冷沖壓模具成型的認識,冷沖壓模具成型的認識和理解
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本文目錄概覽:
- 1、什么是冷沖壓模具
- 2、什么是冷沖模?
- 3、冷沖壓模具的國內(nèi)外研究動態(tài)及意義
- 4、什么是冷沖壓加工?冷沖壓成型加工和其他加工方法相比有何特點
- 5、冷沖壓模具設(shè)計的主要思想
什么是冷沖壓模具
多為安裝在壓力機上的,對放置在內(nèi)的板料在室溫下施加變形力,使其產(chǎn)生變形,從而獲得一定形狀,尺寸和性能的產(chǎn)品零件的特殊專用工具。
20年代開始,金屬制品、玩具和小五金等行業(yè)就使用沖床、壓機等簡易機械設(shè)備及相應的模具加工產(chǎn)品的毛坯或某些零部件,其中有用于落料、沖孔的“刀口模子”,用于金屬拉伸的“塢工模子”。當時各廠使用的沖壓設(shè)備功率不大,大多還是手扳腳踏。模具加工除使用少量簡陋的通用設(shè)備外,以手工為主,故而模具的精度不高,損壞率大。直到40年代初,才出現(xiàn)水壓機冷沖模具。50年代公私合營后,由于增添了磨床、銑床和鋸床等設(shè)備,又配上硬度計、外徑內(nèi)徑測定器和塊規(guī)等,使冷沖模具的精度得以提高。隨著產(chǎn)品生產(chǎn)大量使用沖壓機床,1960~1970年,冷沖模具已從原來單沖落料、單沖孔模具發(fā)展為落料、沖孔復合模。又由于冷沖模架標準件的出現(xiàn),使模具設(shè)計結(jié)構(gòu)形式多種,精度也由此提高。同時,隨著熱處理技術(shù)的進步和檢測手段的完善,冷沖模具使用壽命提高5~7倍。這一時期,還由于成型磨削、電脈沖和線切割機等機床相繼使用,又采用硬質(zhì)合金為模具材料,冷沖模具的制作工藝有了新的發(fā)展。硬質(zhì)合金冷沖模具的使用壽命從原來3.5萬次躍增到150萬次以上。由于設(shè)計人員改進制模工藝,具有自動送料、自動理片和接料裝置的復合模具大量問世??磕c姶惨M后,用石膏、木?;?qū)嵨锛纯煞瞥鱿嗤螤畹哪P?,給制作復合拉深模具提供了方便,確保了精度。70年代以后,使用斜度線切割機加工冷沖模具,其凸模(沖頭)和凹??上却慊鹛幚碓偾懈钛b配,取代了原來冷沖模具制作:熱處理-裝配-變形修正的繁瑣工藝。模具的光潔度也相應提高一個等級,精度可達到0.01毫米。后來各專業(yè)模具廠、模具車間小組已廣泛使用線切割機加工制作冷沖模具。
什么是冷沖模?
