冲压模具制造

1、典型冲压模具制造工艺与维修技师数控1001何延超概述模具是工业生产中使用极为广泛的工艺装备之一，也是发展工业的基础。模具是成形金属、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等制件的基础工艺装备，是工业生产中发展和实现少无切屑加工技术不可缺少的工具。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。为了实现工业现代化今后的模具发展趋势大致包括以下几方面：1 1、发展高效模具。

2、对于大批量生产用模具，应向高效率发展。如为了适应当前高速压力机的使用，应发 5 冲模的工作部分零件必须具备的性能展多工位级进模以提高生产效率。2 2、发展简易模具。对于小批量生产用模具，为了降低成本、缩短模具制造周期应尽量发展薄板冲模、聚氨酯模具、锌合金、低熔点合金，环氧树脂等简易模具。3 3、发展多功能模具。为了提高效率和保证制品的质量，要发展多工位级进模及具有组合功能的双色、多色塑料注射模等。4 4、发展高寿命模具。高效率的模具必然需要高寿命，否则将必然造成频繁的模具拆卸和整修或需要更多的备模。为了达到高寿命的要求，除模具本身结构优化外，还要对材料的选用和热处理、表面强化技术予以开发和创新

3、。5 5、发展高精度模具。计算机硬件，软件以及模具加工，检测技术的快速发展使得精锻模具 CAD/CAM/CAE 一体化技术成为锻造企业切实可行的技术。精密，高效是现代锻造业的发展趋势；应用该技术的实践表明，只有基于效率的模具 CAD/CAM/CAE,CAX 平台才能实现精锻件及其模具的高效率开发一.模具的发展与现状模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高技术密集型产品。也是高新技术产业的重要领域，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志，随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高，目前我国模具工业的发展步伐日益加快，“十一五

4、期间”产品发展重点主要应表现在：1、汽车覆盖件模；2、精密冲模；3、大型及精密塑料模；4、主要模具标准件；5、其它高技术含量的模具。目前我国模具年生产总量已位居世界第三， 其中， 冲压模占模具总量的 40%以上，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距，以大型覆盖件冲模为代表，我国已能生产部分轿车覆盖件模具，轿车覆盖件模具设计和制造难度大，质量和精度要求高，代表覆盖件模具的水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，以国外相比还存在一定的差距， 标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展

5、的精密模具品种，在只在精度、适用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，存在一定差距。二.冲模的组成冲模主要由以下几部分组成:1 1、工作装置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 2、定位装置冲压加工时，条料或者是坯料在冲模内处于正确位置。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。定位应符合六点定位原则既导向定位、接触定位和形状定位。定位装置主要包括挡料销、定距侧刀、导正销、定位板、定位销、导料板和导向槽等3 3、卸料装置卸料装置的作用是在一次冲裁结束之后，将条料或者

6、是工序件落料凸模或冲孔凸模脱离，以便进行下一次冲裁。卸料装置的主要几种分类，固定卸料装置和弹压卸料装置。主要包括卸料板、卸料杆、废料刀等。4 4、压料装置压料装置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加工。它主要包括压料板、压边圈等，主要用于拉深模结构模。5 5、导向装置导向零件主要用以保证凸模与凹模之间具有准确位置，防止模具发生偏移。主要包括导套、导柱、导板等。6 6、推件装置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，保证下次冲裁的顺利进行。包括推杆、推板、打料杆及各类推件器等。7 7、支撑装置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

7、。主要包括上、下模板，模柄，凸、凹模固定板，垫板，限位器等。8 8、紧固装置紧固零件主要用来紧固、连接各类冲模零件，防止模具发生松动，起到固定模具结构的作用。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 9、缓冲装置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，模具的工作装置、定位装置、卸料装置、推料装置称为模具的艺零件，而导向装置、支撑及支持装置、紧固装置、缓冲装置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

8、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 GB）,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。三.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

9、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。四.冲模的成形特点冲模是指在室温下即常温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 1、冲裁模的特点：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

