7导向和辅助零件设计.docx
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7导向和辅助零件设计
七导向和辅助零件设计
7.1排位设计流程……………………………………………………………………………………………1
7.2排位设计原则……………………………………………………………………………………………1
7.3搭边值设定………………………………………………………………………………………………2
7.4工序排布…………………………………………………………………………………………………4
7.5驳刀口的类别及设计原则………………………………………………………………………………5
7.6导正方式设计……………………………………………………………………………………………6
7.7导料方式设计……………………………………………………………………………………………7
7.8顶针和顶料块组件设计…………………………………………………………………………………8
7.9杯头螺丝,塞打螺丝排布设计…………………………………………………………………………10
7.10误送组件设计…………………………………………………………………………………………12
7.11吹风设计………………………………………………………………………………………………13
7.12管位设计………………………………………………………………………………………………14
7.13内导柱组件排布………………………………………………………………………………………17
7.14固定销的排布设计装配………………………………………………………………………………17
7.15弹簧排布与选用原则…………………………………………………………………………………18
7.16外导柱(及TUR独立导柱)选用及布置………………………………………………………………18
7.17模板尺寸的确定………………………………………………………………………………………19
7.18下垫脚设计……………………………………………………………………………………………21
7.19等高套筒组件设计……………………………………………………………………………………22
7.20定距侧刃设计…………………………………………………………………………………………23
7.21模具高度与模板厚设计………………………………………………………………………………23
7.22BB模座规格及选用…………………………………………………………………………………25
工程规划能力是模具设计的核心能力.从一定意义上说一家公司的工程规划能力的总合,就是这家公司竞争力的全部.模具设计中排位图设计与单工序模工序编排就是它的主要表现形式.以下是我们对我们的工程规划经验做的一些归纳总结,可供设计时参考,并希望大家在今后的工作中一起进行积极地探索与完善.
7.1排位设计流程
7.2排位设计原则
排位设计是模具设计的关键所在,优秀的工模设计师需要有丰富的空间想象力与创造力,更需要有丰富的实际设计经验与扎实的基本功.根据我们二十年来的模具设计经验和前人的知识经验总结.我们归纳了五金模具排位设计的一般原则:
1)根据制品形状及精度要求规划成形工艺,工艺编排以便于送料,出产品,便于后续成形为设计的基本立足点;
2)工序应尽量分散,以优化模具的结构,充分发挥模板材料的优异物理特性,提高模具寿命,简化模具的结构;
3)生产能力应与生产批量相匹配.当一出一的生产能力低于生产批量时,则对采用双排,多排或起模的增产方式进行综合评价,力求采用双排或多排,使模具制造简单,提高模具寿命;
4)连续模一般用自动送料机构送料,一般用引导针精确定距.对精度要求更高的,则增加侧刃定距.为保证条料送进的步距精确保证模具的安全,一般在第一工位冲导正孔,第二工位设引导针,第三工位设误送检测设备,并优先在易跳动的工位上设置引导针;
5)设计时要抓住冲压零件的主要特点,认真分析冲压零件的形状,考虑好各工位之间的关系,确保顺利冲压.对形状复杂精度要求高的特殊零件,要采取必要的措施以保证零件的加工精度;
6)努力提高材料的利用率,使废料达到最小限度;
7)适当设置空位工位,以保证模具具有足够的强度,并避免配件安装时相互干涉,同时也便于试模时工序的调整,同时可以为后续的改模提供更多的空间;
8)校核材料的送入方式,保证模具生产时的顺畅送料和出产品;
9)一出二或一出多时,应保证所有产品的批锋方向一致;
10)设计完成后务必校核冲压成形工艺条件及模具强度,刚性等要求;
11)对于一些会引起片料变形的成形工位,应设置横向及纵向矫正机构,如在废料上打点(压凸米)或压线;
12)冲压材料厚度较薄的产品时(t=0.04~0.15mm),模具总体排位应尽量缩短,冲裁工位一般在较短的长度内紧密排布完成,这样有利于减小送料累积误差;
13)对于一些易于变化的尺寸,应设置一些侧向微调机构,主要是折形位(特别是材料较薄时,应设置折形微调机构);
14)对位置关系要求很高的一些特征,尽量在一个工步一次冲裁完成,如果确实存在困难可以在相邻工步冲裁完成(产品中的多个基准孔,尺寸精度要求高的脚仔);
15)对要求局部不能存在批锋的特征,一般将冲裁与拍批锋工序排布在相邻工步完成.
