冲压模具制造工艺.

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1.2 冲压加工工艺及其应用
冲压是指在常温下利用模具在压力机的作用下,对材料施加压力,将材料分 离和变形,从而获得一定形状、尺寸和精度零件的一种加工方法,又可称为冷冲
-2-ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
压或板料冲压。 冲压加工与其它机械加工方法相比,具有很多优点: 1、效率高,可实现制品与零件的高速度大量的生产; 2、原材料,可实现少切屑、无切屑加工; 3、质量稳定,有良好的互换性; 4、工艺简单,利用模具生产制品时,不需要操作者有较高的技艺水平; 5、模具批量生产的零件和制品成本低廉; 6、工出的零件与制品可一次成型,不需进行再加工; 7、造出其他加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品; 8、易实现生产的自动化及半自动化。 由于冲压工艺的这些特点,因此其应用范围极广,从精细的电子元件、仪表
冲模是冲压生产中必不可少的工艺装备。其模具结构必须满足冲压生产的要 求,不仅要冲压出合格的零件制品,而且要适应批量生产的需要,操作要方便、 使用寿命要长、安全可靠、成本低廉,并能容易制造和维修。
1.3 冲压所用材料及其性能
冲压所用的材料主要是金属材料,有普通碳素钢、优质碳素钢、不锈钢和黄 铜板(带)、铝板(带)等,有时也用非金属材料,如胶木板、塑料板和纤维板 等。冲压用材料大部分是各种规格的条料、带料、卷料和块料,有时也对某些型 材及管材进行冲压加工。
为了实现工业现代化今后的模具发展趋势大致包括以下几方面:
1、发展高效模具。对于大批量生产用模具,应向高效率发展。如为了
适应当前高速压力机的使用,应发 5 冲模的工作部分零件必须具备的性能展多工 位级进模以提高生产效率。
2、发展简易模具。对于小批量生产用模具,为了降低成本、缩短模具
制造周期应尽量发展薄板冲模、聚氨酯模具、锌合金、低熔点合金,环氧树脂等 简易模具。
概述
模具是工业生产中使用极为广泛的工艺装备之一,也是发展工业的基础。模 具是成形金属、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等制件的基础工艺装备,是工业生产中 发展和实现少无切屑加工技术不可缺少的工具。模具是一种高效率的工艺设备, 用模具进行各种材料的成型,可实现高速度的大批量生产,并能在大量生产条件 下稳定的保证制件的质量、节约原材料。因此,在现代工业生产中,模具的应用 日益广泛,是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。许多现代工业的发展和 技术水平的提高,在很大程度上取决于模具工业的发展水平。
根据冲模的上述要求,冲模的工作部分一般采用碳素工具钢或合金工具钢制 成。对于高速冲压或要求高寿命的冲模,其工作部分可采用硬质合金制作。
1.6 冲模的成形特点
冲模是指在室温下把金属或非金属板料放在模具内,通过压力机和模具对板 料施加压力,使板料发生分离或变形制成所需零件的模具。各类冷冲模的成形特 点是:
3、发展多功能模具。为了提高效率和保证制品的质量,要发展多工位
级进模及具有组合功能的双色、多色塑料注射模等。
4、发展高寿命模具。 高效率的模具必然需要高寿命,否则将必然造成
频繁的模具拆卸和整修或需要更多的备模。为了达到高寿命的要求,除模具本身 结构优化外,还要对材料的选用和热处理、表面强化技术予以开发和创新。
1、模冲裁模的成形特点是:将一部分材料与另一部分材料分离。落料
冲裁模的成型特点是将材料封闭的轮廓分开,而最终得到的是一平整的零件。而 冲孔冲裁模的成型特点是将零件内的材料与封闭的轮廓分离,使零件得到孔。
2、模弯曲模的成形特点是:将板料或冲裁后的胚料通过压力在模具内
弯成一定的角度和形状。
3、拉深模的成形特点是:将经过冲裁所得到的平板胚料,压制成开口
8、紧固零件
紧固零件主要用来紧固、连接各类冲模零件,如各类螺钉、销钉等,其中模 具中的圆柱销还起稳固定位的作用。
9、缓冲零件
缓冲零件主要包括弹簧、压簧、缓冲橡皮等。模具中的缓冲零件主要利用其 弹力,起卸退料作用
通常情况下,模具的工作零件、定位零件、卸、推料零件称为模具的艺零件, 而导向零件、支撑及支持零件、紧固零件、缓冲零件称为冲模的辅助零件。
1.5 冲模的工作部分零件必须具备的性能
