汽车冲压模具设计的流程和注意事项有哪些内容?

作者&投稿:双逄 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
冲压模具设计流程~

冲压模具设计的方法与步骤 1、冲压零件的冲压工艺性分析 冲压零件必须具有良好的冲压工艺性,才能以最简单、最经济的方法制造出合格的冲压零件,可以按照以下的方法完成冲压件的工艺性分析: a.读懂零件图;除零件形状尺寸外,重点要了解零件精度和表面粗糙度的要求。 b.分析零件的结构和形状是否适合冲压加工。 c.分析零件的基准选择及尺寸标注是否合理,尺寸、位置和形状精度是否适合冲压加工。 d.冲裁件断面的表面粗糙度要求是否过高。 e.是否有足够大的生产批量。 如果零件的工艺性太差,应与设计人员协商,提出修改设计的方案。如果生产批量太小,应考虑采用其它的生产方法进行加工。 2、冲压工艺方案设计及最佳工艺规程设计: a.根据冲压零件的形状尺寸,初步确定冲压工序的性质,如:冲裁、弯曲、拉深、胀形、扩孔。 b.核算各冲压成形方法的变形程度,若变形成度超过极限变形程度,应计算该工序的冲压次数。 c.根据各工序的变形特点和质量要求,安排合理的冲压顺序。要注意确保每道工序的变形区都是弱区,已经成形的部分(含已经冲制出的孔或外形)在以后的工序中不得再参与变形,多角弯曲件要先弯外后弯内,要安排必要的辅助工序和整形、校平、热处理等工序。 d.在保证制件精度的前提下,根据生产批量和毛坯定位与出料要求。确定合理的工序组合方式。 e.要设计两个以上的工艺方案,并从质量、成本、生产率、模具的刃磨与维修、模具寿命及操作安全性等各个方面进行比较,从中选定一个最佳的工艺方案。 f.初步确定各个工序的冲压设备。 3、冲压零件毛坯设计及排样图设计: a.按冲压件性质尺寸,计算毛坯尺寸,绘制毛坯图。

b.按毛坯性质尺寸,设计排样图,进行材料利用率计算。要设计多种排样方案,经过比较选择其中的最佳方案。 4、冲压模具设计: a.确定冲压加工各工序的模具结构形式,并绘制模具简图。 b.对指定的1—2个工序的模具进行详细的结构设计,并绘制模具工作图。设计方法如下: ※确定模具的种类:简单模、连续模还是复合模。 ※模具工作零件设计:计算凸、凹模刃口尺寸和凸、凹模长度,确定凸、凹模结构形式和连接固定方式。 ※确定毛坯的定位和定距方式,并对相应的定位、定距零件进行设计。 ※确定压料、卸料、顶件及推件方式,并对相应的压料板、卸料板、推件块等进行设计。 ※模架设计:包括上下模座及导向方式的设计,也可以选用标准模架。 ※在完成以上工作的基础上,按比例绘制模具工作图。先用双点划线绘制毛坯,再绘制工作零件,然后绘制定位和定距零件,用连接零件把以上各部分连接起来,最后在适当的位置绘制压料和卸料零件。根据模具的具体情况,以上顺序也可作适当调整。 ※工作图上应该标注模具的外轮廓尺寸、模具闭合高度、配合尺寸及配合型式。工作图上要标注模具的制造精度和技术条件的要求。工作图要按国家制图标准绘制,有标准的标题栏和名细表。如果是落料模,要在工作图的左上角上绘制排样图。 ※ 计算模具压力中心,检查压力中心与模柄中心线是否重合。如果不重合,对模具结果作相应的修改。 ※ 计算冲压力,最后选定冲压设备,进行模具与冲压设备相关尺寸的校核(闭合高度、工作台面、模柄安装尺寸等)。 5、测绘模具的大部分零件图(要求完成图纸工作量折合为A0图三张以上),零件图要求按国家制图标准绘制,标注完整的尺寸、公差、表面粗糙度和技术要求。 6、填写冲压加工工艺规程卡片。
7、在所设计的模具零件图中,选择两个零件进行机械加工工艺分析、编制合理的机械加工工艺规程,并填写机械加工工艺规程卡片。 8、根据设计内容和设计计算编写设计说明书一份。

给个实例。由于无法上图,只有文字,见谅。
抽引连续模设计步骤及要点,
[摘要] 文章在对抽引加工工艺作了简单的概述後,著重总结了抽引连续模设计步骤及要点,并列举了较实用之模具结构形式.
关键词 抽引 连续模 冲压 冲模排样

