1、模具工程技术基础第2版 主编 徐政坤276第一节冲模设计的一般指导性原则一、冲模的设计程序 1.对冲压件的分析第五章模具设计的一般指导性原则277(1)冲压件的经济性分析 1)根据冲压件的生产批量和质量要求,确定是否采用冲压加工和用何种冲压工艺加工,分析采用冲压加工是否经济。2)根据冲压件的结构形状和尺寸,决定采用何种排样方式,分析所采用的排样方式是否合理、经济。3)在满足冲压件使用性能和冲压工艺性能要求的前提下,是否可采用经济廉价的材料。(2)冲压件的工艺分析 278 1)根据冲压件的图样,分析冲压件的形状特点、尺寸大小、公差等级、表面质量、装配关系等要求。从模具设计的角度分析冲压件的结构是
2、否合理,在不影响冲压件使用要求的前提下,尽可能使冲压件的结构形状和加工工艺过程简单化。2)根据冲压件的形状、尺寸、质量要求以及生产批量,3)根据图样上标明的冲压件所用材料,分析其是否满足冲压成形性能要求,并选定材料的型号、规格,确定坯料形式,如条料、板料、卷料或边角279 4)根据冲压件的生产批量对设备的要求,选择合适的冲压设备。5)了解现有的模具制造技术及装备情况,以及模具标准零部件的生产供应状况,为模具结构设计以及模具成本核算提供依据。2.确定冲压工艺方案1)在对冲压件进行工艺分析的基础上,根据冲压件的形状、尺寸、质量要求及生产批量等,首先确定冲压件的总体成形工艺方案,包括备料、冲280压
3、成形加工、检验和其他辅助工序及其先后顺序,必要时还需安排机械加工等非冲压加工工序。2)根据冲压件的总体成形工艺方案,确定冲压成形加工的具体工序性质。简单冲压件可以根据其结构形状直观地看出所需的工序性质,如具有内外轮廓的平板状件采用落料、冲孔工序,相同壁厚的各种开口空心件采用拉深工序等。复杂冲压件不可直观看出工序性质的,需经过必要的分析计算后才能确定。3)根据冲压件各工序的特点、尺寸要求并经过有关的工艺计算,确定冲压工序数目和顺序,如采用先冲孔后弯曲,还是先弯曲后冲孔,或是先落料281再拉深,以及拉深次数等。4)根据冲压件结构形状、尺寸要求和生产批量,确定冲压工序组合的方式,如采用复合冲压或级进
4、冲压。282(3)定位方式及定位零件的确定(4)卸料与推件装置的确定(5)导向装置的确定3.确定模具结构形式(1)模具结构类型的确定。(2)工作零件结构形式的确定(6)模架的确定2842)计算冲压力(包括冲裁力、弯曲力、拉深力、卸料力、推件力、顶件力、压边力等)并计算冲模的压力中心。3)根据冲压工序性质和冲压力,初步选定冲压设备的型号、规格。4)确定凸、凹模间隙,计算凸、凹模工作部分的尺寸及公差。5)计算并确定模具主要零件(凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等)的外形尺寸以及弹性元件的自由高度。6)确定拉深模压边方式、拉深次数,进行各中间工序尺寸的分配及计算。4.进行必要的工艺计算,绘制模具结
5、构草图1)确定坯料形状及展开尺寸,进行合理排样并绘制排样图,计算条料宽度,确定下料方式并计算材料利用率。7)根据已确定的模具结构形式及计算的有关尺寸,选用标准模具零件和标准模架,参考有关模具图册,绘出模具结构草图。2855.冲压设备的校核根据绘制的模具结构草图,校核冲压设备的有关参数。校核时应符合如下条件。1)压力机公称压力必须大于冲压力。2)模具的闭合高度应在压力机最大闭合高度与最小闭合高度之间。3)压力机的滑块行程必须满足冲压件的成形要求。如拉深时为了便于放4)为了便于安装模具,压力机的工作台面尺寸应大于模具下模座尺寸,一般每边大5070mm,台面上的孔应能保证冲压件或废料漏卸。2872)
