(cè)向力,并將其分解。在雙重導向的沖程中,導軌的作用是引導承受模具反作用力的滑塊,因此必須充分利用導軌的全部長度,使滑塊在整個行程中被充分導向。這種導向套與導軌的組合導向比單獨由導軌導向的導向面積要大1倍多。使用導向套再加上潤滑油(而不是脂潤滑),可使導軌間隙(0.0015英寸)比無導向套更小(0.008-0.015英寸)。使用小間隙導向可精確的控制滑塊運動,盡管這種結(jié)構(gòu)比無導向套初期的成本要高,但它可以使模具的壽命延長30%。
④.降低落料時或沖裁力很大時的沖擊力。 當切刃剪切至板料厚度的20%-30%時,板料開始斷裂,并釋放能量,促使滑塊高速下行。在行程末端滑塊速度的突然增大會對沖床和模具產(chǎn)生巨大的沖擊,滑塊在材料斷裂點的速度與生成的反作用力直接相關(guān)。為減小這種沖擊,在相同的生產(chǎn)節(jié)拍下使用一種驅(qū)動連桿將滑塊在行程末端的速度減小到用曲柄沖床的40%?;瑝K對于模具的接觸速度和沖擊力也將降為曲柄沖床的60%。這種速度降低意味著減小了上下模的沖擊,從而延長了模具的壽命。
⑤.沖壓速度 沖壓速度愈高,模具在單位時間內(nèi)受的沖擊力愈大(沖量大);時間愈短,沖擊能量來不及傳遞和釋放,易集中在局部,造成局部應(yīng)力超過模具材料的屈服應(yīng)力或斷裂強度。因此,沖壓速度越高,模具越易斷裂或塑性變形失效。
日常保養(yǎng)與刃磨維修
為了保護正常生產(chǎn),提高沖壓件質(zhì)量,降低成本,延長沖壓模具壽命,必須對模具進行日常保養(yǎng),確保正確使用和刃磨維修。
①.做好沖模的日常保養(yǎng)、維護工作, 注意保持棋具的清潔和合理的潤滑,嚴格執(zhí)行沖模“三檢查”制度(使用前檢查,使用過程中檢查與使用后檢查)。
②.模具的正確安裝與調(diào)試: 嚴格控制凸模進入凹模深度;控制校正彎曲、冷擠、整形等工序上模的下止點。
③.沖模刃磨修理: 凸、凹模表面粗糙度值越低,耐疲勞強度越高,粗糙度值每降低1級,壽命可提高1倍。板料在沖裁時,隨著凸模進入板料深度的增加,材料向凸、凹模刃口流動,直到凸模刃口和凹模刃口之間產(chǎn)生的裂紋重合時為止。在材料流動時,凸、凹模端面產(chǎn)生很大的摩擦力,摩擦力大小在很大程度上取決于凸、凹模端面粗糙度的高低,因此,研磨凸、凹模端面有利于提高沖模壽命,特別是形狀復(fù)雜而精度要求高的中小型沖模。因此,研磨凸、凹模時,必須研磨側(cè)面后再研磨端面磨削后。
消除線切割產(chǎn)生的應(yīng)力
線切割機加工前,原材料內(nèi)部因為淬火呈拉應(yīng)力狀態(tài),線切割時產(chǎn)生的熱應(yīng)力也是拉應(yīng)力,兩種應(yīng)力疊加的結(jié)果很容易達到材料的強度極限而產(chǎn)生微裂紋,從而大大縮短沖壓模具壽命,因此要提高沖壓模具的壽命,需要消除線切割產(chǎn)生的應(yīng)力。
①研磨去掉白層 通常模具線切割后,經(jīng)過研磨去掉表面硬度低的灰白層后便可進行裝配使用。但這樣做沒有改變線切割造成的應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力狀態(tài),即使增大線切割后的研磨余量,但因高硬層硬度高(達70HRC) ,研磨困難,過大的研磨量容易破壞零件幾何形狀。
②.回火處理 在線切割后,研磨去零件表面的白層,再在160℃~180℃回火2h ,則白層下面的高硬層可降低5HRC~6HRC,線切割產(chǎn)生的熱應(yīng)力亦有所下降,從而提高了沖模的韌性,延長了使用壽命。但是由于回火時間短,熱應(yīng)力消除不徹底,沖模壽命并不十分理想。
