K09-變壓器鐵心級進模設計
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實習(調研)報告
一.級進模的來源及意義
由于采用模具進行生產(chǎn)能提高生產(chǎn)率、節(jié)約原材料、降低生產(chǎn)成本,在一定的尺寸精度范圍內能夠保證產(chǎn)品零件的互換性,因此在我國各行業(yè)得到廣泛的應用。模具是機械、電子、輕工、國防等行業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。由此可見,模具設計與制造技術在國民經(jīng)濟中的地位十分重要。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術的迅速發(fā)展,對模具的使用壽命、尺寸精度和表面質量等不斷提出新的更高的要求。
模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備,是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎,是衡量一個國家生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標志之一,模具已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。
隨著改革開放和國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,推動了模具技術和模具工業(yè)的新發(fā)展,在儀器儀表、家用電器、交通、通訊等各行業(yè)中,有70%以上的產(chǎn)品是使用模具加工成型,模具設計水平的高低、模具制造能力強弱以及模具質量的優(yōu)劣,直接影響各種產(chǎn)品的質量、經(jīng)濟效益的增長及整體工業(yè)水平的提高,現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品種發(fā)展和生產(chǎn)效益的提高,在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術經(jīng)濟水平。模具工業(yè)已成為高新技術產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分,現(xiàn)代模具是高技術背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術水平的高低,在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力,因此已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志。
現(xiàn)代的模具工業(yè)已經(jīng)從傳統(tǒng)的模具工業(yè)發(fā)展到了現(xiàn)代模具工業(yè)的新階段,這個階段的標志就是從一個傳統(tǒng)的、基本上是勞動密集型的一個產(chǎn)業(yè),發(fā)展到技術密集型和資金密集型的產(chǎn)業(yè)。現(xiàn)在要生產(chǎn)模具,再用手工的方法不行了,必須要用先進的軟件來設計,必須要有更高精度的數(shù)控設備來加工。我覺得這是現(xiàn)代模具工業(yè)的一個特點。這個特點決定了它的投入大,它對人才的要求就更高。
同時,模具產(chǎn)業(yè)帶動作用很強?,F(xiàn)在很多地方開始重視模具行業(yè)的發(fā)展了,他們認識到當?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)優(yōu)勢如果要發(fā)展,不發(fā)展相應的模具產(chǎn)業(yè)就沒有后勁。模具是效益放大器,模具是供給制品產(chǎn)業(yè)的,可以使相關工業(yè)的效益比自身增加約一百倍,因此它的帶動作用就大。模具的發(fā)展,不光是帶動了自己行業(yè)的發(fā)展,而且向全國各地方提供模具,實際上是支持了全國相關行業(yè)的發(fā)展。
