模具高效率加工方式：高速沖最全面最具細節的闡述
????????1、 一般先裁邊,沖導正,打預斷,壓線,打凸點,撕口,(切口,拉伸),后沖孔落料,壓毛邊,成形,分兩步折彎的,先成形一半,后成形另一半。
????????2、 在沖孔落料時,一般先沖小孔,后沖大孔;先沖落成形周邊的廢料,再落其它部位的余料:因為沖小孔若放在后面,那麼它在沖裁時,沖子四周對應料帶上的部位可能有缺口(前面已沖過的孔),這樣,沖子在沖壓過程中,將會引起受力不均(會產生側向力),本來小孔沖子強度很弱,加之受力不均,極容易折斷,當然這僅是大多數情況,有時根據實際情況需要,小孔沖隻能排在后面,不過辦法還是有的,如果沖子厚度實在太小,可入行補強:A:採用脫板精密導向;B:沖子採用PG(光學研磨)加工.
????????3、確定是否采用裁邊:
????????裁邊一般用在連續模和落料模上,它的作用起粗定位,在試模時便于送料;有的裁邊還兼有沖外形的作用,如果模具先沖定位針孔,接著馬上用引導針導正,一般不用裁邊了;沒有引導針的,要先裁邊,用來定距,一般用在落毛胚的落料模中.
????????裁邊的沖子形狀有以下幾種﹕
????????a:這種沖子常用於落料模和厚材裁邊中,定位精度低,它的長=步距,寬隻要保証沖子強度即可,常取3.0~6.0
????????b:這種沖子頭部有一個3/4的圓弧(R常取0.3~0.6),它的長<=步距,目的裁邊廢料卡在裡面,防止跳屑,常用於沖薄材高速模具
????????c;這種沖子同B一樣,是它的變羿,其中V形的作用用來卡隹裁邊廢料防止翻轉跳屑,它的角度為50°~70°
????????d:這種沖子既裁邊又兼落外形.
????????這種臺階頭部目的起導向作用,減少側向力.
????????4、預斷,將要斷,但未斷的意思(一般放在工站前面)
????????由於小五金電子產品往往有電鍍要求,為電鍍方便,沖出來的小產品并不直接落料,而是打個預斷留在料帶上,電鍍后,再用手或機械折兩下即可取下來.預斷:兩面都要切,每邊切進的深一般為材料厚度的4/1,這樣隻需折兩下(往上-往下)就可以產品摘下來;預斷沖子和入子頭部的寬度為0.02~0.05,角度50°~70°,其長度比預斷線的長度每邊大0.2~0.5即可.
????????說明:為了便於加工和備料以及校模,一般每個廠的各塊模板的厚度實行了標準化,厚度大小都規定了(特殊情況除外),在連續模中由於是料帶的形式,為了方便控制料帶的預壓量和模板的平衡性,常在脫料板中間磨出一個料帶槽:其槽的深度=材料厚度-0.03~0.05(也就是說預壓量為3~5條),槽的寬度比料帶的寬度大2~4mm即可.因此脫料板的厚度常隨材料厚度變化而變化,其大小=脫料板規定厚度+材料厚度-0.03~0.05不過在工程模中,一般不需磨產品槽:因為工程模產品一般較大而不像連續模料帶那樣窄而細長,也就是說工程模脫料板厚度一般不變.
????????5、確導正孔的大小及位置
????????一般的連續模都要沖導正,以便后工序的精確定位,在工程模中常用產品零件上的內孔或外形來實現下一工序的定位,若既無內孔,外形又不能用來定位,那麼隻得借助工藝孔了:如第一工程打凸胞,第二工程落外形這種情況,那麼隻好在第一工程中在外形的對角同時沖兩個工藝孔(孔大小與材料厚度有關:常用?3.0~6.0)以便下一工序的定位高速沖壓模具設計知識
????????第一步:產品圖的公差縮放縮放原理:
????????由于產品沖出來之后,總是存微小的毛邊:其內孔一般偏小,外形一般偏大,至于毛邊的大小,與沖裁間隙和沖子,刀口的鋒利程度有關:沖裁間隙越大,毛邊俞大,沖子,刀口鈍化后,毛邊也會增大,故沖子,刀口沖了一定的時間后,常常需要將刃口磨去0.3~1.0,其毛邊到底大多少也與材料厚度有關:一般薄材(T<=0.5)雙邊大0.01~0.02,厚材(T>0.5)大0.01~0.05
????????第二步:產品圖的尺寸展開
????????展開原理:利用體積不變的原則:用某一截面的總面積去除以材料厚度可得到該方向的展開長度,其實展開就是同一尺寸也因各人經驗而羿,沒有絕對的一個數值,只要在公差范圍即可.