冲模的工作部分零件又称成型零件,它主要包括凸模、凹模及凸凹模等。由 于冲压有冷冲压与热冲压,而冲压工序又分为分离工序(冲裁)与成型工序(弯 曲、拉深、成形)两大类。在分离工序的工作过程中,除承受使材料分离所需的
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冲压力外,还承受着与材料断面间的剧烈摩擦;在成形工序的工作过程中,冲模 除承受材料塑性变形所需的冲压力外,其表面也受到材料的塑性流动而产生的强 力摩擦。因此,这就要求冲模的工作部位要具备耐冲击、耐磨损的高强度、高硬 度性能。而在材料加热状态下使用的冲模,工作零件还要求具有耐热性能,这样 才能保证其冲模的耐用度及使用寿命。
指针到汽车的覆盖件和大梁、高压容器封头及航空航天器的蒙皮、机身等,均需 冲压加工。目前用冲压工艺所获得的制品,在现代汽车、拖拉机、电机电器、仪 器仪表及无线电电子产品和人们日常生活中,都占有十分重要的地位。
当然,冲压工艺和其它加工方法一样,也有其自身的局限性,如:冲模结构 比较复杂,制造周期长,模具价格偏高,在单件小批量、多品种生产时经济上不 合算。
5、导向零件
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导向零件主要用以保证凸模与凹模之间具有准确位置。主要包括导套、导柱、 导板等。
6、推件装置与零件
推件零件主要用来将冲后的零件制品及废料,从凹模或凹凸模里推出。包括 推杆、推板、打料杆及各类推件器等。
7、支撑及支持零件
支撑及支持零件主要用来连接及固定工作零件,使之成为完整的模具结构。 主要包括上、下模板,模柄,凸、凹模固定板,垫板,限位器等。
模具是工业生产中的基础工艺装备,是一种高附加值的高技术密集型产品。 也是高新技术产业的重要领域,其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造 水平的重要标志,随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展,各行业对模具 的需求量越来越大,技术要求也越来越高,目前我国模具工业的发展步伐日益加 快,“十一五期间”产品发展重点主要应表现在: 1、汽车覆盖件模; 2、精密冲模; 3、大型及精密塑料模; 4、主要模具标准件; 5、其它高技术含量的模具。 目前我国模具年生产总量已位居世界第三,其中,冲压模占模具总量的 40% 以上,但在整个模具设计制造水平和标准化程度上,与德国、美国、日本等发达 国家相比还存在相当大的差距,以大型覆盖件冲模为代表,我国已能生产部分轿 车覆盖件模具,轿车覆盖件模具设计和制造难度大,质量和精度要求高,代表覆 盖件模具的水平,在轿车模具国产化进程中前进了一大步,但在制造质量、精度、 制造周期和成本方面,以国外相比还存在一定的差距,标志冲模技术先进水平的 多工位级进模和多功能模具,是我国重点发展的精密模具品种,在只在精度、适 用寿命、模具结构和功能上,与国外多工位级进模和多功能模具相比,存在一定 差距。
5、发展高精度模具。计算机硬件,软件以及模具加工,检测技术的快
速发展使得精锻模具 CAD/CAM/CAE 一体化技术成为锻造企业切实可行的技 术。精密,高效是现代锻造业的发展趋势;应用该技术的实践表明,只有基于效 率的模具 CAD/CAM/CAE…CAX 平台才能实现精锻件及其模具的高效率开发。
模具的发展与现状
第一章 冲压制品设计概论
前言:冲压设备的选用
根据所要完成的冲压工艺性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度
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要求来选定设备类型。 开式曲柄压力机虽然刚度差,但它成本低,且又三个方向可以操作的优点,
故广泛应用于中小型冲裁件、弯曲件、拉伸件的生产中。 闭式曲柄压力机刚度好、精度高,只能靠两个方向操作,适用于大中型的生
用于冲压的材料不仅要满足制件的设计要求,还必须满足材料的冲压性能。 材料的冲压性能是指它们对各种冲压加工的适应能力,即具有良好的塑性、
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便于加工、容易得到高质量和高精度的冲压件,生产效率高、模具损耗低、不易 出废品等。
