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五金模具知识培训
发布时间:2019-08-07 22:07

  五金模具知识培训_材料科学_工程科技_专业资料。五金工模与产品开发是紧密相关的,随着冲压技术的广泛应有和发展,各个工业部门几乎都离不开冲模,尤其是汽车、电器、电机、仪表和日用品工业,其产品质○▲-•■□量、生产效率、生产成本及产品更新换代快慢,都在很大程度上取决于模具,因此,模具工业是带动各项工业产品发展的先行工业。

  五金模具专题知识 五金工模与产品开发的关系 ? 五金工模与产品开发是紧密相关的,随着冲压技术的广泛应有和发展, 各个工业部门几乎都离不开冲模,尤其是汽车、电器、电机、仪表和◇…=▲ 日用品工业,其产品质量、生产效率、生产成本及产品更新换代快慢, 都在很大程度上取决于模具,因此,模具工业是带动各项工业产品发 展的先行工业。 ? 冲压加工的优点是生产率高、质量稳定、耗费低,特别适宜于大批 量生产,易于机械化和自动化。为了充分•●发挥冲压加工的优越性,扩 大其应用范围,近年来,国内外都在研究如何把冲压加工用于的品种, 小批量生产,比如简易模具的采用、生产线的合理化、以及数控冲床 和冲压中心等,就是这方面的具体运用。 ? 目前亿龙公司的产品主要由塑胶件、五金件两大部分组成。几年前, 公司着手开发不锈钢产品,并取得迅速发展,公司将继续扩大不锈钢 产品的生产规模,亿龙公司几乎所有五金件都是通过冲模冲压成形, 例如:不锈水壶壶身、发热盘、不锈钢外壳装饰片、保温板主其它五 金配件。可以说公司的发展有赖于塑胶件、五金件两大部分的发展。 五金工模分类 ? 冲模结构型式很多,可以根据以下特点分类: ? 一. 按冲压工序性质分,落料模、冲孔模、切边模、拉深模、弯 曲模、胀形模、成形模、翻边模等。 ? 二. 按冲压工序组合方式分,单工序模、复合模、连续模、连续 复合模等。 ? 三. 按模具结构型式分,根据上、下模的导向方式,有无导向模、 导向模;根据卸料装置,可分为带有弹性卸料板和刚性卸料板模; 根据挡料形式,可分为固定挡料▼▼▽●▽●钉、活动挡料销、导正销和侧刃定 距冲模。 ? 四. 按凸、凹模材料分,可分为硬质合金模、钢质硬质合▽•●◆金模、 钢◁☆●•○△皮冲模、橡胶冲模。 冲裁模 ? 冲裁模是利用模具使板材分离的冲压工序,包括落料、 冲孔、切口、修边等工序。(图1) 1、冲裁过程:冲裁即是分离工序,工件受力时必然从 弹、塑性变形开始,以断裂告终。当凸模下降接触板料, 板料即受到凸、凹模压力而产生弹性变形,随着凸模下 压,模具刃口压入材料,内应力状态满足塑性变形条件 时,产生塑性变形,冲件塑性变形从刃口开始,随着切 刃的深入,变形区向板料的深度方向发展、扩大,直到 在板料的整个厚度方向上产生塑性变形,板料的一部分 相对于另一部分移动。 2 冲裁零件的断面形状及分析:如下图所示,由于冲裁变形的特点, 使冲出的工件断明显地分成三特征区,即圆角带、光亮带与断裂带。 圆角带、光亮带与断裂带三部分在冲裁件断面上所占的比例随材料 的机械性能、凸与凹模间隙、模具结构等不同而变化。要想提高冲 裁件切面的光洁程度与尺寸精度,可通过增加光亮带的高度或采用 整修工序来实现。 3 冲裁间隔:模具间隙系指凸、凹模刃口间缝隙的距离, 间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命的影响很大。影 响冲裁件质量的因素有:凸、凹模间隙大小及分布的均 匀性,模具刃口状态、模具结构与制造精度,材料性质 等,其中间隙值大小与均匀程度是主要因素。 1)冲裁间隔值对冲裁质量的影响 间隙过小时,将产生 二次剪切,制件断面的中部留下撕裂面。而两头为光亮 带,在端面出现挤长的毛刺。毛刺虽有所增长,但易去 除,且制件穹弯小,断面垂直。间隙过大时,材料的弯 曲与拉伸增大,材料易被撕裂,致使制件光亮带减小, 毛刺大而厚,难以去除。