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对于嵌件式模具来说,仅需对嵌件部分进行再次研磨并调整水平后即可继续使用,当寿命到期时只需更换嵌件部分。
同样,当副导向等发生磨损时,也只需更换发生了磨损的零部件。
如此不断反复,很难达到模具的总寿命。
对于这样的模具,怎样判断其总寿命需要通过观察板来判断。
关注目标为嵌件孔的松动、板的变形。
当嵌件孔因变形或磨损而导致出现松动而无法保证嵌件的位置精度时,这就已到达使用寿命。
在板的变形方面,每次进行冲压加工时,尽管变形量很小,但模具仍会产生弹性变形。
当长时间使用模具时,这种变形会残留在板内。
当处于这种状态时,即使装入新的嵌件,也无法加工之前那样的件数。
当出现这种维护寿命也无法满足生产要求的情况时,可以判断已到达总寿命。
当考虑板寿命时,如果希望获得长寿命,则采用较厚的板、进行淬火,如果短寿命即可满足要求时,采用淬火但较薄的板,或者在未经淬火的板上安装嵌件的方式。
副导向也是一样的。
当希望获得长寿命时,采用导套,当生产量较小时,直接利用板上的孔位作为导柱的孔。
模具可分为用于少量生产或大量生产,多种多样。
保证质量、寿命适当的模具制作是非常难的。
特别是用于少量生产的模具由于制作费用有限,制作难度更大。
第3讲 冲裁加工的废料回跳对策(1)
种别:
剪切加工
2012年07月20日
废料回跳是指冲裁废料未停留在凹模上、而是升至凹模表面的不良现象。
毛刺对策虽然改善了冲裁效果,但同时也减弱了冲裁废料与凹模侧面的摩擦力,导致易产生废料回跳。
废料回跳的原因
以上为主要原因。
此外还存在磁性、回弹等因素,但影响都比较小。
附油的原因
附着于材料表面的加工油,使凸模下表面与材料紧密贴合,阻碍周围的空气流入,材料被吊起。
油着対策
・
对材料的供油在凹模面多给、凸模面少给。
在凸模下表面(与材料的接触面)设置让位,减小接触面积。
设置空气孔,吹少量空气。
(可与上述让位同时采用)
吸附的原因
在加工完成、凸模复位的工序中,凹模成为气缸、凹模内的材料作为底部、凸模成为活塞,材料与凸模下表面之间产生减压,材料被吸上去。
吸附对策
由于减压与凸模速度成正比,所以可降低加工spm。
开吸气孔。
ﻫ
※
设置卸料螺钉、强制控制废料回跳的方法对任何原因的废料回跳均有效。
本讲座只对除这种方法之外的其他的可能有效的对策进行了介绍。
第4讲 小孔冲孔凸模・凹模的设计
2012年07月20日
提及小径冲孔,给人的印象大致是小于同时,φ1.0mm小径孔相对应的材料板厚一般在1.0mm上下。
凸模的设计
为了进行保护,冲孔凸模如【图1】所示,采用了通过卸料板对凸模前端进行导向(凸模导向)以防止凸模破损的对策。
凸模尺寸中P与B的关系,以B≤10P为设计准绳。
ﻫ 小孔凸模中,随着B尺寸变短,凸模导向亦随之愈加困难。
作为解决措施,采用了如【图2】所示的台阶凸模。
P上的d尺寸采用d≤P+2t左右。
原因是为了避免凸模从材料中拔出时防止孔内部产生形变。
凸模前端导向长度的设定条件:
导向长度≥凸模直径。
ﻫ此外,凸模与卸料板孔的单边间隙0.003以上。
ﻫ 其设计原理是参考不发生油膜断裂的最小间隙0.003。
当然,对凸模侧面进行抛光加工也是可行的。
凹模的设计
凹模设计的要点是避免冲裁废料积留在凹模孔内。
其要点的问题症结在于,所需的落料力之大,同时相抵触的冲压力之多
■参阅【图3】
作为对策,应尽可能缩短刃口长度(A)。
如果可能的话,应以逐一单片落料为设计理念。
原则上,落料孔(d寸)相对于P寸,应谨防尺寸悬殊。
同时,若缩小d寸,凹模长度(L)亦应相应缩短。
防堵塞对策。
配合间隙要大于常规间隙,以降低冲压加工力。
ﻫ在小径孔加工时,若采用常规间隙加工,则会使冲压面拉长。
同时亦是冲裁废料留积凹模的原因。
第5讲 冲裁加工的间隙
2012年07月20日
单边间隙是指【图1】中凸模与凹模之间的间隙。
当间隙较大时,冲裁所需的力较小,但【图2】中剪切面塌角及断裂面的倾斜会变大。
【表1】中列出了冲裁加工的单边间隙的数值。
■【表1】按材质区分的冲裁间隙(相对于板厚的%
材质
精密冲裁
普通冲裁
软钢
2〜5
6〜10
硬钢
4〜8
9〜15
硅钢
4〜6
7〜12
不锈钢
3〜6
铜
1〜3
4〜7
黄铜
1〜4
5〜10
磷青铜
镍银合金
铝(软)
铝(硬)
坡莫合金
2〜4
5〜8
1.