6、俯视图。3)侧视图和局部视图。4)冲件图。6.模具图样设计在对模具结构草图进行校核之后,绘制出正式的模具总装配图和模具非标准零件的零件图。(1)绘制模具总装配图1)主视图。绘制模具在工作位置的剖视图,对模具各零部件及相互之间2885)排样图。6)列出零件明细栏和标题栏。7)技术要求及说明。289(2)绘制模具零件图对于非标准模具零件,应逐个画出零件图。零件图的绘制应注意以下几点。1)视图的选择应尽量与总装配图一致。2)结构要合理,工艺性要好。3)零件的尺寸、公差、几何公差、表面粗糙度值、材料、热处理要求及其他技术条件要合理、完整。(3)编制相应的技术文件包括冲压件的成形工艺规程、工艺及模具设(
7、4)审核2911)冲件材料方面。2)坯料形式方面。3)排样形式方面。4)送料方式方面。二、冲模设计时应注意的问题 1.冲裁模设计应注意的问题(1)冲裁件工艺性与经济性的关系293(3)冲压设备选择设计冲裁模时,对于冲压设备的选择应注意如下问题1)冲裁模的总体结构尺寸必须与选用的冲压设备相适应。2)冲裁过程各种力之总和最好在压力机额定冲压力的20%80%以内。3)选择的冲压设备应操作方便、安全可靠。4)选择的冲压设备压力中心应与模具设计压力中心原则上保持一致。(4)模具结构选择根据冲件形状、尺寸、生产批量和精度要求选择合(2)冲裁件尺寸精度和表面质量294(5)模具工作零件的设计冲裁模的工作零件
8、包括凸模、凹模、凸凹模,所以在设计模具时应首先考虑凸、凹模结构形状、材料选用及热处理要求等。凸、凹模结构设计时,一般应满足如下要求。1)应有足够的强度和硬度。2)应有较高的尺寸精度和表面质量。3)应便于刃磨与维修。4)对于细小凸模应加护套保护。5)应注意凸、凹模的固定方式,以保证凸、凹模工作的稳定性,并且便于装配。2961)废料的排出必须畅通无阻。2)废料的排出必须注意安全,防止废料排出伤人,必要时应加设防护网。3)避免废料与冲件混在一起,应分开排出。(8)坯料的定位(9)导向装置(6)冲件的出件方式(7)废料的排出方式设计冲裁模时,废料排出方式设计应注意如下几点。297弯曲模的设计是在确定弯
9、曲工序的基础上进行的。为了保证弯曲件的尺寸精度及表面质量,设计时必须注意如下几个问题。(1)防止在压弯过程中坯料滑动或偏移 1)设计模具结构时,应使作用在坯料上的力尽量对称、均衡,以免坯料产生滑动或偏移。2)开始弯曲时,坯料应有良好的定位。2.弯曲模设计应注意的问题298(2)防止弯曲过程中的变形 1)设计模具结构时,应使坯料的弯曲尽可能是纯弯曲变形,且弯曲时坯料的流动阻力要小,以免产生大的局部变薄。2)多角弯曲时,应力求不使多角弯曲同时进行。3)模具弯曲到下止点时,应尽量设计成有校正弯曲的效果,以消除回弹。(3)弯曲凹模圆角半径的设计 1)弯曲模各处凹模圆角半径要一致,否则在弯曲过程中坯料受