间隙在一定范围内[z=(14~24%) t]变化时,毛刺高度小,且变化不大,这称为毛刺稳定区, 可供选择合理间隙值时参考。 2)间隙对尺寸精度的影响 当凸、凹模间隙较大时,材 料所受拉伸作用增大,冲裁完后因材料的弹性恢复使落 料尺寸小于凹模尺寸,冲孔孔径大于凸模直径。在间隙 较小时,由于材料受凸、凹模挤压力大,故冲裁完后, 材料的弹性恢复使落料件尺寸增大,冲孔孔径变小,此 外,尺寸变化量的大小还与材料性质、厚度、轧制方向 等因素有关。软钢的弹性变形量较小,冲裁后的弹性恢 复量也就小,硬钢的弹性恢复量较大。 3)间隔对冲裁力的影响 间隙Z减小,则Fmax增大。其 原因是间隙小,材料所受拉应力减小,压应力增大,材 料不易产生撕裂,故使冲裁力Fmax增大。 4)间隔对模具寿命的影响 冲裁凸、凹模的损坏有磨损、 崩刃和折断等形式。间隔减少,模具磨损加快,容易崩 刃和折断,减短模具寿命。 4、 冲裁件间隔的确定: ?理论计算法 由裂纹重合形成几何三角形计算。 ?经验确定法 软材料: T1mm T=1~3mm T=3~5mm Z=(6~8%)T Z=(10~15%)T Z=(15~25%)T Z=(8~10%)T Z=(11~17%)T Z=(17~25%)T 硬材料:T1mm T=1~3mm T=3~5mm 5 、冲裁凸、凹模刃口尺寸计算原则: 冲孔件以凸模为准,在凹模 放冲裁间隔,而凸模以工件尺寸和公差要求计算。落料以凹模为准, 在凸模放冲裁间隔,而凹模以▪…□▷▷•工件尺寸和公差要求计算。(如下图 所示) 6、冲裁件排样:冲裁件在条料或板料上的布置方法叫 排样。合理的排样能提高材料的利用率。下面两种排 样比较: 7 、 冲裁件工艺性:(如下图表所示) R1 R2 t D1或 D2 1.59以下 1.6~9.7 推荐4mm或2t 2t(min) 有色金属 3 3或1.5t,用大数 除合金钢用3min以外,其余用1.0t或2min t 宽 1.53 2t 2.5 黑色金属 3 2t D3 D4或 D5 0.8以下 0.85~3.18 3.2~9.7 接上 ?冲裁件的形状应能符合材料合理排样,减少废料。 ?冲裁件各直线或曲线连接处宜有适当的圆角。 ?冲裁件凸出或凹入部分宽部●不宜太小,并应避免过 长▲=○▼的悬臂与狭槽。 ?冲孔时,由于受到凸模强度的限制,孔的尺寸不宜 过小,其数值与孔的形状、材料的机械▪▲□◁性能,材料的 厚度有关。 ?冲裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离受模具 强度和冲裁质量的限制,其值不能过☆△◆▲■小。 ?在弯曲件或拉深件上冲孔时,其孔壁与工件直壁之 间的距离不能过小。 8 、 冲裁件常见问题及解决方案: 冲裁件毛刺出现及解决方法,在冲裁过程中,由于凸凹 模之间间隙的不合理性会出现毛刺或凸凹模在冲压过程 中有磨损现象,其间隙会增大,从而出现毛刺,所以在 设计冲裁模时根据材料厚度、性能合理选取凸凹模间隙。 弯曲模 弯曲是将板料、棒料、管料或型材 等弯成一定的形状和角度零件的成 形方法,是板料冲压中常见的加工 工序之一。 一、板料的弯曲现象及原因 1、 弯曲件的回弹:回弹是弯曲成形时常见的现象,弯 曲件弹性回跳的结果,其弯曲半径r和弯曲角与模具发 生差异,与弯曲件要求的形状和角度不一致。这种差异, 将影响板料的弯曲质量。弯曲件回弹值,与板料性质、 相对弯曲半径r/t(t--板厚)和模具结构等因素有关。变 形物体在外力去除后,弹性变形部分会立即消失,产生 弹性回复。 2、中性层位置的内移。 3、弯曲区板料厚度的变薄。 4、板料长度的增加。 5、板料横截面的畸变、翘曲和拉裂。 二、弯曲件展开长度计算:薄板90°弯曲两种尺寸标注 经验计算法: 1) 外侧标注(图1)展开 当有多个弯角时 L=L1+L2-C L=L1+L2+…+Ln-(n-1)×C 系数C数值 材料厚度 mm 1 1.2 1.6 2 2.3 3.2 c 1.5 1.8 2.5 3 3.5 5 2) 内侧标注(图2)展开 L=L1+L2+a· T 当T=0.5~1 R=0.2~0.5时 a=0.45 3) 弯曲件展开长度用Pro/E扳金展开更准确和方便。 