常规冲裁板厚越厚时,采用较大数值。
2.
冲裁条件较好的圆孔等采用较小数值。
3.
冲裁条件较差的角部等采用较大数值。
4.
厚板、硬质材料采用较小值时易产生二次剪切。
5.
裁断加工采用较小数值(如果可能应采用精密冲裁)。
虽然过去曾流行配合间隙均一化的观点,但最近认为,根據冲压条件的变化,相应得调整配合间隙,不仅可提高凸凹模的耐磨耗性,同时亦是种防止产品形变的对策。
第6讲 冲裁凹模的形状设计
冲裁模中被冲裁的材料通过凹模内部落下。
该部分(凹模截面)由刃口部、刃壁(也称平行部)及让位部(有时也称退让等)构成。
刃壁制作时考虑了再研磨余量,但如果太长的话就会导致下述问题。
1.
刃壁部的侧面摩擦剧烈,易产生毛刺。
2.
冲裁制件的弯曲变大。
3.
冲孔时冲裁废料的卸料力增大,增加凸模的负担(导致凸模破损的原因)。
容易卡死、烧结,造成废料堵塞。
【图1】中列出了冲裁凹模的侧面形状。
冲裁凹模形状说明
(1)全斜壁(从刃口开始让位)
利用电火花线切割加工制作凹模时经常采用。
可降低制作成本。
考虑到再研磨会导致凹模尺寸变大,间隙应选用较小值。
(2)2级角度让位
虽然形状比较复杂,但是是冲裁材料可顺利通过的理想形状。
多用于薄板加工用精密模具。
(3)有刃壁的让位
可以说是标准的凹模形状。
属于普通产品,多用于生产量从中等数量到较大数量的模具。
少量生产时多采用"从刃口开始让位"
(全斜壁)形。
(4)分段让位
多用于冲孔等较小形状的加工。
分段让位如果设置不合理(孔径的2倍左右),容易产生废料堵塞。
应采用较小的高低差或特别大的高低差。
第7讲模具的基本结构
2012年07月27日
冲压加工用模具中最重要的是凸模和凹模。
其次是卸料板。
模具的结构当然以这三要素为中心而构成。
ﻫ【图1】是对这三种要素的整理汇总。
【图1】的内容是根据以下两个条件进行分类。
分别说明各结构。
1.凸模与凹模的位置
凸模在上、凹模在下(正装);
凸模在下、凹模在上(反装)
2.有无卸料板及其位置
处于凸模侧还是凹模侧、是可动式还是固定式
(1)正装无卸料板结构
用于不需要压边、不用担心材料会嵌入凸模的加工所使用。
意外的是被用于多种用途。
例如V形弯曲模、不需要防皱压板的拉深冲裁模等。
(2)正装固定卸料板结构
卸料板位于凹模侧、固定于凹模的结构。
代表性的用途是落料模。
不需要压边且材料嵌入凸模时使用。
也经常用于弯曲或拉深的级进模。
虽然结构简单、使用方便,但材料会被卸料板遮挡而无法观察到加工部位,因此需要切除卸料板的多余部分以方便观察加工部位。
(3)正装可动卸料板结构
通常称可动卸料板结构,是大家熟知的结构形式。
卸料板位于凸模侧,采用可动形式。
这种结构在当需要压边且材料会嵌入凸模时使用。
多用于冲孔模或级进模。
ﻫ 有时也用于精密加工用模具。
精密加工用模具中利用卸料板导柱(销)对卸料板进行导向、限制卸料板的动作。
然后利用卸料板对凸模前端进行导向,提高凸模和凹模的配合。
(4)正装下模可动卸料板结构
卸料板位于凹模侧、采用可动形式的结构。
当弯曲加工等不需要压边,但希望取出附着于凸模的制件时,经常使用这种结构。
因为采用可动卸料板可以在模具内部制作出将材料插入的空间。
也用于拉深的级进加工。
(5)反装无卸料板结构
凸模在下、凹模在上的结构。
反装结构必须在凹模内设置顶出装置。
顶出装置是将已进入凹模内的制件从凹模内排出为目的的部件。
没有卸料板的这种结构经常用于拉深制件的修边模等。
(6)反装可动卸料板结构
在下方的凸模侧安装可动式卸料板的结构形式。
用于需要进行压边的加工。
此外,由于材料滑过卸料板的上表面,所以有时候也将该面用作材料导向。
