模具設計與沖壓工藝的內容以及步驟

沖壓工藝與模具設計是進行沖壓生產的重要技術準備工作。沖壓工藝與模具設計應結合工廠的裝置、人員等實際情況, 從零件的質量、生產效率、生產成本、勞動強度、環境的保護以及生產的安全性各個方面綜合考慮,選擇和設計出技術先進、經濟上合理、使用安全可靠的工藝方案和模具結構, 以使沖壓件的生產在保證達到設計圖樣上所提出的各項技術要求的基礎上,盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產。

一般來講,設計的主要內容及步驟包括:

⒈工藝設計

(1零件及其沖壓工藝性分析

根據沖壓件產品圖,分析沖壓件的形狀特點、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸規格和力學效能,並結合可供選用的衝壓裝置規格以及模具製造條件、生產批量等因素,分析零件的沖壓工藝性。良好的沖壓工藝性應保證材料消耗少、工序數目少、占用裝置數量少、模具結構簡單而壽命高、產品質量穩定、操作簡單。(2確定工藝方案,主要工藝引數計算在沖壓工藝性分析的基礎上,找出工藝與模具設計的特點與難點,根據實際情況提出各種可能的沖壓工藝方案,內容包括工序性質、工序數目、工序順序及組合方式等。有時同一

種沖壓零件也可能存在多個可行的沖壓工藝方案,通常每種方案各有優缺點, 應從產品質量、生產效率、裝置占用情況、模具製造的難易程度和壽命高低、生產成本、操作方便與安全程度等方面進行綜合分析、比較,確定出適合於現有生產條件的最佳方案。此外,了解零件的作用及使用要求對零件沖壓工藝與模具設計是有幫助的

工藝引數指制定工藝方案所依據的資料,如各種成形係數 (拉深係數、脹形係數等、零件展開尺寸以及衝裁力、成形力等。計算有兩種情況,

第一種是工藝引數可以計算得比較準確,如零件排樣的材料利用率、衝裁壓力中心、工件面積等;

第二種是工藝引數只能作近似計算,如一般彎曲或拉深成形力、複雜零件坯料展開尺寸等,確定這類工藝引數一般是根據經驗公式或圖表進行粗略計算,有些需通過試驗調整;有時甚至沒有經驗公式可以應用,或者因計算太繁雜以致於無法進行,如複雜模具零件的剛性或強度校核、複雜沖壓零件成形力計算等,這種情況下一般只能憑經驗進行估計。

2選擇沖壓裝置

根據要完成的沖壓工序性質和各種沖壓裝置的力能特點,考慮沖壓加工所需的變形力、變形功及模具閉合高度和輪廓尺寸的大小等主要因素,結合工廠現有裝置情況來合理選定設

備型別和噸位。常用沖壓裝置有曲柄壓力機、液壓機等,其中曲柄壓力機應用最廣。衝裁類沖壓工序多在曲柄壓力機上進行,一般不用液壓機;而成形類沖壓工序可在曲柄壓力機或液壓機上進行。

3模具設計

模具設計包括模具結構形式的選擇與設計、模具結構引數計算、模具圖繪製等內容。

1）模具結構形式的選擇與設計

根據擬定的工藝方案,考慮沖壓件的形狀特點、零件尺寸大小、精度要求、生產批量、模具加工條件、操作方便與安全的要求等選定與設計衝模結構形式。(2模具結構引數計算確定模具結構形式後,需計算或校核模具結構上的有關參數,如模具工作部分 (凸、凹模等的幾何尺寸、模具零件的強度與剛度、模具運動部件的運動引數、模具與裝置之間的安裝尺寸,選用和核算彈性元件等。(3繪製模具圖

模具圖是沖壓工藝與模具設計結果的最終體現,一套完整的模具圖應該包括模具和使用模具的完備資訊。模具圖的繪製應該符合國家制定的製圖標準,同時考慮模具行業的特殊要求與習慣。模具圖由**圖和非標準件的零件圖組成。** 配圖主要反映整個模具各個零件之間的裝配關係,應該對應繪製說明模具構造的投影圖,主要是主檢視和俯檢視及必要的剖面、剖檢視,並註明主要結構尺寸,如閉合高度、輪廓

尺寸等。習慣上俯檢視由下模部分投影而得,同時在圖紙的右上角繪出工件圖、排樣圖, 右下方列出模具零件的明細表, 寫明技術要求等。零件圖一般根據模具**配圖測繪,也應該有足夠的投影各必要的剖面、剖檢視以將零件結構表達清楚。此外,要標註零件加工所需的所有結構尺寸、公差、表面粗糙度、熱處理及其他技術要求。