全稱為冷沖壓模具,多為安裝在壓力機上的,對放置在內(nèi)的板料在室溫下施加變形力,使其產(chǎn)生變形,從而獲得一定形狀,尺寸和性能的產(chǎn)品零件的特殊專用工具。
主要有以下幾種分類
沖壓模具的形式很多,一般可按以下幾個主要特征分類:
1.根據(jù)工藝性質(zhì)分類
(1)沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。
(2)彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線(彎曲線)產(chǎn)生彎曲變形,從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。
(3)拉深模 是把板料毛坯制成開口空心件,或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。
(4)成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復制成形,而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。
2.根據(jù)工序組合程度分類
(1)單工序模 在壓力機的一次行程中,只完成一道沖壓工序的模具。
(2)復合模 只有一個工位,在壓力機的一次行程中,在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
(3)級進模(也稱連續(xù)模) 在毛坯的送進方向上,具有兩個或更多的工位,在壓力機的一次行程中,在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
3. 根據(jù)材料的變形特點分類
冷沖壓模具的國內(nèi)外研究動態(tài)及意義
在金屬和非金屬材料塑性加工工程中,模具是一種必不可少的工藝裝備。模具的使用性能特別是使用壽命反映著一個國家的工業(yè)水平。早在20世紀50年代,美、日等工業(yè)發(fā)達國家,在開發(fā)應用冷沖壓新技術(shù)的同時,集中了部分優(yōu)勢人才和資金,集合時常的需要,將模具作為一個統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)來發(fā)展,因而取得了明顯的效果。經(jīng)過多年的耕耘,不僅在模具精度、具結(jié)構(gòu)、模具壽命、制模周期等方面取得了明顯的突破,而且在板才成型的過程模擬、模具優(yōu)化和可靠性設(shè)計等方面形成了新的理論和方法,為適應新的市場環(huán)境,進一步實現(xiàn)快速制模,開辟新的技術(shù)空間,打下了基礎(chǔ)。
國內(nèi)的模具工業(yè)雖起步較晚,但在過去的十多年中也取得了一些進步。例如沖壓模具方面,國內(nèi)設(shè)計制造的部分汽車覆蓋件模、空調(diào)器散熱片級進模、電機定轉(zhuǎn)子雙回轉(zhuǎn)疊片高精度硬質(zhì)合金級進模、集成電路引線筐架多工位級進模,以及帶自動沖切、疊壓、記數(shù)、分組、扭斜和安全保護等功能的鐵心精密多功能模,都已達到較高的水平。但從總體上看,我過與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如,精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低,CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率有待提高,許多先進的模具技術(shù)應用還不夠廣泛等等。特別是在大型、精密、復雜和長壽命模具上,一方面技術(shù)差距明顯;另一方面產(chǎn)能也不能滿足過內(nèi)的需求,因而仍需大兩從過外進口。所以,為了改變這種被動狀態(tài),盡快適應社會主義工業(yè)化建設(shè)對沖壓工藝生產(chǎn)水平提高的需要。全方位大力做還模具基礎(chǔ)、研發(fā)和推廣工作,是至關(guān)重要的。
模具發(fā)展日新月異,今后其發(fā)展趨勢大致包括以下方面:
1. 發(fā)展高效模具 對于大批量生產(chǎn)用模具,應向高效率發(fā)展。如為了適應當前高速壓力機的使用,應發(fā)展多工位級進模以提高生產(chǎn)效率。