由于顶出装置也可用作压边装置,所以经常用于需要平面度的加工、也作为拉深加工用模具使用。
即使是相同的加工,改变模具结构会使质量发生变化。
例如需要压边但没有进行压边的时候等。
相反,如果不需要压边却对材料进行了压紧,就会导致模具成本增加,因此需要多加注意。
结构应根据加工所需的功能进行设计。
第8讲 复合模结构的制作方法
2012年07月27日
进行落料冲孔加工、落料拉深加工等复合加工的模具结构是通过组合基本模具结构来完成。
在这些加工中首先制作外形(落料)、然后进行追加加工(例如冲孔或拉深)。
通常进行这些加工时落料朝上冲裁、追加的冲孔等加工是朝下进行加工的方式较多。
选择能够分别完成这些加工的基本模具结构,进行组合集成,来完成复合模具结构。
以落料冲孔加工(复合凹模)为例来进行说明。
请参阅【图1】。
落料冲孔加工模具是同时进行落料和冲孔的模具。
由于具有外形与孔的位置关系准确、制件平面度好、外形与孔的毛刺方向相同等优点,所以经常被使用。
此外还能够缩短加工时间。
缺点是因为制件会进入凹模(上模),所以出件容易出现问题。
【图1】中的外形加工采用反装可动卸料板结构、朝上冲裁。
冲孔采用常规的朝下正装可动卸料板结构进行冲裁。
ﻫ通过采用这种位置关系,消除了冲孔时的废料处理问题。
将这两个模具一体化。
在一体化过程中,不通用的零部件原样保留。
互相干涉的零件、落料凸模和冲孔凹模及卸料板和顶出销分别合并成1个零件。
这样的零件称为复合零件。
通过使用复合零件来完成复合模结构。
在希望进行复合加工时,在对互相干涉的零件进行一体化时,应确定其形状作为模具零部件是否合适、强度是否有问题,如果没有问题的话就可以采用复合模。
由于落料冲孔加工、落料拉伸加工等经常使用,其结构也与参考书籍上的普通模具没有什么区别,所以可以采用这样的形式来完成结构。
即使是过去没有的复合加工,也可以参考上述说明的步骤来实现复合加工。
第9讲 模具的板件结构和板件形式
2012年07月27日
决定模具结构的一个主要因素是板件的结构。
板件的结构与模具主要板件的制作方法有很大关系。
通过【图1】进行说明。
构成模具的板件的最多数量为8片(不含复合模与简易木模等)
基本结构包括5片ﻫ (1)上模座
(3)凸模固定板
(5)卸料板
(6)凹模固定板ﻫ(8)下模座。
当凸模较大时,有些模具省略了凸模固定板、上模座,将模柄直接安装在凸模上。
此时,板件结构由卸料板、凹模固定板及下模座等3片构成。
弯曲模等有时候不需要卸料板,仅采用2片结构。
但是,这样的板件结构属于比较特殊的,通常多采用在5片基础上增加不定片数的结构。
不定片数部分是垫板。
ﻫ垫板的主要功能是对凸模等进行支撑,但有时候也用于固定镶块、调整高度水平,偶尔还用作底冲板。
决定是否需要垫板的一个主要因素是板件的形式。
整体式、槽式以及轭式,由图可知,不需要垫板。
这三种类型中最近多使用整体式。
其他两种很少使用。
嵌件式由于在板件内装有其他零件(镶块零件),需要对镶块进行固定、支承,因此需要垫板。
如上所述,将嵌件式板件用于凹模、卸料板时,也就是属于常说的精密模具的板件结构件数多,多数采用8片结构。
板件结构数量少时当然能够以较低的成本制作模具。
应考虑模具的用途(冲压加工数量的多少)及模具精度来决定板件的结构组成。
第10讲导向引起的模具结构变化
2012年07月27日
冲压加工用模具由上模和下模组成。
如果上模和下模的位置关系不正确,就无法进行良好的冲压加工,需要尽快修理。
ﻫ 保证两者位置关系的就是导向。
这种导向被称为合模导向或刃口配合导向。
大家熟知的是模架。
ﻫ但模架只是刃口配合导向的一种形式。
通过【图】对导向形式进行说明。
【模具的结构】因导向引起的模具结构变化
(1)无导向的结构