目前,信息(IT)產(chǎn)品的需求量與日俱增,并向“輕,薄,短,小”發(fā)展,IT制件的精密級進沖模的開發(fā),有很大的難度。IT制件具有材料厚度超薄(材料厚度為0.02mm-0.6mm),形狀微小,性狀和位置精度高,成形工藝復雜,生產(chǎn)批量大等特點。材料薄,因此沖裁間隙很小,接近無間隙沖裁,沖模刃口的設計和加工難度很大,沖裁間隙的均勻性和工藝穩(wěn)定性很難保證,模具壽命也難保證;由于材料超薄,在級進模的高速沖壓成形過程中,條料送進的平穩(wěn)度、送進步距的精度、模具的精確導向都難以保證;在條料送進過程中,由于材料太薄,還容易引起疊片、真空吸附、跳屑等問題;由于彎曲部位的形狀精度要求很高,如電腦類產(chǎn)品上的連接器的接觸零件,在高速沖壓的卸載過程中容易產(chǎn)生彎曲回彈,彎曲部位形狀精度難以保證。這些都對精密高速冷壓模的成形工藝的制定,模具的設計和加工,高速沖壓條件提出了極高的要求,給超薄,超微,高精度IT制件的高速冷壓模具的開發(fā)帶來了很大的困難。
模具是制造業(yè)的重要基礎工藝裝備,是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎之一。級進模是一種精密、復雜的沖壓模具,它具有高效率、高精度和高壽命等優(yōu)越性,適應于沖壓行業(yè)的自動化生產(chǎn)。級進模設計涉及沖壓成形理論、沖壓工藝、排樣設計、產(chǎn)品展開尺寸計算、模具結構設計、產(chǎn)品的成形仿真以及模具材料選擇等許多關鍵技術。因此,對級進模設計進行研究是十分有意義的。
二.國內外級進模發(fā)展狀況
我國考古發(fā)現(xiàn),早在2000多年前,我國已有沖壓模具被用于制造銅器,證明了中國古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就就在世界領先。1953年,長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間,該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國于20世紀60 年代開始生產(chǎn)精沖模具。我國沖壓模具無論在數(shù)量上,還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展,但與國家發(fā)展的經(jīng)濟需求和世界先進水平相比,差距仍很大,一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口,特別是中高檔轎車的覆蓋件模具,目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模,已趨供過于求,市場競爭激烈。
現(xiàn)代模具行業(yè)是技術、資金密集型的行業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務的同時,也直接為高新技術產(chǎn)業(yè)服務。由于模具生產(chǎn)要采用一系列高新技術,如 CAD/CAE/CAM/CAPP 等技術、計算機網(wǎng)絡技術、激光技術、逆向工程和并行工程、快速成型技術及敏捷制造技術、高速加工及超精加工技術等等。因此,模具工業(yè)已成為高新技術產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分,現(xiàn)代模具是高技術背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術水平的高低,在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力,因此已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志。
國外級進模CAD/CAE/CAM的研究始于上世紀60年代末,70年代便有初步應用,但僅限于二維圖形的簡單沖裁級進模,其主要功能如條料排樣、凹模布置、工藝計算和NC 編程等。彎曲級進模CAD/CAM系統(tǒng)出現(xiàn)在80年代,如日本日立公司和富士通公司的彎曲級進模系統(tǒng)等。為了能夠適應復雜模具的設計,富士通系統(tǒng)采用了自動設計和交互設計相結合的方法。
我國是進入80年代后才開始研制級進模的,盡管經(jīng)歷了近二十年的努力,從無到有,有了較大的發(fā)展。與國外工業(yè)發(fā)達國家比較,我國的多任務位級進模技術仍然存在較大的差距,主要表現(xiàn)在:①沖壓工序比較單一,多數(shù)以沖裁級進模為主,少部分為沖裁拉深級進模,模具結構比較簡單、功能性不強。②模具模板幅面尺寸比較小,屬中小型級進模。③模具精度不高,沖裁間隙誤差在0.0l5mm以上,制件產(chǎn)品易產(chǎn)生毛刺。④模具使用壽命相對較短,一般一次刃磨在50萬次以內,模具材料主要以普通模具鋼為主或采用硬質合金。
