级进模成型模

第五章其它冲压模具设计第五章其它冲压模具设计5.1级进模5.2成型模习题第五章其它冲压模具设计5.1级进模5.1.1多工位级进模是一种在一副模具内将制件加工成所需工件的冲压工艺,它将一副模具分成若干个等距离工位,在每个工位上设置—定的冲压工序,完成零件的某部分冲制工作,经多道工序冲制完成所需要的冲压件。多工位级进模是高精密、高效率、高寿命的先进模具(俗称“三高”模具),具有生产率高,质量可靠,操作安全,节省模具、机床和劳动力,经济效益好的特点。第五章其它冲压模具设计1.1)有冲落形式级进模和切断形式级进模。冲落形式级进模完成多道冲孔工序后落料;切断形式级进模完成冲孔等冲裁工位后切断。2)(1)以冲裁为主,且分别包括弯曲、拉深、成型某一工序或某两个工序的有:冲裁弯曲多工位级进模、冲裁拉深多工位级进模、冲裁成型多工位级进模、冲裁弯曲拉深多工位级进模、冲裁弯曲成型多工位级进模和冲裁拉深成型多工位级进模等。(2)由几种冲压工艺结合在一起的冲裁、弯曲、拉深、成型多工位级进模。第五章其它冲压模具设计2.1)这种级进模的各个工作形孔(除定距侧刃形孔外)与被冲零件的各个孔及制件外形(弯件指展开外形)的形状一致,并把它们分别设置在一定的工位上,材料沿各工位经过连续冲压,最后获得所需冲件。用这种方法设计的级进模称封闭形孔连续式级进模。如图5-1所示为冲制制件及其展开图和排样图。第五章其它冲压模具设计图5-1冲压件、展开图和排样图(a)冲压件;(b)展开图;(c)排样图第五章其它冲压模具设计2)这种级进模对冲压零件的复杂异形孔和零件的整个外形采用分段切除多余废料的方式进行,即在前一工位先切除一部分废料,在以后工位再切除一部分废料,经过逐个工位的连续冲制,就能获得一个完整的零件或半成品。对于零件上的简单形孔,模具上相应的形孔可与零件上的形孔做成一样。图5-1所示零件,采用分断切除多段式级进模时其排样图如图5-２所示,共分八个工位:第五章其它冲压模具设计第一工位:第二工位:冲2×∅1.8第三工位:第四工位:第五工位:第六工位:第七工位:冲中部3×12第八工位:切载体。第五章其它冲压模具设计图5-2分断切除多段式级进模条料排样图第五章其它冲压模具设计分断切除多段式级进模的特点:分断切除多段式级进模其工位数比封闭形连续级进模多;在分断切除废料过程中可以进行弯曲、拉深、成型等工艺,一般采用全自动连续冲压。这种模具结构复杂,制造精度高;由于能冲出完整零件,因此生产率和冲件的精度都很高。在设计多工位级进模时,还应根据实际生产中的问题,将这两种设计方法结合起来,灵活运用。第五章其它冲压模具设计5.1.2多工位级进模结构复杂、精密、高速冲压,造价高,制造周期长,所以设计多工位级进模时,应十分细致、全面地考虑问题。一般主要按以下步骤进行:(1)接受设计任务,研究原始资料,收集有关数据。①冲压产品制件图和模具设计任务书各一份。②冲压产品制件试制生产的技术数据与样件。例如弯曲件的展开尺寸、弯曲过程的各工序零件图;拉深件的坯料尺寸,拉深次数及工序件尺寸等。第五章其它冲压模具设计(2)进行工艺计算,将收集的数据及资料,根据多工位级进模中的受力状态进行工艺计算,并修改有关数据。(3)绘制零件展开图,设计条料排样图并进行工艺会审。(4)模具结构设计,并绘制装配草图。(5)绘制模具装配图、零件图,编写模具使用维修说明书。说明书内容:选用的压力机、模具闭合高度、轮廓尺寸、规定行程范围及每分钟冲压次数等;选用自动送料机构类型,送料步距及公差,安装调整要点;模具刃磨和维修注意点(哪些凸模或凹模需拆下刃磨,刃磨后如何调整各工作部分高度差值)。对易损件及备件应有零件明细表。第五章其它冲压模具设计5.1.31.多工位级进模设计中,排样图的合理及正确与否,直接影响到制件精度与能否顺利地进行冲压生产,并且关系到材料的利用率。因此,排样图是多工位级进模设计的依据,也是关键工作之一。