冲压模具设计中对机械运动的控制和运用设计

性格最爱 · 发表于 2013-1-11 15:38

冲压模具设计中对机械运动的控制和运用设计
1.引言
本文是以冲压工艺学根本理论为根据，经过对各种冲压工艺根本运动的分析，提出了对冲压模具设计的请求。首先阐述冲压过程中，机械运动的根本概念，然后逐项分析了冲裁、弯曲、拉深工艺的根本运动机理，指出模具设计中应着重控制到的内容，并引见了在模具设计中对机械运动灵敏运用的方法和一些实例。最后总结了根据细致情况停止产品工艺运动分析的方法，并强调在模具设计中，对机械运动的控制和灵敏运用对进步设计程度和保证冲压件质量的重要意义。
2.冲压过程中机械运动的概述
冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料，应用模具和冲压设备（压力机，又名冲床）对其施加压力，使之产生变形或别离，获得一定外形、尺寸和性能的零件。普通消费都是采用立式冲床，因此决议了冲压过程的主运动是上下运动，另外，还有模具与板料和模具中各构造件之间的各种互相运动。
机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种根本运动方式，在冲压过程中都存在，但是各种运动方式的特性不同，对冲压的影响也各不相同。
既然冲压过程存在如此多样的运动，在冲压模具设计中就应该对各种运动停止严厉控制，以到达模具设计的请求；同时，在设计中还应当根据细致情况，灵敏运用各种机械运动，以到达产品的请求。
冲压过程的主运动是上下运动，但是在模具中设计斜楔构造、转销构造、滚轴构造和旋切构造等，可以相应把主运动转化为程度运动、模具中的转动和模具中的滚动。在模具设计中这些特殊构造是比拟复杂和困难，本钱也较高，但是为了到达产品的外形、尺寸请求，却不失为一种有效的处理方法。
3.冲裁模具中机械运动的控制和运用
冲裁工艺的根本运动是卸料板先与板料接触并压牢，凸模降落至与板料接触并继续降落进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动招致板料别离，然后凸、凹模分开，卸料板把工件或废料从凸模上推落，完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的，为了保证冲裁的质量，必需控制卸料板的运动，一定要让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则冲裁件切断面质量差，尺寸精度低，平面度不良，致使模具寿命减少。
按通常的方法设计落料冲孔模具，常常冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块，以使落料冲孔运动完成后，凹模卸料板先把工件从凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落，这样一来，工件与废料也就自然分开了。
关于一些有局部凸起的较大的冲压件，可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模，同时施加足够的弹簧力，以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形到达压型目的，再继续落料冲孔运动，常常可以减少一个工步的模具，降低本钱。
有些冲孔模具的冲孔数量很多，需求很大冲压力，对冲压消费不利，致使无足够吨位的冲床，有一个简单的方法，是采用不同长度的2～4批冲头，在冲压时让冲孔运动分时停止，可以有效地减小冲裁力。
对那些在弯曲面上有位置精度请求高的孔（例如对侧弯曲上两孔的同心度等）的冲压件，假设先冲孔再弯曲是很难到达孔位请求的，必需设计斜楔构造，在弯曲后再冲孔，应用程度方向的冲孔运动可以到达目的。对那些翻边、拉深高度请求较严需求做修边工序的，也可以采用类似的构造设计。
4.弯曲模具中机械运动的控制和运用