7.3搭边值设定
7.3.1影响搭边值大小的因素:
a.材料的力学性能:
塑性好的材料,搭边值大些;硬度高与强度大的材料,搭边值小些;
b.材料厚度:
材料越厚,搭边值越大;
c.工件的形状和尺寸:
工件外形越复杂,圆角半径越小,搭边值越大;
d.排样形式:
对排的搭边值大于直排的搭边值;
e.送料及挡料方式:
用手工送料,有侧压导向的搭边可小些.
7.3.2模具飞边搭料要求
为了提高材料的利用率,根据我们目前的技术我们要求:
1)产品的飞边值(A)≧1倍料厚,最小要有1.5mm;
2)产品间连料值(B)≧1倍料厚,最小要有1.5mm;
3)产品侧边连料值(C)一般为2~3mm,最小要有1.5mm(详见下图);
4)复合模中手动送料时连料搭边值应在1倍料厚以上(包括1倍料厚),料厚较薄时最小为1.5mm;
5)对大件产品(一张规格料出一个或两个产品)的连料值应有5~10mm;
6)导正针边沿离片料边沿应有1.5mm以上.
7.3.1各类搭边值的理论数据与选用
1)常用材料的搭边值见下表
搭边值a与连料值a1的经验数值(以电解料为例)
材
料
厚
度
t
圆件R>2t的圆角
矩形件边长L<50mm
矩形件L>50mm或R<2t
工件间A
侧件间A1
工件间A
侧件间A1
工件间A
侧件间A1
0.25以下
1.8
2.0
2.2
2.5
1.8
3.0
0.25~0.5
2.0
2.5
1.8
2.0
1.8
2.5
0.5~0.8
2.5
3.0
1.5
2.0
1.8
2.0
0.8~1.2
2.5
3.0
1.5
2.0
1.8
1.8
1.2~1.6
2.5
3.5
1.5
2.5
1.8
2.0
1.6~2.0
2.5
3.5
1.8
3.0
2.0
2.2
2.0~2.5
3.0
3.5
2.0
3.0
2.2
2.5
2.5~3.0
3.0
3.5
2.5
3.5
2.5
2.8
3.0~3.5
4.0
4.5
3.0
3.5
2.8
3.2
3.5~4.0
4.0
4.5
3.5
4.0
3.2
3.5
4.0~5.0
4.5
5.0
4.5
4.5
4.0
4.5
5.0~12
0.75t
0.8t
1t
1t
1t
1t
2)其它材料的搭边值选用
对于其它材料的搭边值,则只需用以上的搭边值乘以修正系数,其修正系数值如下:
中碳钢:
0.9
高碳钢:
0.8
硬黄铜:
1~1.1
非金属:
1.5~2
硬铝:
1~1.2
软黄铜:
1.2
铝:
1.3~1.4
7.4工序排布
7.4.1冲压方式布置原则
1)各工序先后应按复杂程度而定.一般以有利于下道工序的进行为准.以保证零件的精度和几何形状的正确.冲孔落料件先冲孔再一步步完成外形的冲裁;
2)当孔到边的距离较小,孔的精度又较高时,先冲外缘,再冲内孔,以保证孔的精度;
3)应尽量避免采用复杂形状的凸模,并避免形孔有尖的凸角,窄槽,细腰等薄弱环节;
4)有严格要求的局部内,外形及位置精度要求高的部位,应尽量在同一工位冲出,如确实有困难,可在相邻的工位连续冲出;
5)分段型切除余料的大型片料,因冲切加工使片料强度变弱,应增设片料宽度方向的导向(一般可以加设平衡顶件);
6)应保证条料载体与零件连接处有足够的强度与刚度.当冲压件上有大小孔或窄肋时应先冲小孔(短边),后冲大孔(长边);
7)凹模上冲切轮廓的间距应小于凹模的最小允许臂厚,一般应大于2.5t,但最小不小于2mm.