1. 概述
抽引加工工艺在连接器五金件制造中应用极为广泛. 它是一种将平片毛坯抽制成立体空心件的冲压加工方法,在工业及生活用品的制造中应用极为广泛. 诸如汽车覆盖件,连接器中的D型铁壳,生活用品中的易拉罐等都离不开抽引加工工艺.抽引加工一般分为旋转件抽引(如Audio Jack Shell),盒形件抽引(如D-SUB Shell) 及复杂曲面抽引(汽车覆盖件)等.
抽引加工的成形机理是材料内部产生塑性流动,平片毛坯向径向流动逐步转移到筒壁的过程,如图一所示:
(图一)
由此可见,抽引加工必然存在以下特点:
a. 材料内部塑性流动, 必然产生加工硬化;
b.材料从外围向径向流动时,在切向相互间产生挤压应力,由此导致材料失稳起皱,甚至抽裂.
签于抽引成形机理是材料整体流动,变数太多,故模具设计时光靠理论计算往往不够,需在实际试模中加以修正.在抽引连续模设计时,由於连续模之结构特点以及料带之送料顺畅要求,使得模具设计时有更多的考量要点.以下就抽引连续模设计步骤及要点作些许总结.

2. 抽引件工艺性评估及成形工序确定
在抽引连续模设计之前,首先应对抽引件图面进行工艺性审查评估,评估内容主要包括以下几部分:
a.抽引件之精度要求:一般而言抽引件在圆筒侧壁之材料厚度无法做到等料厚t, 故产品尺寸标注时不能同时对圆筒内外同时有尺寸要求, 只能满足其中一项, 其精度要求可达±0.05mm.在高度方向也可控制到±0.05mm, 其标注方式最好以抽引件底部为基准;
b.抽引件之外观要求: 材料在抽引流动时与模仁摩擦剧烈,外观无法做到车制零件那麼光滑,筒侧壁可能会有内凹或弧形;
c.零件之抽引工艺性: 由於抽引连续模之模具结构特点决定,抽引过程中无法加退火工序,故必须对制件之连续抽引进行工艺评估.如果其总抽引系数小於材料所允许之最小总抽引系数,那麼就不具备连续抽引工艺;
d.如果抽引件深度太高,无法连续抽引完成时,可考虑先抽引後翻底工艺,看能否达到目的,此时产品侧壁外观不平整.另外当总抽引系数太小时, 可考虑用胀形工艺完成;
e.产品形状尽量简单对称,有利於材料均匀流动;
f.产品之圆角半径不宜过小,一般底部圆角r和口部圆角R都应大於(0.1~0.3)t;
g.评估抽引件凸缘及侧壁之成形或冲孔是否在连续模中易实现.诸如凸缘上冲孔太靠近抽引主体,很可能为了闪开抽引主体而使刀口太弱;侧壁上冲孔能否有效排屑等都须考量;
h.抽引件底部冲孔时,其孔径必须小於抽引直径;否则可考虑侧切底工艺,将底部圆角切除;
3. 抽引件毛坯展开
抽制工件所需毛坯直径必须在实际的抽引试模中加以修正才能得到正确数值.但理论计算必不可少,它可大致确定出毛坯之形状与面积.对於零件成本预估,抽引工艺性评估及抽数确定等都有重要的指导意义和实用价值.
一般在抽引件毛坯展开中,面积相等法利用最为广泛.其理论来源於抽引前後质量守恒定律. 当假定料厚t均匀时, 由於密度一定,故可推得抽引前後面积相等结论.在计算抽制品面积时,一般是以料厚t之中心线(如图二中虚线)所旋转而成的面作为平均面.
(图二)
利用面积相等法原则求毛坯直径的程序为: 先计算出抽制品平均面积,再利用此面积计算毛坯直径D.如何求得抽制品面积呢?我们必须先将复杂形状之抽制件分解为多个简单的几何单元,然後利用面积累积法求得整个产品之面积.如下图三:
(图三)
抽制品面积A=Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ
毛坯面积=πD2/4 故D=(4A/π)1/2 =1.128A1/2
对於盒形件(如D-SUB Shell)等,由於直边段的变形机理为折弯原理, 抽引机理主要存在於圆角处,故直边处的毛坯按折弯展开,圆角处按圆筒抽引展开.因此较常用到几何单元体为以下几种,其面积计算公式附後
4. 抽引工艺参数之计算与分配
在连接器抽引件开发中往往都需要多道抽引才能完成。因此抽引道次的计算和抽引系数之分配等工艺参数的确定至关重要.其计算步骤一般为:
a. 计算修边余量;
b. 对补偿有修边余量之抽引件进行毛坯面积计算并确定展开毛坯形状;
c. 确定抽引道次,并进行抽引系数分配;
d. 抽引凸凹模工作部分设计;
e. 确定各抽抽引高度.