10、力情况不299一致,使坯料产生滑动,从而影响弯曲件的尺寸和精度。2)弯曲凹模的圆角半径要选得合适,不宜过大或过小。(4)弯曲过程中的安全性300设计拉深模时,为了保证拉深件的尺寸精度和质量,应注意如下几方面问题。(1)拉深模结构的选择1)设计时,应根据压力机和拉深件形状的不同来确定拉深模的结构形式。2)拉深对称件的模架应有定向装置,3.拉深模设计应注意的问题301(2)压料装置的设计(3)选用合理的出件装置(4)导向装置的选择(5)拉深工艺计算303 2)拉深模的凸模必须要有通气孔以便于通气,使拉伸件能从凸模上卸下。3)凸模、凹模、压料圈必须有足够的硬度、耐磨性及较小的表面粗糙度值。4)在设计
11、落料拉深复合模时,落料凹模的高度应高出拉深凸模约为25mm,以保证先落料后拉深,同时使落料凹模的刃口能有足够的刃磨余量,以提高模具寿命。5)对于形状复杂或需多次拉深的制件,一般很难确切计算出坯料的形状和尺寸,往往要经过试拉深后确定出准确尺寸,再设计和制造首次拉深坯(6)其他注意事项1)拉深模对压力机的行程有较高的要求,压力机行程必须大于2倍拉深件的高度,否则拉深件无法从模具中取出。304第二节塑料模设计的一般指导性原则一、塑料模设计程序 1.熟悉塑料件及其材料性能2.塑件工艺性分析3.了解生产条件和模具制造水平306 4.确定塑件成形工艺和设备(1)确定成形方法(2)确定成形工艺条件(3)初步
12、选择成形设备 5.确定模具类型及结构 6.模具结构草图的绘制 7.模具与成形设备关系的校核3091)成形零件及主要受力部件的强度与刚度校核。2)成形零件工作尺寸计算。3)脱模力与抽拔力计算。4)斜销等侧向分型与抽芯机构的有关计算。5)冷却面积和加热功率计算。8.模具零件的必要计算 310(2)俯视图(3)侧视图和局部视图(4)塑件图(5)列出零件明细栏和标题栏9.绘制模具装配图(1)主视图311(6)绘制模具装配图时应注意的问题 1)装配图应清楚表示各零件的装配关系和结构特征。2)装配图应标注必要的尺寸,包括轮廓尺寸、配合尺寸、安装尺寸、极限尺寸(如活动零件移动的起止点)和特征尺寸(如定位圈尺
13、寸)。3)装配图应标注技术要求。技术要求包括如下:a.对模具的装配要求。如分型面的贴合间隙,模具上、下面的平行度要求。b.对模具某些机构的性能要求。如推出机构、抽芯机构的装配要求。c.模具的使用说明。d.防氧化处理、模具编号、刻字、油封及保管等要求。312 10.绘制模具零件图 非标准的模具零件都应绘出零件图。模具零件图的绘制除了应符合机械制图标准外,还应注意:1)尽量采用1 1比例绘制,必要时可以放大或缩小。2)绘图顺序一般为先成型零件后结构零件。3)图形方位尽可能与其在总图中一致。4)零件的尺寸、公差、几何公差、表面粗糙度值、材料、热处理要求及其他技术条件要合理、完整,并充分考虑加工工艺要
14、求与实际可能性。5)拟定必要的技术要求及其他说明。314(2)成形设备方面(3)模具结构方面 1)分型面位置及其加工精度是否满足需要,会不会发生溢料,开模后是否能保证塑件留在模具有推出装置的一侧。2)型腔布置、浇注、排气系统的位置大小是否恰当。3)推出脱模方式是否合理,推杆、推管的大小、数量和配置是否合适,推件板会不会被型芯卡住,会不会擦伤成形零件。11.校对与审核(1)满足塑件性能和质量要求方面315 4)侧向分型与抽芯机构中的滑块与推杆是否会发生干涉。5)模具结构是否安全可靠。(4)模具温度调节系统方面冷却介质流动路线位置、大小、数量是否合适,加热器的功率、数量、安装是否合适。(5)设计图
