冷冲压模具设计的方法

冷冲压模具设计的方法（共9篇）

冷冲压模具设计的方法 篇1

摘要：本文主要针对冷冲压模具的设计过程进行简单介绍,进而帮助学生更好地掌握模具的设计过程。

关键词：冷冲压,模具,零件

引言

冷冲压模具的设计,是对《机械工程材料》学科的应用。然而,《机械工程材料》只是对这部分做了简单介绍,并没有涉及具体设计过程。冷冲压模具设计是很多机械类学生的毕业设计题目,致使学生在设计冷冲压模具时很盲目,不知道如何入手。本文介绍冷冲压模具的设计过程,希望对毕业设计题目是冷冲压模具设计的学生有所帮助。

1 冷冲压模具设计的题目要求

冷冲压模具设计题目一般给学生一个零件或零件图,让学生根据所给零件进行工艺分析,并设计出模具图(包括零件图和装配图)。

2 模具结构及工作原理

2.1 模具结构

模具设计前,应该先对模具的结构和工作原理做简单了解,以图1为例。图1为拉伸模具装配图。从图1可知,模具主要组成部分包括:凸模、凹模、凸模固定板、凹模固定板、卸料板、垫板、上模架、下模架、导柱、导套、模柄等。

1.下模架;2.卸料螺钉;3.凸模固定板;4.橡胶;5.卸料板;6.凹模固定板;7.凹模垫板;8.上模架;9.紧固螺钉;10.打料杆;11.模柄;12.销;13.凹模;14.凸模;15.导套;16—挡料销;17.导柱;18.紧固螺钉

2.2 模具工作原理

把坯料放到凹模上,由挡料销定位。模具在压力机的作用下,上模座沿着导柱导套向下运动,凸模与凹模闭合,坯料成型。在压力机的作用下,上模座沿着导柱导套向上运动,凸模与凹模分开,被压缩的橡胶恢复原形,推动卸料板,把成型的零件从凸模上卸下。如果零件在凹模里,那么打料杆会将其推出。

3 模具设计过程

通过对模具结构及工作原理的分析发现,模具工作主要包括成型过程和卸料过程。实现成型过程和卸料过程的零部件主要有:凸模、凹模、凸模固定板、凹模固定板、卸料板、垫板、上模架、下模架、导柱、导套、模柄等,即模具工作部分零件、定位零件、压料卸料及出件零件、导向零件、固定零件、紧固及其他零件。这些零件若能按《冷冲模设计手册》选用时,要尽量选用标准件;若无标准可选时,再进行设计。此外,还有弹簧、橡胶的选用与计算。某些零件还需进行强度校核等。

3.1 工艺分析

零件的冲压工艺性是指从冲压工艺的角度来衡量零件的设计(包括选材,零件形状结构等)是否合理。即在满足零件使用要求的前提下,能否以最简单、最经济的冲压加工方法,将零件制成。零件工艺性的好坏,直接关系到其质量、生产率、材料利用率和成本。

开始设计时,首先要了解零件的形状结构特点、使用的材料、尺寸大小、精度要求以及它的用途等基本情况,并根据各种冲压工艺的特点,分析该零件的冲压工艺性,以作为制订工艺方案的依据。如果认为原产品设计有不合理之处或者其工艺性很差时,可提出修改方案,与产品设计人员一起,在保证产品使用要求的前提下,对原零件作必要的、合理的修改。

3.1.1 计算毛坯尺寸

根据所给零件图计算毛坯尺寸,计算方法有体积不变法和面积不变法。例如,弯曲零件的毛坯计算用面积不变法,拉深零件的毛坯计算用体积不变法。

3.1.2 进行必要的工艺计算

根据各种冲压工序的成形极限,进行相应的尺寸计算。例如,弯曲件的最小弯曲半径,拉深件所需的拉深次数,一次翻边的高度和缩口,胀形变形程度的计算等。

3.1.3 确定工艺方案

对于工序较多的冲压件,可先确定该冲压件的基本工序,然后将各种基本工序做排列与组合,可得几种工艺方案,并根据生产实际条件,考虑其可能性,对比各方案,取一套最合理的工艺方案。

据所定工艺方案,计算并确定各中间工序的工件形状和尺寸,同时确定各工序的工序图。

3.2 凸模和凹模的设计

凸模和凹模是模具的核心部分,凸模凹模的设计尺寸直接关系到所加工的零件是否合格。凸模和凹模的设计主要包括:凸模刃口尺寸的设计、凹模刃口尺寸的设计和凸凹模之间的间隙。凸模刃口尺寸的设计和凹模刃口尺寸的设计,根据相应公式计算所得,然后根据凸模刃口尺寸和凹模刃口尺寸,在模具设计手册上选择凸模和凹模。凸模和凹模之间的间隙,根据模具设计手册进行选取。

3.3 压力机的选取

压力机是模具的动力源。零件在成型时会产生落料力、冲裁力和拉伸力等一些力。计算工序所需压力时,要使最大压力不超过压力机的允许压力曲线。压力机的选择是根据计算出的压力进行选取。

3.4 模具其他工作部分的设计

3.4.1 凸模和凹模固定板的设计

凸模和凹模固定板主要是把凸模和凹模固定在模架上。模架在运动时,将带动凸模和凹模运动。

3.4.2 卸料板的设计

卸料板的作用主要是便于成型后的零件从凸模或凹模上卸下来。

3.4.3 模架、导柱和导套的选取

模架包括上模架和下模架。模架的种类可以分为:中间导柱导套的模架、斜导柱导套的模架和后导柱导套的模架等。模架的选取主要根据闭合高度进行选取。

导柱导套的作用主要是导向作用,导柱导套的选取是在模架选取完后进行选取。

3.4.4 模柄的选取

模柄的作用主要是传递动力。模具本身不会运动,而是压力机的运动带动模具的运动,而模柄是它们之间的纽带。模柄的选择是在确定压力机型号后,根据压力机上的模柄孔进行选取。

4 绘制模具装配图

以上各个零部件设计完后,最后是绘制模具各零部件图和装配图。绘制装配图的一般步骤是:把工件图的主、俯视图画在图中的适当位置;先画工作部分零件,再画其他各部分零件;画出工件图,排样图。装配图的步骤如图2所示。实践中,应按所设计的模具装配图,拆绘模具零件图。

5 结论

冷冲压模具结构包括凸模、凹模、凸模固定板、凹模固定板、卸料板、垫板、上模架、下模架、导柱、导套、模柄等。所以,模具的设计过程先对零件进行工艺分析,设计凸模和凹模,计算冲压力选择压力机;然后,设计固定板、卸料板、垫板、模架、模柄等部分;最后,绘制装配图和零部件图。

参考文献

[1]郭立波,陈春焕,潘金芝.复合冷作模具钢基材的热处理[J].金属热处理,2010.

[2]樊新民.高速钢-08F钢钢轧制复合板的组织与性能[J].材料科学与工艺,2004,12(5):521-523.

[3]王孝培.冲压手册[M].北京:机械工业出版社,2009.

[4]肖景荣,姜奎华.冲压工艺学[M].北京:机械工业出版社,1996.

[5]胡敬佩,彭成允.冲压工识图[M].北京:化学工业出版社,2009.

[6]吴诗淳.冲压工艺学[M].西安:西北工业大学出版社,1995.

冷冲压模具设计的方法 篇2

【关键词】冷冲压工艺与模具设计课程教学教学体会

【中图分类号】g642【文献标识码】a【文章编号】1674-4810（2015）15-0081-02

冷冲压工艺与模具设计是模具设计与制造专业的专业特色课，在整个课程群中占有极其重要的地位。因为课程既有冲压理论内容，又有很多经验的公式、数据。在此过程中，需要借助于冲压变形理论进行工艺性分析，需要结合具体的冲制件尺寸和精度等要求、客户设计要求和设备条件等，确定合理的工艺方案和模具总体结构。在具体零部件设计时，要合理地选用经验数据，树立标准化概念，也要充分考虑加工工艺性，最后以装配图、零件图以及设计说明书的形式把设计结果表现出来。该课程综合性、实践性强，涉及的知识点多，具有较高的教学难度。本文作者长期从事冷冲压工艺与模具设计相关教学和科研工作，以下是几点教学体会。

一教师自身热爱本职工作

只有真正热爱本职工作的教师，才会高度重视课堂感受，同学们的听课反映好，自己也就会很享受教学过程。为此，教师就会促进自己去主动学习，加强自身对课程内容的理解，积极进行教学设计和教学资源的准备工作。

二教师应了解授课对象

目前本校在读高职学生中，部分存在学习主动性不强的问题，部分存在学习方法不得当的现象，部分存在重技能、轻理论的思想，也存在一部分不愿动手、不愿动脑、浑浑噩噩过日子的同学。如何尽可能地激发他们的学习能动性，帮助他们端正学习态度，引导他们正确学习，这是教师首先要考虑的问题。因为高职授课对象存在以上特点，所以对教师的要求也更高，需要教师更有耐心、责任心，需要教师备课更充分，需要教师上课要更生动。