具体分解如下:
a.在抽制过程中, 常因材料机械的各向异性以及抽引间隙不均匀,摩擦阻力不等以及定位误差等因素导致抽引件口部或凸缘周边不齐,须修边.因此在毛坯展开前必须补偿修边余量.在连接器类小抽引件设计时一般按1mm的修边余量补偿.
b.毛坯面积的计算如上文所讲,利用面积分段法求出的产品总面积,就是毛坯面积. 针对圆筒件,其毛坯为圆形,因此可确定其直径.对於盒形件,在四个圆角按1/4圆筒计算,直边段按折弯展开计算,圆角和直边单独展开,再平滑过渡,如图四:


(图四)
c.在毛坯展开後, 就必须确认抽引道次了.在计算抽引道次前,我们须计算出抽引件之总抽引系数(图五).
m总=产品之筒径/展开毛胚直径(<1)
(图五)
当m总小於此材料所能允许的最小抽引系数时, 将无法连续抽引,中间必须通过退火工序.
在计算出m总後,有两种方法进行抽引参数计算:
1) 计算法:
抽引道次n=m总/m均(其中m均为材料之平均抽引系数)
当抽引道次确认後,查相关冲压手册选取相对应材料各道抽引系数,选取时必须保证以下原则m1*m2* m3---*mn=m总
当各道次抽引系数确认後,即可根据
d1=m1*D d2=m2*d1 ……. dn=mn*dn-1
公式计算出各抽冲子直径.
2) 推算法:
通过冲压手册推荐表格查出各抽允许之抽引系数 m1, m2….. mn然后根据
d1=m1*D d2=m2*d1 ……. dn=mn*dn-1
推算直到d n=抽制件直径为止,此时n就为抽引次数。并同时已确定出各抽抽引直径.

用压边圈时筒形件许可抽引系数

拉伸 抽引
系数 系数毛坯相对厚度(t/D)*100
2~1.51.5~1.01.0~0.50.5~0.2
m 10.46~0.500.50~0.530.53~0.560.56~0.58
m 20.70~0.720.72~0.740.74~0.760.76~0.78
m 30.72~0.740.74~0.760.76~0.780.78~0.80
m 40.74~0.760.76~0.780.78~0.800.80~0.82
d. 抽引凸凹模工作部分设计
抽引凸凹模工作部分设计包括抽引间隙设计,凸凹模圆角设计,凸模头部形状设计;
1)抽引间隙:在各抽冲子直径确认後,凹模直径=冲子直径+2*抽引间隙。
其中抽引间隙一般由第一抽的1.1t到最後一抽t逐步递减。
2)在凹模头设计(图六),一般第一抽r凹=(8~12)t,
後续各抽r凹n=(0.6~0.8)r凹n-1
冲子头部圆角设计为r凸n=(0.6~1.0)r凹n
最後整形抽,r凹=抽制件口部圆角 r凸=抽制件底部圆角
(图六)
3)为保证抽引件成形,有利於材料流动,往往将抽引冲子头部作成一定斜角,如图七所示:
一般而言, 当T0.70mm时 =30 , 0.7mm1.4mm时 =45
(图七)
e. 确定各抽抽引高度
如图八所示: 当抽引到最後一抽时,产品尺寸应全部到位,故抽引高度就是产品高度。选定一区域作为等面积计算单位,由此得
Ⅰn+Ⅱn+Ⅲn+Ⅳn+Ⅴn=产品面积A
由前面计算已知r凹,r凸以及d n, 故Ⅰn,Ⅱ,Ⅳn,Ⅴn也可计算得出,因此有
Ⅲn=3.14*d*H=A-Ⅰn-Ⅱn-Ⅳn-Ⅴn
推出 H=( A-Ⅰn-Ⅱn-Ⅳn-Ⅴn)/(3.14*dn)
(图八)
5.抽引连续模之料带设计
抽引件展开成毛坯後要开发成连续模形式,必须对料带的carry连接方式给予确定。在料带设计时一般要考虑以下因素:利於抽引件成形,料带刚性良好,送料顺畅,在料宽与pitch选定时尽量提高材料利用率。
从大方面看抽引连续模料带可分为整料带方案和切口料带方案两种。


