高精密冲模设计

高精密冲模设计第一章概论一.冲压加工的重要性及优缺点1.重要性:冲压工艺应用十分广泛,在各个部门几乎都有冲压工艺加工.2.优点:1).生产效率高2).精度高,品质稳定.3).操作简单,适用于大批量生产4).材料利用率高3.缺点:1).模具成本高2)对人的技术要求高二.冲压加工的概念1.概念: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的加工方法.2.冲压加工的三要素:冲床模具材料3.冲压加工的分类:冲压的分类有许多种,按材料变形的方式可分为材料的分离和成型两大类,每一类还有许多小类.三.冲压模具的类型一.按冲压工序的组合方式可以分为以几种:单冲模:在模具上只有一个加工工位,而且在冲床的一次行次程中只完成一类冲压加工工艺。复冲模:在模具上只有一个加工工位,而且在冲床的一次行次程中完成两类以上冲压加工工艺。级进模:模具由多个加工工位组成,各个工位完成不同的工艺，各个工位顺序关联，在冲床的一次行程中完成一系列的冲压加工工艺，。二.三类模具的优缺点比较: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、长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底高较高品质低低高安全性不安全不安全安全自动化可以实现自动化冲床要求低低高应用小批量生产，中型零件的冲压试制大批量生产，内外精度要求高大批量生产，小零件冲压四.级进模的特点及功能:1.特点:冲压生产效率高.操作简单模具寿命长产品的品质高生产成本低设计制造的难度大按定单生产2.功能:利用凸模和凹模对材料施加一定的压力,让材料产生塑性变形,从而将毛胚变成产品.材料模具材料送进成型加工产品取出产品搬出五.级进模的设计流程:工艺设计排样设计概要设计结构设计零件设计对产品的工艺进行分析,确定工艺成型方案确定工序的执行方案和先后顺序，模具装配图设计给出模具的大体价格和开发周期，模具的基本结构模具零件设计六.模具设计前期掌握的资料项目设计前掌握的基本资料工件\材料板厚、精度、材质、料宽、热处理、毛刺方向、工艺接口模具设计资料批量、模具类型、材料的送料方式、导料方式模具材料模板的材料、镶件的材料、冲头的材料、标准件的选用模架模架形似、大小、模柄的直径，模具固定方式冲床形式、吨位、行程、SPM、开启高度、送进方式、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、名称加工设备机加工的设备和达到的精度第一章模具设计的流程一.级进模的结构目前级进模的结构有两大类：日式结构和美式结构（我们基本上是采用日式结构）1.日式模具的结构:利用整块卸料板压料优点:压料可靠,模具稳定性好缺点:噪音大2.美式模具的结构:没有卸料板,采用局部压料的方式优点:噪音小,速度高缺点:压料不是很可靠二.设计输入在模具设计的时候,我们原则上要求产品开发部门提供以下资料.1.模具任务书2.模具开发计划表3.受控的图面4.客户最好提供电子档5.客户最好提供样品6.客户或报价时提到的特殊要求注意:模具设计时我们不主张使用客户提供的电子档,电子档是用于查询产品尺寸,当产品特别复杂时,也可以使用,但必须每个尺寸都要确认.二.输入评审对于设计输入的资料,我们必须对其进行全面的评审,必须将不能满足图纸要求的地方、表达不清楚的地方、有歧义的地方等事先提出来。评审项目主要有以下内容：1.模具开发周期是否能满足要求2.产品尺寸信息是否全面3.产品形状、尺寸、公差是否能满足要求4.毛刺方向是否有要求5.工艺接口是否允许6.产品材料是否清楚7.外观是否有要求8.客户是否还有其他要求三.模具设计计划的制定模具开发必须按计划进行，保证各个环节必须及时跟踪，对模具的整个进度必须掌握。对于重要环节，必须定下计划时间。我们的计划如下：序号开发案号模具编号产品名称产品代号产品工程师模具工程师开发课接单要求完成日期模具材料计划模具材料实际模板图计划模板图实际小件计划小件实际标准件下单计划标准件下单实际标准件应到标准件实到客户名称四.