金属材料的冲压性能,是各种材料的力学指数通过比较进行分析的。其力学 性能的强度指数主要有材料的屈服强度σs、抗拉强度σb、屈强比σs/σb 缩颈 应力σj、断裂应力σf、材料的弹性模量 E 与屈服强度的比值 E/σs,塑性指数 有材料的总伸长率δ、均匀收缩率δu、断面收缩率ψ、均匀变形的单面收缩率 ψu 等。
2、定位零件
定位零件的作用是确定板料或胚件相对于冲模的正确位置,以保证冲件质 量。主要包括挡料销、定距侧刀、导正销、定位板、定位销、导料板和导向槽等
3、卸料装置零件
卸料零件主要用来卸除套在凸模上的零件或废料。主要包括卸料板、卸料杆、 废料刀等。
4、压料装置及零件
用来压住胚料或胚件以保证在冲压时,使材料能顺利的进行变形。它主要包 括压料板、压边圈等,主要用于拉深模结构。
实际上,对于每一套冲模,它们都必然形成完整的独立整体,是由各种不同 零件结合而成的。根据每个零部件的作用、要求可以进行基本分类。对于同样作 用的零部件,由于使用条件不同,其结构形式也多种多样。目前,我国对冲压模 具以制定了国家标准(简称国标),其中包括:模架、典型组合、零部件、模架 技术条件、典型组合技术条件、零部件技术条件等。这对简化模具设计与制造、 提高模具寿命、降低成本、缩短模具制造周期都有十分重要的意义。
产。 双动曲柄压力机又两个滑块,压边可靠易调。适用于较复杂的大中型拉伸件
的生产。
1.1 模具的概念及其在工业生产中的作用
在工业生产中,用各种压力机和装在压力机上的专用工具,通过压力机的压 力,使金属或非金属材料在专用工具内变形、流动获得所需形状和尺寸的工件, 这种专用工具统称为模具。
模具是成型金属、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等制件的基础工艺设备,是工业 生产中发展和实现少无切屑技术不可缺少的工具。如汽车、拖拉机、电器、电机、 仪器仪表、电子等行业有 60%~80%的零件需用模具加工,轻工日用品的生产需 用模具更多,螺钉、螺母、垫圈等标准零件,没有模具就无法大量生产。由此看 来,模具是工业生产中使用极为广泛的主要工艺设备之一。
一般地说,材料的σs/σb 值愈小,形成过程中断裂的危险愈小,E/σs 值愈 大,材料成形过程中的回弹愈小,材料的δ与ψ值愈大,材料在破坏前的可塑性 愈大,δw、ψw、δw/σ、ψw/ψ的值愈大,材料的温定性能愈好,因而其冲 压性能也愈好。
1.4 冲模的组成
冲模主要由以下几部分组成:
1、工作零件
工作零件用以直接和板料接触,由其施加给板料压力后使之分离或变形完成 板料冲压过程。工作零件主要包括凸模、凹模、凸凹模等
的空心零件。
4、成形模的成形特点是:用各种局部变形的方法来改变零件或胚料的
形状。
5、压模冷挤压模的成形特点是:在室温下,在模具型腔内将金属胚
料加压,使其产生塑性变形,挤压成所需的形状、尺寸及性能的零件制品。
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第二章 级进模零件及结构设计
2.1 级进模
级进模,又称为多工位级进模、连续模、跳步模,它是在一副模惧内,或通 行不畅;宽度过小则影响定位精度,还容易损坏侧刃、凸模等零件。
级进模在冲压过程中,压力机每次行程完成一个(或几个)工件的冲压。条 料要及时的向前送进一个步距,称为送料。送料的方法可分为三种:
1、手工送料。常用于生产批量不大、材料厚度、工件较大时的送料。 2、自动送料器送料。所用的材料,一般是成卷的条料。自动送料装置
由放料架(放在距冲床有 1~3 米的地方,装有电动机,按照材料消耗的速度,自 动间断地向外送料)、气动送料器(装在级进模条料入口处,由压缩空气驱动, 向模具送料。气动送料器有标准的产品可供选用,其送料精度相当高,在模具中 一般只需加导正销导正,不必再设定距装置)、收料架(或称卷料架。如果冲压 的工件不脱离条料,可以用其收卷起来供进一步加工使用。往往冲床冲压后,条 料已分为工件和废料,就不用收料架了)等三部分组成。
模具是一种高效率的工艺设备,用模具进行各种材料的成型,可实现高速度 的大批量生产,并能在大量生产条件下稳定的保证制件的质量、节约原材料。因 此,在现代工业生产中,模具的应用日益广泛,是当代工业生产的重要手段和工 艺发展方向。许多现代工业的发展和技术水平的提高,在很大程度上取决于模具 工业的发展水平。模具工业的水平和发展状况已被认为是衡量一个国家工业水平 的重要标志之一
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