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沖壓模具設計全流程

發布時間:2018-12-08 點擊數:697

1產品導入

1 精密模具沖壓常規產品導入流程

1.1產品圖→加工圖→排樣圖→結構圖→組立圖→模具圖紙

1.2 連續模具排樣圖及結構圖須審核

1.3 單沖模具排樣圖及結構圖須審核

1.3 模具圖紙須審核簽字生效,圖紙規范清晰

2 樣品控制流程

現場提供樣品→自檢→品管部檢測→檢測報告→檢測報告確認→工程部→客戶

2模具設計

1.模具設計流程

模具設計流程圖

此為模具設計基本流程,一般情況下,都應遵循該流程的步驟來規劃及實施設計工作。對于某些特殊產品的設計,在此流程基礎上,可以依實際情況適當變更。

2. 產品圖、展開圖、加工(工序)圖、料帶圖的繪制規范

產品圖 開模用的產品圖或產品(樣品)由客戶及文控中心提供。因產品圖均來自于各個客戶,規范不一,且有圖面不清晰,標注不完善,尺寸或檢測基準混亂,或者人為疏忽造成的錯誤。故應以原圖紙為基礎,在忠于原設計的前提下,自行繪制本廠自用的產品圖。對于客戶圖紙中的工藝問題,及時與客戶的工程師溝通,難以達到的工藝或結構要求,可與對方工程師協商,通過降低工藝要求、更改產品結構或者增加工藝輔助手段的方法來解決。對客戶原圖紙不得更改,原樣保存。客戶提供的樣品,用各種手段準確測繪出樣品尺寸,作成產品圖。客戶樣品要妥善保存。給制的產品圖需數據準確,要求明了,尺寸標注完善,公差合理,便于檢測。

加工圖 產品圖確認后,開始制訂加工圖。加工圖的制訂要注意以下幾個要點:

產品尺寸的取值分沖孔與落料兩種情況。沖孔尺寸是由沖頭決定的,落料尺寸是由凹模決定的。產品公差的取值以產品圖為主,產品圖上標有公差的,按圖紙執行,產品圖上未注公差的,以客戶慣用的公差為準.公差取值方向參考圖 1-1。 對于沖裁后會變大的尺寸,加工圖尺寸為其下偏差的 2/3,對于沖裁后會變小的尺寸,加工圖尺寸為其上偏差的 2/3。對于孔心距和孔邊距等沖裁后尺寸基本保持不變的,則按中間公差取值。

考慮產品在成型過程中的變形趨勢,針對這些變形情況采取一些預先補救的措施。 展開圖 展開圖依據加工圖,對各段彎曲長度按順序標明,以便于檢查。

展開計算原理 板料在彎曲過程中外層受到拉應力,內層受到壓應力,從拉到壓之間有一既不受拉力又不受壓力的過渡層--中性層,中性層在彎曲過程中的長度和彎曲前一樣,保持不變,所以中性層是計算彎曲件展開長度的基準,中性層與板料厚度的中間層是不同的概念。中性層位置與變形程度有關,當彎曲半徑較大,折彎角度較小時,變形程度較小,中性層位置靠近板料厚度的中心處;當彎曲半徑變小,折彎角度增大時,變形程度隨之增大,中性層位置逐漸向彎曲中心的內側移動。中性層到板料內側的距離用λ表示.展開計算方法 基本公式: 產品展開長度=料內+料內+補償量 a: R 角展開 以中性層材料長度不變為展開原則。

R 中=R 內+Kt

料帶圖(工序圖、排樣圖)

根據客戶要求,產品精度,產品的產量,模具壽命,工藝特性等來決定采用連續模還是單工序模。根據產品要求精度、模具生產總量、模具生產速度等決定模具精度等級的劃分。精密連續模具分 A、B、C、D 四個等級,精密單工序模具分為甲、乙、丙三個等級。等級劃分標準見下表:

(1) 沖裁件在條料上的布置方法稱為排樣。每一個工件都會有多種的排樣方案。

排樣方式有直排,單行排列,多行排列,斜排列,對頭直排,對頭斜排等。

排樣工作雖然簡單,但很重要。排樣的原則有 4 點:

提高材料利用率 材料利用率占到沖件總成本的 60%以上,是一項很重要的經濟指標。沖裁過程中產生的廢料分結構廢料和工藝廢料兩種。排樣時應盡量減少工藝廢料,提高材料利用率。

