衝壓模具設計有哪些步驟和流程?這次總算搞全了!

一:產品導入

1 精密模具衝壓常規產品導入流程

1.1產品圖→加工圖→排樣圖→結構圖→組立圖→模具圖紙

1.2 連續模具排樣圖及結構圖須審核

1.3 單沖模具排樣圖及結構圖須審核

1.3 模具圖紙須審核簽字生效,圖紙規範清晰

2 樣品控制流程

現場提供樣品→自檢→品管部檢測→檢測報告→檢測報告確認→工程部→客戶

二:模具設計

1.模具設計流程

(1) 模具設計流程圖

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(2) 此為模具設計基本流程,一般情況下,都應遵循該流程的步驟來規劃及實施設計工作。對於某些特殊產品的設計,在此流程基礎上,可以依實際情況適當變更。

2. 產品圖、展開圖、加工(工序)圖、料帶圖的繪製規範

(1) 產品圖 開模用的產品圖或產品(樣品)由客戶及文控中心提供。因產品圖均來自於各個客戶,規範不一,且有圖面不清晰,標註不完善,尺寸或檢測基準混亂,或者人為疏忽造成的錯誤。故應以原圖紙為基礎,在忠於原設計的前提下,自行繪製本廠自用的產品圖。對於客戶圖紙中的工藝問題,及時與客戶的工程師溝通,難以達到的工藝或結構要求,可與對方工程師協商,通過降低工藝要求、更改產品結構或者增加工藝輔助手段的方法來解決。對客戶原圖紙不得更改,原樣保存。客戶提供的樣品,用各種手段準確測繪出樣品尺寸,作成產品圖。客戶樣品要妥善保存。給制的產品圖需數據準確,要求明瞭,尺寸標註完善,公差合理,便於檢測。

(2) 加工圖 產品圖確認後,開始制訂加工圖。加工圖的制訂要注意以下幾個要

點:

A: 產品尺寸的取值分衝孔與落料兩種情況。衝孔尺寸是由衝頭決定的,落料尺寸是由凹模決定的。

B: 產品公差的取值以產品圖為主,產品圖上標有公差的,按圖紙執行,產品圖上未注公差的,以客戶慣用的公差為準.

公差取值方向參考圖 1-1。 對於衝裁後會變大的尺寸,加工圖尺寸為其下偏差的 2/3,對於衝裁後會變小的尺寸,加工圖尺寸為其上偏差的 2/3。對於孔心距和孔邊距等衝裁後尺寸基本保持不變的,則按中間公差取值。

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C: 考慮產品在成型過程中的變形趨勢,針對這些變形情況採取一些預先補救的措施。

(3) 展開圖 展開圖依據加工圖,對各段彎曲長度按順序標明,以便於檢查。

A: 展開計算原理 板料在彎曲過程中外層受到拉應力,內層受到壓應力,從拉到壓之間有一既不受拉力又不受壓力的過渡層--中性層,中性層在彎曲過程中的長度和彎曲前一樣,保持不變,所以中性層是計算彎曲件展開長度的基準,中性層與板料厚度的中間層是不同的概念。中性層位置與變形程度有關,當彎曲半徑較大,折彎角度較小時,變形程度較小,中性層位置靠近板料厚度的中心處;當彎曲半徑變小,折彎角度增大時,變形程度隨之增大,中性層位置逐漸向彎曲中心的內側移動。中性層到板料內側的距離用λ表示.

B: 展開計算方法 基本公式: 產品展開長度=料內+料內+補償量

a: R 角展開 以中性層材料長度不變為展開原則。

R 中=R 內+Kt

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(4) 料帶圖(工序圖、排樣圖)

(1) 根據客戶要求,產品精度,產品的產量,模具壽命,工藝特性等來決定採用連續模還是單工序模。

(1) 根據產品要求精度、模具生產總量、模具生產速度等決定模具精度等級的劃分。精密連續模具分 A、B、C、D 四個等級,精密單工序模具分為甲、乙、丙三個等級。等級劃分標準見下表:

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(1) 衝裁件在條料上的佈置方法稱為排樣。每一個工件都會有多種的排樣方案。