另外,我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低,模具自產(chǎn)自配比例過高。國外模具自產(chǎn)自配比例一般為30%,我國沖壓模具自產(chǎn)自配比例為60%。這對專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響。現(xiàn)在,技術要求高、投入大的模具,其專業(yè)化程度較高,例如覆蓋件模具、多任務位級進模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低。
20年來我國模具制造水平有了很大的提高,模具的CAD/CAM已經(jīng)很普遍,CAM/CAPP也在積極推廣。如今我國生產(chǎn)的模具精度已達到微米級,與20年前相比,模具壽命提高了幾十倍,模具生產(chǎn)周期縮短了約3/4,模具的標準件使用覆蓋率從幾乎是零達到45%左右。我國的沖壓模具將呈現(xiàn)的發(fā)展趨勢:(1).模具日趨大型化。這是由于模具成型的零件日漸大型化和高生產(chǎn)效率要求而發(fā)展的一模多腔所造成的。(2).模具的精度越來越高。10年前,精密模具的精度一般為5微米,現(xiàn)在已達到2~3微米,不久1微米精度的模具將上市。這要求超精加工。(3).多功能復合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復合模具除了沖壓成型零件外,還擔負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務,對鋼材的性能要求也越來越高。
我國模具總量雖然已位居日、美、德之后,但設計制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等發(fā)達國家落后許多,也要比英國、加拿大、西班牙、葡萄牙、韓國、新加坡等有差距。
近年來,人們也意識到模具技術是與被加工材料、模具加工設備和模具材料密切相關的,因此,不能完全照搬國外的模具結構和標準,必須有適用于本國國情的模具設計思想和理論。國內級進模技術面臨如何在消化吸收國外先進模具技術的基礎上,結合本國的國情來設計制造自己的模具產(chǎn)品這一重大課題。隨著我國工業(yè)化進程的加速,高精度多任務位級進模的需求將會越來越大,在模具設計、制造方面,國內迫切需要有自己的理論指導和實踐經(jīng)驗來實現(xiàn)高品質模具國產(chǎn)化。
目前,世界上高速沖床的行程速度可達4000次/min,在日本,IC引腳框架的實用沖壓速度為300次/min~500次/min,接插件端子的實用沖壓速度為800次/min~1000次/min,金屬薄片的實用沖壓速度為1500次/min~2500次/min,而我國目前生產(chǎn)的接插件模具用于實際生產(chǎn)的最高速度在500次/min左右。我們廠所引進的沖床有30%為高速精密沖床,目前均投入大量生產(chǎn)。實用沖壓速度可達800次/min~1000次/min。
高速加工技術的出現(xiàn)和發(fā)展,為高速沖壓模具的制造提供了技術支持,自20世紀30年代德國Carl Salomon博士首次提出高速切削概念以來,經(jīng)過50年代的機理與可行性研究,70年代的工藝技術研究,80年代全面系統(tǒng)的高速切削技術研究,到90年代初,高速切削技術開始進入實用化,到90年代后期,商品化高速切削機床大量涌現(xiàn),21世紀初,高速切削技術在工業(yè)發(fā)達國家得到普遍應用,正成為切削加工的主流技術。高速加工技術的出現(xiàn),為模具制造技術開辟了一條嶄新的道路。盡可能用高速加工來代替電加工,是加快模具開發(fā)速度、提高模具制造質量的必然趨勢。高速加工的加工精度高、表面質量好,生產(chǎn)效率很高,在模具工業(yè)中的應用效果非常好,傳統(tǒng)的電加工工藝無法與之匹敵,完全符合現(xiàn)代制造技術“高效率、高精度和高度自動化”的發(fā)展方向,有廣闊的應用前景。
