冲压模具基础知识

1冲压模具讲座第一章概论一.冲压加工的重要性及优点。1.重要性：冲压工艺应用范围十分广泛，在国民经济的各个部门中，几乎都有冲压加工产品。如汽车，飞机，拖拉机，电器，电机，仪表，铁道，邮电，化工以及轻工日用产品中均占有相当大的比重。2.优点：1）生产率高。2）精度高，质量稳定。3）材料利用率高。4）操作简便，特别适宜于大批量生产和自动化。二.冲压加工的概念。1.概念：即利用压力机及其外部设备，通过模具对板材施加压力，从而获得一定形状和尺寸零件的加工方法。冲压加工的三要素：冲床，模具，材料。冲压是生产中应用广泛的一类加工方法，主要用于金属薄板料零件的加工。在产品零件的整个生产系统中，冲压只是一个子系统，所涉及的也仅是产品制造过程的一部分。随着市场对产品成本和周期等要求的提高，从系统的整体优化中确定相关的各要素已成为技术和管理发展的重要方向。影响冲压加工的因素：三.冲压工序的分类。冲压工艺按其变形性质可以分为材料的分离与成形两大类，每一类中又包括许多不同冲压加工系统人冲压工艺安全自动化安装润滑生产管理质量管理价格管理运输废料处理噪音对策后序工艺压力机模具材料辅助装置工具软件硬件2的工序。冲压的基本工序：1.冲裁:包括落料和冲孔两个工序。1）落料：模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为工件，其余部分为废料，设计时尺寸以模仁为准，间隙取在冲子上；2）冲孔：模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分是废料，设计时尺寸以冲子为准，间隙取在模仁上。2.剪切:用模具切断板材,切段线不封闭.3.切口:在坯料上将板材部分切开,切口部分发生弯曲.4.切边:将拉深或成形后的半成品边缘部分的多余材料切掉。5.剖切：将半成品切开成两个或几个工件，常用于成双冲压。切口切边剖切6.弯曲：用模具使材料弯曲成一定形状（V型/U型/Z型弯曲）。7.卷圆：将板料端部卷圆。8.扭曲：将平板的一部分相对于一部分扭转一个角度。弯曲卷圆扭曲9.拉深：将板料压制成空心工件，壁厚基本不变。10.变薄拉深：用减小直径与壁厚，增加工件高度的方法来改变空心件的尺寸，得到要求的底厚，壁薄的工件。11.孔的翻边：将板料或工件上有孔的边缘翻成竖立边缘。拉深变薄拉深孔的翻边12.外缘翻边：将工件的外缘翻起圆弧或曲线状的竖立边缘。13.缩口：将空心件的口部缩小。14.扩口：将空心件的口部扩大，常用于管子。外缘翻边缩口扩口15.起伏：在板料或工件上压出筋条，花纹或文字，在起伏处的整个厚度上都有变薄。16.卷边：将空心件的边缘卷成一定的形状。17.胀形：将空心件（或管料）的一部分沿径向扩张，呈凸肚形。3起伏卷边胀形18.旋压：利用赶棒或滚轮将板料毛坯赶压成一定形状（分变薄与不变薄两种）。19.整形：把形状不太准确的工件校正成形。20.校平：将毛坯或工件不平的面或弯曲予以压平。旋压整形校平21.压印：改变工件厚度，在表面上压出文字或花纹。22.正挤压：凹模腔内的金属毛坯在凸模压力的作用下，处于塑性变形状态，使其由凹模孔挤出，金属流动的方向与凸模运动方向相同。23.反挤压：金属挤压过程中，沿凸模与凹模的间隙塑流，其流动方向与凸模运动方向相反。24.复合挤压：正挤与反挤的结合。压印正挤压反挤压复合挤压四．冷冲模类型和特点。1.模具分类（按冲压工序的组合方式分）。1）单冲模：在模具上只有一个加工工位，而且在冲床的一次行程中只完成一类冲压加工工艺。2）复合模：在模具上只有一个加工工位，在冲床的一次行程中完成两类以上的加工工艺。3）级进模：有多个工位组成，各工位完成不同的加工，各工位顺序关联，在冲床的一次行程中完成一系列不同的冲压加工。三类模具的优缺点比较：42.级进模特点：1)冲压生产效率高。级进模可以完成复杂零件的冲裁、翻边、弯曲、拉深、立体成形以及装配等工艺，减少了中间转运和重复定位等工作，而且工位数量的增加不影响生产效率，可以冲制很小的精密零件。2)操作安全简单。