8)轮廓周界较大的冲切工艺,尽量安排在中间工位;
9)从精度上考虑多孔同时加工时有利于保持产品上孔的精度,因此有精度关联的孔应尽量设置于一步进行;
10)冲切加工之优先处理顺序有:
邻近孔距离小而又不可一次冲时,应先冲切低精度孔,后加工高精度孔;与外缘邻近孔,当L<2t时,应先加工外形后加工孔;
11)产品有多个测量基准孔时,所有基准孔一定要在同一个工步里加工完成;
12)飞边时尽量避免飞单边,以防拉料;
13)对于精度要求高的脚仔一定要一次冲切出来.
7.4.2弯曲工序布置原则
1)对于冲裁弯曲类零件,应先冲孔再切除弯曲处周边的废料后进行弯曲,最后切除其余废料;
2)靠近弯曲部位的孔有精度要求时,要先弯曲后冲孔,以防弯曲成形时造成孔变形;
3)为了保证弯曲的质量,考虑到材料弯曲成形后的回弹特性,为便于模具的调试.进行弯曲成形设计时,常需将90˚的折弯分解成两个工步完成(预轧与成形),预轧角的大小一般为45˚,特殊情况可以根据工艺的需要进行合理的拆分;
4)对于结构复杂的弯曲件,确不可凭自己的想象,将复杂结构安排在一个工步成形,应根据制造的可行性及折形的特点,将复杂的折形分解成多个简单的折形,逐步完成产品的成形,避免造成重大的损失;
5)对于同一产品中有尺寸关联的多个折形应尽量安排在同一个工步完成,如确实存在困难可以安排在相邻的工位;
6)对于弹片类产品,因根据部品图的要求,认真考虑好材料的料纹方向,避免产品折形部位被拉裂,及产品弹力不足甚至疲劳断裂,因此,一般将材料的料纹方向排布成与产品的折弯线垂直,当有多个折形时,应保证各处折形的弯曲线与料纹方向成30˚~60˚的角度;
7)设计时,应考虑模具的强度与刚度,合理地排布折形加工顺序;
8)在设计时,因对折形方案进行评估,确保工艺可行,对一些没有绝对把握的设计预留更改空间;
9)设计时应充分考虑折形后尺寸的稳定性,要能有效地防止拉料现象发生,尽量避免单边折形,必要时可以增加工艺成形;
10)设计时应认真考虑折形后的脱料,送料及出产品,以及保证折形尺寸稳定的方法.
7.5驳刀口的类别及设计原则
7.5.1分段冲切的驳刀口形式
在连续模中为了飞边飞全并防止接口处发生二次剪切,从而影响产品的质量.因此在产品中设置一些工艺切口,这些工艺切口就是我们通常说的驳刀口.在五金模具中常用的驳刀口有以下类别:
我们公司在连续模设计时采用圆弧形驳刀口,而且常用以下三种规格,详见下图:
7.5.2驳刀口设计原则
驳刀口仅为工艺切口,所以产品不能因为驳刀口而影响产品的功能,并尽量减少将对产品外观质量的影响.因此,驳刀口设置时应遵循以下原则:
1)刃口的分段冲切应有利于简化模具结构,形成的凸模外形要简单,便于加工,并要有足够的强度;
2)应保证产品零件的形状,尺寸,精度和使用要求;
3)内外形轮廓分解后,各段间的连接应平直或圆滑;
4)驳刀口的数量应尽量少,并且驳刀口的位置要避开产品的薄弱部位及外形重要部位(如图纸上有特别要求标示已出来的部位);
5)有公差要求的直边和使用时为滑动配合的边应一次冲切,不可分段冲裁,避免加工误差的积累;
6)复杂外形以及有窄槽或细长臂的部位最好分解,复杂及较大内形最好也分解;
7)驳刀口布设时应考虑到产品的飞边方法,避免做出加工不了的剪公(细小冲公加壮是否能顺利进行);
8)驳刀口的设计必须考虑对产品的影响和公模加工的可行性与加工成本.
