冲压工艺与模具设计的内容及步骤
冲压工艺与模具设计是进行冲压生产的重要技术准备工作。冲压工艺与模 具设计应结合工厂的设备、人员等实际情况 ,从零件的质量、生产效率、生产成 本、劳动强度、环境的保护以及生产的安全性各个方面综合考虑 ,选择和设计出 技术先进、经济上合理、使用安全可靠的工艺方案和模具结构 ,以使冲压件的生 产在保证达到设计图样上所提出的各项技术要求的基础上 ,尽可能降低冲压的工 艺成本和保证安全生产。
一般来讲 ,设计的主要内容及步骤包括 :
1. 工艺设计
(1 零件及其冲压工艺性分析
根据冲压件产品图 ,分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求、原材料 尺寸规格和力学性能 ,并结合可供选用的冲压设备规格以及模具制造条件、生产 批量等因素 ,分析零件的冲压工艺性。良好的冲压工艺性应保证材料消耗少、工 序数目少、占用设备数量少、模具结构简单而寿命高、产品质量稳定、操作简 单。 (2确定工艺方案 ,主要工艺参数计算在冲压工艺性分析的基础上 ,找出工艺与 模具设计的特点与难点 ,根据实际情况提出各种可能的冲压工艺方案 ,内容包括工 序性质、工序数目、工序顺序及组合方式等。有时同一
种冲压零件也可能存在多个可行的冲压工艺方案 ,通常每种方案各有优缺点 应从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和寿命高低、 生产成本、操作方便与安全程度等方面进行综合分析、比较 ,确定出适合于现有 生产条件的最佳方案。此外 ,了解零件的作用及使用要求对零件冲压工艺与模具 设计是有帮助的
工艺参数指制定工艺方案所依据的数据 ,如各种成形系数 (拉深系数、胀形系 数等、零件展开尺寸以及冲裁力、成形力等。计算有两种情况 ,
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第一种是工艺参数可以计算得比较准确 ,如零件排样的材料利用率、冲裁压 力中心、工件面积等 ;
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第二种是工艺参数只能作近似计算 ,如一般弯曲或拉深成形力、复杂零件坯 料展开尺寸等 ,确定这类工艺参数一般是根据经验公式或图表进行粗略计算 ,有些 需通过试验调整 ;有时甚至没有经验公式可以应用 ,或者因计算太繁杂以致于无法 进行 ,如复杂模具零件的刚性或强度校核、复杂冲压零件成形力计算等 ,这种情况 下一般只能凭经验进行估计。
(3 选择冲压设备
根据要完成的冲压工序性质和各种冲压设备的力能特点 ,考虑冲压加工所需 的变形力、变形功及模具闭合高度和轮廓尺寸的大小等主要因素 ,结合工厂现有 设备情况来合理选定设
备类型和吨位。常用冲压设备有曲柄压力机、液压机等 ,其中曲柄压力机应 用最广。冲裁类冲压工序多在曲柄压力机上进行 ,一般不用液压机 ;而成形类冲压 工序可在曲柄压力机或液压机上进行。
2. 模具设计
模具设计包括模具结构形式的选择与设计、模具结构参数计算、模具图绘 制等内容。
(1 模具结构形式的选择与设计
根据拟定的工艺方案 ,考虑冲压件的形状特点、零件尺寸大小、精度要求、 生产批量、模具加工条件、操作方便与安全的要求等选定与设计冲模结构形 式。
(2 模具结构参数计算确定模具结构形式后 ,需计算或校核模具结构上的有关 参
数 ,如模具工作部分 (凸、凹模等的几何尺寸、模具零件的强度与刚度、模具运 动部件的运动参数、模具与设备之间的安装尺寸 ,选用和核算弹性元件等。 (3 绘 制模具图精选文档
模具图是冲压工艺与模具设计结果的最终体现 ,一套完整的模具图应该包括 模具和使用模具的完备信息。模具图的绘制应该符合国家制定的制图标准 ,同时 考虑模具行业的特殊要求与习惯。模具图由总装图和非标准件的零件图组成。 总装配图主要反映整个模具各个零件之间的装配关系 ,应该对应绘制说明模具构 造的投影图 ,主要是主视图和俯视图及必要的剖面、剖视图 ,并注明主要结构尺寸 ,
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如闭合高度、轮廓
尺寸等。习惯上俯视图由下模部分投影而得 ,同时在图纸的右上角绘出工件 图、排样图 ,右下方列出模具零件的明细表 ,写明技术要求等。零件图一般根据模 具总装配图测绘 ,也应该有足够的投影各必要的剖面、剖视图以将零件结构表达 清楚。此外 ,要标注零件加工所需的所有结构尺寸、公差、表面粗糙度、热处理 及其他技术要求。
对于一个完整的生产过程 ,冲压工艺与模具设计是密不可分的 ,二者相互联系 , 相互影响 ,因此前述督可能需要交叉、反复进行。若方案有变化 ,则需重新进行设 计计算。
3. 编写工艺文件及设计计算说明书为了规范生产，加强管理，每一种冲压
产品 的生产需写相应的工艺文件 （如工序卡片。对零件冲压工艺和模具设计应编写设 计计算说明书 ,以供日后查阅。设计计算说明书应该包括冲压件的工艺分析以及 模具设计的主要内容。
冲压模具是冲压加工的主要工艺装备 ,冲压制件就是靠上、下模具的相对运 动来完成的。加工时由于上、下模具之间不断地分合 ,如果操作工人的手指不断 进入或停留在模具闭合区 ,便会对其人身安全带来严重威胁。
（一模具的主要零件、作用及安全要求
1. 工作零件凸凹模是直接使坯料成形的工作零件 ,因此,它是模具上的关键零
件。凸凹模不但精密而且复杂 ,它应满足如下要求 :（1 应有足够的强度 ,不能在冲 压过程中断
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裂或破坏 ;（2 对其材料及热处理应有适当要求 ,防止硬度太高而脆裂。
2. 定位零件定位零件是确定坯件安装位置的零件 ,有定位销（板、挡料销 （板、 导正销、导料板、定距侧刀、侧压器等。设计定位零件时应考虑操作方
便 ,不应 有过定位 ,位置要便于观察 ,最好采用前推定位、外廓定位和导正销定位等。
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