2. 發(fā)展簡易模具 對于小批量生產(chǎn)用模具,為降低成本,縮短模具制造周期,盡量發(fā)展薄板沖模,鋅合金、低熔點合金,環(huán)氧樹脂等簡易模。
3. 發(fā)展多功能模具 為了提高效率和保證制品的質(zhì)量,要采用多工位級進模及具有組合功能的雙色,多色塑料注射模等。
4. 發(fā)展高壽命模具 高效率必然需要高壽命,為了達到高壽命,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,表面強化技術(shù)予以開發(fā)和創(chuàng)新。
5. 發(fā)展高精度模具 要實現(xiàn)模具的高精度,在模具的設(shè)計與加工中必然要使用高精度加工設(shè)備和高技術(shù)加工工藝。要進一步發(fā)展數(shù)控機床和加工中心的使用,要發(fā)展CAD,CAE,CIM等高新技術(shù)。
目前,我國的模具工業(yè)與國外發(fā)達國家相比,精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低,CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及度不高,許多先進技術(shù)應用還不夠廣泛,特別是在大型,精密,復雜和長壽命模具技術(shù)上存在著明顯的差距。
什么是冷沖壓加工?冷沖壓成型加工和其他加工方法相比有何特點
冷沖壓是塑性加工的基本方法之一,它是利用安裝在壓力機上的摸具,在室溫下對板料施加壓力使其變形或分離,從而獲得具有一定形狀、尺寸和精度的零件的一種壓力加工方法。那本周,咱們就一起來對“冷沖壓成型工藝”進行深度解析,梳理應用步驟。
1、冷沖壓加工特點
(1) 能沖壓出其他加工工藝難以加工或無法加工的形狀復雜零件。例如,從儀器儀表小型零件到汽車覆蓋件、縱梁等大型零件,均由沖壓加工完成。
(2)沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定,尺寸精度高。由于沖壓加工是靠模具成型,模具制造精度高、使用壽命長,故沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定,制件互換性好。尺寸精度一般可達到IT10~IT14級,最高可達到IT16級,有的制件不需機械再加工,便可滿足裝配和使用要求。
(3)沖壓件具有重量輕、強度高、剛性好和表面粗糙度小等特點。
(4)生產(chǎn)率高。例如,汽車覆蓋件這樣的大型沖壓件的生產(chǎn)效率,可達到每分鐘數(shù)件;高速沖壓小型制件,每分鐘可達到上千件。
(5)材料利用率高。一遍為70%~85%,因此沖壓加工能實現(xiàn)少廢料,甚至無廢料生產(chǎn)。再某種情況下,邊角余料耶可充分利用。
(6) 操作簡單,便于組織生產(chǎn)。
(7)易于實現(xiàn)機械化與自動化生產(chǎn)。由于沖壓加工所用毛坯多為條料或帶料,又是冷態(tài)加工,大批量生產(chǎn)時易于實現(xiàn)機械化和自動化。
(8)冷沖壓的特點是摸具制造周期長、制造成本高,故不適于單件小批量生產(chǎn)。
2、冷沖壓工序的分類
由于沖壓件的形狀、尺寸和精度要求不同,因此,冷沖壓加工的方法是多種多樣的。根據(jù)材料的變形特點及企業(yè)現(xiàn)行的習慣,冷沖壓的基本工序可分為分離工序與塑性變形工序兩大類。
分離工序是使沖壓件于板料沿要求的輪廓相互分離,并獲得一定斷面質(zhì)量的沖壓加工方法。
塑性變形工序是使沖壓毛坯在不破裂的條件下發(fā)生塑性變形,以獲得所要求的形狀、尺寸的零件的沖壓加工方法。為了提高勞動生產(chǎn)率,常將兩個以上的基本工序合并成一個工序,稱為復合工序。主要沖壓工序的分類見下表。
3、常用冷沖壓材料
冷沖壓用材料大部分是各種規(guī)格的板料、帶料和塊料。板料的尺寸較大,一般用于大型零件的沖壓。對于中小型零件,多數(shù)是將板料剪裁成條料后使用。帶料(又稱卷料)有時各種規(guī)格的寬度,展開長度可達幾十米。
適用于大批量生產(chǎn)的自動送料,材料厚度很小時也可做成帶料供應。塊料只用于少數(shù)鋼號和價錢昂貴的有色金屬的沖壓。