7.6导正方式设计
7.6.1导正方式设计原则
1)在片料中排样的第一工位冲导正孔,第二工位必须设计引导针,以后在相应的工位间隔设置引导针,并优先在容易窜动的工位设置引导针;
2)导正孔位置应处于条料的基准面上,一般选在条料裁体或余料上;
3)重要的加工工位前要有引导针;
4)设置引导针的位置与排布工序存在干涉时,可以不布设引导针;
5)必须设置引导针的位置与排布工序有干涉时,可加设空位工位,为引导针布设提供空间;
6)在产品飞边剪断处尽量布设引导针和浮料销,且浮料销在前,引导针在后(靠近产品).
7.6.2引导针(插针)设计
片料的定位对产品的质量意义重大.定位是指冲裁前材料在模具内确定准确位置的相关动作.片料定位的工具有多种多样,其中在连续模引导针(插针)是最常用,也是最有效的精确定位结构,我们公司连续模中引导针常有以下几种.详见下图:
插针类型1应用于中间板上;
插针类型2为浮动插针,应用于打料板中有斜滑块的情况,这样设计可以保证材料在斜滑块作用时片料的稳定.所以在打料板有斜滑块时在1类插针中布设一些2类插针(且2类插针可以适当多些).2类插针中模具自由状态时,图中尺寸H2一般为5~6mm.
插针类型3与类型4应用于中间板位置不够时使用.在模具设计中,一般情况下,选择这两种类型。
注:
1)、插针与“打料板”的装配间隙为:
单+0.01mm;
2)、插针与下模板中的“插针孔”的间隙为:
单+0.015mm。
3)、下模垫板1中的插针孔比下模板中的大1mm,下模垫板2中的比下模垫板1中的大1mm,下模座中的下模垫板2中的大1mm。
4)、模具冲插针孔时,孔的大小比插针大0.03mm,例当选用Φ3的插针时插针孔的大小为Φ3.03。
5)、插针设计时片料上插针孔边沿与片料边沿的距离一般为2~3mm左右,但最小不少于1.5mm.为保证导正精度,在插针孔冲出后,下一步务必要设置一排插针,到第三排以后才可以安装误送针.一般为:
冲插针孔---固定插针---误送针---固定/浮动插针---浮动插针---…---固定插针.
7.6.3引导针(插针)结构设计
1)常用插针的规格
规格
Φ2
Φ3
Φ4
Φ5
应用
一般不选用
优先选用
优先选用
一般不选用
2)插针露出打料板下面标准
产品材料厚度(t)
在模具自由状态下插针直身露出打料面高度(H)
T≤0.3mm
0.3mm
0.3mm<t≤0.5mm
0.4mm
0.5mm<t≤1.2mm
0.5mm
1.2<t≤2.0mm
1.0mm
7.7导料方式设计
7.7.1导料销(浮升两用销)布置要求
1)导料销布置时要能保证条料送入平稳,可靠,因此要求导料销尽量均衡对称布置,浮料高度一致,且间距应根据料宽与料厚灵活选取(间距一般为30~70mm);
2)避免在片料的薄弱部位设置导料销,以防片料与产品变形,影响产品的质量;
3)一般在冲制插针孔前应对称布设一到二对导料销,以便于片料的导入.