在说明导向时谈到这种结构有点不可思议,不过有些模具的结构是利用凸模来直接保证与凹模的位置关系。
此外,这种结构体现了模具的基本形式。
导向为二级结构。
有导向可使将模具安装于冲压设备时的操作变得容易,模具装配轻松,可提高冲压加工中的精度(动态精度)。
即使没有导向也可以使用模具、进行冲压加工。
(2)外导向结构(模架结构)
这是最基本的导向结构。
其目的是使模具组装和安装至冲压设备时更加简单。
因在板件的外侧进行导向,故称外导向。
凸模、凹模的位置关系由固定销(定位销)来传递。
通过固定销的装入方法来确定凸模和凹模的位置关系精度。
(3)内导向附加结构
这是在模架结构中附加了内导向(副导向)的结构。
内导向是指位于板件内进行导向的结构。
内导向限制卸料板的动作、来提高精度。
确定凸模、凹模的位置关系。
由于不需要固定销来传递、可保持凸模、凹模的位置关系,因此精度得以提高。
但制作比较困难。
这种结构由于有固定销,所以有时候会因外导向与内导向干涉而产生故障。
(4)无固定销结构
在模架结构内增加内导向时有时会产生固定销干涉。
出于无固定销就能够消除干涉的考虑,一般是去掉上方或下方的固定销的结构。
通常多去掉上模的固定销。
(5)内导向结构
导向是保证凸模、凹模位置关系的零部件。
同时采用外导向和内导向来进行导向属于双重结构。
出于用一种方式来实现功能的考虑,仅采用了能够直接导向的内导向的结构。
适用于小型模具。
大模具拆卸上模、下模非常困难。
(追加)快速换模单元
还有一种可以简单拆卸的快速换模组件。
这种结构可视作仅对带模架模具的模架内部的换模单元。
决定位置用的定位销可以说是可动式的固定销。
由于使用带有松动的固定销,所以小间隙模具无法使用(如有内导向则可以使用)。
只采用形式上的导向不能充分发挥作用。
应考虑模具的精度及导向的使用目的来使用导向。
第11讲冲压加工入门之一落料加工
2012年07月27日
冲压加工的基础是冲裁加工。
大多数的冲裁加工是制作冲压产品的轮廓形状。
轮廓形状加工称为冲制外形或落料加工。
ﻫ如示意图【图1】所示。
从材料上冲切下来的部分就是产品。
落料用的材料要比产品稍大些。
材料中比产品略大的部分称为"
搭边料"。
ﻫ搭边料又分为"
进给搭边料"
和"
边缘搭边料"
搭边料宽度的最小值如下所示。
ﻫ ・进给搭边料=1.5t或0.7mmﻫ・边缘搭边料=1.5×
进给搭边料
圆形或直线部分较短的形状,还可比上述数值更小些。
如果搭边料宽度过小,将不能正常冲裁,还会导致凸模、凹模加速磨损,产品出现毛刺。
落料尺寸加上进给搭边料和边缘搭边料之后,就是进给间距和材料宽度。
通常对搭边料宽度进行少量调整,以使进给间距和材料宽度成为整数等简洁的数值。
落料尺寸和模具尺寸的关系极为重要。
如果出错将引起严重后果。
其关系如【图2】所示。
落料加工中将落料(产品)尺寸设为凹模尺寸。
而凸模尺寸以可通过间隙的仅小尺寸。
冲落下的材料进入凹模中。
落料后从凹模中取出产品有两种方法:
冲落的产品穿过凹模后取出,或者在凹模中被推出后取出。
从凹模中推出落料产品的模具部件称为顶料杆。
ﻫ 还须注意落料加工时产生毛刺的方向。
(参阅【图2】)。
很多产品都要求外形和孔的毛刺方向一致。
落料加工时落料形状的排列方法称为落料设计(下料设计)。
【图3】即下料设计的示例。
材料的利用率因不同的下料法而异。
应采用优良的排列法,以充分利用材料。
第12讲 冲压加工入门之二 冲孔加工
2012年08月03日
冲孔加工是冲压加工的基础。
应掌握条件设定及加工方面的问题点。
冲孔加工虽然与落料加工属于同类加工,但模具的条件设定不同。
【图1】表示了相应内容。
凸模尺寸=加工孔尺寸。
然后凹模增加间隙尺寸。