信息技術(IT)制件,如集成電路引線框架、混合集成電路端子、液晶顯示屏端子、電腦端子、通信類(如手機)端子、數(shù)碼相機支承件等等,都是信息產(chǎn)品上的重要載體,在信息產(chǎn)品中起著連接、支承、互聯(lián)導電與轉換等作用,這些IT制件的設計與制造對于信息產(chǎn)品使用性能的發(fā)揮和集成化程度的提高至關重要。
精密高速級進模被廣泛應用于精密IT制件的生產(chǎn)制造中?,F(xiàn)在,IT制件的需求量與日俱增,并向“輕、薄、短、小”的方向發(fā)展,這給設計、制造精密級進模以及高速沖壓成形帶來了很大的困難。解決這些關鍵技術問題,實現(xiàn)IT制件的產(chǎn)業(yè)化,是目前精密級進模行業(yè)和企業(yè)的迫切需要。
關鍵技術問題研究分析
1.超薄、微型、精密IT制件的級進沖模開發(fā)技術
IT制件具有材料厚度超薄(材料厚度為0.02mm~0.6mm)、形狀微小、形狀和位置精度高、成形工藝復雜等特點。由于沖裁間隙很小,接近無間隙沖裁,因此沖模刃口的設計和加工難度很大,沖裁間隙的均勻性和工藝穩(wěn)定性很難保證,模具壽命也難以保證;由于材料超薄,在級進模的高速沖壓成形過程中,條料送進的平穩(wěn)度、送進步距的精度、模具的精確導向都難以保證;在條料送進過程中,由于材料太薄,還容易引起疊片、真空吸附、跳屑等問題;由于彎曲部位的形狀精度要求很高,如手機充電接口處的彈片連接器,在高速沖壓的卸載過程中容易產(chǎn)生彎曲回彈,彎曲部位形狀精度難以保證。這些都對精密高速級進沖模的成形工藝的制定、凸凹模的設計和加工、高速沖壓條件提出了極高的要求,給超薄、微型、精密IT制件的高速級進模的開發(fā)帶來了很大的困難。
2.窄間距制件的精密級進沖模技術
窄間距制件的生產(chǎn)是精密沖壓領域中特別困難的技術,所能達到的技術指標目前還遠低于其他的IT制件。由于間距小,制件自身的剛度低,其形狀容易在后續(xù)的工步中受到影響,并且在水平方向上的偏移很難修正,工步安排不合理將導致整個模具設計的失敗,如果制件具有彎曲特征,彎曲角度的不穩(wěn)定還會造成制件報廢。間距小不僅導致了工步數(shù)目和排樣難度增加,而且會使凸凹模間隙穩(wěn)定性和凸模強度難以保證,使凸模刃口的設計、制造更加困難。多引腳集成電路(IC) 引線架就是最典型的窄間距制件,其材料厚度很薄,各引線腳之間的距離很窄,且各引線腳腳數(shù)越多,引腳之間的間距就越窄,其精密級進模的設計、制造以及沖壓成形的技術難度越大,引線腳數(shù)目是判斷IC引線架制造水平的標志。目前,中國臺灣生產(chǎn)的引線腳數(shù)目在128腳以上,日本及歐美達生產(chǎn)的引線腳數(shù)目250腳以上,在我國內地,某些廠家已經(jīng)達到一次沖64引線腳以上的水平,128線以上的多引腳集成電路引線架(或線間距0.12mm)生產(chǎn)用的級進沖模,目前國內仍然不能生產(chǎn),進口價格也非常昂貴。
3.精密IT制件級進模的高速沖壓技術
提高精密級進模的沖壓速度可以大大提高IT制件的生產(chǎn)率。目前,世界上高速沖床的行程可達4000次/min。在日本,IC引腳框架的實用沖壓速度為300次/min~50次/min,接插件端子為800次/min~1300次/min,金屬薄片沖裁為1500次/min~250次/min。我國目前生產(chǎn)的接插件模具用于實際生產(chǎn)最高沖壓速度在500次/min左右。IT制件的產(chǎn)量都是以億為單位來計算,其巨大的產(chǎn)量和高效的生產(chǎn)率需要沖壓速度來保證。但是在提高沖壓速度的同時,首先必須面對和解決的關鍵技術問題:
(1)高速沖床的穩(wěn)定性和精度問題 目前,國內擁有的精密高速沖床多為曲軸式,這類機床生產(chǎn)時振動較大,正常生產(chǎn)時只能用到最高沖壓速度的60%左右, 而且由于機床平行度等精度不夠,使得沖壓精度也難以提高。
(2)送料問題 由于材料厚度超薄、沖壓速度很高,在送料過程中會出現(xiàn)疊片、跳屑、條料彎曲等問題。這都給精密級高速級進模的沖壓速度的提高帶來了很大的阻礙。
(3)模具發(fā)熱問題 當精密級進模的沖壓速度提高時,模具溫度也會顯著提高,進而造成模具材料變軟和模具變形等問題,模具發(fā)熱嚴重制約了沖壓速度和生產(chǎn)效率的提高。
4.模具壽命的提高技術