③.磨削加工 線切割后磨削加工,可去掉低硬度的白層和高硬層,提高沖模壽命。因為磨削時產(chǎn)生的熱應(yīng)力也是拉應(yīng)力,與線切割產(chǎn)生的熱應(yīng)力疊加,無疑也會加劇沖模損壞。若在磨削后,再進行低溫時效處理,則可消除應(yīng)力影響,顯著提高沖模韌性,使沖模壽命提高。因為幾何形狀復(fù)雜的沖模大多數(shù)是采用線切割加工,所以磨削形狀復(fù)雜的沖模必須采用價格昂貴的坐標磨床和光學曲線磨床,而這兩種設(shè)備一般廠家都不具備,故推廣困難。
④.噴丸處理后再低溫回火 噴丸處理可使線切割切口的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,提高沖模的強度和硬度,使表面層應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化,拉應(yīng)力降低,甚至變?yōu)閴簯?yīng)力狀態(tài),使裂紋萌生和擴展困難,再結(jié)合低溫回火,消除淬火層內(nèi)拉應(yīng)力,可使沖模壽命提高10~20倍。噴丸處理受設(shè)備條件和沖模零件形狀(內(nèi)表面) 限制,難以普遍應(yīng)用。
⑤.研磨后再低溫時效處理 線切割表面經(jīng)研磨后,高硬層已基本去掉,再進行120℃~150℃5~10h低溫時效處理(亦稱低溫回火處理) ,亦可經(jīng)過160℃~180℃4~6h 低溫回火處理。這樣可消除淬火層內(nèi)部拉應(yīng)力,而硬度降低甚微(后者硬度降低稍大),卻大大提高了韌性,降低了脆性,沖模壽命可提高2倍以上。這一方法簡便易行,效果十分明顯,易于推廣。
消除線切割加工產(chǎn)生的應(yīng)力,提高韌性,最佳方法是噴丸+ 低溫回火,其次是磨削后+ 研磨+ 低溫回火,再次是研磨+ 低溫時效處理,各單位可根據(jù)自己的具體情況選擇。
某單位曾用材料為Cr12MoV的沖模,線切割后分別做如下試驗,其壽命差異非常大。
a.直接用于沖裁,刃磨壽命10742次。
b.160℃回火2h,刃磨壽命11180次。
c.研磨去白層,刃磨壽命僅4860次。
d.研磨去白層,160℃2h回火,刃磨壽命為7450次。
e.磨削,刃磨壽命28743次。
f.噴丸后經(jīng)160℃2h回火, 刃磨壽命達到220000次。
合理的機械加工工藝和良好的加工精度
機械加工工藝要能消除加工后的加工變形與殘留應(yīng)力,盡量采用磨削、研磨和拋光等精加工和精細加工,獲得較小的表面粗糙度值,提高模具使用壽命。
①.粗加工時表面粗糙度Ra3.2m,模具工作部分轉(zhuǎn)角處要光滑過渡,減少熱處理產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
②.模具表面加工時留下的刀痕、磨痕都是應(yīng)力集中的部位,也是早期裂紋和疲勞裂紋源,因此在沖模加工時一定要刃磨好刀具。模具人雜志微信公眾平臺,引領(lǐng)行業(yè)前沿。平面刀具兩端一定要刃磨好圓角R,圓弧刀具刃磨時要用R規(guī)測量,絕不允許出現(xiàn)尖點。
③.在精加工時走刀量要小,不允許出現(xiàn)刀痕。對于復(fù)雜零件要留一定的打磨余量,即使加工后沒有刀痕,也要再由模具鉗工用風動砂輪打磨拋光,但要注意防止打磨時局部出現(xiàn)過熱、燒傷表面和降低表面硬度。