排樣方式有直排,單行排列,多行排列,斜排列,對頭直排,對頭斜排等。

排樣工作雖然簡單,但很重要。排樣的原則有 4 點:

a: 提高材料利用率 材料利用率佔到衝件總成本的 60%以上,是一項很重要的經濟指標。衝裁過程中產生的廢料分結構廢料和工藝廢料兩種。排樣時應儘量減少工藝廢料,提高材料利用率。

b: 操作方便、安全,減輕工人勞動強度 對單工序模具而言,材料在衝裁過中翻動要少,在材料利用率相同或相近的情況下,應儘可能選條料寬、進距小的排樣方案。

c: 使模具結構簡單,模具壽命較高。

d: 排料應保證衝裁件的質量。這一點將在下一節詳細說明。

(1) 精密連續模具在確定排樣圖之前,先做衝裁衝頭迭加圖。做此圖的目的是保證將所有的廢料都衝完,獲得完整的產品。首先要確定製品的毛邊面,製品料紋方向要求,步距,條料寬度,製品的基準面,合理的搭邊及送料方向。要考慮到衝頭的先後順序,彎曲的先後順序,定位孔及搭邊位置等。

衝裁衝頭的形狀應儘量做到以下幾點:

a: 儘量避免長方形衝頭,因為長方形衝頭易跳廢料。

b: 衝頭應避免過長的懸臂與狹槽。因為懸臂會影響衝頭的強度。狹槽會影響到凹模的強度。衝頭儘量避免尖角。

c; 衝頭應做防脫料結構,並考慮到加工工藝,儘量利用磨床及線割加工,減少放電加工。

d: 兩個衝頭的連接處會有接口,在保證順利衝裁的情況下,儘量減小產品上衝頭接口位置的大小,對某些產品,接口的大小、位置及形狀,要與客戶商討共同制訂。

(1) 將衝頭迭加圖中的衝頭及成形工序分佈於模具中的適當位置,即為排樣圖。

根據圖紙及工藝要求,綜合考慮。排樣圖注意以下幾點:

a: 相對位置公差要求高的孔或決定中心線位置的孔要在同一步衝出。

b: 若段曲上有衝孔或其它工序,並且這些工序的位置精度要求高,建議段曲後再衝孔或其它成形,這樣可以避免由於段曲展開不準而影響尺寸。

c: 若製品中有對稱彎曲,建議對稱彎曲在同一步成形。可以使受力平衡,若若製品的彎曲邊較長,為了使受力平衡,可以設計成工藝平衡彎曲,彎曲後將工藝彎曲沖掉。

d: 製品中的拉深或其它工序,在成形時可能對其附近的寸法有影響。可以將這些工序提前成形。

搭邊是指相鄰衝裁件間的餘料,或衝裁件到條料邊間的餘料。搭邊的大小與產品的大小及複雜程度有關係,產品大或彎曲邊較長,搭邊值應大些。

(2)排樣線型、顏色、圖層設定:

料帶層 MATER 層 顏色 8 號灰色 實線

衝孔、切邊、落料、半剪、撕破等為 1 層 顏色 1 號紅色 實線

印字、打凸、倒角、壓毛邊等 2 層 顏色 2 號黃色 實線

折彎、成形、翻邊、抽牙等 3 層 顏色 3 號黃色 下折內邊為虛線

上折為實線。

標註、說明為 4層 4 號色 實線

排樣圖經審核及集體評審,確認無誤後,進入下一工作流程。

3. 模具總圖的繪製

(1) 排樣圖確定後,開始繪製模具總圖。

a: 總圖中圖層的設定:

MATER 排樣圖 4 標註

UP (上模座 ) UB (上墊板)

PH (公夾板) PUNCH 衝頭

PPS (止檔板) PS (脫料板)

PS_P 脫板入子 DIE (下模板)

DIE_P 下模入子

LB (下墊板) LP (下模座)

B2 (下墊塊) B1 (下託板)

b: 關於線種、線色的說明:

衝頭、入子外形輪廓線 2 號黃色 線割孔 1號紅色

銑加工輪廓線 40 號棕色

放電加工線 40 號棕色 鑽加工 40 號棕色

模板外形 7 號白色

使用的線色應始終保持一致。可見部分的圖線為實線,不可見部分用虛線。

(2) 模具結構圖

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(3) 精密連續模具結構的選用 根據產品精度及生產總量,確定模具等級。以模具

等級為依據,選用模具結構。上圖為連續模結構。

(4) 模具模板標準

☆ 範本長度超過 500MM 的,需要分板,兩塊板之間要加連接扣。

☆ 根據衝裁產品的料厚及模具長度,適當增加上模座板及下模座板的厚度

☆ 在脫料板及下模板進行真空熱處理之後,其中,A 級精度的模具製造,脫料

板及下模板需進行超深處理。B 級精度的模具製造,脫料板及下模板需進行

深冷處理。

☆ 上、下模座板上需加攻吊環螺絲孔,視模具大小決定攻 M16—M24 等。

☆ 脫料板及下模板側面需有安裝模具安全檢測工具的螺孔位置。

☆ 對於大型模具,墊腳的安放要考慮到模具搬運的方便性。留叉車位。

☆ 範本小於 300MM 的模具,外導柱選用直徑 28MM 的。模板尺寸大於 300MM

的模具,視實際情況選擇外導柱組件。

☆ 有外導柱的模具,外導柱放置時,要考慮到合模時的防呆。沒有外導柱的模

具,也要將內導柱適當調整位置,避免合模時裝反。

☆ 所有範本上,需留工藝加工基準孔。具體為粗加工時,在模板適當位置,精

鉸直徑 6MM 的孔,作後續加工定位基準用。

☆ 模板固定螺絲釘的大小及數量的確定。參照下表:

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4. 成型工步結構設計

模具結構及組立圖畫好後,開始成型工步結構設計。即詳細繪出成型工步的模具結

構,同時驗證成型工步的全理性及可靠性。

(1) 成型工步的結構設計首先要考慮產品在成型之後的回彈。回彈的表現形式有彎曲

半徑增大和彎曲件角度增大兩個方面。影響回彈的因素有材料的力學性能、相對彎

曲半徑、彎曲件角度、彎曲方式、模具間隙、工件形狀及非變形區的影響等方面。

各因素在彎曲時會相互影響。

回彈的計算方法如下:

當 R≤5 時,根據料厚及材質不同,提供下表以做回彈量取值的參考。

根據材質硬度不同,硬度越大,取值可偏大。

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當 R≥5時,回彈角度按下式計算

(2) 常用彎曲成形工步結構設計

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以上方案右圖為參考方案,一般情況下不採用。

5. 衝壓材料及模具標準件

(1) 以下為常用金屬材料的牌號及基本數據

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注:1.初始間隙的最小值,相當於間隙的公稱數值。

初始間隙的最大值,是考慮到凸模和凹模的製造公差所增加的數值。

(3) 標準件的選用

本廠精密模具所使用的模具標準件由採購部負責採購。設計工程師負責出標準件採

購單。標準件使用型號參考盤起公司的標準件型號。

5. 模具圖的繪製及發放規範

(1) 模具圖的繪製

a: 總圖及成型工步結構設計完成後,繪製模板圖及模具零件圖、標準件圖。

b: 模具圖的繪製須嚴格遵守圖層和線型,線色的規定執行。

c: 模板圖上須仔細標明模板材料,模板厚度、熱處理工藝及要求硬度、模板精度要求

及其他技術要求。

d: 零件圖上須仔細標明零件材料、零件尺寸、零件件數、零件熱處理工藝及要求硬

度、零件加工工藝方法等信息。

e: 模具外購零件屬標準件的,按標準件型號寫採購申請單,如不屬標準件,則詳細出

具零件圖,提供給供貨方。

f: 所有圖紙要求圖面清晰,尺寸明瞭,表達準確,排列整齊

g: 模具圖紙使用統一的圖框。

模具圖紙的發放規範

a: 所有的模具圖紙經上級審核簽字後方可下發。

b: 一套完整的模具圖紙包括模板圖、零件圖、標準件圖、排料圖、組立示意圖、裝

配示意圖、產品圖,一般情況下,整套圖紙一起下發。如模具製造週期短,可先下

發範本圖。模具材料訂料單及模具標準件訂料單隨模具圖紙下發或提前下發。

三.模具製程的控制

1. 模具製造過程的跟進

模具圖紙下發到模具製造部門後,設計人員應隨時跟進模具製造進度。及時瞭解加工過程中出現的各種情況,發現問題,及時協同製造部門解決。

2. 模具裝配技術要求

a: 裝配時應保證凸、凹模這間的間隙均勻一致,配合間隙符合設計要求

b: 鑲件與範本及鑲件相互之間的接合面密合

c: 落料、衝孔的凹模刀口高度,按設計要求製造,保證漏料孔暢通

d: 沖模所有活動部分的移動應平穩,無滯止現象,滑塊、楔塊在固定滑動面上移動時,其最小接觸面積不少於其面積的四分之二。

e: 各緊固用的螺釘、銷釘不得鬆動,並保證螺釘和銷釘的端面不突出上下模平面

f: 各卸料螺釘沉孔深度應保持一致

g: 各卸料螺釘及頂杆的長度應保持一致

h: 凸模的垂直度必須在凸、凹模間隙值允許的範圍內

j: 沖模的裝配必須符合模具裝配圖及技術條件的規定

四.產品工藝文件的制訂

模具製造完成後,制訂產品工藝文件。產品工藝文件是指導生產的第一手資料。要包

含以下信息:產品型號、材料尺寸、生產輔助材料、生產工序、產品毛重、生產設備

及設備型號、檢驗要求、包裝規範等。

具體工藝檔的制訂,請參考工藝檔制訂標準。

五.附錄

1. 常用材料密度

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2.衝壓油選擇表

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