它们的主要区别在与切口料带抽引时毛坯完全独立,前後产品在抽引时材料流动不会相互影响;而整料带抽引时前後毛坯相关连,不但造成抽引凸缘过大,而且容易产生毛坯材料不够等现象,特别是在模具维修时不便维修。因此,在实际模具设计时,切口料带设计方案应用更为广泛。
公司目前所有抽引模均为切口料带式。在切口料带方案中,又有以下三种毛坯分离方式。
1)下料式(如图九),其特点是:
i. 废料多,材料利用率低; ii. 料带刚性差;
(图九)
2)撕破方式(如图十),其特点是:
i.材料利用率高,料带刚性好;
ii.毛胚通过撕破方式分开,容易与carry在撕开处相重叠,产生细小金属丝;
(图十)
3)下料与撕破综合式(如图十一),其特点是:
i. 材料利用率高; ii. 料带刚性好。
(图十一)
在抽引连续模料带设计时,必须保证:
1) 连接抽引毛坯与两侧浮料定位之搭边的carry必须有一定弧度(图十二),可随抽引毛坯向中心流动时而延伸。这样才能保证浮料定位搭边不致被拉变形或者是carry被拉断,这才能使得後续各工站送料顺畅,定位准确;
(图十二)
2)为保证料带之刚性,最好在两侧搭边中间加一横向carry,如图十三所示。
(图十三)
6. 抽引连续模之压料与脱料设计
抽引模设计时,必须从抽引工艺上充分考量压料与脱料的可靠性。如果压料不充分,材料容易起皱失稳。如果压料过死,则不利於材料流动,容易造成抽裂。同样,如果脱料机构设计不好,也容易造成卡料与带料现象,无法送料顺畅。
抽引工站结构如图示:
剥料板通过两侧限位,使得抽引毛坯(包括carry)与剥料板间有0.02~0.05mm间隙,这样既有利材料流动,又可避免起皱。剥料板必须用弹簧强压。在下模设计顶料块,避免产品卡死在模仁中,其浮升的高度必须使产品脱离模仁r角。
抽引後,材料势必会紧包在抽引冲子上,为达到脱料目的,除了使冲子完全退回到剥料板里面,达到完全剥料外,还应在抽引冲子上设计气孔,以避免冲子与产品在剥料过程中产生真空,发生带料现象。
7. 抽引连续模之定位设计
抽引连续模料带在模具中的定位设计与弯曲连续模有本质区别.抽引时材料流动,carry变形,因而无法再通过carry上的定位工艺孔对整料带定位,为保证产品尺寸精度。其成形工艺必须为:
分离抽引毛坯 抽引以抽引体为基准切出弯曲展开毛坯弯曲成形产品从料带分离。如图十四:
(图十四)
在模具前段为抽引毛坯分离工站,包括下料与撕裂,是在抽引前完成,可通过料带上定位孔定位;模具中间段为抽引工站,此时料带上定位孔功能已丧失,它们的 的定位是靠抽引外形自动导入抽引模仁保证;在模具後段为下料弯曲工站,为保证产品精度,必须以最後一抽抽引体为基准进行定位。
针对模具後段定位,设计时有三种方案:
a. 以抽引体外形定位,在模具後段各工站设计外形与抽引体外形一致,配合间隙0.02mm之定位结构。此结构必须在抽引件底部加顶出装置。如图十五:
(图十五)
b. 以抽引体内部轮廓定位,在模具後段各工站设计与抽引体内形一致,间隙0.02m之定位Block固定於剥料板上。此Block必须在头部进行导引结构和剥料机构设计,如图十六:

(图十六)
c. 凸缘工艺孔定位:
以上两种定位方案往往占用模具空间大,也不便於设计剥料和脱料机构。因此,可借鉴carry定位孔原理,先以抽引体外形或内形定位,在凸缘上冲出定位工艺孔,在後续工站中以凸缘上的工艺孔作为抽引件在模具中的定位。因为凸缘与抽引体位置固定,因此凸缘上工艺孔与抽引体在料带定位功能上有等效作用,如图十七所示:
(图十七)