三教师应努力提高专业素养

作为模具专业教师，岗位能力要求很高，首先要具备扎实的专业知识，包括冷冲压模具设计、材料、热处理、公差、机械制图、机械加工和特种加工等知识，还应有一定实际设计能力，最好具备一定的实际模具加工经验。除此之外，也要具备良好的表达能力、教学组织能力。能抓住重点问题，做深入浅出的讲解。不但能讲出应该怎么做，更应该讲出为什么这么做。这样学生才能举一反三，学以致用。教师还应该与时俱进，密切联系模具企业，时刻关注模具行业动态，注重新材料、新设备、新技术、新工艺的学习，及时把相关的知识和信息融入课程教学。

四教师应因材施教

根据对授课对象的了解，选取合适的教学内容，准确把握教学内容的重点和难点，才能尽可能地提升授课效率，提高教学质量，随时捕捉学生的兴趣点，切入必须的知识点。“百闻不如一见”，要多准备教具，最好是企业的实际产品或者模具等。要根据教学内容的特点采用合适的教学手段，比如讲到曲柄压力机，可以借助于动画，让同学迅速了解其工作原理，然后通过图片播放，让同学了解各种种类、不同吨位的冲压设备，最好带学生到设备现场，以增强这部分内容的教学效果。

五教师应进行符合思维习惯的教学内容设计

为了提高模具设计学习效果，掌握一些典型模具结构非常必要，那么如何才能尽快熟悉模具结构呢？可以尝试符合人们思维习惯的教学过程。比如一副单工序落料模，首先根据落料件形状和尺寸，确定凸模和凹模的刃口轮廓，提示由于要考虑凸模、凹模的强度、寿命和固定，需要做成具有一定长度或厚度的结构，然后就是如何固定凸模和凹模到模架上，这时基本可以工作，但操作者劳动强度大、安全性差，且不适合批量生产，由此引导学生进行卸料装置、导料装置设计，出件方式的确定等。

六教师应选取适当的教学内容

选取适当的教学内容，才能获得良好的教学效果。针对教学对象学习情况，进行适当调整。比如，冲压变形理论要怎么讲，讲到什么深度，才能让学生愿意接受、容易接受，从而能够利用塑性变形理论分析冲压成形性能。冲裁模设计是本课程的重点，要讲清冲裁变形过程，断面各部分产生机理，刃口尺寸计算和公差确定方法，排样设计、冲压力计算、压力中心确定和压力机初步选择，落料模、冲孔模、复合模、级进模结构和动作原理，凹模、凸模、卸料装置等主要零部件设计，要求学生要具备中等复杂冲裁件的复合模设计能力;弯曲模设计，可以以u型和v型弯曲模具设计为重点进行教学，重点分析弯曲变形过程和特点、弯曲展开尺寸计算、弯曲凹模和凸模半径等尺寸确定，以及弯曲件定位问题。拉深模设计可以以筒形件为例，重点学习拉深次数确定、各次拉深直径调整、拉深高度和凸模、凹模圆角半径确定;另讲清盒形件拉深的特点。级进模设计的重点内容是排样、常用的定位零件的设计、导向零件设计，以及零件图尺寸标注。

七教师应开发基于工作过程的课程设计

教学内容确定以后，可以根据实际工作过程设计教学过程。比如冲裁模设计模块，可以先讲解冲裁变形理论，再进行冲裁模总体结构介绍，然后讲解冲裁工艺计算，包括冲裁间隙确定、刃口尺寸计算和制造公差确定、排样设计及材料利用率计算、冲压力计算和压力中心确定，接下来进行模具主要零部件设计以及完成标准件的选用、压力机校核等，具体如上图所示，当然，具体设计时，这些内容往往都是交错进行的。

八教师应高度重视学生的cad能力

当前企业，冲压模设计都是采用cad，有的仅要求二维模具装配图、模具零件图，有的既要有三维装配图、零件图，又要有二维图。但无论如何，对cad能力的要求越来越高，所以在本课程教学中应注重学生cad能力的培养，包括绘制三维和二维模具装配图、零件图的能力。在非标准模具零件实际设计过程中，结构设计固然重要，但如何正确合理地在二维零件图中标注尺寸与公差非常关键，只有在课程教学中重视尺寸和公差标注这一环节，才能让学生绘制出符合实际生产的模具图纸，才能便于相关人员读图和加工等，才能真正实现学校、企业零距离。

九教师应始终灌输安全、文明的操作意识

作为模具设计人员，在设计过程中，不仅仅要考虑如何保证冲制件质量，也要考虑如何让模具零件加工人员容易看图、加工方便和修模方便，便于模具装配人员进行装配，更要注重冲压操作人员的安全，尽可能地降低操作人员的劳动强度。同时也要加强设计和加工管理，让学生养成良好的设计和加工理念。实践证明，一流的管理才能创造出一流的产品，真正提升模具的价值。

十教师应培养学生查阅文献的能力

众所周知，冷冲压工艺与模具设计课程设计知识面广，众多的内容不可能用几十个学时就能完成讲授，可以布置一些查阅文献的任务给学生，通过不断的有意识的训练，让学生逐步养成主动查阅资料解决问题的能力。

十一结论

谈冲压模具装配方法的改进 篇3

模具冲裁间隙是否均匀是影响模具寿命和冲件质量高低的关键。结合以往传统的装配方法, 通过长期的总结, 在原来装配理论的基础上介绍一种新的装配方法。

二、保证模具冲裁间隙的传统装配方法

(一) 垫片法。

垫片控制法是将厚薄均匀、其值等于间隙值的纸片、金属片或成型制件, 放在凹模刃口四周的位置, 然后慢慢合模, 将等高垫块垫好, 使凸模进入凹模刃口内, 观察凸、凹模的间隙状况。如果间隙不均匀, 就用敲击凸模固定板的方法调整间隙, 直至均匀为止。然后拧紧上模固紧螺钉, 再放纸片试冲, 观察纸片冲裁状况、间隙并调整, 直到均匀为止。最后将上模座与固定板夹紧后同钻、同铰定位销孔。然后打入圆柱销定位。这种方法应用于中小冲裁模, 且形状简单的模具。

(三) 镀铜法。

对于形状复杂、凸模数量又多的冲裁模, 用上述方法控制间隙比较困难。这时可以将凸模表面镀上一层软金属, 如铜等。镀层厚度等于单层冲裁间隙值。然后按上述方式调整、固定、定位。镀层在装配后不必去除, 在使用中冲裁时自然脱落, 用于间隙较小的模具。此方法操作复杂, 受到加工条件的限制。

(三) 透光法。

透光法是将上、下模合模后, 用灯光从底面照射, 观察凸、凹模刃口四周的光隙大小判断冲裁间隙是否均匀。如果间隙不均匀, 则再进行调整、固定、定位。这种方法适合于薄料冲裁模。

(四) 涂层法。

涂层法是在凸模表面涂上一层如磁漆或氢基醇酸漆之类的薄膜, 涂漆时应根据间隙大小选择不同黏度的漆。或通过多次涂漆来控制其厚度, 涂漆后将凸模组件放于烘箱内加热至100—120℃, 持续0.5—1h, 直到漆层厚度等于冲裁间隙值, 并使其均匀一致, 然后按上述方法调整、固定、定位。

(五) 工艺尺寸法。

工艺尺寸法是在制造冲裁凸模时, 将凸模长度适当加长, 其截面尺寸加大到与凹模型孔呈滑配状。装配时, 凸模前端进入凹模型孔, 自然形成冲裁间隙, 然后将其固定、定位, 再将凸模前端加长段磨去即可。

三、改进后的模具冲裁间隙装配方法

上述方法在装配操作时, 依赖操作人员的经验, 难以保证较高的装配精度。针对以上方法的不足, 改进的方法如下。

(一) 改进凸、凹模的设计。

在模具装配时, 凸、凹模上与上、下模座固定的销钉孔是必不可少的。在传统设计时, 为了减少制造难度, 降低制造成本, 对定位销的位置精度要求不高, 主要依赖在装配过程中另行确定;当前设计时, 随着制造技术和水平的提高, 可以对模具装配的定位销钉提高位置精度要求, 这样既可满足模具的上、下模部分的位置精度, 又能保证凸、凹模的合模精度, 销钉固定孔与凸、凹模刃口一次加工完成。因此可以在设计凸、凹模以及上、下模座板时将销钉孔放在同一位置。如图1:

需要说明的是在上模座板上要设计出一组与凸模相配的销孔固定凸模。如果凸模较小, 不允许加工销孔, 那么销孔就要加工在凸模固定板上。如图2所示, 凹模与下模座板上销孔长度和宽度方向尺寸也应为A、B。这里不再赘述。