7.7.2浮升两用销结构设计
1)浮料组件常用的规格
浮料销规格(ΦA)
管料宽(L)
弹簧(ΦD,TF)
基米螺丝
备注
Φ6
1.5mm
Φ8
M3/8"
Φ8
1.5mm
Φ10
M1/2"
优先选用
Φ10
2mm
Φ13
M5/8"
优先选用
2)片料与打料板最大间隙
由于受加工精度的影响,浮料销很难做到浮料销顶部碰到打料板时,片料与打料板刚好贴合,因此在实际生产中两者间存在一定的间隙(两者间确不可有负间隙),为了模具的正常生产,两者间间隙不可过大,必须遵循以下原则:
材料厚度
片料与打料板间间隙H3(MAX)
料厚≦0.5mm
0.05mm以下
料厚0.5mm以上
0.2mm以下
7.7.2设计实例
图中:
1)浮料销与下模板的装配间隙为:
单+0.02mm,浮料销用弹簧一般为圆线螺旋弹簧;
2)浮料销浮料高度H的设计需遵循以下原则:
浮料高度一般为20mm左右,保证片料最低处比下模镶件露出模面的最高处高3~5mm.当两者存在矛盾时以后一原则为准.
3)打料板上的避位孔径:
ΦA+2mm,
避位深度:
H1+H2-t,
其中浮料销头部的高度H2一般为4~5mm.浮料槽宽H1一般为1.5t,最小为1.2mm.t为材料厚度.
7.8顶针和顶料块组件设计
7.8.1顶针设计
顶针常用于产品最终切断处,风吹送出产品及向下折90°时将品顶离模面.大小一般为Φ2,Φ3;顶针需将产品顶离模面2~3mm.顶针设计及装配的要求详见下图所示:
7.8.2顶料块组件设计
顶料块设计有以下基本要求:
1)顶料块的浮料高度H与浮料销浮料高度相同;
2)每个顶料块均用2个Φ8的TF或DF弹簧,M3/8"基米螺丝;
3)顶料块组件设计及装配的具体要求详见下图,下图可做设计时的参照;
4)顶料块与扣件的材质均为K460油钢;
5)顶料块尺寸规格
宽度尺寸(A/mm)
3,5
长度尺寸(L/mm)
30,50,70,90
7.9杯头螺丝,塞打螺丝布设
7.9.1杯头螺丝
1)杯头螺丝加工
螺丝规格
机加工底孔
手工加工底孔
过孔
杯头孔
杯头孔沉孔深
锁牙深度
牙距
Φ5/32"
Φ3.4
Φ3.2
Φ4.5
Φ7
9
5
0.7
Φ3/16"
Φ4.4
Φ4.2
Φ5.5
Φ9
10
6
0.85
Φ1/4"
Φ5.4
Φ5.2
Φ7
Φ11
10
10
1.05
Φ5/16"
Φ6.7
Φ6.5
Φ7.5/Φ9
Φ12
15
15
1.3
Φ3/8"
Φ7.3
Φ7.2
Φ10.5
Φ15
15
15
1.55
Φ1/2"
Φ10.7
Φ10.7
Φ13.5
Φ20
20
20
1.8
Φ5/8"
Φ13.6
/
Φ16.5
Φ23
20
/
2.1
Φ3/4"
Φ16.6
/
Φ20
Φ26
25
/
2.5
备注:
1)连续模中间板用Φ5/16"螺丝时,杯头孔沉孔深9mm;
2)冲公,轧公,镶件的沉孔深度在杯头螺丝在模面以下,不影响避位的前提下灵活控制;
3)上表杯头螺丝的深度是根据模具装配时模面高出螺丝顶部5mm左右这一原则制定的.
2)常用锁模杯头螺丝规格与布置
规格
螺丝孔中心到模板边沿的距离
螺丝间的距离
Φ1/4"
12mm(公模共享时最小可为10mm)
做小模具时用
Φ5/16"
15mm
≦150mm
Φ3/8"
15mm
≦180mm
1)杯头螺丝在模具中的装配形式
7.9.2塞打螺丝布设
1)塞打螺丝孔加工
规格
攻牙底孔
过孔
沉头孔
M1/4"
Φ5.4
Φ7.5/Φ9
Φ5/16"
M5/16"
Φ6.7
Φ10.5
Φ3/8"
M3/8"
Φ7.3
Φ13.5
Φ1/2"
2)塞打螺丝布设要求
规格
螺丝孔中心到模板边沿的距离
螺丝间的距离
M1/4"
12mm(公模共享时最小可为10mm)
/
M5/16"
15mm
≦150mm
M3/8"
15mm
≦180mm
一般情况下应优先考虑选用等高套筒组件,当模具的位置不够时才考虑选用塞打螺丝.
