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精密五金沖壓模具的設計詳解
一、沖壓模具分類
根據結構,沖壓模具可分為三類:單工程模、復合模、連續模。前兩種類型需要更多的人力,不符合經濟效益,連續??梢愿咝逝可a。同樣,在設計一套高速精密連續沖壓模具時,也要關注你所生產的產品(包括所有沖壓加工的產品)。為了實現連續沖模自動化批量生產的目標,需要注意各模組之間的間距、零件加工精度、組立精度、匹配精度和干涉等問題。
二、單元設計的概念
沖壓模具的整體結構可以分為兩部分:(1)共通部分;(2)根據產品不同而變化的部分。共通零件可以加以標準化或規范化,而根據產品不同而變動的零部分很難規范化。
三、模板的組成和規格
1、模板的組成
根據模具的類型、組成和差異,沖壓模具可分為配置型構造和逆配置型結構兩類。前者是最常用的結構,后者主要用于拉伸成型模具或與特殊模具匹配。
主要工作包括:
(1)數字化制圖——將三維產品和模具模型轉換為常規加工中使用的2D工程圖;
(2)模具數字化設計——根據產品模型和設計意圖,建立相應的模具三維實體模型;
(3)模具數字化分析與仿真——根據產品的成形工藝條件,對模具零件進行結構分析、熱分析、疲勞分析和運動分析;
(4)產品成型工藝模擬——注塑成型、沖壓成型;
(5)定制適合公司模具設計的標準件和標準設計工藝;
(6)模具生產管理。
2、模具的規格
(1)模具尺寸和鎖緊螺絲
模板尺寸應大于工作區域,并選擇標準模板尺寸。模板鎖緊螺絲的位置與模具類型和模板尺寸有關。其中,單個工程模具的四邊角最常使用鎖緊螺釘,最標準的工作區域可以廣泛使用。長形模具和連續模具最常用鎖緊螺絲布置在四邊角和中間位置。
(2)模板的厚度
模板的厚度與模具結構、沖壓加工類型、沖壓加工力、沖壓加工精度等有絕對相關。根據理論計算很難確定模具的厚度,一般是從經驗中獲得,設計中使用的模板厚度類型應盡可能少,配合模模具的高度和夾緊高度加以標準化,以使其結構和庫存管理。
四、模板的設計
連續模具的主要模板包括沖頭固定板、壓料板、母模板等,其結構設計取決于沖壓產品的精度、生產數量、加工設備和加工方法、模具的維護保養方式等,有以下三種形式: (1)整體式;(2)軛式;(3)鑲入式。
1、整體式
整體式模板也叫一體構造式,其加工形狀必須封閉。整體式模板主要用于結構簡單或精度較低的模具,其加工方法主要是以切割加工為主(無需熱處理),經過熱處理的模板必須經過線切割加工或放電加工和磨削加工。長模板尺寸(連續模)的現場平臺將整體使用兩塊或多塊。
2、軛式
軛式模板的中心部分加工成凹槽形狀,以組裝成塊狀產品。根據應用要求,凹槽可以由其他模板形成。這種軛式模板結構的優點包括易于溝部加工,溝部寬度可調,加工精度好等,但是剛性是它的缺點。
軛式模板的設計注意事項如下:
(1)軛板結構與塊件之間的配合采用中間配合或輕配合方式,如果采用強力壓配合,軛板將會發生變化。
(2)軛板具有塊狀件的保持功能,必須有足夠的剛性來承受塊狀件的側向壓力和表面壓力。此外,為了使軛板溝部與塊狀部分緊密結合,溝部角隅采用逃隙加工,如果軛板溝部角隅不能用逃隙加工,則塊零件必須用逃隙加工。
(3)塊狀部分之分割要同時考慮內部形狀,基準面一定要清晰。為了避免沖壓時變形,還應注意每個塊狀部分的形狀。
(4)軛板與多件塊狀部品裝配時,由于各塊狀部品的累積加工誤差,節距發生變化,解決方案是中間塊狀部分采用可調整方式設計。
(5)塊狀部品的模具結構是并排裝配的,因為塊狀部品在沖壓加工時會承受側向壓力,導致塊狀部分之間有間隙或塊狀部品傾斜。這種現象是沖壓尺寸不良、沖屑堵塞等重要原因,因此,必須采取充分的對策。
(6)軛板中的塊狀部品根據其尺寸和形狀有五種固定方法:
A、用鎖緊螺絲固定;B、以鍵固定;C、以?形鍵固定;D、用肩部固定;E、按壓緊固定上部(如導料板)。
3、鑲入式
模板內加工圓形或方形凹部,模板內鑲合嵌入塊狀部件,該模板稱為嵌鑲入式結構,此構造之加工累積公差小、剛性高,分解裝配時精度再現性好。由于具有容易機械加工、加工精度由工作機械決定、最終調整之工程較少等優點,因此,鑲入式模板結構成為精密沖壓模具的主流,但其缺點是需要高精度的孔加工機床。當連續沖壓模具采用這種模板結構時,為了使模板具有較高的剛性要求,設計了一個空站。
鑲入式模板構造注意事項如下:
(1)嵌入孔穴之加工:立式銑床(或治具銑床)、綜合加工機、治具鏜床、治具磨床、線切割放電加工機等用于模板的嵌入孔穴加工。對于嵌入孔穴之加工標準,在使用線切割放電加工機時,為了提高加工精度,要進行兩次或兩次以上的線切割加工。
(2)嵌入件之固定方法:嵌入件固定方法的決定性因素是不改變加工精度、組立及分解之容易性、調整之可能性等。嵌入件的固定方法有四種:A.用螺絲固定;B.用肩部固定;C.用趾塊固定;D.上部用板材壓緊。母模板鑲塊的固定方法也采用壓入配合,此時應避免因加工熱膨脹而導致的松弛結果,用圓形模套鑲塊加工不規則孔穴時應設計防旋轉方法。
(3)嵌入件的拆裝考慮:嵌入件及其孔穴的加工精度要求高,便于裝配作業。為了獲得即使有微小的尺寸誤差,也能在裝配時進行調整,并提前考慮解決方案,在加工嵌入件時應考慮以下五個具體因素:A. 設置壓入導入部;B. 用隔片調整嵌入件的壓入狀態和正確位置;C. 在嵌入件底面設置壓出用孔穴;D. 直接使用相同尺寸的螺絲進行鎖緊和松開;E. 即為了防止裝配方向的錯誤,應設計防呆倒角加工。
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