如果凸模较大, 不需要固定板, 就要在凸模上加工销孔。不管销孔是两对还是三对, 它们之间都要有绝对的位置关系, 并且把其中的一个销孔作为凸模或者凹模的加工基准, 在同一道工序中加工出来。

(二) 销孔的加工。

销孔的精度是决定装配质量的关键, 包括形状尺寸和位置尺寸, 因此销孔加工就尤其重要。通常是与形孔在电火花线切割加工时是同一工序加工出来的。其他零件的销孔加工也要用此程序。

(三) 装配。

装配时首先要选择装配基准, 以上模为装配基准作说明, 步骤如下。

1. 凸模采用固定板固定

(1) 将凸模与固定板固定。如图2。

(2) 用销将上模座板和凸模固定板串起来, 并用螺钉旋紧。

(3) 上下模部分合起来, 在凹模板和下模座板之间放上钢球, 凸模进入到凹模1—3mm, 并用等高铁将上模垫起, 将长销打入下模部分的销孔, 如图3。

(4) 敲击上模座板, 钢球会在下模座板上留下凹坑。

(5) 分开上下模具, 在凹坑中心位置加工出螺钉光孔。

(6) 再次将上下模用长销串起来, 拧紧螺钉。

(7) 取下长销, 换上短销。

2. 凸模直接与上模座板固定

当凸模直接与上模座板固定时与凸模采用固定板固定的方法基本一样。

将凸模与上模座板用短销串起来, 并用螺钉旋紧。其他步骤与上述步骤3—7一样操作即可。

四、结语

采用改进后的装配方法能提高模具的装配效率, 无需增加其他设备, 就能节约成本, 对工人的技术水平无太高要求, 装配稳定可靠、操作方便, 同时此法也适用于部分塑料模具与其他模具。

参考文献

[1]翁其金.冷冲压模具.机械工业出版社.

冷冲压模具发展现状 篇4

摘要：模具技术水平的高低是衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。我国工业的进一步发展要求模具行业向大

型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展。文章从模具的发展历史出发，总结了国内冷冲压模具的发展现状。

探讨了国内冷冲压模具发展的新方向。

关键词：冷冲压模具；高新技术产业；模具工业；CAD／CAM／CAE技术

模具是高新技术产业的一个组成部分，是工业生产的重要基础装备．用模具生产的产品，其价值往往是模具价值的几十倍。模具技术是一门技术综合性强的精密基础工艺装备技术，涉及新技术、新工艺、新材料、新设备的开发与推广应用．是冶金、材料、计量、机电一体化、计算机等多门学科以及铸、锻、热处理、机加工、检测等诸多工种共同打造的系统工程。用模具生产制品具有高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度等特点，这是其他任何加工制造方法所不及的。目前，模具制造业已成为与高新技术产业互为依托的产业，模具工业技术水平的高低已成为衡量国家制造业水平的重要标志之一。．对任何国家来说，制造产业是综合国力及技术水平的体现．而模具行业的发展是制造产业的基础和关键。针对这种情况，国家出台了相应的政策，正积极发展模具制造产业。

一、冷冲模具工业历史悠久

冷冲压加工工艺在我国已有悠久的历史。据文献记载：我国劳动人民远在青铜时期就发现了金属具有锤击变形的性能，到了战国时代(公元前403一前221年)已经能炼剑淬火。我们的祖先在2300年前已掌握了锤击金属制造兵器和各种日用品技术。在漫长的封建社会时期，我国劳动人民在金、银、铜装饰品和日用品的制作中，更是显示出了精巧的工艺技术和高超的艺术水平，令人叹为观止。

近代，从上个世纪20年代开始，金属制品、玩具和小五金等行业就开始使用冲床、压力机等简易机械设备及相应的模具加工产品的毛坯或某些零部件，其中的“刀口模子”专门用于落料、冲孔，“坞工模子”可用于金属拉伸。由于生产力较为低下，技术水平不够．当时各厂使用的冲压设备功率都不大，甚至大多还是手扳脚踏。模具加工业以手工为主，故而模具的精度不高，损坏率大。直到20世纪40年代初，出现水压机冷冲模具。50年代公私合营后．增添了磨床、铣床和锯床等设备，又配上硬度计、外径内径测定器和块规等较为精密的测量设备，冷冲模具的精度得以提高。六七十年代，随着产品生产大量使用冲压机床，冷冲模具已从原来单冲落料、单冲孔模具发展为落料、冲孔复合模。同时由于冷冲模架标准件的出现，使模具设计结构形式多样化，精度也由此提高与此同时．随着热处理技术的进步和检测手段的完善，冷冲模具使用寿命提高5～7倍。这一时期．还由于成型磨削、电脉冲和线切割机等机床相继使用，又采用硬质合金为模具材料，冷冲模具的制作工艺有了新的发展。设计人员改进制模工艺，具有自动送料、自动理片和接料装置的复合模具大量问世。靠模铣床引进后，用石膏、术模或实物即可翻制出相同形

状的模芯，使复合托深模具的制作方便了许多，确保了精度。70年代以后，使用斜度线切割机加工冷冲模具．其凸模(冲头)和凹模可先淬火处理再切割装配，取代了原来冷冲模具制作需要热处理一装配一变形修正的繁琐工艺，模具的精度可达到0．01ram。可以说这段时间我国的模具产业发展日新月异。

二、冷冲模具工业的现状

到了21世纪．随着计算机软件的发展和进步．CAD／CAE／CAM技术日臻成熟，其现代模具中的应用越来越广泛。目前我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进

水平相比，仍具有较大的差异，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具。目前仍主要依靠进口。而一些低档次的简单冲模，则已供．过于求，市场竞争非常激烈。根据中国模具工业协会的统计数据，2009年中国模具进出口总额为38．07亿美元，比上年下降3．03％。其中进口总额为19．64亿美元，同比减少2％；出口总额为18．43亿美元，同比减少4．1l％。按模具种类分．进出口最高的仍是塑料橡胶模具，分别占了进出口额的50．12％和70．26％；其次是冲压模具，分别占了进出口额的42．42％和22．07％。按进口货源地分，进口模具主要来自日本、韩国、德国，其次是中国台湾、美国、加拿大、意大利、新加坡、丹麦和法国；按出口目的地分，中国出口模具的市场主要是香港、美国和日本．其次是德国、印度、中国台湾、法国、巴西、韩国和越南；按出口货源地分，出口模具主要来自广东、浙江和江苏。从进出口模具价格方

面分析．2009年出口冲压模具平均

每吨价8894．5美元．比上年上升13．5％；出口塑料橡胶模具平均每套价963美元，比上年上升15．6％。如果与进口价相比较。则冲压模具平均每吨进出口之比为1．8：1；塑料橡胶模具平均每套进出口之比为2．5：l。与上年相比，差距明显缩小。中国模具工业协会的分析指出，从上述价格可看出，中国出El模具的技术含量和附加值比上年又有了上升，与进口模具相比，技术和价格差距也在不断缩小，充分体现出了2009年中国模具产业的技术进步。

三、冷冲模具的发展方向

发展模具工业的关键是制造模具的技术、相关人才以及模具材料。模具技术的发展是模具工业发展最关键的—个因素，其发展方向应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、质量好”和“价格低”的要求服务。为此，急需发展如下几项：

1．全面推广模具CAD／CAM／CAE技术：随着微机软件发展和进步，普及CAD／CAM／CAE技术的条件已基本成熟，各企业需要加大CAD／CAM技术培训和技术服务的力度，同时进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展可以促进CAD／CAM／CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广，实现技术资源重新整合。使虚拟制造成为可能。

2．模具扫描及数字化系统：高速扫描机和模具扫描系统具备从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，这样可以大大缩短模具研制制造周期。将快速扫描系统安装在已有的数控铣床及加工中心上，可以实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。

3．电火花加工：电火花加工(EDM)虽然已受到高速铣削的严峻挑战，但其固有特性和独特的加工方法是高速铣削所不能完全替代的。例如对模具的复杂型面、深窄小型腔、尖角、窄缝、沟槽、深坑等处的加工，EDM有其无可比拟的优点。复杂、精密小型腔及微细型腔和去除刀痕、完成尖角、窄缝、沟槽、深坑加工及花纹加工等，将是今后EDM应用的重点。为了在模具加工中进一步发挥其独特的作用，今后将不断提高EDM的效率、自动化程度、加工的表面完整性和设备的精密化和大型化，作为可持续发展战略，绿色EDM新技术是未来重要发展趋势。

4．优质材料及先进表面处理技术：选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。

5．模具研磨抛光将自动化、智能化：模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，提高模具表面质量是重要的发展趋势。模具的失效原因有很多．材料方面的原因占较大的比重，据资料统计，因选材和用材不当，致使模具过早失效。大约占失效模具的45％以上。另一方面，在整个模具价格构成中，材料所占比重不大。一般在20％一30％。因此，十分有必要选用优质钢材和应用表面处理技术来提高模具的寿命。模具用钢要采用电渣重熔工艺。如采用粉末冶金工艺制造的粉末高速钢等。目前，模具钢品种规格多