7.10误送组件设计
误送检知设备可以有效地保证模具的安全,是连续模中不可或缺的设备,它检测的是条料送进的准确度。
当然是在产品精度要求很高情况下才使用的,对于一般要求的产品,不采用误送料检知设备。
误送检知设备设计时应有以下基本原则:
1)误送检知设备应尽量靠前安装,最佳位置为定位孔冲出后的第三步,一般为:
冲导正孔---固定导正插针---误送针---固定导正插针---……---固定导正插针;
2)误送检知设备有两种装配方式,我们设计时,多采用装在上模的方式,一般不采用装在下模的方式;
3)安装槽必须在“凸模固定板”的正面上加工,槽尺寸具体由购买的通电开关(或关联销)尺寸决定;
3)误送检知用弹簧为:
WL圆线轻小荷重弹簧;
4)图中H尺寸为10~15mm;
5)误送针的设计及装配要求可参照上图;
6)误送针的设计及装配的其它要求:
导正插针规格(ΦC)
Φ2
Φ3
Φ4
Φ5
误送针规格(ΦB)
Φ4
Φ5
Φ6
Φ6
误送弹簧规格
Φ6
Φ8
Φ8
Φ8
基米螺丝规格
M5/16"
M3/8"
M3/8"
M3/8"
备注
一般不选用
优先选用
优先选用
一般不选用
根据装配形式可以分为以下两类,详见下图:
7.11吹风设计
在连续模中,为顺利地送出产品,节约成本,在模具设计时我们尽量设计成片料推产品的出产品模式,而当产品尺寸太小或产品的结构不易由片料推出时,我们可以设计成风送模式.我们常用的吹风有以下两种规格4X6XΦ2与6X8XΦ3.在进行吹风设计时有以下基本原则:
1)吹风布设的位置,应尽量靠近产品吹风口垂直于产品的出料方向,当产品尺寸较大时可以布设2个以上吹风;
2)吹风布设时应考虑对产品的影响,为避免在产品上产生压印,吹风布设的位置尽量在产品的废料区,也可以布设在下模镶件中,或片料区以外;
3)吹风与下模板的装配间隙为0.04mm(单边间隙0.02mm),吹风与下模垫板1的装配间隙为0.2mm(单边间隙0.1mm);
4)在自由状态下吹风的风口底部一般露出模面1mm,设计时还应根据产品的结构,顶料的方式,对其进行灵活调整;
5)吹风的具体结构与装配形式见下图所示.
6)产品料厚在0.3mm以下(包括0.3mm),采用产品推产品的出产品方式时,也应设计吹风,以备产品推产品的出料方式不成功时补救.
7)产品料厚在0.8mm以上(包括0.8mm),废料采用斩刀剪断面出时,为防止斩刀拉料,打料板中需设计镶件,用镶件对斩刀进行横向定位.如下图所示:
7.12管位设计
在单工序模中,管位的设计是模具设计中的一个非常重要的方面.管位的好坏直接影响产品尺寸精度及其稳定性.
管位设计的基本要求为:
可靠,能有效地保证产品尺寸的稳定,装折容易,调数快捷.
7.12.1管位方式选用原则
1)可以设计内管位的,则以内管位为主(至少两个,且距离不能太近),再加外管位,这样能快速准确的对产品进行定位,生产效率较高;
2)一般冲裁模,内管位尽量选用圆孔,外管位使用定位销.其优点是效果好,成本低;
3)折形模的外管位,采用定位块,而不用定位销,内定位尽量采用方孔;(原因为:
定位块比定位销易调节,定位销无法防止拉料.)
4)管位布设时应注意对产品的防反.(一般选择在产品中的孔,或产品中的缺口处设置防反销)
7.
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