④.模具電加工表面有硬化層,厚10m左右,硬化層脆而有殘留應(yīng)力,直接使用往往引起早期開裂,這種硬化層在對其進行180℃左右的低溫回火時可消除其殘留應(yīng)力。磨削時若磨削熱過大會引起肉眼看不見的與磨削方向垂直的微小裂紋,在拉應(yīng)力作用下,裂紋會擴展。對Cr12MoV鋼冷沖壓凹模采用干磨,磨削深度為0.04~0.05mm時,使用中100%開裂;采用濕磨,磨削深度0.005~0.01mm時,使用性能良好。消除磨削應(yīng)力也可將模具在260~315℃的鹽浴中浸1.5min,然后在30℃油中冷卻,這樣硬度可下降1HRC,殘留應(yīng)力降低40%~65%。對于精密模具的精密磨削要注意環(huán)境溫度的影響,要求恒溫磨削。
⑤.沖模粗加工時要為精加工保留合理的加工余量,因為所留的余量過小,可能因熱處理變形造成余量不夠,必須對新制沖模進行補焊,若留的余量過大,則增加了淬火后的加工難度。
⑥.沖?;瑝K或浮塊的平行度超過要求時,會使沖模鎖扣啃壞或打裂,重者會打斷頂桿甚至損壞模具,所以在沖模加工中除對模腔尺寸按圖紙要求加工外,對其它各部分外形尺寸、位置度、平行度、垂直度都要按要求加工并嚴格檢驗。
⑦.沖模模腔的粗糙度直接影響沖模壽命,粗糙度高會使沖件不易脫模,特別是中間帶凸起部位,沖件越深,脫料越困難,最后只能卸下沖模用機加工或氣割的方法破壞沖件。由于粗糙度值高會使金屬流動阻力增加,嚴重時會將模壁磨損成溝槽,既影響沖件成形,也易使沖模早期失效。工作表面粗糙度值低的模具不但摩擦阻力小,而且抗咬合和抗疲勞能力強,表面粗糙度一般要求Ra=0.4~0.8m。
⑧.模具的制造裝配精度對模具壽命的影響也很大,裝配精度高,底面平直,平行度好,凸模與凹模垂直度高,間隙均勻,亦可獲得相當高的壽命。
沖壓原材料的選用
①沖壓件的材料有金屬和非金屬。一般來講,非金屬材料的強度低,所需的成形力小,模具受力小,模具壽命高。因此,金屬件成形模比非金屬成形模的壽命低。
②.實際生產(chǎn)中,由于沖壓原材料厚度公差超差、材料性能波動、表面質(zhì)量較差(如銹跡)或不干凈(如油污)等,會造成模具工作零件磨損加劇、易崩刃等不良后果。為此,應(yīng)當注意:
a.盡可能采用沖壓工藝性好的原材料,以減少沖壓變形力;
b.沖壓前應(yīng)嚴格檢查原材料的牌號、厚度及表面質(zhì)量等,并將原材料擦拭干凈,必要時應(yīng)清除表面氧化物和銹跡;③根據(jù)沖壓工序和原材料種類,必要時可安排軟化處理和表面處理,以及選擇合適的潤滑劑和潤滑工序。
針對工作溫度的良好潤滑
沖壓模具的工作溫度可分為低溫、常溫或交變溫度等幾種狀態(tài),溫度對鋼的耐磨性有相當大的影響。通常在250度以下時主要為氧化磨損,即沖壓模具對接件或沖壓模具與工件之間相對摩擦,形成氧化膜并反復(fù)形成和剝落,磨損量較小;250度到300度之間時轉(zhuǎn)變?yōu)檎持p,磨損量達到最大值;高于300度又轉(zhuǎn)化為氧化磨損為主,磨損量趨向減小,但溫度過高時,沖壓模具硬度明顯下降,粘著現(xiàn)象加重,甚至形成較大面積燒結(jié)和熔融磨損。
沖壓工作時,模具因受熱而升溫,隨著溫度的上升,模具的強度下降,易產(chǎn)生塑性變形。同時,模具同工件接觸的表面與非接觸表面溫度有差別,在模具中造成溫度應(yīng)力。潤滑模具與坯料的相對運動表面,可減少模具與坯料的直接接觸,減少磨損,降低成形力。同時,潤滑劑還能在一定程度上阻礙坯料向模具傳熱,降低模具溫度,對提高模具壽命都是有利的。
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