冲压工艺是通过模具对毛坯施加外力使之产生塑性变形或分离,从而获得一定尺寸、形状和性能的工件的方法。冲压工艺与模具设计是进行冲压的重要技术准备流程,冲压工艺与模具设计应结合设备、人员等实际情况,从零件的质量、效率、强度、环境的保护以及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,下面简单介绍下汽车冲压模具设计的流程和注意事项:
一、汽车冲压工艺设计
(1)零件及其冲压工艺性分析
根据冲压件设计图纸,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、冲压批量等因素,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。
(3)确定工艺参数
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、零件排样的材料利用率、冲裁压力中心、工件面积、弯曲或拉深成形力、复杂零件坯料展开尺寸等。
(4)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。
二、冲压模具设计
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、批量、模具条件、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
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。模具图由总装图和非标准件的零件图组成。
三、冲压材料的基本要求
冲压所用的材料不仅要满足设计的技术要求,还应当满足冲压工艺的要求和冲压后续工艺要求。
(1)对冲压成形性能的要求
为了有利于冲压变形和制件质量的提高,材料应具有良好的塑性、屈强比小、板厚方向性系数大、板平面方向性系数小、材料的屈服强度与弹性模量的比值小。对于分离工序并不需要材料有很好的塑性,塑性越好的材料越不易分离。
(2)对材料厚度公差的要求
材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料材料厚度公差太大,不仅直接影响制件的质量,还可能导致模具和冲床的损坏。
四、精密冲压油的选用
冲压油在冲压工艺中起到了关键性的作用,良好的冷却性能和极压抗磨性能对于模具的使用寿命和工件精度的提升有了质的飞跃。根据工件材质的不同,冲压油在选用时性能的侧重点也不一样。
(1)硅钢板冲压油的选用
硅钢板是比较容易冲切的材料,一般为了工件成品的易清洗性,在防止冲切毛刺产生的前提下会选用低粘度的冲压油。
(2)碳钢板冲压油的选用
碳钢板在选用冲压油时首先应该注意的是拉伸油的粘度。根据难易和给拉伸油方法及脱脂条件来决定较佳粘度。
(3)镀锌钢板冲压油的选用
因为和氯系添加剂会发生化学反应,所以镀锌钢板在选用冲压油时应注意氯型冲压油可能发生白锈的问题,而使用硫型冲压油可以避免生锈问题,但冲压后应尽早脱脂。
(4)不锈钢板冲压油的选用
不锈钢是容易产生硬化的材料,要求使用油膜强度高、抗烧结性好的拉伸油。一般使用含有硫氯复合型添加剂的冲压油,在保证极压加工性能的同时,避免工件出现毛刺、破裂等问题。


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希房夏枯: 1 .搜集必要的资料 设计冷冲模时,需搜集的资料包括产品图、样品、设计任务书和参考图等,并相应了解如下问题: l )了解提供的产品视图是否完备,技术要求是否明确,有无特殊要求的地方. 2 )了解制件的生产性质是试制还是批量或大量...

泉港区18096034010: 按什么顺序进行模具设计?应注意哪些事项??
希房夏枯: 模具的规模(大小、结构).模具的大小是模具设计的关键.如果小了,刚性不足而成型困难;如果大了,增加模具成本. (1)模具的材质.大多使用机械结构用钢,在条件允许的情况下,可用塑料模具专用钢.预先淬火硬化的特殊钢的切削很麻烦,且价格稍高,但是成型性好. (2)取料.画出模具概略的设计图,准备主要部分的材料.大型的模具应特别锻造. (4)分型面的位置和形状.一般均以分型面作为尺寸的基准.最好不要有斜线. (5)侧凹槽的脱模方法.侧凹槽的脱模机构是发生故障较多的地方,所以要尽可能简化. (6)顶出的位置.顶出位

泉港区18096034010: 连续模设计要注意哪些事项 -
希房夏枯: 冲压模具 1.产品生产工艺的确认:连续模或工站模,工站模要几套,每套什么工作内容 2.产品展开,冲压力计算,冲床选择 3.模具结构设计,各个模具的尺寸确认,五金件的计算 以上是必须做的,教科书上都有计算公式,对照书本就可以写了

泉港区18096034010: @设计冲压模前需要知道什么 -
希房夏枯: 一副冲压模具的设计流程大概如下:1. 接到产品数模,对产品数模进行分析,确定冲压工艺的可行性,OK没问题可以冲压,则指定冲压路线;2. 建立工艺数模,用CAE软件进行分析,校正.OK没问题后设计工法图,然后可以开始进行模具设计...

泉港区18096034010: 模具设计要注意哪些事项 -
希房夏枯: 很多.一篇两篇文章都说不完.你去找下 模具设计标准.比较系统的.模架,进料,成型,冷却,脱模,等等.每一个部位都有很多注意内容.

泉港区18096034010: 冲压模具设计步骤 -
希房夏枯: 落料——拉伸{成型)——冲孔 基本上就是这种顺序~

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