级进模冲压时操作者不必将手伸入模具的危险区域。对大量生产，还采用自动送料机构，模具内装有安全检测装置。3)模具寿命长。复杂的内形和外形可分解为简单的凸模和凹模外形，分段逐次冲切，工序可以分散在若干个工位，在工序集中的区域还可以设置空位，从而避免了凸、凹模壁厚过小的问题，改变了凸、凹的受力状态，提高了模具强度。此外，级进模还采用卸料板兼作凸模导向板，对提高模具寿命也非常有利。4)产品质量高。级进模在一副模具内完成产品的全部成形工序，克服了用简单模时多次定位带来的操作不变和累积误差。5)生产成本较低。级进模由于结构比较复杂，所以制造费用较高，同时材料利用率较低，但由于级进模生产效率高、压力机占有数少、需要的操作工人数和车间面积少，减少了半成品的储存和运输，因而产品零件的综合生产成本并不高。6)设计和制造难度大，对经验的依赖性强。级进模结构复杂，技术含量高，设计灵活性大、难度大；设计和制造中的经验、推断和目测工作量多，人才培养时间长，个人之间的差异大；同一产品零件可有多种不同的设计方案，设计的灵活性大；设计和制造周期长，费用高，适用于批量生产。级进模还受产品零件尺寸限制，产品尺寸不宜太大。7)按订单生产，而不是按计划生产，订货受市场影响大，交货期要求短。五．级进模的功能功能：级进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，使材单工序模复合模级进模结构简单较复杂复杂成本、周期小、短小、短高、长制造精度低较高高材料利用率高高低生产效率低低高维修不方便不方便方便产品精度高高低品质低低高安全性不安全不安全安全自动化易于自动化冲床性能要求低低高应用小批量生产大、中型零件的冲压试制大批量生产内外形精度要求高大批量生产中、小零件冲压5料产生塑性变形，从而将毛胚转变为产品零件的能力。六．级进模的设计方法。1.级进模设计流程。级进模设计也是一个系统，其流程如图1-8所示。具体可以分为四个阶段：工艺设计、排样、概要设计、结构设计、零件设计。1）工艺设计:即是对产品零件所包括的成形工序逐一进行分析，以确定产品零件的加工工艺方案。工艺设计前应充分了解产品零件的要求及实际的生产条件。2）排样与概要设计以工艺设计可行为前提，具体确定级进模加工产品零件时的工序方案和模具的基本结构形式，初步给出模具的估价和制造周期，确定是否继续开展模具详细的设计和制造。3）结构设计和零件设计就是为级进模正式投入生产而具体地开展的设计，在这一阶段部分模具零件的加工也将同期展开。结构设计与零件设计的结果是模具装配图、需加工的模具零件的工程图。2.设计注意事项。1）要用系统的观点，从冲压、模具制造等多方面构成的大系统中确定级进模的结构和零件方案，要重视实践经验的作用。要切合实际，确立切实可行的模具方案，同时要考虑现有的模具制造条件、冲压生产条件。2）级进模结构复杂，设计难度大，制造费用高，周期长，因此设计应坚持科学、严谨、求实的精神，认真分析、详细规划，务求设计合理、制造方便、满足使用要求。要充分了解产品零件加工的需求和模具制造和使用条件,表1-5是级进模设计前应掌握的数据。表1-6是级进模设计时的规划表。3）模具设计和制造具有技术密集型的特点，设计和制造密切相关。随着产品市场竞争的加剧和计算机技术的发展，产品制造周期日益缩短，对模具设计和制造周期的要求也愈来愈短，因此，模具设计和制造的交叉并行已成为必然。表1-5级进模设计前应掌握的数据材料插入模具材料送进成形加工产品取件产品搬出6项目设计前应掌握的数据工件与材质板厚与精度、材质、料宽、热处理、毛刺方向的要求模具设计资料批量、模具的形式、材料的送进方向，导料方式等模具材质凸、凹模的材质模架形式、尺寸、模柄尺寸冲床形式、吨位、行程、SPM、开启高度、送进方向、滑块与台面尺寸、模柄孔尺寸尺寸标注有效位数、尺寸公差、标注要求图纸图纸尺寸、图号、名称的标注要求加工设备现有加工设备可加工能力表1-6级进模设计规划表产品名称产品编号模具编号模具交货期冲压加工规格被加工材料规格产量月产个材质总寿命个板厚行数个板料宽度列数列板料状态○1带料加工速度r/min○2条料生产方式○1级进冲压○3卷料○2简单冲压○3复合冲压送料装置规格备注送料机构○1辊式～○3气动～○2夹持式～○4NC～送进线高度mm±(公差)冲床规格产品简图：吨位闭合高度模柄直径落料孔径说明：7Z表1-8级进模设计流程：第二章级进模结构设计模具的优劣在很大程度上体现在模具结构上，因此，级进模结构设计对模具的工作性能、加工性、成本、周期及寿命等起着决定性作用。