模具设计的产品图及展开图1产品图必须画正确。必须自己确保任何一个产品尺寸都正确，对产品任何一个细节都必须了解，决不可以想当然、大概是这样。我们按以下方法控制：1.必须将公差的取质标在图纸上2.必须对图纸上的尺寸逐一检查,不放过任何一个3.对不理解的尺寸必须要搞清楚,不可想当然4.对于补偿值和经验值必须标注在图纸上5.不主张使用客户的电子档6.对于产品,最好要了解其重要尺寸7.必须清楚其设计难点2产品尺寸的展开产品尺寸展开的前提是产品图必须画正确，其展开原理都一样，是计算中心层的长度：L=α/180*∏*（R+KT）K值使用以下经验值：123456789R/T0.10.20.250.30.40.50.60.81K0.30.330.350.360.370.380.390.410.4231112131415161718R/T1.21.51.8234568K0.430.450.460.460.470.480.490.50.5尺寸展开要注意以下几点：1.所有的尖角转化成0.3T的R角.2.对于Z型弯曲必须取经验补偿值.3.尺寸展开的补偿值与成型工艺有关.4.对于特殊材料,要求考虑材料弯曲变薄.四.模具设计的排样图或工序图排样是模具设计中最重要的一个环节,它不是一个孤立的步骤,必须考虑产品的材料,冲床,后续的模具结构,模具加工,模具装配,生产,品质等一系列过程.其中集中了模具设计的大部分经验.排样时一般是先成型,再冲裁,最后成型.我们一般会从以下方面考虑:1、排样时，要特别注意材料的纹向，避免纹向与弯曲线平行，尽可能使其与弯曲线垂直。（不过，一般情况下，主要考虑材料的利用率，只有产品对纹向有特别要求时才主要考虑材料的纹向,这种情况下材料的利用率一般不是最高）。2.排样时，应充分考虑精确可靠的定位。特别注意导正钉的分布和直径。直径尽可能大一些，同时有利于产品的定位；对于有成型的部位，可能会引起导正钉孔的变形，这种情况一定要考虑更换导正钉孔的位置；对于拉深件，拉深后产品位置可能发生变化，所以拉伸后要考虑用产品的形状定位。1).模具的排样3.一般情况下第一步冲导正钉孔，下一步才冲产品的其他部位，但当步距很大时，可以在第一步同时冲产品。4.相对位置精度要求较高的型孔，应尽可能在同一工步冲出；型孔与外形的位置精度要求较高时，应尽可能在相邻工步冲出5.弯曲成型部位需安排得容易送料和不易变形，同时还应当考虑模具尽可能简单，加工方便。6.弯曲达不到工件要求时，可采用两次弯曲或增加整形工位；对于直角的弯曲，为了避免材料的拉伸，可采用先弯45度，再弯90度；弯曲时一定要考虑压料，特别是材料较厚时，压料力要求特别的大，这时候就应当从工艺上考虑，如采用对称弯曲；弯曲的工艺对产品尺寸的展开有影响。7.当刃口距离太近时，应设置空步，以提高DP，SP，PP的强度。有时侯当预感到某一步可能会有问题时，后面要留有改模空间8.排样时应考虑模具的制造简单，模具调试的方便性。尽可能保证调模时不要动太多的零件。9.对于复杂的型孔，应分解成若干个简单的型孔进行分步冲裁。但在分解时应注意前后冲次的良好衔接，即采用适当的工艺接口，一般情况下工艺接口的位置、大小、形状要经过客户的书面确认。在型孔分开时，还应当同时考虑PUNCH、DP-INS的固定方法，加工方法。10.为了使材料在冲压过程中稳定进给，必须在排样中设置载体，并在连接处把工件和材料连接起来。载体一般设置在材料的两侧，中间部位或单侧，载体的大小要有足够的强度，又要节省材料。带有导正孔的载体，能校正高速冲压过程中的窜动。连接处的位置应选择恰当，既要稳定可靠，又要有利于其他工位和最后工位的切断，与载体分离。11.在满足冲压条件下，尽可能使材料利用率最高。材料的步距，材料的宽度应取整数。12.料的成型的基本步骤为：大成型、冲切、小成型、弯曲、落料。但这些工序并非一成不便，而是根据不同的产品合理的排列工序。任何一道工序都不是单独存在，而是相互联系，相互制约。