精密級進模的連續(xù)沖壓過程中,模具與材料接觸次數(shù)往往在幾千萬甚至幾億次以上,沖壓速度達到每分鐘幾百次甚至幾千次,在長時間的連續(xù)沖擊力的作用下,沖裁凸模易受沖擊載荷以及壓力機引起的振動而啃傷刃口;容易產(chǎn)生金屬疲勞,進而使模具失效;沖壓速度的提高也將引起模具的發(fā)熱,使模具材料變軟和變形;高速沖模目前所使用的模具沖切部位大多為含鈷的硬質合金,在沖壓過程中使用潤滑油容易引起刃口材料失鈷,使模具刃口磨損加劇;全面提高模具的耐摩、 耐熱、抗疲勞、抗沖擊、抗腐蝕等性能,才能達到提高模具壽命的目的。
5.模具設計與制造的柔性化技術
級進模是計算機、通信、汽車、家電等行業(yè)的重要生產(chǎn)工裝。然而級進模專業(yè)設計人才的匱乏和級進模設計方法的總體滯后,嚴重制約了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和提高,因此級進模CAD系統(tǒng)的開發(fā)工作十分重要。世界各主要工業(yè)發(fā)達國家也正在大力發(fā)展精密高速級進沖模柔性化和智能化的設計與制造技術。目前我國設計人員大部分還是憑借設計經(jīng)驗進行排樣設計和確定模具結構;即使部分采用了計算機輔助技術的設計部門,真正能利用大型CAE軟件進行沖壓仿真來指導設計的還為數(shù)很少。
關鍵技術解決方案
解決IT制件的精密級進模的關鍵技術,必須從系統(tǒng)工程的角度出發(fā),綜合地考慮各種影響因素,針對模具設計、模具材料選用、模具制造、工藝處理、高速沖壓等過程,全方位的提高模具質量、產(chǎn)品質量、沖壓速度、模具壽命等。
(1)優(yōu)化模具設計 運用數(shù)值模擬技術分析精密級進模的高速沖壓過程中的彎曲回彈、熱效應、速度效應、金屬的塑性變形等,分析整個模具在生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性并找出最危險的部位,采用確保成品具有最大剛度的排樣方式、最優(yōu)化的沖壓工序、模具刃口、模具結構,實現(xiàn)最優(yōu)化的模具設計。
(2)采用新型模具材料 目前,國外高速沖壓的模具材料已經(jīng)采用陶瓷材料和納米級的硬質合金,但是我國還沒有使用這些材料的相關經(jīng)驗,這需要通過大量試驗獲得各類不同的材料和模具性能數(shù)據(jù)。
(3)應用超精密加工手段 綜合日本和歐美先進加工手段和工藝的特點和優(yōu)勢,通過線切割與磨削工藝的交叉運用,減少模具加工過程的變形,以保證模具加工精度。
(4)特殊處理工藝的應用 對模具刃口進行超深冷處理工藝,通過長時間的高低溫循環(huán)過程實現(xiàn)馬氏體向奧式體的接近完全轉化,并使這種轉化達到穩(wěn)定狀態(tài);在表面處理技術方面,可以運用新的噴涂技術,來提高模具表面性能。
(5)解決高速沖壓過程中的難題,提高沖壓速度 雙向送拉條料、控制氣壓和氣密性等方式是解決高速沖壓過程中超薄材料送料難、跳屑、真空吸附等問題的有效措施;另外,數(shù)控送料系統(tǒng)和高精檢測系統(tǒng)也是保證條料順利送進的重要保證??梢圆捎镁哂薪档湍>邷囟裙δ艿臐櫥瑒?、采用吹冷技術等措施以降低模具溫度。
(6)合理運用沖壓潤滑劑和潤滑方式 結合高速沖壓和材料金相分析試驗, 研究沖壓潤滑劑與沖模材料的化學匹配關系,合理、科學的采用潤滑劑和潤滑方式,可以大幅降低因摩擦和潤滑劑腐蝕等原因對模具壽命造成的影響。
(7)采用高精度、高性能的加工設備和沖壓設備 高精度、高性能的加工設備和沖壓設備是提高模具質量和沖壓速度的基本保證。目前我國的這些設備幾乎全部依賴進口,盡快提高我國精密裝備的制造水平,這是我國裝備制造業(yè)面臨的艱巨任務。
三.級進模研究目標、研究內容、研究方法、研究手段
針對級進模關鍵技術問題,立足于我國模具技術現(xiàn)狀,在級進模設計技術領域開展研究工作,結合研制一套多工位精密復雜零件的級進模的具體實例,說明級進模的設計流程,并對研究成果進行驗證。具體包括:
(1)從沖壓成形理論入手,探討了金屬在塑性狀態(tài)下的力學行為和特征,包括塑性變形的力學基礎、板料沖壓成形的力學特點及求解方法和沖壓成形極限,從中找出板料沖壓變形的基本規(guī)律。
(2)對典型級進模中包含的沖裁、彎曲、翻邊、局部成形和整形等工序變形特征進行了分析:推導了各沖壓工序的應力應變求解關系式,這些工作將為級進模設計和計算提供理論依據(jù)。
(3)以系統(tǒng)的觀念看待級進模的設計過程,給出設計流程圖:探討了排樣設計的一般原則:并總結出級進模常用工序的展開尺寸計算公式、典型工序的成形方法及主要零部件的設計方法。