常用材料有:
① ? 黑色金屬:普通碳素結(jié)構(gòu)、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、不銹鋼等。對冷軋鋼板,根據(jù)國家標準GB 708——1988規(guī)定,按軋制精度(鋼板厚度精度)可分為A、B級:
A——較高精度
B——普通精度
對厚度4mm以下的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋薄鋼板,根據(jù)GB13237——1991規(guī)定, 按鋼板表面質(zhì)量可分為I II III三種,按拉深級別又可分為Z、S、P三級。
I——高級的精整表面;
II——較高級的精整表面;
III——普通的精整表面。
Z——最深拉深級;
S——深拉深級
P——普通拉深級。
① ?有色金屬:純銅、黃銅、青銅、鋁等。
② ?非金屬材料:紙板、膠木板、橡膠板、塑料板、纖維板和云母等。
冷沖壓模具設(shè)計的主要思想
1 .搜集必要的資料
設(shè)計冷沖模時,需搜集的資料包括產(chǎn)品圖、樣品、設(shè)計任務書和參考圖等,并相應了解如下問題:
l )了解提供的產(chǎn)品視圖是否完備,技術(shù)要求是否明確,有無特殊要求的地方。
2 )了解制件的生產(chǎn)性質(zhì)是試制還是批量或大量生產(chǎn),以確定模具的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。
3 )了解制件的材料性質(zhì)(軟、硬還是半硬)、尺寸和供應方式(如條料、卷料還是廢料利用等),以便確定沖裁的合理間隙及沖壓的送料方法。
4 )了解適用的壓力機情況和有關(guān)技術(shù)規(guī)格,根據(jù)所選用的設(shè)備確定與之相適應的模具及有關(guān)參數(shù),如模架大小、模柄尺寸、模具閉合高度和送料機構(gòu)等。
5 )了解模具制造的技術(shù)力量、設(shè)備條件和加工技巧,為確定模具結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。
6 )了解最大限度采用標準件的可能性,以縮短模具制造周期。
2 .沖壓工藝性分析
沖壓工藝性是指零件沖壓加工的難易程度。在技術(shù)方面,主要分析該零件的形狀特點、尺寸大?。ㄗ钚】走吘唷⒖讖?、材料厚度、最大外形)、精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求。如果發(fā)現(xiàn)沖壓工藝性差,則需要對沖壓件產(chǎn)品提出修改意見,經(jīng)產(chǎn)品設(shè)計者同意后方可修改。
3 .確定合理的沖壓工藝方案
確定方法如下:
l )根據(jù)工件的形狀、尺寸精度、表面質(zhì)量要求進行工藝分析,確定基本工序的性質(zhì),即落料、沖孔、彎曲等基本工序。一般情況下可以由圖樣要求直接確定。
2 )根據(jù)工藝計算,確定工序數(shù)目,如拉深次數(shù)等。
3 )根據(jù)各工序的變形特點、尺寸要求確定工序排列的順序,例如,是先沖孔后彎曲還是先彎曲后沖孔等。
4 ) 根據(jù)生產(chǎn)批量和條件,確定工序的組合,如復合沖壓工序、連續(xù)沖壓工序等。
5 ) 最后從產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、設(shè)備占用情況、模具制造的難易程度、模具壽命、工藝成本、操作方便和安全程度等方面進行綜合分析、比較,在滿足沖件質(zhì)量要求的前提下,確定適合具體生產(chǎn)條件的最經(jīng)濟合理的沖壓工藝方案,并填寫沖壓工藝過程卡片(內(nèi)容包括工序名稱、工序數(shù)目、工序草圖(半成品形狀和尺寸)、所用模具、所選設(shè)備、工序檢驗要求、板料規(guī)格和性能、毛坯形狀和尺寸等): ;
4 確定模具結(jié)構(gòu)形式
確定工序的性質(zhì)、順序及工序的組合后,即確定了沖壓工藝方案也就決定了各工序模具的結(jié)構(gòu)形式。沖模的種類很多,必須根據(jù)沖件的生產(chǎn)批量、尺寸、精度、形狀復雜程度和生產(chǎn)條件等多方面因素選擇,其選原則如下:
l )根據(jù)制件的生產(chǎn)批量確定采用簡易模還是復合模結(jié)構(gòu)。一般來說簡易模壽命低,成本低;而復合模壽命長,成本高。
2 )根據(jù)制件的尺寸要求確定沖模類型。
若制件的尺寸精度及斷面質(zhì)量要求較高,應采用精密沖模結(jié)構(gòu);對于一般精度要求的制件,可采用普通沖模。復合模沖出的制件精度高于級進模,而級進模又高于單工序模。
3 )根據(jù)設(shè)備類型確定沖模結(jié)構(gòu)。
拉深加工時有雙動壓力機的情況下,選用雙動沖模結(jié)構(gòu)比選用單動沖模結(jié)構(gòu)好很多
4 )根據(jù)制件的形狀大小和復雜程度選擇沖模結(jié)構(gòu)形式。一般情況下,大型制件,為便于制造模具并簡化模具結(jié)構(gòu),采用單工序模;小型制件,而且形狀復雜時,為便于生產(chǎn),常用復合模或級進模。像半導體晶體管外殼這類產(chǎn)量很大而外形尺寸又很小的筒形件,應采用連續(xù)拉深的級進模。
5 )根據(jù)模具制造力量和經(jīng)濟性選擇模具類型。在沒有能力制造高水平模具時,應盡量設(shè)計切實可行的比較簡單的模具結(jié)構(gòu);而在有相當設(shè)備和技術(shù)力量的條件下,為了提高模具壽命和適應大量生產(chǎn)的需要,則應選擇較為復雜的精密沖模結(jié)構(gòu)。
總之,在選擇沖模結(jié)構(gòu)類型時,應從多方面考慮,經(jīng)過全面分析和比較,盡可能使所選擇的模具結(jié)構(gòu)合理。有關(guān)各類模具的特點比較見表1-3。
5 .進行必要的工藝計算
主要工藝計算包括以下幾方面:
l )坯料展開計算:主要是對彎曲件和拉深件確定其坯料的形狀和展開尺寸,以便在最經(jīng)濟的原則下進行排樣,合理確定適用材料。
2 )沖壓力計算及沖壓設(shè)備的初選:計算沖裁力、彎曲力、拉深力及有關(guān)的輔助力、卸料力、推料力、壓邊力等,必要時還需計算沖壓功和功率,以便選用壓力機。根據(jù)排樣圖和所選模具的結(jié)構(gòu)形式,可以方便地計算出總沖壓力,根據(jù)計算出的總沖壓力,初選沖壓設(shè)備的型號和規(guī)格,待模具總圖設(shè)計好后,校核設(shè)備的裝模尺寸(如閉合高度、工作臺板尺寸、漏料孔尺寸等)是否符合要求,最終確定壓力機型號和規(guī)格
3 )壓力中心計算:計算壓力中心,并在設(shè)計模具時保證模具壓力中心與模柄中心線重合,目的是避免模具受偏心負荷作用而影響模具質(zhì)量。
4 )進行排樣及材料利用率的計算.以便為材料消耗定額提供依據(jù)。
排樣圖的設(shè)計方法和步驟:一般是先從排樣的角度考慮并計算材料的利用率,對于復雜的零件通常用厚紙剪成3 一5 個樣件.排出各種可能的方案,選擇最優(yōu)方案.現(xiàn)在常用計算機排樣后再綜臺考慮模具尺寸的大小、結(jié)構(gòu)的難易程度、模具壽命、材料利用率等幾個方面的問題.選擇一個合理的排樣方案。確定出搭邊,計算步距和料寬.根據(jù)標準板(帶)料的規(guī)格確定料寬及料寬公差。再將選定的排樣畫成排樣圖,按模具類型和沖裁順序打上適當?shù)钠拭婢€,并標注尺寸和公差。
5 )凸、凹模間隙和工作部分尺寸計算。
6 )對于拉深工序,確定拉深模是否采用壓邊圈,并進行拉深次數(shù)、各中間工序模具尺寸分配,以及半成品尺寸計算等。
7 )其他方面的特殊計算。
6 .模具總體設(shè)計
在上述分析、計算的基礎(chǔ)上,即可進行模具結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計,并勾畫草圖,初步算出模具閉合高度,概略地定出模具外形尺寸,凹模的結(jié)構(gòu)形式及固定方法。同時考慮如下內(nèi)容:
1 )凸、凹模結(jié)構(gòu)形式及固定方法;
2 )制件或毛坯的定位方式。
3 )卸料和出件裝置。
4 )模具的導向方式以及必要的輔助裝置。
5 )送料方式。
6 )模架形式的確定及沖模的安裝。
7 )模具標準件的應用。
8 )沖壓設(shè)備的選用。
9 )模具的安全操作等。
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