所以应当根据产品的具体情况合理安排。13.成型时，应充分的考虑材料的流动量，一般情况下应当保证成型过程中条料不变形或少变形。所以有时会适当增加工艺切口。切断相互影响的部位，特别是切断各个产品的相互影响。14.冲头形状的设计应当考虑凹模的强度，冲头的强度，冲头的固定，冲头的加工等各种因素。15.弯曲应考虑后道工序的让位，各种弯曲的先后关系，模具的强度，送料是否顺畅。16.最后一步产品取出的可靠性。17.当产品的成型简单，成型部分高出主平面不太多是，应考虑采用导板导向，这样材料的利用率会增加。18.当产品对毛刺有要求是，要考虑毛刺方向和是否采用去毛刺工艺。19.在排样时，一定要选对主平面，主平面的选取时从各方面考虑，当产品有样件时，应充分分析样品，如毛刺方向，工艺接口，产品弯曲擦伤等，从中可以看出别人的成型工艺。20.对于产品工序排完时，应检验工序是否有遗漏。注意:1.对于排样图,要求按比1:1打印出来,比较直观的看出工序是否合理2.要确保不能漏工序3.排样图要求画完整4.排样图出来后可以定出产品材料规格,模具材料清单.2)毛刺板材的冲压受力过程弹性变形塑性变形断裂冲孔落料毛刺面拉裂面光亮面塌角面塌角带：冲裁中刃口刚压入材料时，刃口附近材料产生弯曲和伸长变形的结果，软材料比硬材料的圆角大。影响圆角带（塌角）大小的因素除材料性质以外，还有工件轮廓形状，凸模与凹模的间隙等光亮带：是材料塑性变形时，在毛坯一部分相对一部分移动过程中，模具侧压力将毛坯压平而形成的光亮垂直的断面。通常，光亮带占全断面的1/2～1/3。塑性好的材料，其光亮带大，同时还与凸、凹模间隙及模具刃口的磨损程度等加工条件有关。断裂带：是由刃口处的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面，断面粗糙，且有斜度。塑性差的材料，断裂带大。毛刺：毛刺产生于凸、凹模刃口侧面处产生裂纹的时候。毛刺的大小与材料的机械性能、凸凹模间隙及刀口的锐利程度有关。冲裁间隙的取法:1.冲孔的尺寸有冲头决定2.落料的尺寸由凹模决定3.冲孔的尺寸是越冲越小4.落料尺寸是越落越大3)最小R角模具的最小R角由加工决定,目前我们常用的最小R角为0.2,如果客户有特殊要求,我们可以在工艺上想办法保证.目前我们公司可以做到R0.15。4)工艺接口常见的工艺接口有以下几种:注意：1。工艺接口的位置和大小必须经过客户确认2。工艺接口的冲切顺序有先后四.模具的基本结构1.模具的整体结构(日式结构)模具零件名称(部门标准)TCP上盖板DS下模座TP上模座PUNCH冲头TBP上垫板SP-INS1卸料镶块（固定）PP固定板SP-INS2卸料镶块（活动）SBP卸料垫板DP-INS1凹模镶块（固定）SP卸料板DP-INS2凹模镶块（活动）DP凹模板DP-INS3凹模镶块（镶块中）DBP下垫板BP模脚模具材料及硬度名称材质硬度（HRC）TCP45#***TP45#***TBP45#，Cr12，Cr12MoV，DC5340-62PP45#，Cr12，Cr12MoV，DC5340-62SBP45#，Cr12，Cr12MoV，DC5340-62SP45#，Cr12，Cr12MoV，DC5355-58DP45#，Cr12，Cr12MoV，DC5358-62DBP45#，Cr12，Cr12MoV，DC5340-62DS45#***DP-INSDC53，SKD11，ASP12，Cr12MoV60-62PUNCHDC53，SKD11，ASP12，Cr12MoV60-62模板厚度标准模板端子模板厚五金模板厚TCP**15TP40，4540，45，50，55，60TCP1315PP2020SBP1313，18SP2520，25DP20，2520，25DBP1315DS40，4545，50，55，602.导正钉结构导正钉的结构有许多种,根据产品的材料,模具的精度等要求决定.常用的结构有以下几种:2/3T2/3T1.卸料板固定方式,结构简单,加工方便2.固定板固定方式,结构复杂,磨损较快3.椎