冲压模具论文

青华模具培训 · 发表于 2012-5-3 11:03

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第一章冲压制品设计概论

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。
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
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）生产效率高，可实现制品与零件的高速度大量的生产。
（2）节约原材料，可实现少切屑、无切屑加工。
（3）制件质量稳定，有良好的互换性。
（4）操作工艺简单，利用模具生产制品时，不需要操作者有较高的技艺水平。
（5）利用模具批量生产的零件和制品成本低廉。
（6）所加工出的零件与制品可一次成型，不需进行再加工。
（7）能制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）容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。
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。
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、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。
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
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。

图1-1 模具零件组成示意图
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。
5.导向零件
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。
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。
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。
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。
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：
1)冲裁模。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）弯曲模。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)深模。拉深模的成形特点是：将经过冲裁所得到的平板胚料，压制成开口的空心零件。
4）形模。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)冷挤压模。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。

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。（3）在模具上附设自制的送料装置。常用斜契、小滑块驱动，在级进模中应用较少。
使用级进模通常是连续冲压，故要求冲床应有足够的刚性及与模具相适应的精度。使用级进模在连续冲压的情况下，因模架的导向系统不能脱开，所以冲床的行程不宜过大，应选用行程可调的偏心冲床或高速冲床。级进模设有许多工位，模具尺寸比较大，设计模具和选用冲床时要注意工作台面的有效安装尺寸。
级进模的特点
1.一副级进模内，可以包括冲裁、弯曲、成形、拉深等多道工序，故用一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压过程，从而免去了用单工序模的周转和每次冲压的定位过程，提高了劳动生产率和设备利用率。有些复杂的小型零件，若不采用级进模几乎是不能生产的。
2.级进模的设计和制造都比较费事，与其他模具相比，好象是成本高，但如果用许多单工序模代替一副级进模，其许多单工序模的总造价比一副级进模要高的多，因此，在条件允许的情况下采用级进模往往是降低模具成本的较好措施。采用级进模可以用一台冲床取代数台甚至十几台冲床的工作。对提高生产效率、降低产品成本十分有利。另外，级进模自动化程度高，操作者可在冲床危险区以外操作，具有操作安全是显著特点。对于工序复杂的工件应首先考虑采用级进模。
3.采用级进模也受到一些限制。首先是工件的大小，太大的工件，工位按所加工的工件分为若干等距离的工位，在每个工位上设置一个或几个基本冲压工序，来完成冲压工件某部分的加工。被加工材料，事先加工成一定宽度的条料，采用某中送进方法，每次送进一个步距。竟逐个工位冲制后，便得到一个完整的冲压工件。在一副级进模中，可以连续完成冲材、弯曲、拉深、成型等工序。一般来说，无论冲压零件形状怎样复杂，冲压工序怎样多，均可用一副级进模冲制完成。
4.用于级进模的材料，都是长条状的板料。材料较厚，生产批量较小时，可剪成条料；生产批量大时，应选择卷料。卷料可以自动送料，自动收料，可使用高速冲床自动冲压。级进模对材料的厚度和宽度都有严格的要求。宽度过大，条料不能进入模具的导料板数较多，模具自然也就比较大，这时要考虑模具与冲床工作台面的匹配性。其二是几进模要采用条料，对某些形状复杂的工件产生的废料较多，在选用几进模的时候要注意材料利用率。一般级进模的材料利用率较低。其三是级进模由于连续地进行各种冲压，必然会引起条料载体和工序件的变形，一般来说级进模生产的工件精度较低。
2.2弹簧片级进模的结构设计
2.2.1工艺分析
弹簧片是电冰箱温控器的零件，其厚度很薄。冲裁或冲孔时间隙小，故对模具的导向精度的要求较高。主要冲压工序有：工件上小异形孔的冲制，最小的方孔是1.3mm*1mm；工件上5个部位的弯曲。工件是批量生产，质量要求高，在一副级进模内，可以包括冲裁、弯曲、成形、拉深等多道工序，故用一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压过程，从而免去了用单工序模的周转和每次冲压的定位过程，提高了劳动生产率和设备利用率。像弹簧片这样复杂的小型零件，若不采用级进模几乎是不能生产的。级进模的设计和制造都比较费事，与其他模具相比，好象是成本高，但如果用许多单工序模代替一副级进模，其许多单工序模的总造价比一副级进模要高的多，因此，在条件允许的情况下采用级进模往往是降低模具成本的较好措施。

spacediffer · 发表于 2012-5-19 08:14

先下载下来看看

华曙高科2012 · 发表于 2012-5-26 11:06

从湖南快速手板华曙高科来看，设计人员接收的技术资料可能是各种数据类型的三维模型，但很多时候，却是从上游厂家得到产品的实物模型。设计人员需要通过一定的途径，将这些实物信息转化为CAD模型，这就应用到了逆向工程(Reverse Engineering)。

所谓逆向工程技术，是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程。逆向工程技术与传统湖南快速手板的正向设计存在很大差别。而逆向工程则是从产品原型出发，进而获取产品的三维数字模型，使得能够进一步利用CAD/ACE/CAM以及CIMS等先进技术对其进行处理。

一般来说，湖南快速手板产品逆向工程包括形状反求、工艺反求和材料反求等几个方面，在工业领域的实际应用中，主要包括以下几个内容:

1、新零件的设计，主要用于产品的改型或仿型设计；

2、已有零件的复制，再现原产品的设计意图；

3、损坏或磨损零件的还原；

4、数字化模型的检测，例如检验产品的变形分析、焊接质量等，以及进行模型的比较。

逆向工程技术为湖南快速手板设计和制造提供了很好的技术支持，它已经成为制造业信息传递的重要而简洁途径之一。

tvbs1988 · 发表于 2013-4-1 15:17

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