(4)通過對典型級進模的詳細設計、計算以及對產(chǎn)品重要部位的成形仿真,建立一種多工位精密復雜級進模設計方法體系,驗證其研究成果。設計部分包括模具排樣圖設計、結構設計以及各模具零件的設計:計算部分包括帶料精度計算,產(chǎn)品展開尺寸計算和模具壓力中心計算等;考慮到產(chǎn)品在仿真軟件中建模的復雜性,以及應盡量縮短模具的開發(fā)周期,且產(chǎn)品中重要、復雜(有尺寸、形狀精度要求)部位的成形仿真結果即可代表整個產(chǎn)品的成形仿真結果,故僅對產(chǎn)品的重要、復雜部位進行成形仿真。
沖壓工藝與模具設計是進行沖壓生產(chǎn)的重要技術準備工作。沖壓工藝與模具設計結合工廠的設備、人員等實際情況,從零件的質量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、勞動強度、環(huán)境及生產(chǎn)的安全性各個方面綜合考慮,選擇和設計出技術先進、經(jīng)濟上合理、使用安全的方案和模具結構以使沖壓件的生產(chǎn)在保證達到設計圖樣上所提出的各項技術要求外,盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產(chǎn)。一般來說,設計的主要內容及步驟包括:
(1)工藝設計
①零件及其沖壓工藝分析 根據(jù)沖壓件產(chǎn)品圖,分析沖壓件的形狀特點、精度要求、原材料尺寸規(guī)格和力學性能,并結合可供選用的沖壓設備規(guī)格以及模具的產(chǎn)批量等因素,分析零件的沖壓工藝性。良好的沖壓工藝性應保證材料消耗少、工序數(shù)目少、占用設備數(shù)量少、模具結構簡單而壽命高、產(chǎn)品質量穩(wěn)定、操作簡單。
②確定工藝方案,主要工藝參數(shù)計算 在沖壓工藝性分析的基礎上,找出工藝與模具設計的特點與難點,根據(jù)實際情況提出各種可能的沖壓工藝方案,內容包括工序性質、工序數(shù)目、工序順序及組合方式等。有時同一種沖壓零件也可能存在多個可行的沖壓工藝方案,通常每種方案各有優(yōu)缺點,應從產(chǎn)品質量、生產(chǎn)效率、設備占用情況、模具制造的難易程度和使用壽命高低、生產(chǎn)成本、操作方便與安全程度等方面進行綜合分析、比較,確定出適合于現(xiàn)有生產(chǎn)條件的最佳方案。
此外,了解零件的作用及使用要求對零件沖壓工藝與模具設計是有幫助的。
工藝參數(shù)指制定工藝方案所依據(jù)的數(shù)據(jù),如各種成形系數(shù),零件展開尺寸以及沖裁力、成形力等。計算有兩種情況,第一種是工藝參數(shù)可以計算得比較準確,如零件排樣的材料利用率、沖裁壓力中心、工件面積等;第二種是工藝參數(shù)只能作近似計算,如一般彎曲或拉深成形力、復雜零件坯料展開尺寸等,確定這類工藝參數(shù)一般是根據(jù)經(jīng)驗公式或圖表進行粗略計算,有些需要通過實驗調整;有時甚至沒有經(jīng)驗公式可以應用,或者因計算太繁雜以至于無法進行,如復雜模具零件的剛性或強度校核、復雜沖壓零件成形力計算等,這種情況下一般只能憑經(jīng)驗進行估計。
(2)選擇沖壓設備
根據(jù)要完成的沖壓工序性質和各種沖壓設備的力能特點,考慮沖壓加工所需的變形力、變形功及模具閉合高度和輪廓尺寸的大小等主要因素,結合工廠現(xiàn)有設備情況來合理選定設備類型和噸位。常用沖壓設備有曲柄壓力機、液壓機等,其中曲柄壓力機應用最廣。沖裁類沖壓工序多在曲柄壓力機上進行,一般不用液壓機;而成形類沖壓工序可在曲柄壓力機或液壓機上進行。
(3)模具設計
模具設計包括模具結構形式的選擇與設計、模具結構參數(shù)計算、模具圖繪制等內容。
模具圖由總裝圖和非標準件的零件圖組成??傃b配圖主要反映整個模具各個零件之間的裝配關系,應該對應繪制說明模具構造的投影圖,主要是主視圖和俯視圖及必要的剖面、剖視圖,并注明主要結構尺寸,如閉合高度、輪廓尺寸等。習慣上俯視圖由下模部分投影而得,同時在圖紙的右上角繪出工件圖、排樣圖,右下方列出模具零件的明細表,寫明技術要求等。零件圖一般根據(jù)模具總裝圖測繪,也應該有足夠的投影和必要的剖面、剖視圖以將零件結構表達清楚。此外,要標注零件加工所需的所有結構尺寸、公差、表面粗糙度、熱處理及其他技術要求。
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