15、样方面 1)视图布置、投影是否正确,画法是否符合机械制图标准。2)装配图上各零件位置是否恰当,装配关系表示是否清楚,有无遗漏的零件。316 3)检查尺寸与技术要求是否遗漏,标注是否合理。4)零件的加工工艺性和模具的装配工艺性是否符合要求。316二、塑料模设计时应注意的问题1)塑料成形工艺特性与模具设计的关系。2)模具结构的合理性、经济性、适用性。3)合理设计模具零部件。4)模具结构应便于操作与维修,且安全可靠。5)充分利用塑料成形的优越性,塑件结构形状尽量都用模具成形,以减少后加工工序。318第三节压铸模设计的一般指导性原则一、压铸模设计程序 1.分析压铸件和铸件图(1)铸件材料(2)铸件结构
16、要素(3)铸件精度 2.确定铸件压铸工艺条件,选定压铸设备3.了解模具制造生产能力 320 4.确定压铸模结构方案(1)确定每模型腔数量(2)选择通用模架(3)确定分型面、浇注系统和排溢系统(4)确定抽芯机构(5)确定推出机构3221)型腔组成部分的镶拼与固定方式。2)模具主体套板的安排与模具的导向与定位零件的设置。3)抽芯和推出机构,以及其他组成零件的相互装配形式和连接方式,有先复位要求时先复位机构的结构形式。4)加热方式、冷却水道的设置部位及流动路线。(6)确定结构主体和各零部件装配连接方案323 进行压铸模设计时,对一些设计的主要参数需进行必要的分析计算,对构件强度、刚度以及安装尺寸要进
17、行校核计算。具体包括以下几方面。(1)压铸机有关参数的确定(2)浇注系统和排气、溢流系统的分析计算 5.模具设计中的分析计算(3)脱模阻力与脱模力的校核(4)有关受力零件强度计算(5)有关零件和机构的尺寸计算(6)加热和冷却系统的计算325 6.绘制压铸模的装配图和零件图(1)绘制装配图328(2)绘制零件图除标准件以外的零件,都要绘制零件图。绘制压铸模零件图的要点如下。1)零件图各视图的布局关系应与装配图的相应零件一致。2)模具零件的结构、形状和尺寸要素,均需在图样上表达清楚,必要的剖面或视图不可省略,特别是成形部位零件的型面构造及其要素(包括脱模斜度、分型面上型腔口部与活动部位或与型面共同
18、组成型腔的部位的过渡圆角等)一定要表达清楚。能明确看出型面的大、小端尺寸和其他加工技术要求。3)绘制零件图,在图面详细标注尺寸及尺寸公差、形状位置公差、表面粗糙度值等技术要求,以及零件材料和热处理工艺要求等。329二、压铸模设计时应注意的问题 压铸模设计时应考虑如下的基本要求。1)所成形的铸件,应符合压铸件图上所规定的形状尺寸及各项技术要求,特别是要设法保证高精度和高质量部位达到要求。2)模具应适合压铸生产工艺的要求,并且技术经济性合理。3)在保证铸件质量和安全生产的前提下,应采用合理先进和简单的结构,使动作准确可靠,构件刚性良好,易损件拆换方便,并有利于延长模具工作330寿命。4)模具上各种零件应满足机械加工工艺和热处理工艺的要求,选材适当,配合精度选用合理,尤其是成形零件和其他与金属液接触的零件应具有足够抵抗热变形的抗力和疲劳强度的能力,具有足够的硬度、机械强度和较长的使用寿命。5)浇注系统的设计和计算是压铸模设计中一项十分重要的工作,应引起高度重视。在获得优质铸件的同时,还应注意减少铸件浇注系统合金的消耗量,并易于将铸件从其浇口上取下而不损伤铸件。6)掌握压铸机的技术特征,充分发挥设备的技术功能和生产能力,模具与331压铸机的连接安装既方便又准确可靠。7)选用模具零部件时尽可能推广标准化,以缩短设计和制造周期,便于管理。