样化、产品精细化、制品化，尽量缩短供货时间亦是模具行业的重要发展趋势。

冷冲压模具设计的方法 篇5

覆盖件的形状是该种工艺设计的重要基石,也由此得出,成双冲压工艺设计的主要组成部分和环节:

1.1 冲压的方向

冲压方向的确定是该工艺设计的首个重要环节,它的准确方向是依据被制作工件在冲压模具中所处的位置坐标确立的,并且,在实际冲压方向的采用时,要注意,覆盖件的实际冲压位置和汽车设计中的位置有一定的出入,因此务必要注意控制好冲压方向,为其他工艺操作奠定基础。

1.2 工艺的补充

在制作形状不规则的汽车零件时,工艺的补充环节就显得尤为重要,它在很大程度上能够增加该工件拉伸成型的合格率,汽车覆盖件的生产制作也是如此,其补充方法主要是添加材料,另外要格外注意的是成双冲压的工艺补充较为复杂,要重视两工件间的连接部分的补充工艺设计,从而达到理想的冲压效果。

1.3 压料面

在工艺设计的压料面环节,注意冲压条件的改善,即增设压料保证板料受到预压。

1.4 拉延筋

为了更好地保证零件的成型率,减少零件的意外变形,可以通过适当的增加板料成型的阻力来实现,这就需要在压料面的适当位置增设拉延筋。

2 成双冲压的工艺设计系统

该种工艺设计具有很强的系统性,主要由以下几个模块构成:零件导入,空间布局,中间连接部分设计,形状设计等。

(1)零件的导入。利用先进的计算机技术,结合设计制作要求先建立该覆盖件的产品模型,然后再分别导入对应的装配环境,这就是零件的导入。

(2)零件的空间布局。这里要讲的主要是零件的冲压位置,不同于汽车设计中的坐标位置,有一定的出入,需要根据实际情况进行适当的平移、旋转调整,令其处于最理想的冲压位置,拥有理想的冲压方向。不仅如此,还要注意零件的左右件的位置摆放,需要符合镜面对称的原则。

(3)中间的连接设计。在该工艺设计的过程中,中间连接部分的设计环节较为特殊,它没有和压料面之间的过渡,注意对其进行工艺补充。

(4)型而设计,型而设计主要包括了压料面的设计,周围工艺补充面的设计,拉延筋的设计,拉延台阶设计等。

3 关键技术

冲压方向的设计。冲压方向的精准确立有利于找寻定位覆盖件的冲压位置,另外,冲压方向还和零件的拉延、压料面的形状等工艺环节相关,是十分重要的控制因素。拉延深度和方向均需要根据实际的成型角度来确定,有利于将其统一化,从而获取理想的压力面形状。在这一工艺环节必须要承上启下,要提前考虑后续工艺,根据后续工艺中的具体制作尺寸预留出足够的空间,避免出现不必要的误工和返工。种种工艺操作表明冲压方向的选择是十分复杂的,有很强的综合性,因此,在选择时可以从下面几方面入手:(1)材料的平衡流入,保证成形力和材料流动在横向、纵向都保持一定的平衡,实现材料平衡的流入。(2)拉伸程度要控制在一定的深度范围内,若是深度很大时,应该首选的是最浅的拉深方向,有利于冲压工艺的有效进行。(3)方向选择时要格外重视细节,避免出现死角,保证凸模能与凹面相契合。(4)汽车覆盖件的形状不尽相同,制作时的难易程度也不同,因此要注重理论实际的有机结合,选择适用的拉延方案,同时也决定了冲压的方向。(5)操作前注意检查分析,及时纠正相关问题,从而防止产生冲击线、线偏移等缺陷。

4 参数化的设计

通常情况下,工艺补充面的设计离不开二维截面特征线的协助,借助二维截面的显著特征能够获取有效地工艺参数,根据这些数据可以很好的实现工艺补充面的设计。创建二维截面有下面两种方法,分别是:(1)实时的创建。即相关设计人员根据实际情况并结合自身经验进行创建,有效的对位置交互式进行截面线的修改。(2)从二维截面特征库中选取。这是一个高效节约的创建方法,设计者可以先从特征库中选取最为接近的二维截面,之后根据实际工艺需求对结构等参数进行适当的修改,这样可以有效缩短工期,提高设计的效率。现如今,科技发展迅速,有效的结合建模技术,将工艺设计参数化,对其进行系统的收集和管理,其中可以有针对性的加强中间连接模型的参数设计,大力推动该工艺的发展。

5 结束语

文章对汽车覆盖件成双冲压工艺进行了论述,介绍了其主要内容,并对其中的关键性技术进行了深入分析,另外在科技发展迅速的今天,提出设计参数化的方法,开发运行相应的计算机软件,提高工艺设计效率和质量,推动我国该技术领域更快更好的发展。

摘要：汽车覆盖件成双冲压的方法,主要是针对一些尺寸不大的左右对称的零件或者是近似形状的零件,与单个零件的冲压相对比,成双冲压大大改善了拉深的条件,很大的提高了生产的效率,减少了很多材料的消耗,本文很清楚的总结了常见的成双件中间的连接类型开发了成双冲压的工艺设计的板块,大大实现了覆盖件冲压工艺的参考化的设计。

关键词：机械制造,冲压工艺,汽车覆盖件,参数化设计

参考文献

[1]吴伯杰,赵殊.基于UGⅡ汽车覆盖件工艺补充面的参数化设计[J].现代制造工程,2003(04)

[2]姚兴,陈军,石晓祥,阮雪榆.覆盖件拉延模工艺补充面及压料面参数化设计研究[J].模具技术,2002(04)

冷冲压模具设计的方法 篇6

关键词：冲压冷模具,使用寿命,影响因素

当前我国的工业设计和相关的工作正处于一个飞速发展的阶段当中, 并且基本的特征是小型化和大型化的相关工业设计产品正在往多样化和丰富化的方向发展, 产品的设计结构更加复杂和多变, 并且在产品设计的耐高温性、高速性和摩擦性等方面改进明显, 可以满足不同的生产环境, 产品在抗腐蚀性等方面也有着显著的提升。当前更多的企业开始对产品的生产周期引起重视, 所以冲压冷模具在实践当中的应用和生产方式得到了广泛的认可。但是由于当前工业生产要求较高, 所以需要确保冲压冷模具具有较长的使用寿命, 所以应当深入的对影响冲压冷模具的寿命相关因素进行分析, 合理的为工业生产和设计制造工作的进步奠定基础。

1 冲压冷模具的寿命影响因素分析

冲压冷模具由于各种类型的原因, 诸如磨损失败等, 而导致产品出现不可修复的情况, 是影响其寿命的最为重要的原因。为了进一步的在加工生产和制造过程当中延长冲压冷模具的使用寿命, 还需要对影响的因素进行具体化、系统化的研究。

1.1 冲压冷模具自身的因素

首先是冲压冷模具自身的原因导致使用寿命降低。在实践的操作当中诸如凹模的处理、冲压冷模具的凸面处理以及各种类型构建的材料选择合理性, 是重要的内容, 由于在具体的冲压冷模具生产和加工的过程当中条件非常的复杂, 需要承受大量的冲击、振动、高温高压以及拉伸、磨损等情况, 所以难以避免的会出现冲压冷模具断裂、疲劳、磨损以及变形扭曲等情况, 所以, 根据上述的分析, 模具本身的基本状况和材料的质量、材料的性能等, 对于冲压冷模具的使用寿命是不可忽视的影响。另外, 在实践的生产过程之中冲压冷模具的结构设计科学性与合理性也是巨大的、不可忽视的影响因素之一。模具自身的设计情况、设计结构的好坏对于后期的使用有着极大的影响, 诸如冲压冷模具的排风设计情况、冲压冷模具的设计导向、刚度和强度等等, 是重点的影响因素。上最后, 在冲压冷模具的热处理过程之中工艺标准的控制和规格的控制也是巨大的影响因素之一, 为了确保冲压冷模具的生产可以充分和全面的满足后期使用过程之中刚度和强度的根本需求, 仅仅依靠对材料本身的情况进行改进还是远远不够的, 在实践的生产流程当中还需要对材料设计的成本进行合理的控制, 通过良好的热处理技术使用, 增强冲压冷模具生产和加工的性能, 进而大幅度的提升冲压冷模具的使用寿命。