与落料加工时的设定相反。
制件残留在凹模上面。
废料通过凹模落下。
一般情况下,为了避免因冲孔加工而导致制件反翘变形,通常多采用可动卸料板结构制作模具。
这是为了进行压料。
在进行冲孔加工时,当处于如【图2】所示的状态时,必须加以注意。
ﻫ 因为有发生【图2】所示问题的可能性。
当变形等可能对制件带来影响时,必须采取回避措施。
对于这些问题,希望能够通过模具等的对策来进行解决。
如【图3】所示,在夹着弯曲部分的位置有需要保证位置精度的孔时,如在弯曲前的落料材料上加工孔,会有时候尺寸变动而产生问题。
应采用"
落料→弯曲→冲孔"
的顺序,通过工序设计消除变化因素。
同样,当孔数量较多时,经常无法一次性加工所有孔。
此时,应分工序进行加工。
这时的注意事项包括:
ﻫ1.需要保证必要关联精度的孔划分为一组ﻫ2.担心相邻孔可能导致破损时需要分开加工
3.需要注意按粗糙孔→高精度孔的顺序进行加工等。
ﻫ之所以在粗糙孔之后加工高精度孔,是考虑为了避免在孔位置临近的情况下,因加工孔时的侧向力的影响而导致孔变形。
第13讲冲压加工入门之三切断加工
2012年08月03日
切断加工属于简单的剪切加工。
采用这种加工方法可使用简单的模具实现材料利用率较高的加工。
【图1】为切断加工示意图。
切断是沿一条线切割材料。
因此切断后左右部分的毛刺方向是相反的。
有些产品指定了毛刺方向,所以无法采用这种加工形式,但如果采用的话能够实现无废料加工、在极大程度上提高材料利用率。
沿一条线进行加工存在【图2】所示的限制。
也就是说,左右形状不同的话就无法采用。
有时候可稍微改变制件形状,以便采用切断加工方式。
应尽量考虑利用切断加工。
切断加工时的凸模、凹模及间隙的关系如【图3】所示。
制件尺寸比材料的进给长度短相当于间隙尺寸的长度。
冲压加工中仅这种加工方式的间隙设置方式是特殊的。
请注意。
其原因是因为沿一条线进行加工。
沿一条线进行加工时的其他问题如【图4】所示。
由于是单面切断,受在切断部位产生的弯曲力矩的影响,凸模下的材料会倾斜。
如果继续裁切的话,制件切口面就会出现倾斜。
解决措施是采用较小的间隙,将其大小控制在常规冲裁间隙的一半以下。
积极的对策是为凹模添加反向压紧装置,消除加工时材料的倾斜。
采用简单的加工方法不仅可简化模具制作,而且可降低成本。
应该经常回顾一下基本的加工方式,重新进行审视,这非常重要。
第14讲冲压加工入门之四剖切加工
【图1】为剖切加工示意图。
由于加工过程与切断加工类似,所以经常被比较。
切断加工制件的左右部分的毛刺方向相反,而剖切则是一致的。
相应地是用宽度(沿2条线)来切割,所以会产生废料。
比切断加工的材料利用率要低一些。
基本是当希望获得左右一致的毛刺方向时使用。
剖切加工时的模具尺寸与制件尺寸的关系如【图2】所示。
制件尺寸+凸模宽度=进给长度(进给间距)。
进给长度的偏差会直接反映在制件尺寸上。
在凹模上设置间隙尺寸。
【图3】为剖切加工的使用方式示意图。
(a)是最能体现剖切加工特征的使用方法。
在弯曲或翻边成型时需保持加工力平衡、或生产量大时,采用左右对称下料或一次冲两件。
然后进行分离。
(b)是利用板材或卷材进行落料的示意图。
会产生宽度为凸模宽度的废料。
ﻫ(c)是(b)的应用形式之一。
如果是图示中的形状,可确定适当的模具尺寸以保证废料部分也可作为制件使用,这样可实现无废料加工,而且生产效率也很高。
ﻫ(d)是进一步变化的应用形式。
因多用于加工EI型磁芯硅钢片而为大家熟知。
是考虑到材料利用率和生产效率而完成的产品设计。
完美综合了制件
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