三、弯曲件的工艺性: ?弯曲件的圆角半径不宜小于最小弯曲半径。 ?弯曲件的弯边长度不宜过小,其值hR+2t,当h较小时,弯 边在模具上支持的长度过小,不容易得到形状准确的零件。 ?弯曲部位不应位于零件宽度突变处,避免撕裂。如必须在宽 度突变处,弯曲应事先冲工艺孔或工艺槽。 ?有孔的毛坯弯曲时,如果孔槽位于弯曲附近,弯曲时孔会变 形,为了避免这种现象,必须使这些孔分布在变形区域之外。 ?对称弯曲件,左右弯曲半径应一致,以保证弯曲过程中受力 平衡,防止产生滑力。 ?工艺孔有利于弯曲件毛坯的精确定位。 ?弯曲线最好与材料扎纹方向垂直,特别对弹性夹类零件。 四、影响回弹的因素 ?R材料的力学性能。 ?T材料的相对弯曲半径 越小,相对回弹力越小。 ?弯曲工件的形状,一般说来,U形工件的回弹比V形工 件的回弹要小。 ?模具间隙,U形弯曲模的凹凸模每侧间隙,Z/2越大, 则回弹越大;Z/2T时可发生负回弹。 ?校正力,增加校正力可减少回弹量。 五、减少回弹的措施 ?改进弯曲件局部结构和选用合适材料 ?在弯曲件变形片压制加强筋,用以提高零件刚度减少回 弹。 ?补偿法是消除弯曲件回弹最简单的方法。 ?校正法,弯曲区金属的校正压缩量为料厚的2-5%时, 就可行到较好的效果。 ?拉弯法,可取得明显的拉弯效果。 拉深模 拉深是将板料毛坯在具 有一定的圆角半径的凸、 凹模下加工成各种零件。 一、拉深件的分类 1、直壁拉深件 ?对称拉深件:圆筒件、带法兰边圆筒件、阶梯形 ?非轴对称拉深件:盒形件、带法兰盒形件等。 2、曲面拉深件 ?轴对称拉深件:球面类零件、锥形件等。 ?非轴对称拉深件 二、拉深件结构工艺性: ?拉深件侧壁与底面或凸缘连接处的圆角应尽量放大,放 大这些圆角半径,能够减少拉深次数或使零件容易拉深成 形。 ?矩形拉深件四周的圆角也应放大。 ?除非结构上有特殊需要,必须尽量避免异常复杂及非对 称形状的拉深件。 三、拉深零件的毛坯尺寸: 旋转体零件系采用圆形毛坯,其直径按面积相等的 原则计算(不考虑板料的厚度变化)。对于异形件,先进 行试片再定毛坯尺寸。 四、拉深系数和次数的决定 圆筒件的拉深系数为M=d/D。当M★△◁◁▽▼≥M1时,则可一 次拉成,若M<M1时,要n次拉深。 M1· M3··Mn≤M M2· 其中:M1、M2、M3、· · Mn为材料每次极限拉深系数 M为工件总拉深系数 d为工件直径 D为坯料尺◇•■★▼寸 为了每次拉深顺利进行,实际每次拉深系数应比 极限拉深系数小。 五、 圆筒件拉深过程中出现△▪▲□△的问题 ?起皱及其防止措施:拉深过程中,毛坯法兰在切向压应 力作用下,可能产生塑性失稳而起皱,甚至使毛坯料不能 通过凸、凹模间隙而被拉断,轻微起皱的毛坯虽可通过间 隙,但会在筒壁上留下皱痕,影响的表面质量。 ? 圆筒件拉深时产生破裂的原因,可能是由于法★▽…◇兰起皱, 坯料不能通过凸、凹模间隙,由于压边力过大,变形程度 太大。 ?凸耳的出现:拉深后的圆筒端部出现凸耳,产生凸耳的 原因是毛坯的各向异性。会使筒壁由于应力腐蚀而开裂。 ?残余应力:拉深后的圆筒中留有大量残余力。这种周向 拉伸应力的存在,会使筒壁由于应力腐蚀而开裂。可增加 中间退火工序消除残余应力。 六、开裂的可能原因及解决 1) 材料太薄,应选用合格厚度材料; 2) 材料硬度,金相组织或质量不符要求,要退火或更换材 料; 3) 材料表面不清洁,带铁屑等微粒或已受伤,应保持表面 完好清洁; 4) 凹模或压料圈工作表面不光滑,应磨光工作表面; 5) 凸模或凹模圆角太小,应加大; 6) 间隙太小,应放大间隙; 7) 间隙不均,要进行调整; 8)▲●…△ 压料力过大,要进行调整; 9) 拉深系数过小,可增加工序,放大拉深系数; 10) 滑润不足或不合适,应合适润滑剂并充分润△▪▲□△滑。 