操作方便、安全,減輕工人勞動強度 對單工序模具而言,材料在沖裁過中翻動要少,在材料利用率相同或相近的情況下,應盡可能選條料寬、進距小的排樣方案。

使模具結構簡單,模具壽命較高。

排料應保證沖裁件的質量。這一點將在下一節詳細說明。

(1) 精密連續模具在確定排樣圖之前,先做沖裁沖頭迭加圖。做此圖的目的是保證將所有的廢料都沖完,獲得完整的產品。首先要確定制品的毛邊面,制品料紋方向要求,步距,條料寬度,制品的基準面,合理的搭邊及送料方向。要考慮到沖頭的先后順序,彎曲的先后順序,定位孔及搭邊位置等。

沖裁沖頭的形狀應盡量做到以下幾點:

盡量避免長方形沖頭,因為長方形沖頭易跳廢料。沖頭應避免過長的懸臂與狹槽。因為懸臂會影響沖頭的強度。狹槽會影響到凹模的強度。沖頭盡量避免尖角。沖頭應做防脫料結構,并考慮到加工工藝,盡量利用磨床及線割加工,減少放電加工。兩個沖頭的連接處會有接口,在保證順利沖裁的情況下,盡量減小產品上沖頭接口位置的大小,對某些產品,接口的大小、位置及形狀,要與客戶商討共同制訂。

(1) 將沖頭迭加圖中的沖頭及成形工序分布于模具中的適當位置,即為排樣圖。

根據圖紙及工藝要求,綜合考慮。排樣圖注意以下幾點:

相對位置公差要求高的孔或決定中心線位置的孔要在同一步沖出。若段曲上有沖孔或其它工序,并且這些工序的位置精度要求高,建議段曲后再沖孔或其它成形,這樣可以避免由于段曲展開不準而影響尺寸。若制品中有對稱彎曲,建議對稱彎曲在同一步成形。可以使受力平衡,若若制品的彎曲邊較長,為了使受力平衡,可以設計成工藝平衡彎曲,彎曲后將工藝彎曲沖掉。制品中的拉深或其它工序,在成形時可能對其附近的寸法有影響。可以將這些工序提前成形。搭邊是指相鄰沖裁件間的余料,或沖裁件到條料邊間的余料。搭邊的大小與產品的大小及復雜程度有關系,產品大或彎曲邊較長,搭邊值應大些。

排樣線型、顏色、圖層設定:

料帶層 MATER 層 顏色 8 號灰色 實線

沖孔、切邊、落料、半剪、撕破等為 1 層 顏色 1 號紅色 實線

印字、打凸、倒角、壓毛邊等 2 層 顏色 2 號黃色 實線

折彎、成形、翻邊、抽牙等 3 層 顏色 3 號黃色 下折內邊為虛線

上折為實線。

標注、說明為 4層 4 號色 實線

排樣圖經審核及集體評審,確認無誤后,進入下一工作流程。

3. 模具總圖的繪制

(1) 排樣圖確定后,開始繪制模具總圖

a: 總圖中圖層的設定:

MATER 排樣圖 4 標注

UP (上模座 ) UB (上墊板)

PH (公夾板) PUNCH 沖頭

PPS (止檔板) PS (脫料板)

PS_P 脫板入子 DIE (下模板)

DIE_P 下模入子

LB (下墊板) LP (下模座)

B2 (下墊塊) B1 (下托板)

b: 關于線種、線色的說明:

沖頭、入子外形輪廓線 2 號黃色 線割孔 1號紅色

銑加工輪廓線 40 號棕色

放電加工線 40 號棕色 鉆加工 40 號棕色

模板外形 7 號白色

使用的線色應始終保持一致。可見部分的圖線為實線,不可見部分用虛線。

(2) 模具結構圖

(3) 精密連續模具結構的選用 根據產品精度及生產總量,確定模具等級。以模具等級為依據,選用模具結構。上圖為連續模結構。

(4) 模具模板標準

范本長度超過 500MM 的,需要分板,兩塊板之間要加連接扣。根據沖裁產品的料厚及模具長度,適當增加上模座板及下模座板的厚度在脫料板及下模板進行真空熱處理之后,其中,A 級精度的模具制造,脫料板及下模板需進行超深處理。B 級精度的模具制造,脫料板及下模板需進行深冷處理。上、下模座板上需加攻吊環螺絲孔,視模具大小決定攻 M16—M24 等。脫料板及下模板側面需有安裝模具安全檢測工具的螺孔位置。對于大型模具,墊腳的安放要考慮到模具搬運的方便性。留叉車位。范本小于 300MM 的模具,外導柱選用直徑 28MM 的。模板尺寸大于 300MM的模具,視實際情況選擇外導柱組件。有外導柱的模具,外導柱放置時,要考慮到合模時的防呆。沒有外導柱的模具,也要將內導柱適當調整位置,避免合模時裝反。 所有范本上,需留工藝加工基準孔。具體為粗加工時,在模板適當位置,精鉸直徑 6MM 的孔,作后續加工定位基準用。模板固定螺絲釘的大小及數量的確定。參照下表:

4. 成型工步結構設計

模具結構及組立圖畫好后,開始成型工步結構設計。即詳細繪出成型工步的模具結構,同時驗證成型工步的全理性及可靠性。

(1) 成型工步的結構設計首先要考慮產品在成型之后的回彈。回彈的表現形式有彎曲半徑增大和彎曲件角度增大兩個方面。影響回彈的因素有材料的力學性能、相對彎曲半徑、彎曲件角度、彎曲方式、模具間隙、工件形狀及非變形區的影響等方面。

各因素在彎曲時會相互影響。

回彈的計算方法如下:

當 R≤5 時,根據料厚及材質不同,提供下表以做回彈量取值的參考。

根據材質硬度不同,硬度越大,取值可偏大。

當 R≥5時,回彈角度按下式計算

(2) 常用彎曲成形工步結構設計

以上方案右圖為參考方案,一般情況下不采用。

5. 沖壓材料及模具標準件

(1) 以下為常用金屬材料的牌號及基本數據

注:1.初始間隙的最小值,相當于間隙的公稱數值。

初始間隙的最大值,是考慮到凸模和凹模的制造公差所增加的數值。

(3) 標準件的選用

本廠精密模具所使用的模具標準件由采購部負責采購。設計工程師負責出標準件采購單。標準件使用型號參考盤起公司的標準件型號。

5. 模具圖的繪制及發放規范

(1) 模具圖的繪制

總圖及成型工步結構設計完成后,繪制模板圖及模具零件圖、標準件圖

模具圖的繪制須嚴格遵守圖層和線型,線色的規定執行。模板圖上須仔細標明模板材料,模板厚度、熱處理工藝及要求硬度、模板精度要求及其他技術要求。零件圖上須仔細標明零件材料、零件尺寸、零件件數、零件熱處理工藝及要求硬度、零件加工工藝方法等信息。模具外購零件屬標準件的,按標準件型號寫采購申請單,如不屬標準件,則詳細出具零件圖,提供給供貨方。所有圖紙要求圖面清晰,尺寸明了,表達準確,排列整齊模具圖紙使用統一的圖框。模具圖紙的發放規范

所有的模具圖紙經上級審核簽字后方可下發。一套完整的模具圖紙包括模板圖、零件圖、標準件圖、排料圖、組立示意圖、裝配示意圖、產品圖,一般情況下,整套圖紙一起下發。如模具制造周期短,可先下發范本圖。模具材料訂料單及模具標準件訂料單隨模具圖紙下發或提前下發。

3模具制程的控制

1. 模具制造過程的跟進

模具圖紙下發到模具制造部門后,設計人員應隨時跟進模具制造進度。及時了解加工過程中出現的各種情況,發現問題,及時協同制造部門解決。

2. 模具裝配技術要求

裝配時應保證凸、凹模這間的間隙均勻一致,配合間隙符合設計要求鑲件與范本及鑲件相互之間的接合面密合落料、沖孔的凹模刀口高度,按設計要求制造,保證漏料孔暢通沖模所有活動部分的移動應平穩,無滯止現象,滑塊、楔塊在固定滑動面上移動時,其最小接觸面積不少于其面積的四分之二。各緊固用的螺釘、銷釘不得松動,并保證螺釘和銷釘的端面不突出上下模平面各卸料螺釘沉孔深度應保持一致各卸料螺釘及頂桿的長度應保持一致凸模的垂直度必須在凸、凹模間隙值允許的范圍內沖模的裝配必須符合模具裝配圖及技術條件的規定

4產品工藝文件的制訂

模具制造完成后,制訂產品工藝文件。產品工藝文件是指導生產的第一手資料。要包含以下信息:產品型號、材料尺寸、生產輔助材料、生產工序、產品毛重、生產設備及設備型號、檢驗要求、包裝規范等。

具體工藝檔的制訂,請參考工藝檔制訂標準。

5附錄

1. 常用材料密度

2.沖壓油選擇表


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