冲模设计基本要求及设计步骤

一、冲模设计的基本要求

对冲模设计工作的基本要求有:所设计的冲模应保证冲出的制件符合图纸的形状与尺寸要求,模具结构简单,安装牢固,维修方便,坚固耐用;操作方便,工作安全可靠﹔便于制造,价格低廉。

二、冲模设计的一般步骤

第一,搜集必要的资料,分析制件的冲压工艺性。其中包括:应具有视图完备、技术要求明确的制件图纸或样件,以对制件的形状、尺寸大小、精度要求以及装配关系等有全面的了解;了解制件冲压工艺过程卡(一般由冲压工艺员提供),由此研究其前后.工序间的相互.关系和各工序间必须相互保证的加工工艺要求,同时根据工艺卡规定的工艺方案确定模具数量和类型;掌握制件的生产性质(是试制还是批量或大量生产),以确定模具结构,是采用简易模还是用较复杂的高生产率模具;了解制件材料的性质、尺寸和供应方法,例如是板料还是条料、卷料或是废料利用等;了解压力机的情况和有关技术规格,根据所选用的设备确定模具的卸料方法和其他辅助工序:

了解制造模具的技术力量、设备条件和加工技巧,为确定模具结构提供依据;了解最大限度提供模具标准件的可能性(外购和自制),并尽可能多地采用模具标准件。在研究了解这些资料的基础上,如果发现冲压件工艺性较差,则应在不影响其使用性能的情况下,提出便于加工的修改意见,使产品设计,冲压工艺编制、模具设计与模伶制造之间更好地结合,取得更完善的效果。

第二,确定制件在技术和经济上都较为合理的冲压工艺方案。根据制件的形状、尺寸精度、表面质量要求进行工艺分析,确定基本工序的性质,如落料、冲孔、弯曲等基本工序(这种简单的工序性质,一般可以直接从制件图的要求确定〉﹔根据工艺计算确定工序数目,如拉伸次数等﹔根据各工序的变形特点、尺寸要求确定工序排列的顺序,如果用先冲孔后弯曲还是先弯曲后冲孔等;根据生产批量和条件确定工序组合,如复合冲压工序、连续冲压工序等。

第三,模具形式的选择。当工序的性质、顺序及工序的组合确定后,即确定了冲压的工艺方案,此时也应确定各工序的模具结构形式(模具形式的选择见后面的叙述)。

第四,必要的工艺计算。主要包括:计算毛坯尺寸,以便在最经济的原则下进行排样和合理地确定使用材料;计算冲压力(包括冲裁力、弯曲力、拉伸力、卸料力、推件力、压边力等),以便确定压力机;计算模具压力中心,以免模具受偏心负荷而影响模具质量﹔计算或估算模具各主要零件(凹模、凸模固定板、垫板、凸模等)的外形尺寸,以及卸料橡皮或弹簧的自由高度等;确定凸、凹模的间隙,计算凸、凹模工作部分尺寸;确定拉伸模用不用压边圈、拉伸次数和各中间.工序模具的尺寸分配以及半成品尺寸等的计算。

第五,模具总体设计。在上述分析、计算的基础上,即可进行模具总体设计。一般先画结构草图,并初步算出模具的闭合高度,概略地定出模具外形尺寸。此时,可对各部件的结构进行设计,确定大致方案。应该说明的是,这些步骤都是紧密相连的,相互结合、相互补充,以最终确定最佳方案。--般情况下,进行总体设计时,同时考虑对部件结构的设计,先后次序不是绝对的。部件结构设计主要有以下内容:

①工作零件。如凸模、凹模及凸凹模等的结构形式是整体、组合还是镶拼的,以及固定形式的确定。

②定位零件。如采用定位板、挡料销(固定的还是活动的)等,其形式很多,可根据具体情况选用或设计。对于级进模,还要考虑是否用始用挡料销、导正销和定距凸模(侧刃)等。

③卸料和推件装置。卸料常用刚性和柔性两种形式。刚性印料通常采用固定卸料板结构形式,柔性卸料通常采用像皮或弹簧作为弹性元件(其弹簧或橡皮需经设计、计算)。

④导向零件。包括是否需要采用导向零件,采用什么形式的导向零件。如果采取导柱·导向,则要确定导柱的直径和长度。

⑤模架的选用形式,及其安装固定方式。

第六,选择压力机。压力机的选择是模具设计的重要内容,设计模具时必须确定选用的压力机型号、规格。压力机型号的确定,主要取决于冲压工艺的要求和冲模结构情况。选用曲柄压力机时,必须满足以下要求:

①压力机的公称压力P压必须大于冲压计算的总压力P总(Р总=冲裁力+推件力等),即PEP总。

②压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求,即模具的闭合高度应在压力机的最大闭含高度与最小团合高度之间。当多副模具联合安装到一台压力机上时,多副模具应有间一个闭合高度。

③压力机的滑块行程必须满足制件的成形要求。拉伸时,为了便于放料和取料,其行程必须大于拉伸件高度的2~2.5倍。

④为了便于安装模具,压力机的工作台面尺寸应大于模具尺寸,-一般每边大5~70mm。台面上的孔,应能保证制件或废料漏卸。

三、冲模结构形式的选择

冲模的种类很多,必须根据冲压件的生产批量、尺寸大小、精度要求、形状复杂程度和生产条件等多方面因素选择。其选用原则如下:

①根据制件的生产批量确定采用简易模还是复杂模结构。一般来说,简易模寿命低、成本低,而复杂冲模寿命长、成本高。因此,冲压件数量少通常采用简易冲模,反之应采用寿命较长的模具结构。冲压批量与模具结构、生产方式的关系见表2-1。

表2-1冲压批量与模具结构、生产方式的关系

生产性质

应产批量(万件)

模具结构

生产方式

小批量或试剂

1

组合冲模及各种经济的简易模

条料或单个毛坯的手工送料

中批量

1~30

简单模、复合模或简单级进模

卷料、条料、板料或单个毛坯料的半自动送料

大批量

30~

复合模、多工位级进模、多工位

传递式冲模

条料、卷料、板料或单个毛坯料的自动、半自动送料、压力机或模具带有自!动检测保护装置

大量

硬质合金复合模、多工位级进模及多工位传递式冲模等

在特殊或专用压力机上自动化生产,或组成自动生产线、压力机或模真带有自动检测保护装置

②根据制件的尺寸要求确定冲模的精度等级。制件的尺寸精度及断面质量要求较高,应采用精密冲模结构:对于一般精度要求的制件,可采用普通冲模。复合模冲出的制件精度高于级进模,而级进模又高于简单模。这是因为用简单模加工多工序的冲压件时,要经过多次定位和变形,产生的积累误差大,因而制件的精度较低。级进模冲压时,难免出现送料与定位误差,但可用导正销导正,其精度也较高。复合模是在冲模的同一位置一次冲出制件,不存在定位误差,故其冲裁精度很高。因此,对于精度要求较高的制件,多数采用复合模。不同冲裁方法的冲件质量近似比较见表2-2。

表2-2不同冲裁方法的冲件质量近似比较

③根据设备能力选择冲模的类型。例如拉伸加工在有双动压力机的情况下,选用双动冲模结构比选用单动冲模结构好得多。电子产品中的-些接插件,在一般的压力机上生产,不仅需要多套模具,而且效率也很低,如在万能弯曲自动机上生产,则模具简单,生产效率高。

④根据制件的形状大小和复杂程度选择结构形式。一般情况下,大型制件,为便于制造模具并简化模具结构,采用简单模,小型制件,而且形状复杂,为便于生产,常用复合模或级进模。象半导体晶体管外壳之类产量很大,而外形尺寸又很小的筒形件,应采用连续拉伸的级进模。

⑤根据模具制造力量和经济性选择模具类型。在没有能力制造高水平模具时,应尽量设计切实可行的比较简单的模具结构s而在有相当设备和技术力量的条件下,为了提高模具寿命和适应大量生产,则应选择较为复杂的精密冲模结构。

⑥总之,在选择冲模结构类型时,应从多方面考虑,经过全面分析和比较,尽可能使所选择的模具结构合理。有关各类模具的特点比较见表2-3。

表2-3单工序模、级进棋和复合模的特点比较

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