七、起皱的原因及解决: 1、凸缘起皱,主要因压料力太小,应增加压料力使 皱纹消失; 2、上口起皱(无凸缘)是因凹模圆角过大,间隙也 过大,最后变形的材料未被压住,形成的少量皱纹因间 隙过大不能整平,应减小凹模圆角和间隙,也可采用弧 形压料圈,压住凹模圆角处材料; 3、上口或凸缘单面起皱,是压料力单面的结果,造 成压料力单面的原因有:A。压料圈与凹模不平行;B。 坯料毛刺;C。坯料表面有微粒杂物,应调整压料圈和 凹模的平行底,去除毛刺,消除坯料表面杂物。 4、锥形或半球形件等腰部起皱,是因压料力太小, 拉深开始时大部分材料处于悬空状态,应加大压料力, 采用压料筋或更改工艺,以液压拉深替代。 5、反拉深防止起皱,采用拉深筋或拉深槛,也是防起 皱的有效措施。 胀形和翻边 胀形是利用模具强迫板料厚 度减薄和表面积增大,以获◆■取领件 几何形状的冲压加工方法。 胀形方法 1、起伏成形,包括压加强筋、压凸包、压字、印 花。 2、加强筋能否一次冲成形,与筋的形状和材料性质有 关,若不能一★◇▽▼•次成形,应菜用多次冲压。加强筋能提 高工件的钢性,比增加板料厚度来提高工件节省。 3、圆柱形空心毛坯胀形。我厂较多采用。如果空 心毛坯口部参加变形,应打掉批锋,避免高度突变和 缺口! 圆孔翻边时(上图),带有圆孔的坯料被压边圈压死,变 形区基本上限制在圆角◆●△▼●以内,随着凸模下行,毛坯中心 圆孔不段扩大,凸模下面的材料向侧面移动,直到完全 凹模壁,形成直立的竖边。在此过程中材料变薄,固模 具设计时凸、凹模间隔应适当小于料厚才能得到高质量 的翻孔。 冲压模具的一般设计过程 一、分析冲压件工艺性 根据设计内容,要求来分析冲压成型的结构工艺性, 分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及所用材料 是否符合冲压工艺要求。如果发现冲压工艺性差,则需要 对冲压件产品提出修改意见,经产品设计者同意后才可以 修改。 二、制定冲压工艺方案 在分析冲压件的工艺性后,通常可以列出几种不同的 冲压工艺方案(包括工序性质、工序数▲★-●目、工序顺序及组 合方式),从产品质量、生产效率、设备占用情况,模具 制造容易程度和模具寿命高低、工艺成本、操作方便和安 全程度等方面进行综合分析、比较,然后确定适合工厂生 产条件的最经济、合理的工艺方案。 三、确定毛坯形状,尺寸及下料方式 在最经济的原则下,决定毛坯形状、尺寸和下料方 式并确定材料的消耗量。 四、确定冲模类型及结构形状 根据所确定的工艺方案和冲压的形状特点、精度要求、 生产批量、模具制造条件、操作方便及安全的要求, 以及利用现有通用机械化,自动化装置的可能,选定 冲模类型及结构形式绘制模具结构草图。 五、进行必要的工艺计算 1)计算毛坯尺寸以便在最经济的原则下进行排样和合 理使用材料。 2)计算冲压力。 3)计算或估算各主要零件的外形尺寸及卸料橡胶或弹 簧的自由高度。 4)确定凸凹模间隙,计算凸凹模工作部分尺寸。 5)对于拉深模,需要计算是否采用压边圈,计算拉深 次数,半成品的尺寸和各中间工序模具的尺寸分配等。 六、绘制模具图 在设计中要经一系列计算、绘图、修改等必要步 ▷•●骤,合理选择模具的结构。尽量采用标准零部件,充 分考虑导向、定位、卸料、推件等问题,并尽可能方 便操作。在经济问题上,既要保证产品质量,完成所 需要的产品数量,又要降低模具的费用。使整个冲压 的成本得到降低,在工序分散和集中问题上,要考虑 其可行性。 冲 压 设 备 ? 1、曲柄压力机 ? 优点:速度快,容易保养和维修,操作简单方 便,成本底。 ? 缺点:噪音大,拉深时压边力随滑块而变化, 不利于拉深, ? 2、四柱油压机: ? 优点:噪音小,压力稳定而可调,拉深时压边 力衡压,适合拉深。 ? 缺◇=△▲点:速度慢,运作成本高。 ? 3、 双动压力机: ? 优点:速度快,拉深时压边力衡压,适合拉深。 ? 缺点:噪音大,占用空间大。 4、气动压力机。 5、 剪板机。 6、专用压力机。

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