1.2 冲压冷模具的操作因素

另外一个重要的类型是冲压过程的影响。在冲压冷模具的冲压过程之中, 相关模具的选择以及润滑剂的选择合理性, 不容忽视。在冲压冷模具的生产和使用过程之中为了尽可能的减少浪费的情况, 还需要依照冲压件情况的不同和后期使用功能性的不同, 选择恰当的模具和冲压的方式技术。另外需要选择合适的润滑剂, 因为在实践的冲压过程之中润滑剂对于凸面和凹模的处理有着巨大的意义, 整个生产的流程一直处于摩擦的状态之下, 所以润滑剂应用不科学会使得摩擦力急剧增加, 最终影响到冲压冷模具的使用寿命。最后, 还应当重视操作技术人员的素质和能力。由于操作水准有着较大的差别, 所以会导致冲压冷模具的生产品质有着一定的差距, 在实践工作当中需要确保冲压操作力度适中并且维持一个恒定均匀的速度, 避免不熟练操作的技术人员在实践当中工作, 进一步的改善冲压冷模具的加工水平。

2 延长冲压冷模具寿命的对策分析

根据上文针对冲压冷模具加工流程当中主要的问题和影响使用寿命的相关因素进行细致的探讨, 可以对相关操作当中需要重点注意的几项内容有着具体化的了解。下文将针对冲压冷模具延长使用寿命的相关对策和基本的方案进行探讨, 旨在不断的促进冲压冷模具加工流程技术和操作水准的改进。

合理的冷冲压模具设计结构, 是保证模具使用寿命的必备前提。冷冲压模具的使用寿命与合理的结构设计有着很大的关系, 设计之初在保证冷冲压模具其他设计要求外, 须保证模具的韧性、钢度与强度, 以确保冷冲压模具在冲裁过程中模具的凸、凹模及其他结构件不至于因受冲裁力影响而发生的变形、损坏或增加磨损程度。模具设计应尽可能采用带导向的模具设计, 同时还应考虑模具设计间隙, 设计间隙过小或过大也会增加凸、凹模磨损程度, 从而导致模具损坏, 使用寿命降低。另外, 综合考虑模具的紧固方式和定位方式, 加强模具零部件的紧固程度和合理的接触面积, 以保证模具整体的制造精度与质量, 尤其是带有加强筋、加强板等的设计都会提高模具的整体韧性、刚性和强度。

冷冲压模具冲裁间隙的大小, 是直接影响被冲压件质量、冷冲模具的使用寿命以及冲压力的大小。模具设计所选用的间隙值应能保证使冲裁力和卸料力最小。成熟的经验, 应首选设计手册中的参考数值, 同时根据具体情况, 在产品质量允许的范围内, 将凸、凹模间隙适当放大, 这样凸、凹模的磨损程度会大为减轻。而凸、凹模间隙过小时, 会使模具摩擦磨损程度加大。因此正确的掌握模具凸、凹模间隙设计, 会使模具的使用寿命成倍的增加。

为提高冷冲压模具的使用寿命, 正确的选择模具材料是很重要的。实际中, 可根据被冲裁产品的批量大小 (件数) 来决定模具材料的材质。当批产量大时, 选用材料的材质, 要选韧性好、强度高、钢性及耐磨性较高的模具材料。如模具冲压件尺寸公差要求高, 模具间隙要求较小, 模具的凸、凹模与冲压件摩擦较大时, 可选用耐磨性高和有足够韧性材料。同时还应考虑冲裁材料不同的强度和韧性, 冲压设备的具体情况等。

结束语

综上所述, 根据对冷冲压模具加工和相关生产流程当中对使用寿命可能产生影响的因素进行分析, 从一个更加科学和直观的角度对实践工作当中应当加以改善的部位和具体的提升冷冲压模具寿命的方式对策进行了综合性的论述, 旨在不断促进加工流程的改进, 促进加工生产技术的提高, 并且全面的延长冷冲压模具的使用寿命, 提升相关模具的应用效果和后期的操作效益, 为现代化的工业生产工作不断发展奠定坚实的基础条件。

参考文献

[1]何超军.论冷冲压模具加工流程改进的措施方案[J].机械工业建筑, 2010, 1.

[2]李力华.浅议冷冲压模具的维修管理以及使用寿命可能产生影响的因素[J].现代化工业机械使用, 2011, 6.

冷冲压模具设计的方法 篇7

由于铸造材料具有可铸尺寸大、可铸形状复杂、加工过程中只需在加工表面预留必要的加工余量等优势;为了减轻模具质量、降低模具材料成本及加工成本,缩短模具设计制造周期、减少模具后期维护费用,在冷冲压模具中大量采用铸造材料,而合理选材对模具成本、制造周期、模具寿命等均具有重要的意义。

随着模具制造业、国内铸造业的发展及国际合作的加强,国内冷冲压模具铸造材料种类逐步增多、应用日益广泛,已形成灰口铸铁、球墨铸铁、 合金铸铁、铸钢、合金铸钢等系列产品,其中高强度合金铸铁EN-JS2070(旧称为GGG70L)抗拉强度与铸钢媲美,广泛应用于外覆盖件拉延模具、翻边凸模或深拉延模具。近年来通过国际合作,合金铸钢由仅7Cr Si Mn Mo V应用成熟,发展到应用1.7140、1.2320、1.2769S、1.2333、1.2382等或与其等价牌号的多种铸造模具钢材料,并推广到全行业, 改变了Cr12Mo V锻材大量应用的局面。国内模具行业虽有多种铸造模具钢应用,但大多为出口项目或国外设计项目,只有个别企业将这些材料用于国内项目,由于与先进国家在铸件质量、供货状态、工作面表面硬化方式等都有所不同,急需制定符合我国国情的铸造材料的选材原则。本文中铸造材料的选材原则适用于年产量不少于5 000件的模具。

2模具铸铁材料的分类及应用

与钢相比,铸铁力学性能尤其是抗拉强度与塑性、韧性均较低,但生产工艺和设备简单、成本低,并且铸铁具有优良的减震性、耐磨性、抗腐蚀性、铸造性能与切削加工性,因此铸铁材料大量应用于冷冲压模具结构件中。目前使用的铸铁材料主要分为普通铸铁和合金铸铁两大类。

2.1普通铸铁材料的性能及应用

灰口铸铁中的石墨为片状,铸造性、耐磨性、 减震性优于其它铸铁,虽然力学性能较低但能满足一定的使用要求,因此适用于模具中起固定、支撑作用的零件。

球墨铸铁的石墨呈球状,比普通灰口铸铁有更高的强度、较好的韧性和塑性,适用于模具中起定位、运动作用的重要结构件。

2.2合金铸铁材料的性能特点

合金铸铁组织中的石墨有自润滑性能,可减少成型过程中的摩擦,通过表面淬火的方式提高易磨损区域的硬度,满足成型部分高硬度、高耐磨的要求,加工性能较好,因此广泛应用于拉延模具、翻边整形模具等工作件中。合金铸铁种类主要包括Mo Cr、EN-JS2070、EN-JS1060、EN-JS1070等。

国际上拉延模具尽量采用合金铸铁材料表面淬火,必要时型面采取离子氮化或镀硬铬等涂层技术减少摩擦,避免拉毛,提高模具寿命。

将常用铸铁材料进行分类,结合各国设计习惯制定材料用途,如表1所示。

表1说明如下。

a.若客户不指定模具材料,则国内模具设计首选带☆标记的材料。

b.表1中抗拉强度为单铸试样数值,由于铸件壁厚不同,铸件本体或附铸试样抗拉强度可能会略低于表1中数值。

c.国内EN-JS1060、EN-JS1070铸件订货时需明确是否需要有淬火功能,不同要求价格不同。

d.铸铁比铸钢铸造工艺性好,国外转轴材料采用合金铸钢1.2320,国内为避免因铸造缺陷而报废,转轴材料可采用合金铸铁EN-JS2070。

e.丰田原设计采用FCD540M表面淬火时,因国内厂家不接受FCD540M订货,则用FCD540+局部TM2000焊接代替。

2.3典型结构铸铁材料应用

典型结构铸铁材料应用如图1~图3所示。

3模具铸钢材料的分类及应用

3.1根据模具铸钢材料特性进行合理选材

a.材料成分与特性息息相关,C含量增加,硬度及耐磨性提高、韧性降低;Ni、Mn含量增加,淬透性提高、韧性提高;Cr、Mo、V、W等元素含量增加,硬度、耐磨性提高、淬透性提高、韧性降低。实际生产中铸件成分需满足要求,常用铸钢的化学成分见表2。