對於乙個完整的生產過程,沖壓工藝與模具設計是密不可分的,二者相互聯絡,相互影響,因此前述督可能需要交叉、反覆進行。若方案有變化,則需重新進行設計計算。

2）編寫工藝檔案及設計計算說明書為了規範生產,加強管理,每一種沖壓產品的生產需寫相應的工藝檔案 (如工序卡片。對零件沖壓工藝和模具設計應編寫設計計算說明書, 以供日後查閱。設計計算說明書應該包括沖壓件的工藝分析以及模具設計的主要內容。

沖壓模具是沖壓加工的主要工藝裝備,沖壓製件就是靠上、下模具的相對運動來完成的。加工時由於上、下模具之間不斷地分合,如果操作工人的手指不斷進入或停留在模具閉合區,便會對其人身安全帶來嚴重威脅。

一模具的主要零件、作用及安全要求

工作零件凸凹模是直接使坯料成形的工作零件, 因此, 它是模具上的關鍵零件。凸凹模不但精密而且複雜,它應滿足如下要求:(1應有足夠的強度,不能在沖壓過程中斷

裂或破壞;(2對其材料及熱處理應有適當要求,防止硬度太高而脆裂。

定位零件定位零件是確定坯件安裝位置的零件,有定位銷(板、擋料銷(板、導正銷、導料板、定距側刀、側壓器等。設計定位零件時應考慮操作方便, 不應有過定位, 位置要便於觀察,最好採用前推定位、外廓定位和導正銷定位等。

壓料、卸料及出料零件壓料零件有壓邊圈、壓料板等。壓邊圈可對拉延坯料加壓邊力,從而防止坯料在切向壓力的作用下拱起而形成皺褶。壓料板的作用是防止坯料移動和彈跳。頂出器、卸料板的作用是便於出件和清理廢料。它們由彈簧、橡膠和裝置上的氣墊推桿支撐,可上下運動,頂出件設計時應具有足夠的頂出力,運動要有限位。卸料板應盡量縮小閉合區域或在操作位置上銑出空手槽。暴露的卸料板的四周應設有防護板,防止手指伸入或異物進入,外露表面稜角應倒鈍。

導向零件導柱和導套是應用最廣泛的一種導向零件。其作用是保證凸凹模在沖壓工作時有精確的配合間隙。因此,導柱、導套的間隙應小於衝裁間隙。導柱設在下模座, 要保證在衝程下死點時,導柱的上端麵在上模板頂面以上最少 5至 10公釐。導柱應安排在遠離模組和壓料板的部位, 使操作者的手臂不用越過導柱送取料。

5.支承及夾持零件它包括上下模板、模柄、凸凹模固定板、墊板、限位器等。上下模板是衝模的基礎零件，其他各種零件都分別安裝固定在上面。模板的平面尺寸，尤其是前後方向應與製件相適應，過大或過小均不利於操作。有些模具（落料、沖孔類模具）為了出件方便，需在模架下設墊板。這時墊板最好與模板之間用螺釘連線在一起，兩墊板的厚度應絕對相等。墊板的間距以能出件為準，不要太大，以免模板斷裂。6.緊固零件它包括螺釘、螺母、彈簧、柱銷、墊圈等，一般都採用標準件。沖壓模具的標準件用量較多，設計選用時應保證緊固和彈性頂出的需要，避免緊韌體暴露在表面操作位置上，防止碰傷人手和妨礙操作。

（二）模具設計的安全要點在結構上應盡量保證進料、定料、出件、清理廢料的方便。對於小型零件的加工要嚴禁操作者的手指、手腕或身體的其他部位伸入模區作業；對於大型零件的加工，若操作者必須手入模內作業時，要盡可能減少入模的範圍，盡可能縮短身體某部位在模內停留的時間，並應明確模具危險區範圍，配備必要的防護措施和裝置。模具上的各種零件應有足夠的強度及剛度，防止使用過程中損壞和變形，緊固零件要有防鬆動措施，避免意外傷害操作者。

不允許在加工過程中發生廢料或工件飛彈現象，影響操作者的注意力，甚至擊傷操作者。另外要避免衝裁件毛刺割傷人手。不允許操作者在進行沖壓操作時有過大的動作幅度，避免出現使身體失去穩定的姿勢；不允許在作業時有過多和過難的動作。應盡量避免沖壓加工時有強烈的雜訊和振動。模具設計應在總圖上標明模具重量，便於安裝，保障安全。20 千克以上的零件加工應有起重搬運措施，減輕勞動強度。裝拆模具零件時應方便安全，避免有夾手、割手的可能；模具要便於解體存放。總之，模具中的哪怕是細微的問題都會影響安全，只有對每種作業中的具體問題進行分析，才能提出模具中的安全注意事項。

模具設計與沖壓工藝的內容以及步驟

沖壓模具設計之彈簧導套連續拉深模具設計方法

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