第一节级进模结构设计一级进模结构产品零件图生产，技术要求基本工序分解初步工艺方案设计毛坯展开工艺性分析OK?毛坯排样冲切刃口设计工序优化成组工序排样工艺计算结构概要设计价格，周期评测压力机工序排样图NOYES不合适合适结构详细设计零件设计零件图外购件明细标准件明细零件明细表装配图备料，毛坯粗加工模具零件加工81.从总体角度来看，级进模结构基本上可分为两大类：日本式模具结构和美国式模具结构。1）日本式模具结构：利用卸料板压料（常见模具结构）。优点：压料可靠，模具生产时稳定性好；缺点：噪音大。2）美国式模具结构：没有卸料板，采用局部压料（两者更本区别）优点：噪音小，速度高；缺点：压料不是很可靠。2.级进模的构成。模板（8块板）凸模工作零件（入子）模具凹模主导向导向零件零件副导向连接零件（螺钉，等高套筒及垫圈）定位零件（定位销，导正销，定距侧刃，灌胶PIN）导料零件（导板，Lifter）辅助零件传力零件(螺塞，弹簧，传力销)检测装置（误送/叠料/波动/光电检测）其它（压板，止高块，限位柱,浮料块,浮料销，顶杆二结构设计原则.1.尽量选用成熟的模具结构或标准结构。2.模具要有足够的刚性，以满足寿命和精度的要求。3.结构应尽量简单、实用，要具有合理的经济性。4.能方便地送料，操作要简便安全，出件容易。5.模具零件之间定位要准确可靠，连接要牢固。6.要有利于模具零件的加工。7.模具结构与现有的冲压设备要协调。98.模具容易安装，易损件更换方便。三模具基本尺寸1.模具平面尺寸模具平面尺寸是指模具轮廓最大尺寸，它易凹模外形尺寸为基础，以最终选择的模架尺寸为准。2.模具闭合高度模具闭合高度是指模具处在最低点的工作位置时，上模座的上表面到下模座的下表面之间的距离。即为模具各块模板厚度之和。压力机闭合高度是指压力机滑块在下死点时，滑块底面到压力机工作台面上平面的距离。由于多数压力机滑块高度可上下调节，当压力机连杆调至最短时的闭合高度称为压力机最大闭合高度Hmax,而当压力机连杆调至最长时的闭合高度称为最小闭合高度Hmin。为了保证模具能装在压力机上工作，模具闭合高度必须小于压力机闭合高度。最好H位于Hmin和Hmax之间，一般应满足Hmin+10≤H≤Hmax-5第二节工作零件设计一．凸模的结构设计（考量凸模的强度、钢性）：1.凸模的分类：1）按凸模断面形状可分为简单形状和复杂形状两种；2）按刃口形状可分为平刃、斜刃和其它专用凸模；3）按固定方法可分为台阶固定、螺钉固定、压板固定等；4）按结构形式可分为整体式、镶拼式、直通式、阶梯式和带护套式。2.凸模结构的基本形式。1）圆凸模(标准件)。TYPEI10TYPEIV2）机械加工凸模。凸模的加工方法一般有线割和磨削:W/C—线割;G—磨床；PG—光学曲线磨床1°线割加工异形凸模，凸模内R≥0.150较好，因线割丝的直径Φ取0.20mm和0.30mm加工较经济；线割的零件表面光洁度不高，加工零件的使用寿命没有磨削来的高；2°细小凸模设计成上头小下头大，以保证零件强度要求；规则形状用磨床加工，R取10mm或20mm；不规则形状用PG加工R取40mm；3.凸模的导向（卸料板）。卸料板在对阶梯型凸模、PG加工之凸模导向时，要确保在模具处于最大闭合高度时，剥料板与凸模的最小重叠部分长度不小于3～5mm。4.凸模上的“闪位”：1）产品上的凸起；2）模仁5.冲裁凸模长度的确定：凸模长度=PP板厚度+SBP板厚度+SP板厚度+(1～2mm)11二．入子设计：1.冲子固定板入子目的：便于改模；便于更换料号。设计要点：1）