10、材料沿封闭的轮廓分开，而最终得到的是一平整的零件，落下的就是所需要的工件。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，冲下就是废料。2 2、弯曲模的特点：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曲率半径的零件的成型方法。弯曲用的坯料可以是板条、管子、棒料或型材。弯曲模的折弯线是一条直线，折弯线为圆弧或曲线时就不属于弯曲。3 3、拉深模的特点：在压力机上使用模具将平板毛坯制成带底的圆筒形件或矩形形件的成形方法。前者也形象的称为拉深杯形件，后者称为拉深盒形件。拉深模具也是冲压的基本工序之一。拉深之后的工件再加上冲裁及其它成形加工常可制成复杂的零件。4 4、成形

11、模特点：用各种局部变形的方法来改变零件或胚料的形状。5 5、压模冷挤压模的特点：在室温下即常温，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。五.弹簧片级进模的结构设计1 1、工艺分析弹簧片是电冰箱温控器的零件，具厚度很薄。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

12、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.2 2、排样作用以及排样图设计要点冲裁件在板料、条料或带料上的布置方法称为排样法，简称排样。排样的结果就是要画出排样图。排样是否合理，直接影响到材料的利用率、零件的质量、生产率、模具结构、模具的寿命以及生产的操作是否安全等。排样图设计的好坏，对模具设计的影响很大，因此要反复思考，设计出多种进行比较，以定出最佳方案

13、。因此，在冲压工艺和模具设计中中，排样是一项非常重要的，技术性很强的工作。按照材料经济的利用程度或废料的多少，排样可以分为有废料排样、少或无废料排样两大类。按照零件在条料上的布置方式，排样又可以分为直排、斜排、对排、多头斜排、多拍以及混合排等形式。（1）工序基本步骤各工序的顺序关系除一些常规考虑之外，级进模的工序安排还要注意以下内容。1） 冲裁工序尽量避免一次完成复杂形状的冲裁， 复杂工件的外形可通过多次局部冲裁，这样冲裁出来的工件更加完美，最后完成工件的外形要求。对于冲孔落料件，应先冲孔，再逐步完成外形的冲裁。2）对于冲裁弯曲类的工件，应在切除弯曲部位周边的废料后进行弯曲，然后再切除其余废料

14、。对于有冲孔的弯曲件弯曲工序可能影响孔的位置精度，应考虑先弯曲后冲孔。3）对于有拉深又有弯曲和其他工序的工件，应当先进行拉深，再安排其他工序。这是由于在拉深过程中必然有材料的流动，若先安排其他工序，拉深过程中将使已定型的部位产生变形。4）有严格要求的局部内、外形及成组的孔，应考虑在同一工位上冲出，以保证位置精度。5）对于复杂的弯曲件，为了保证弯曲角度，有利于消除回弹，可以分成几次进行弯曲。侧刃与导正孔的安排，侧刃常安排在第一工位，也可安排在第二工位。如果侧刃靠后，将打乱条了的冲压顺序，使冲压无法进行。侧刃必须靠后时，在前几步可安装使用定位销定位。由于侧刃安排在后边有利于将最后的条料尾部冲压完成

15、，而减少废料，因此在一些模具上常采用双侧刃结构，即在第一工位和最后工位上，条了得两侧各设一个侧刃，这样安排的缺点是侧刃废料增大，冲裁力增大，应综合考虑。导正销是各种定距模具中普遍采用的精确定位方法。采用自动送料器的级进模，在条料排样的第一工位就要冲出工艺性的导正销孔，在第二工位及以后每相隔 24 工位的相应位置设置导正销。 如果借用工件本身的孔作为导正孔， 应注意控制孔和导正销之间的配合精度，以满足定位的要求。同时也应注意，被借用的孔被导正销导正后，回损坏孔的精度，甚至使孔有所变形。对于简单级进模上体积较大的凸模，常在凸摸上安装导正销，在凸模工作之前自行导正，所用的导正孔可设专用的，也可把工件

16、自身的孔用做导正孔。对于某些圆形拉深件的级进模，可以不设导正销，因为各工位的拉深凸模本身就具有导正的作用。(2)载体在级进模内，条料送进过程中，不断地被切除余料，但是各工位之间到达最后工位以前，总要保留一些材料将其连接起来，这部分材料称为载体。限于被加工工件的形状和工序的要求，其载体的形式也是各不相同的。理想的载体是双侧载体，即到最后一个工位前条料的两侧仍保持有完整外形，这对于送进、定位和导正都十分有利。对于一些有弯曲工序的工件，很难形成双侧载体，往往只能保持材料的一侧有完整的外形，这样的载体称为单侧载体。此时导正销放在单侧载体上，对条料导正和定位都造成一些困难，因此在设计中应予认真考虑。载体