%

b.根据合金铸钢性能进行合理选材,常用合金铸钢焊接性能按从强到弱排列为1.2769S>1.7140>1.2320>1.2333>GP4M>1.2370>1.2382;淬硬性能按从强到弱排列为1.2382>GP4M>1.2370>1.2333>1.2320>1.2769S>1.7140。模具具有需要经常修改及维护的特性,焊接性能是模具材料的重要指标,后开发的GP4M材料淬硬性虽不如1.2382,但焊接性能和韧性均比1.2382优越,通过适当调整高温回火温度可实现工件高硬度,因此一般情况下可用GP4M代替1.2382,GP4M可做PVD、CVD涂层和氮化,但不能做TD处理,1.2382可做TD处理,因此厂家要求TD处理时材料用1.2382或相应锻件,不能采用GP4M。GP4M焊接性能及淬硬性能均优于1.2370,因此1.2370已不再使用。

c.将常用铸钢材料进行分类,根据各自性能及各国设计习惯制定用途,见表3。

表3说明如下。

a.若客户不指定模具材料,则国内模具设计首选带☆标记的材料。

b.表3中1.2370现在已经不再使用。

c.1.2382为高碳高铬钢,铸造难度大,用量较小,焊接性能较差,大众、福特等标准中常用GP4M代替1.2382,但GP4M尚未在国内推广使用。

d.1.2320用于转轴时,尽量保证壁厚均匀避免铸造缺陷。

e.合金铸钢1.7140、1.2769S、1.2320、1.2333等采用表面淬火方式的铸件,欧标、美标中铸件供货状态大多需要调质到850~950 MPa或900~1050 MPa, 以提高基体强度,但国内厂家没有采用,项目有特殊要求时,将委托专业热处理厂家对铸件进行调质,再进行机械加工,调质前检查裂纹,可用目视及显影剂检查。为便于检测零件的抗拉强度,国外企业通常按强度与硬度对照表ISO 18265,将抗拉强度换算为硬度进行测量,800~950 MPa大约相当于HRC24.2~31,900~1 050 MPa相当于HRC28.7~ 34.9。

4模具工作件及结构件的材料要求

4.1模具选材划分

根据模具零件的功能将模具选材划分为工作件选材及结构件选材。

工作件是指在模具上直接完成冲压件成型、 冲切等工作内容的零件,如凸模、凹模等;结构件是指模具上起支撑、固定、定位、运动等工作内容的零件,如底板、垫板、滑块、盖板、固定板、连接板等。压料板如果直接参与工作,如拉延压料圈、起整形作用的压料板,属于工作件;若只压料、顶料, 则属于结构件。

模具工作件及结构件材料不同,模具工作件采用合金铸造材料,其中拉延类模具及翻边凸模、 起整形作用的压料板等大多采用合金铸铁,其余工作件材料采用合金铸钢。

模具结构件中的底板、垫板、滑块、盖板等主要采用铸铁材料,只有结构薄弱或板料过厚铸铁无法满足要求时,采用铸钢材料。

4.2模具工作件材料的性能要求

冷冲压模具在工艺过程中要承受很大的压力、弯曲力、冲击力及摩擦力,模具也要求具有较高的尺寸精度。在汽车冷冲压模具的成形和冲切工艺中,主要失效机理为磨损、塑性变形、开裂及崩刃等。根据模具的工作条件,模具工作件材料应具有以下性能。

a.高硬度。模具的硬度必须高于板料的硬度, 才能避免冲压过程中引起模具变形。

b.高耐磨性。可保持模具的尺寸精度,提高模具使用寿命,尽量避免由于维护导致停机。

c.足够的强度和韧性。可保证模具在工作过程中不会因冲击负荷、弯曲负荷等被破坏,防止材料的早期开裂和崩刃。

d.良好的淬硬性。容易获得高硬度、耐磨性能。

e.良好的焊接性。便于模具的更改及维护。

f.变形小。

g.经济合理。在满足性能、寿命要求前提下, 选用价格低的材料。

h.不同类型模具的工作件要求的材料性能不同。

拉延模和整形模的模具材料必须具备优异的抗磨损和抗黏着性能,修边模的模具材料必须具备优异的抗磨损和抗崩刃性能。

5模具工作件的选材原则

根据冲压板料的抗拉强度、板料厚度、模具寿命要求、模具的使用工况、冲压件形状特点等进行工作件的合理选材。常用的选材方案有两种。

5.1方案1

按选材曲线进行模具工作件粗略选材,如图4所示。

拉延模具选材如图4曲线1所示,曲线上方区域,拉延凹模及压料圈采用镶块,选择材料为1.2382、GP4M或Cr12Mo V、Cr12Mo1V1、1.2379,整体淬火;曲线下方区域,拉延凹模及压料圈采用,表面淬火。

修边模具选材如图4曲线2、曲线3所示。

a.曲线2为修边模具下凸模选材原则。曲线上方区域,选择材料为1.2333,表面淬火;曲线下方区域,选择材料为7Cr Mn Si Mo V、1.7140,表面淬火,也可以用1.2333代替。

b.曲线3为修边模具上模镶块选材原则。曲线上方区域,选择材料为1.2382、GP4M或Cr12Mo V、Cr12Mo1V1、1.2379,整体淬火;曲线下方区域,选择材料为1.2333,表面淬火。

5.2方案2

年产量在5 000件以上的零件,根据冲压件钢板的抗拉强度、料厚、模具类型等进行模具工作件选材,工作件为大中型零件。按材料选用表进行模具工作件粗略选材,如表4所示,表4中的模具选材类别代号含义见表5。

表5说明如下。

a.根据客户及项目要求确定选材方案1或2, 方案1常用于福特、路虎等项目,方案2常用于国内客户项目,仅供参考,需要融合以往经验、客户生产及维护条件等因素。

b.翻边凹模镶块选材时除考虑抗拉强度、料厚等因素之外,还需考虑翻边线是否为曲线(图5), 曲线比直线更易聚料磨损,因而采用耐磨性能更好的材料。

c.普通钢板料厚≤1.0 mm,翻边凹模镶块一般采用7Cr Mn Si Mo V或1.2333。

d.普通钢板1.0 mm<料厚≤1.2 mm,翻边线为近似直线时,翻边凹模镶块一般采用7Cr Mn Si Mo V或1.2333;翻边线为曲线、聚料严重时,翻边凹模镶块采用Cr12Mo V、1.2382整体淬火。

注:工作件为小型零件时,模具工作件材料Cr12Mo V,整体淬火。

e. 普通钢板料厚t>1.2 mm,采用Cr12Mo V、 1.2382整体淬火。

f.高强度钢板翻边凹模镶块采用Cr12Mo V、 1.2382整体淬火。

6结束语

介绍了一汽模具承接的国内外项目中常用冷冲压模具铸造材料的牌号、种类及性能特点,将国际先进车企的标准、设计习惯与国内铸件供货状态等相融合,提出符合我国国情的铸造材料的选材原则,促进多种铸造材料在模具行业的发展及应用,便于设计人员参考使用。

参考文献

冷冲压模具改进设计实例分析 篇8

1 冷冲压模具设计要求

1.1 满足冲件成形的要求

冲件成形的基本要求如下:结构形状、尺寸、精度、相关技术要求符合设计或工艺文件的规定,无明显的冲压成形工艺缺陷,如塌角、剪切面斜度过大,毛刺超过规定要求,冲件变形、回弹,表面拉伤、断裂,各成形部分相互间方向、位置关系超差,拉深件起皱、掉底等。冷冲压模具是为实现大批量生产服务的专用工具,生产出来的产品质量要稳定,并符合相关质量技术的要求。因此,在设计模具时,必须解决好与冲件质量和稳定性有关的问题,以免因小失大,给冲件质量的稳定性带来影响。

1.2 对模具结构方面的要求

要求模具在保证使用效果的前提下,总体结构力求简单、紧凑,加工制作方便,节约模具用料,保证模具的制作质量,缩短生产周期,降低生产成本,拆卸、维修、更换方便。同时,还要着重考虑模具的使用寿命。产品批量很大时,应选择耐用度好的材料,并在设计时预留一定的修模量来延长模具的使用寿命。

1.3 生产效率高,材料利用率高

如果条件允许,可以通过一模多件的方式提高生产效率。此外,模具的定位、卸料脱模、取件方式也是影响生产效率的因素。例如,直接用漏料出模的方式优于推料、打料脱模的方式;双侧面导料方式优于单侧面导料方式;侧刃定距方式优于挡料销定位方式。

在冲压成形工艺中,提高材料利用率大多会在排样上下工夫,如采用斜排、交叉排、多排、混合排及套裁排样等,有条件的还可以安排无废料排样,但较多的排样变化,可能会增大模具的体积和制作难度,设计时应综合考虑多方面的因素,不可单方面追求某一效果。

1.4 使用方便,安全性好

冷冲压模具是一种为实现生产服务的工具,使用时与操作工有直接的关系,操作方便应是重点考虑的内容。使用方便,操作工的劳动强度就降低,工作过程才会安全可靠。冲压操作本身是风险系数较大的工种,模具设计时充分考虑了安全因素,就会为冲压操作整体安全奠定良好的基础。

1.5 良好的工艺性

工艺性包括零件的加工工艺性和装配工艺性。模具零件设计首先要保证使用性能,尤其是与冲件质量有关的成形工作零件及相关功能零件。其次要便于装配调整,连接要牢固稳定。再次要有良好的加工工艺性,这样更有利于保证零件的形状、尺寸精度及表面粗糙度,设计意图和要求也更加容易实现。