根据制件图样尺寸,计算制件的展开尺寸,进行排样,并计算各种排样方式的材料利用率,分析制件精度是否能达到图样要求,能否在模具中顺利地进行自动连续冲压。将各种方案比较,选用最佳方案。第五章其它冲压模具设计1)(1)合理确定工位数。在不影响凹模强度的原则下,工位数选得越少越好。(2)适当设置空工位。有时为了提高凹模强度或便于安装凸模,在排样图上设置空工位,在空位上不对条料进行冲压加工。(3)考虑材料的利用率,尽量按少、无废料排样,以便降低成本、提高经济效益。多排或双排排样比单排排样要节省材料,但模具制造困难,给操作也带来不便。(4)合理确定冲裁位置。凹模孔型距离太近影响其强度,太远又会增大模具外形,浪费材料,且降低冲裁精度。(5)为保证条料送进步距的精度,必须设置导正孔,其位置尽可能设置在废料上,这样可增大导正直径,使工作更为可靠。第五章其它冲压模具设计(6)有冲孔与落料工序时,冲孔在前,有时可以将以冲孔作为导正孔。若工件上没有孔,则可在第一工位上设置工艺孔,以做导正孔用。(7)制件上的孔位置精度要求高时,在不影响凹模强度的前提下,尽量在同一工位中冲出,以保证质量。(8)在工位较多时,一般将分离工序安排在前,接着安排成型工序。对精度要求高的拉深件和弯曲件,应在成型工序后再安排整形工序,最后安排切断或落料工序。(9)冲制不同形状及尺寸的多孔工序时,尽量把大孔和小孔分开安排在不同工位,以便修磨时能保证孔距精度。(10)在冲裁形状复杂的制件时,可用分段切除方法,以提高凹模强度并便于模具加工与制造。第五章其它冲压模具设计2)(1)多工位级进模的送料方式:在高速冲床上用自动送料机构,以导正销精确定位。(2)零件形状:分析冲压零件形状,抓作零件的主要特点,分析研究,找出工位之间关系,保证冲压过程顺利进行。特别对形状异常复杂、精度要求高、含有多种冲压工序的零件,应根据变形理论分析,采取必要措施给予保证。第五章其它冲压模具设计(3)冲裁力的平衡:力求压力中心与模具中心重合,其最大偏移量不超过模具长度的1/6(或宽度的1/6)。由于多工位级进模往往在冲压过程中产生侧向力,因此,必须分析侧向力产生部位、大小和方向,采取一定措施,力求抵消侧向力。(4)模具结构:结构尽量简单,制造工艺性好,便于装配、维修和刃磨。(5)被加工材料:多工位级进模对被加工材料有严格要求。在设计条料排样图时,对材料的供料状态,被加工材料的物理力学性能、材料厚度、纤维方向及材料利用率等均要全面考虑。第五章其它冲压模具设计①材料供料状态:设计条料排样图时,应明确说明是成卷带料还是板料剪切成的条料供料。多工位级进模常用成卷带料供料,这样便于进行连续、自动、高速冲压。否则,自动送料、高速冲压难以实现。②加工材料的物理力学性能:设计条料排样图时,必须说明材料的牌号,料厚公差、料宽公差。被选材料既要能够充分满足冲压工艺要求,又要有适应连续高速冲压加工变形的物理力学性能。第五章其它冲压模具设计③纤维方向:弯曲线应该与材料纤维方向垂直。但对于成卷带料,其纤维方向是固定的,因此在多工位级进模设计排样图时,由排样方位来解决。有时零件上要进行几个方向上的弯曲,可利用斜排使弯曲线与纤维方向成α角。当不便于斜排时,征得产品设计人员同意,适当加大弯曲零件的内圆半径。④材料利用率:多工位级进模材料利用率较低,所以在设计条料排样图时应尽量大努力使废料最少。多排排样能提高材料利用率,但给模具设计、制造带来很大因难。对形状复杂的、贵重金属材料的冲压零件,采用双排或多排排样还是经济的。第五章其它冲压模具设计(6)冲压件的毛刺方向:冲压零件经凸、凹模冲切后,其断面有毛刺。在设计多工位级进模条料排样图时,应注意毛刺的方向。原则是:①当冲件图样提出毛刺方向要求时,无论条料排样图是双排还是多排,应保证多排冲出的零件毛刺方向一致,绝不允许一副模具冲出的零件的毛刺方向有正有反。②带有弯曲工艺的冲压件,设计条料排样图时,应当使毛刺面在弯曲件的内侧。这样既使零件外形美观,又不会使弯曲部位出现边缘裂纹。