弯曲工艺的根本运动是卸料板先与板料接触并压死，凸模降落至与板料接触，并继续降落进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，招致板料变形折弯，然后凸、凹模分开，弯曲凹模上的顶杆（或滑块）把弯曲边推出，完成弯曲运动。卸料板及顶杆的运动是非常关键的，为了保证弯曲的质量或消费效率，必需首先控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力一定要足够，否则弯曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，应确保顶杆力足够，以使它顺利地把弯曲件推出，否则弯曲件变形，消费效率低。关于精度请求较高的弯曲件，应特别留意一点，最好在弯曲运动中，要有一个运动死点，即一切相关构造件可以碰死。
有些工件弯曲外形较奇特，或弯曲后不能按正常方式从凹模上零落，这时，常常需求用到斜楔构造或转销构造，例如，采用斜楔构造，可以完成小于90度或回钩式弯曲，采用转销构造可以完成圆筒件一次成型。
值得一提的是，关于有些外壳件，如电脑软驱外壳，因其弯曲边较长，弯头与板料间的滑动，在弯曲时，很容易擦出毛屑，材料镀锌层零落，频繁抛光弯曲冲头效果也不理想。通常的做法是把弯曲冲头镀钛，进步其光亮度和耐磨性；或者在弯曲冲头R角处嵌入滚轴，把弯头与板料的弯曲滑动转化为滚动，由于滚动比滑动的摩擦力小得多，所以不容易擦伤工件。
5.拉深模具中机械运动的控制和运用
拉深工艺的根本运动是，卸料板先与板料接触并压牢，凸模降落至与板料接触，并继续降落，进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，招致板料体积成形，然后凸、凹模分开，凹模滑块把工件推出，完成拉深运动。
卸料板和滑块的运动非常关键，为了保证拉深件的质量，必需控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则拉深件容易起皱，致使裂开；其次应确保凹模滑块压力足够，以保证拉深件底面的平面度。
拉深复合模设计合理，可以很好地控制构造件的运动过程，到达多工序组合的目的。例如典型的落料拉深切边冲孔复合模具的设计。
另外，有些装饰品和日用品的拉深件需求有卷边（或滚边）工序，模具设计中也用到了滚轴构造，所以在卷边过程中滚动的摩擦力非常小，不容易擦伤工件外表。
对那些需求在马达中旋转的拉深构造件，切边的高度、跳动度等请求相当高，需求在模具中设计特别的旋切构造，应用旋转（切）运动修边，不只能保证切边的尺寸精度高，致使切边的毛刺及冲切纹路亦相当美观。值得一提的是，此旋切构造在理论设计改良后，曾经非常易于模具加工制造，并且已运用于连续拉深模具当中。
6.连续模具中机械运动的控制和运用
连续模具中常常同时包括了冲裁、弯曲和拉深等冲压工艺，因此其冲压过程中的机械运动也包括了这三种工艺的根本运动方式，对连续模具中运动的控制，应分红各根本工艺分别停止控制。
通常连续模具请求不时加快冲压速度，进步消费效率，有些外形较复杂、较特别的冲压件，其冲压运动较费时，在连续模具设计中可以合成效果率较高的冲压运动。例如，工程收缩螺钉圆筒件在连续模具设计中即可将其圆筒成型运动合成为两侧90度圆弧弯曲～中间60度圆弧弯曲～整体抱圆～圆度校正四个工序，不只进步效率，亦能保证冲压件圆度。
需求特别指出的是，连续模具由于在理论消费中还牵涉到送料机、吹风安装等，在设计中应充分思索到这些要素，让冲床、模具、送料机和吹风安装的运动在时间上配合好，连续模具才干真正顺利消费。
7.完毕语
虽然各种工艺的根本运动原理是不同的，但是也有共同点，就是卸料板（或滑块）的运动是重要的控制要素。理论上，在模具设计当中，产品的冲压工艺不可能都象各种工艺的根本运动那样简单，应当要根据细致情况对产品工艺作好运动分析，再据此作进一步的设计。
在对产品工艺运动作分析时，应主要思索其必要性、时间性、可行性，还应具有创造性。必要性是指运用根本运动原理判别需求那些运动来完成产品工艺；时间性是指所需各项运动的先后次第；可行性是指能否经过构造设计和力学设计来完成所需运动；创造性是指在前述运动无法被完成或运动无法完好完成产品工艺的情况下，要擅长大胆采用新方法去努力完成产品工艺，也就是前面所说的对机械运动的灵敏运用。
冲压过程存在多种多样的机械运动，而各种机械运动对冲压工艺完成与冲压件质量的影响也各不相同，因此在冲压模具设计中对机械运动的控制和灵敏运用对进步设计程度和保证冲压件质量具有重要意义。

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