1.6 便于维修与更换

冷冲压模具是在强力冲击和摩擦环境中工作的,受冲件结构形状和不同成形方式的影响,个别零件或部位容易出现变形、磨损甚至断裂失效的现象,此时组成模具的其他零件还处于可用状态,必要的维修、更换能使模具恢复正常工作状态。因此,设计冷冲压模具时,要针对易损部位或易损件采取适当的措施,可以备用一定数量的易损件,使今后的维修或更换更便捷。

2 冷冲压模具设计顺序

2.1 阅读和消化与设计有关的技术资料

冷冲压模具是为特定产品的特定加工内容服务的专门工具,这些特定的加工内容是冷冲压模具设计的主要依据,也是相关产品技术资料的主要内容。通过阅读和消化产品的技术资料(包括产品图、产品零件图及零件的加工工艺),可以了解模具所需完成的工作内容及基本要求。彻底弄清楚相关技术资料,可以防止犯经验主义的错误。

2.2 冲件工艺分析

根据冲件的结构形状特点、尺寸大小、技术要求、成形内容的关系、材料的种类与厚度及机械性能等,深入地进行冲件工艺技术分析,以便决定或选择每套模具的成形内容、模具类型、结构形式、导料定位方式及卸料脱模方式等。

为给具体的模具设计创造条件,在对冲件进行工艺分析时,要完成首次从坯料上冲切分离出冲件的排样,弯曲件和拉深件工序坯件的展开图设计和展开尺寸计算,压力中心计算,冲压力计算和冲压设备的选择,模架结构形式及规格的选择。对设计任务书的要求有不同意见时,应及时与相关部门人员沟通、协商,形成准确的结论性意见。

2.3 模具结构形式的选择

模具结构形式的选择决定了模具设计中的很多细节,具体包括以下几个方面:①根据排样,选择和决定送料方向;②根据冲件的结构特点、冲压成形内容、尺寸大小,选择凹模的形状,即用圆形或是矩形;③选择和决定导料及定位方式;④根据冲件和排样、导料和定位方式等,经分析、计算决定凹模的外形尺寸,计算中包括压力中心计算,分析后可以根据经验作出适当的调整,达到多方面兼顾的目的;⑤模架结构及规格的选择决定;⑥卸料、脱模方式的选择等。

2.4 模具总装配图的设计绘制

冷冲压模具设计时,一般先设计绘制总装配图,让组成模具的各种零件在总图上将它们的结构形状、尺寸大小、相互之间的位置、连接和配合关系都得到明确的表示,成为模具零件设计的主要依据,也不易出现差错。

冷冲压模具总装配图设计时需注意绘图比例,图面布置、视图数量、装配图中的零件应合理。

2.5 模具零件图的设计

组成模具的零件中所有非标准需要自制的,或虽为标准件却难以采购到的,或质量难以满足使用要求的,都需要设计零件图,以便同时安排生产。

模具零件图上需反映的内容包括足够的视图、完全的尺寸标注、必要的公差标注、表面粗糙度、技术要求、标题栏。设计模具零件图的比例尽可能按1:1进行绘制,各部分所表示的内容应按实际尺寸大小绘制,不能依靠尺寸标注纠正,以免引起误解;视图应尽可能按工作位置绘制,尽量避免方向错乱和颠倒,造成理解上的困难和错觉;相关零件图的尺寸标注基准应统一,标注方法应一致,减少因计算带来的错误;视图的数量不必求多,也不能太少,应以能清楚地反映所要表示的内容为目的。

3 改进冲件成形工艺的冷冲模优化设计实例

3.1 改进前的模具

图1是一套倒装式冲孔、落料工艺组合的复合模,它具有以下特点。

(1)冲件工艺技术分析。冲件为圆环形,中心有一个大圆孔。3处凸出较宽的部位有一个矩形孔,造成两侧搭边宽度较小,材料为20CrMo优质合金结构钢,厚度为2 mm。若采用级进成形的方式,应安排3步完成冲裁,即中间大孔和3个小孔分为2组。由于冲件外形尺寸较大,用3步冲切成形,模具的体积会很大,不但结构不紧凑,制作、使用也不方便,而且分开冲切成形,冲件成形的方向、位置精度不易保证或不稳定,尤其较狭窄的部位还可能引起变形、冲件不平整等。若采用复合冲切的方式可基本解决上述问题,但凸凹模的强度和使用寿命却成为最大的问题。

(2)模具结构分析。活动挡料销导料定位;弹压卸料加刚性打料装置;凸凹模固定端加粗带凸缘固定,加防转销锁定方向;直通刃口凹模与推板配合良好等。

(3)模具使用效果。完成制作的模具经试模验证,可以冲切成形符合要求的冲件。但正式使用时,生产产品约50个冲件,发现凸凹模矩形孔四角位置开裂。经几次更换凸凹模,结果都是相同的,获得冲件的数量相差不多。同时,发现底座中部已开始向下凸出变形。究其原因,可能是冲压力大,集中在中心部位,多次使用超过了其承受能力而变形。因此,若不对模具加以改进,就无法适应和满足批量生产的需要。

注:1——对角导柱模架9a号;2——凹模;3——内六角圆柱头螺钉M10×80;4——冲孔凸模Ⅰ;5——内六角圆柱头螺钉M10×25;6——冲孔凸模Ⅱ;7-上垫板;8——带凸缘冲头把Φ60×90;9——打杆;10——打板;11-推板;12——顶杆Φ8×35;13——辅助销Φ10×55;14-圆柱销Φ10×90;15——凸模固定板;16——衬板;17——弹压卸料板;18——卸料螺钉Φ10×50;19——圆柱销Φ10×60;20——下垫板;21——防转销;22——凸凹模;23——活动挡料销;24——弹顶器;25——内六角圆柱头螺钉M10×55;26-凸凹模固定板。

3.2 改进方案及改进后的模具

(1)改进方案。采用复合冲切成形,必须解决凸凹模三孔部位的强度问题。唯一的办法是加大冲件三孔长边两侧的搭边宽度,因此采用了加大冲件外圆尺寸和减少中间圆孔直径的方式,将矩形孔两侧的搭边宽度分别加大了3 mm。成形后再用一套类似冲圆垫圈的复合模,用内外同时切边的方式去掉增加宽度的部分材料。

(2)改进后的模具。图2为改进后的复合模,它有如下特点:①凸凹模由于冲件搭边加宽,强度得到加强,外形采用直通式结构直接装入凸凹模固定板固定,再用螺钉拉紧,也不再需要防转销锁定方向;②上模推件板采用组合形式,盖板用开槽沉头螺钉和推板连接固定,制作方便,可以提高配合质量;③冲孔凸模,沿圆周方向留凸缘固定,内外圆弧为直通,制作时可做成整圆再切割成单件,多余的可留作维修更换备份件,直接使用;④上模刚性打料装置附设了圆钢丝弹簧,可以防止打料时推板可能出现偏斜而影响正常推件;⑤改用非标准钢质模架,适当增加了底座的厚度,提高了承冲压强度,确保长期使用不变形;⑥制作时,将凸凹模型孔的刃口部分修磨出少量斜度,可以减少冲切废料对孔壁的挤压力;⑦使用完毕的模具,应及时清除留在凸凹模型孔内的废料,以免孔壁长期受力在角部形成应力而发生开裂。

注:1——导套ⅠΦ28×80;2——凹模;3——凸模固定板; 4——推板;5——盖板;6——内六角圆柱头螺钉M10×80;7——冲孔凸模Ⅰ;8——内六角圆柱头螺钉M10×25;9——冲孔凸模; 10——打板;11——打杆;12——带凸缘冲头把Φ60×90;13——顶杆Φ8×34;14——圆钢丝弹簧3×17×58;15——开槽沉头螺钉M4×12;16——辅助销Φ10×55;17——圆柱销Φ10×90;18——上垫板;19——衬板;20——导套ⅡΦ32×85;21——上托;22——底座;23——导柱ⅡΦ32×200;24——卸料螺钉Φ10×50;25——圆柱销Φ10×65;26——凸凹模固定板;27——内六角圆柱头螺钉M6×20;28——凸凹模;29——活动挡料销;30——弹压卸料板;31——下垫板;32——内六角圆柱头螺钉M10×60;33——弹顶器;34——导柱ⅠΦ28×200。

3.3 内外切边复合模

图3是用于切除工艺废料内外切边的复合模,它具有如下特点:①模具结构采用顺装式,便于利用推板安排给工序坯件定位,并且在模外设强力的可调弹压装置,强力的压料可以保证冲件的平整度;②定位推件板的三凸台与工序坯件的三孔配合实现中心定位,可以减少冲切的挤压引起孔的变形,但高度不能高于冲件材料厚度,以便保证压料效果;③由于冲切的外飞边废料不连续,因此不需安排卸料装置进行卸料,上模设刚性打料装置以清除冲切内飞边的废料;④由于冲切周边长度不大,冲压力较小,因此选用了标准的对角导柱模架,底座不存在强度问题。