③如果采用分段切除废料的方法,则不允许出现一个冲压件的周边毛刺方向不一致的情况,这点应十分注意。第五章其它冲压模具设计(7)正确设置侧刃位置与导正孔：侧刃是用来保证送料步距的,所以,侧刃一般设置在第一工位(特殊情况可在第二工位)。若仅以侧刀定距的多工位级进模,又是以剪切的条料供料时,应设计成双侧刃定距,即在第一工位设置一侧刃,在最后工位再设置一个。导正孔与导正销的位置设置,对多工位级进模的精确定位是非常重要的。①多工位级进模由于采用自动送料,因此必须在条料排样图的第一工位就冲出导正孔,第二工位以及以后工位,相隔2～4个工位在相应位置上设置导正销。在重要工位之前一定要设置导正销。第五章其它冲压模具设计②为节省材料,提高材料利用率,多工位级进模中可借用被冲裁零件上的孔作导正孔,但不能用高精度孔,否则在连续冲压时因送料误差而损坏孔的精度,采用低精度孔作导正孔又不能起导正作用,因此,又必须将该孔的精度作适当提高。③对圆形拉深件的多工位级进模,一般不设导正,这是因为多工位的拉深凸模本身就对条料起定距导正作用。对拉深成型后再进行冲裁、弯曲等的零件,在拉深阶段不设导正,拉深后冲制导正孔,冲制导正孔后一工位才开始设导正。第五章其它冲压模具设计(8)注意条料在送进过程中的阻碍:设计多工位级进模条料排样图时,应保证条料在送进过程中的畅通无阻,否则就无法实现自动冲压。(9)当零件外缘或形孔采用切废法分段切除时,应注意各段间的连接,要十分平直或圆滑,保证被冲零件的质量。由于多工位级进模的工位多,模具制造误差、步距间误差的积累,因此经各工位切废料后,易出现外缘或各形孔的连接处不平直、不圆滑、错牙、尖角、塌角等缺陷。这是设计排样图时不注意而造成的。第五章其它冲压模具设计2.条料的载体是条料在送进过程中,条料内连接冲压零件运载前进的这部分材料。载体与条料搭边相似,但又有所不同,搭边的宽度主要是根据冲压工艺要求,能将冲件一个个符合图样要求地冲下来。而载体必须要有足够的强度,要能运载条料上冲出的零件,使它能平稳地送进。在多工位级进模中,条料排样图设计时,有时两侧的“搭边”设计得很宽。这实际是搭边与条料的载体合二为一。一般来说,为了保证载体宽度的强度和设置导正孔的需要,载体宽度大于搭边宽度2～4倍。第五章其它冲压模具设计为了保证送料准确,通常在载体上或工件之间的条料上按送料步距设置导正孔，这样可补偿或修正由于高速冲压引起的送料误差。导正孔一般在第一工位上冲出,便于在以后工位上进行导正。在多工位级进模上,通常10个工位需设置3～4个导正销,导正往往设置在重要工作之前。工位越多,导正销的数量也越多。根据制件形状、变形性质、材料厚度等情况,载体可有下列形式。第五章其它冲压模具设计1)这种载体是利用边废料,在上面冲出导正孔,用它定位进行冲裁、弯曲、拉深、成型等各工序,如图5-3所示。其特点是方法简单、可靠、省料(可多件排样)、应用较广。应用范围:料厚t＞0.2mm;步距s＞20mm。第五章其它冲压模具设计图5-3(a)浅拉深成型边料载体;(b)弯曲成型边料载体第五章其它冲压模具设计2)原载体是采用撕口方式,从条料上撕切出制件的展开形状,留出载体搭口,依次在各工位冲压成型的一种载体,如图5-4所示。其特点是可多件排样,适合薄料,但需采用拉式送料装置或张紧机构。应用范围:料厚t＜0.2mm。第五章其它冲压模具设计图5-4(a)浅拉深成型原载体;(b)弯曲成型原载体第五章其它冲压模具设计3)单侧载体是在条料的一侧设置载体,导正销孔都设计在这单侧载体上,如图5-5所示。其特点是载体刚性欠佳。有时在冲制过程中因产生微小变形而影响送进步距精度。对于细长制件,料厚又较薄,为提高条料送进刚度,在每两个冲压制件间的适当位置上用一小部分材料连接起来,这一小段连接部分为桥接部分,称桥接式载体;这部分材料当冲压到一定工位时或到最后应切去，如图5-5(b)所示。应用范围:料厚t＝0.2～0.4mm;制件一端有弯曲或有几个方向上有弯曲的场合。第五章其它冲压模具设计图5-5单侧载体(a)