17、的强度很重要，载体发生变形将使冲压无法进行，甚至损坏模具，因此在排样设计中，在工件排列形式和选择条料宽度以及其他方面等，都要使载体具有足够的强度。(3)分断切除中的搭接级进模在冲压过程中，各工步分断切除余料后，形成工件完整的外形，此时一个重要的问题就是如何使各断冲裁的连接部位平直或圆滑，以免出现毛刺、错位、尖角等。搭接方法可分为搭接和平接。(4)其他因素对于有弯曲工序的工件还要考虑材料纤维的方向。对于有倒冲或切断、切口的部位，应注意毛刺方向，因为倒冲时毛刺留在上表面，切断和切口时，被切开工件的毛刺一边在上面，另一边在下面。排样时应考虑毛刺的方向是否影响工件使用。对每个排样都要计算出材料利用率，

18、并进行经济效率分析。3 3、主要计算(1)压力中心的计算、球头凸包的计算冲裁合力的作用点称为压力中心。为了保证压力机和模具的平稳工作，必须使冲模的压力中心和压力机滑块中心线相重叠。对使用模柄的中小型模具就是要使其压力中心与模柄中心轴线重叠，否则将使冲模和压力机滑块承受侧向力。从而引起凸模和凹模之间间隙不均匀和导向模具的磨损，甚至引起压力机导轨的磨损、影响压力机的精度。对于工件外形尺寸大、形状复杂、多凸模的冲裁模和级进模，正确的确定其压力中心就显得相当的主要了。任何几何图形的重心就是其压力中心，因此对于一切的对称图形的对称中心就是它的压力中心。先计算它的变形程度，若当变形程度超过规定值时，将产生

19、裂纹或不能成形。变形程度可粗略地用下式验算=5式中 e工件变形程度；变形后沿截面的材料长度(mm)；L 变形前的材料原有长度(mm)；6材料的伸长率()。因数(0.700.75)视局部成形的形状而定，半球形取大值，梯形取小值。有关的汁算，如图 7-43 所示。计算球面中间的一条圆弧线。设变形前圆的弦长为 L,变形后圆弧长为，图中角 a 按几何关系可计算出 a=60o,进而可计算出 L1=3.14mm,L=3mm。则：e 材料的伸长率 6 可从表中查出，约为 10%。即为 0.7X10%=7%,则 4.6%1mm 较厚的板料，当工件对圆角半径没有要求时，可选取较小的圆角半径，使其回弹最小。因此，

20、如果弹簧片零件图上没有注明圆角半径时，在设计时应尽量取小值。弹簧片的厚度是 0.2mm,圆角半径定为 0.1mm。因为圆角半径不能再小了，如果再小，考虑磨损、模具间隙等因素，圆角半径的值就很难保证了。弯曲回弹值可查表确定。C 部位属于 U 形弯曲，表中所列钢材品种有限，以30CrMnSiA 作近似计算。C 部位取间隙 Z/2=1t,按 R/t=1,则回弹角度为 0o。D 和 G 部位，按 R/t=1 查表后，回弹角度为 0。30。A 部位按 V 形弯曲查表，弯曲 90o 回弹角度为 2o,B 部位同样也是 2o。通过以上粗略地计算，A 和 B 部位回弹角度较大。B 部位对回弹要求不高，故不再采

21、取消除回弹的措施。对 A 部位则采取两次弯曲成形的方法消除回弹。图 7-44 所示为二次弯曲工艺原理示意图。先在 A 点进行一次弯曲，a 是需要补偿的回弹角。第一次弯曲角为（8+a）,口角取值为 45。第二次弯曲是在距离 A 点为 e 的 B 点进行弯曲，弯曲角度为 90O-9。两次总计弯曲的角度是 90o+a0 这样就实现了补偿回弹。e 取值为 5t,即 lmm。六模具的合理使用和正确维护模具的使用寿命是在模具的使用过程中体现出来的。因此，要提高模具耐用度，延长模具的使用寿命，必须合理使用和正确维护、保养模具，并且使其维护和保养工作始终贯穿在模具的使用、修理和保管的各个环节中。1、使用模具时，要对照工艺文件首先检查所用模具和选用的设备是否正确。在使用前应了解、掌握模具的使用性能和结构