注:1——凸凹模固定板;2——内六角圆柱头螺钉;3——凸凹模;4——内六角圆柱头螺钉;5——横模;6——打杆;7——带凸缘冲头把;8——推料板;9——圆柱销;10——上垫板;11——凹模;12——圆柱销;13——辅助销;14——顶杆;15——下垫板;16——凸模;17——定位推件板;18——凸模固定板;19——内六角圆柱头螺钉;20——衬板;21——对角导柱框架。

4 结语

在信息化带动工业化发展的今天,经济全球化要求我国冲压模具必须采取各种有效措施,尽快提高质量技术水平,逐渐缩小与世界先进技术的差距。“十二五”期间,在科学发展观的指导下,不断提高自主开发能力、重视创新、走新型工业化道路,将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型轨道上来,我国冲压模具的质量技术水平必将更上一层楼。

摘要：在信息化带动工业化发展的今天,经济全球化要求我国冲压模具必须采取各种有效措施,尽快提高质量技术水平,逐渐缩小与世界先进技术的差距。文章分析了冷冲压模的设计要求和设计顺序,用典型案例分析了模具设计优化对批量生产的影响。

冷冲压模具设计的方法 篇9

关键词：模具,工序安排,模具结构

随着科学技术的不断提高, 我国各行各业的生产水平也得到了极大程度的改善, 这使得人们的生活需要得到了极大程度的满足。在产品生产过程中, 模具是一项重要手段, 无论是在手表的设计还是在防盗门的制造方面, 模具都起着十分重要的作用, 想要使其利用水平能够得到提高, 从而进一步的为人们的生产生活带来便利, 就一定要加大力度对其生产工序及其构造进行设计与优化, 这是模具生产领域的一个主要发展趋势, 同时也是有关人员必须注意的一项问题。

1 冷冲压模具设计原则

冷冲压模具的设计过程十分复杂, 具有很大程度的专业性, 想要使其发展能够进一步符合社会的要求, 除了要保证设计人员的专业性外, 还要坚持一定的原则, 这是设计人员必须做到的一点, 只有这样, 才能使模具的生产工序能够更加合理, 同时也才能使其更加符合相关的设计标准, 这对于其使用性能以及使用寿命的保证均具有重要的价值。总的来说, 在冷冲压模具设计的过程中, 需要遵循的原则包括以下几点:

第一, 设计过程中, 不同零件对于设计工艺的要求也不尽相同, 因此在对其进行设计的过程中, 一定要根据其具体要求来进行。对于对设计工艺以及质量要求较高的零件来说, 工作人员必须要考虑毛边的问题, 通常情况下, 毛边均需要呈向下的态势, 这是工作人员必须加以注意的一点问题。

第二, 在普通的设计过程中, 工作人员需要遵循的设计工艺主要包括对沙拉孔的设计以及落料等问题, 对上述工艺的满足是整个是个工艺能够顺利完成的主要保证, 在上述步骤完全妥善完成之后, 才能开展折边工作。

第三, 在对零件进行落料与冲孔的过程中, 必须将模具的强度、冲击韧性等要素考虑在内, 以便最大程度保证落料与冲孔环节的科学合理。

第四, 在对模具进行折边时, 为了防止出现方向上的反复变换, 可以尽量将其往一个方向折叠。当然, 为了防止对产品的形状、尺寸产生不利影响, 还要尽可能确保同方向折边相互之间不会出现干涉的情况。

第五, 在打凸包环节中, 尽量保证凸包向下, 并且对于那些外形较大的凸包, 还要将其安排在第一工序时冲压。不过, 为了防止孔位拉料导致零件发生变形现象, 在安排工序时, 要注意使打凸包与打凸包附近的冲孔不在同一工序内。

第六, 在进行压平或者推平环节时, 如果发现周围有较大的冲孔, 并且继续折边可能会产生拉料, 继续压平可能会发生拉料不死的状况时, 不能强行使其成形, 以免造成设计尺寸偏离要求以及外观破坏等情况。往往, 我们会考虑先折边, 后推平, 然后冲孔的工艺流程, 以实现对工件尺寸的控制。

第七, 在进行打沙拉孔或者抽牙过程中, 如其附近有孔或其距坯料边缘尺寸较小时, 即先打沙拉孔与抽牙会产生板料变形。此时, 要考虑进行先打沙拉孔或抽牙, 再冲孔或切边、落料的工艺。

第八, 在零件进行最终折边工作时, 往往由于对安全性能、成形、外观等方面有一定要求, 通常会从第一道工序开始考虑最后工序所制成的方向。

2 冷冲压模具结构方面的有关问题

对于冷冲压模具的设计来说, 想要保证其设计质量, 必须要将设计工序考虑其中, 要按照相应的技术标准去完善每一道工序, 使其能够与标准相符合, 同时还要注意其与不同零件的契合性, 这样才能最大程度的保证其设计过程的完整性。除此之外, 冷冲压模具的结构对于其质量以及使用性能的保证均具有重要价值, 因此, 对其结构进行分析对于工作人员来讲也十分必要。总的来说, 冷冲压模具结构主要包括冲裁件结构、弯曲件结构以及拉伸件结构三方面, 以下文章将上述三方面内容展开来进行了分析。

2.1 冲裁件结构。在进行冲裁件结构设计时, 要保证冲裁件的形状应能符合材料合理排样, 减少废料。通常, 冲裁件各直线或曲线的连接处, 宜有适当的圆角。如果冲裁件有尖角, 不仅给冲裁件的制造带来困难, 而且模具也容易坏, 只有在采用少废料、无废料排样或镶拼模具结构时不要圆角。

2.2 弯曲件结构。在进行弯曲件的结构设计时, 要保证弯曲件的圆角半径小于最小弯曲半径, 以免产生裂纹, 但也不能过大, 因为一旦过大, 容易受到回弹的影响, 进而容易导致弯曲角度与圆角半径的精度都难以保证。一般来说, 不同状态下, 不同的材料最小弯曲半径不同, 譬如冷作硬化状态下, 弯曲线处于垂直纤维状态时, Q195、Q215-A最小弯曲半径为0.4t, 铝为0.3t, 黄铜为0.5t。设计过程中, 要注意弯曲的弯边长度不宜过小, 通常的合理值应为h>R+2t。而h值一旦较小, 弯边在模具上支持的长度也会变小, 这样就不易得到形状准确的零件。 (h为弯曲长度, R为弯曲半径, t为材料厚度) 另外, 弯曲线不应位于零件宽度变形处, 以免撕裂, 如必须在宽度突变处弯曲, 应事先冲工艺孔或工艺槽。

2.3 拉伸件结构。对于拉伸件的结构设计, 通常要注意拉深件侧壁与底面或凸缘连接处的圆角R1 R2, 特别是R2 应尽量大些, 因为它们相当于最后一幅拉深模的凸模及凹模的圆角。通过放大这些圆角半径, 能够减少拉深次数, 或使零件容易拉深成形。一般情况下, 对于R1、R2 的取值, 可以取R1≥t, 最好R1= (3~5) t, 可以取R2≥2t, 最好R2= (5~10) t。 (t为材料厚度) 除此以外, 对于拉伸件的结构设计还需要注意以下几个方面:

第一, 对于距形拉深件, 可以放大其四周的圆角, 一般情况下, 可以取R3≥3t, 有时为了减少拉深工序还要尽可能取R3≥1/5h; (R3 为矩形圆角半径) ;第二, 除非在结构上有特殊需求, 必须尽量避免异常复杂及非对称形状的拉伸件, 对于半敞开的空心件, 应考虑设计成对的拉伸, 然后刨切开比较有利;第三, 拉伸件的凸缘宽度应尽可能保持一致;第四, 在零件的平面部分, 尤其是在距边缘较远处, 局部凹坑的深度与凸起的高度不宜过大;第五, 应尽量避免曲面空心零件的尖底形状, 尤其高度大时, 其工艺性更差。

结束语

综上所述, 冷冲压模具的设计工序以及结构对于模具质量的保证均具有重要价值, 目前, 社会各领域的发展对于模具的应用均较为频繁, 从某种程度上讲, 保证了模具的质量就相当于保证了相关产品的质量。工作人员需要意识到设计工序以及结构对于模具的重要性, 要将具体措施应用到设计过程中, 这样才能最大程度的为社会的生产与发展带来更加强大的推动力。

参考文献

[1]何卫强.冷冲压模具加工过程中的问题与品质控制[J].装备制造技术, 2013 (4) .

[2]于维民.冷冲压模具加工过程中的问题与质量控制[J].应用能源技术, 2009 (7) .