????????展開要點:步驟如下
????????1:看懂產品圖,想象出它的立體形狀以及詳細細節的形狀(展開前的基本要求)
????????2:弄清楚產品的材厚和材質
????????3:具體展開計算
????????①用體積法(一般適合有變薄的彎曲)
????????②開計算公式由于產品在彎曲過程中有的地方被拉長或壓縮但總可以找到某一層的彎曲線長度是不變的,這一不變的層叫中心層(不是中間層),我們就是利用中心層來進行展開的;因此,我們要想入行展開,就必須找出中心層,如圖2設中心層系數為K,彎曲內半徑為r,材料厚度為t,彎曲角為a,L1,L2為直線部分長度,展開長度值為L,,那麼則有L=L1+L2+2π(r+kt)a/360中心層系數K的大小根據實踐經驗可按下列公式選取
????? ①當r/t<=0.50時 k=0.25
????? ②當0.5<r/t<=1.0時 k=0.25~0.30
????? ③.0<r/t<=2時 k=0.30~0.35
????? ④.0<r/t<=4時 k=0.35~0.40
????? ⑤當r/t>4.0時 k=0.40~0.50
????????此公式適合一切材料厚度的彎曲展開計算,具體在實踐應用中,當R/t取上限時, K也應取上限值,如當R/t=1.0時,K=0.30
????????4:當包圓時,此時展開計算公式已和上面不一樣,因為包圓時,內圓受到擠壓,外圓被拉伸,但擠壓大於拉伸,所以材料變薄很小,或者幾乎不變,中性層接近中間層其展開長度中心層K的系數與材料厚度和包圓內r有關
????? ①當r/t<=3.0時,中心層系數K=0.45~0.55
??????②.0<r/t<=6.0時,中心層系數K=0.55~0.65
??????③.0<r/t<=15.0時,中心層系數K=0.65~0.70
????? ④當15.0<r/t<=30.0時,中心層系數K=0.70~0.50
????? ⑤/t>30.0時,中心層系數K=0.50.
????????5:通過查表,找出中心層系數的大小,再進行展開計算也行,在此不作詳細敘述
????????6:產品的圓角處理:產品上的圓角一般保持不變它,但若是尖角,當t<=0.5時,一般用最小圓角R0.15去擬化它;當t>0.5時,用最小圓角R0.2~0.3去擬化它,對于產品上R0.1的圓角,盡量用R0.15去代替;對于R<0.1的圓角或清角,如果是重要尺寸(改變會影響功能)則不變它,採用過切來達到要求.
????????第三步:料帶排樣設計
????????排樣原理:一根料帶經過沖孔落料壓毛邊拉伸抽蕊彎曲成形各個工序,最后形成產品的過程,現在你做的如何組織這些工步:哪個在前,哪個在后,總共要多少工步,各工序之間互相調協,使其承前繼后,合情合理排樣設計:步驟如下
????????1:確定產品展開尺寸后,根據產品的毛邊方向,確定沖裁和成形方向,無毛邊要求時一般不受限制;若產品上有毛邊方要求時,這時一定要注意它的沖裁和成形方向:向下還是向下成形)沖孔毛邊留在刀口面,落料毛邊留在沖子面:一般機箱外殼類零件出于使用美看和安全性能要求,其毛邊要留在產品的里邊(成形的內邊)如果圖紙上有毛邊要求時,則要按要求去做,沒寫毛邊要求應盡量讓毛邊留在裡邊,若成形更方便,也可留在外邊.
????????2:依據產品展開尺寸,粗畋估算步距(PITCH=產品該方向最大長度+1.0~2.0-中間有連接帶除外)用ARRAY命令作出橫排,縱排,對稱排,交錯排,斜排(很少用)幾種方案,進行分析,比較,綜合,在保証產品順利生產出來的前提下,選擇最佳方案.具體注意以下幾點:
????????①第一要考慮這樣排成形是否容易和穩定,后一工步是否對前一工步已成形好的產生破壞作用,或者后一工步無法成形,沖子和滲透子強度是否足夠
????????②·要考慮料帶在模具中能否順利送料,前一工步成形之后能否繼續平穩送到下一工步包括考慮浮升高度和連接帶的位置及強度浮升高度越低越好,一般不起過下模板厚度的1/2:因為太高易引起擺動,料帶定位不淮和變形;連接帶(又叫載體-CARRY)有以下幾種形式:
????????1>:無連接帶,屬於無廢料排樣,零件外形往往具有對稱性和互補性,通常採用單PIN切斷落料或雙PIN一個落料一個切斷,
????????2>:邊料連接帶,是利用條料搭邊廢料作為載體的一種形式,這種載體傳送料帶強度較好,簡單,主要用於落料型排樣中,
????????3>:單連接帶,是在產品條料的一側留出一定寬度的材料,并在適當位置與產品相連接,實現對產品條料的運送,一般適合切邊型排樣,
????????4>:雙連接帶,是在產品條料的兩側分別留出一定寬度的材料,并在適當位置與產品兩邊相連接,實現對產品條料的運送,它比單連帶運送更順利,料帶定位精度更高,它適合產品兩端都有接口可連,特別適合材料(t<=0.4)較薄時,料帶運送強度較弱的情況
????????5>:中心連接帶,與單載體相似,是在產品條料的中間留出一定寬度的材料,并與產品前后兩邊相連它比前者節省材料,在彎曲工件排樣中應用較多;因為導正梢孔在中間常引起拉料,故常需在引導針中間交錯加一些彈性頂料定位針,連接帶的選取總結如下:
????????產品展開之后,仔細分析產品的各個部位,哪些地方需要成形,哪些地方是僅僅落料,然后在落料的地方選擇恰當的位置引出連接帶,使之既能保証料帶的平穩運送,又不影響產品的成形;至於選擇什麼類型的連接帶,要根據產品的特點而定. 確定產品展開尺寸后,根據產品的毛邊方向,確定沖裁和成形方向,無毛邊要求
????????第三當碰到L形彎曲或產品單排時材料利用率太低,可考慮對稱排交錯排,這樣對稱成形受力均勻,成形穩定;或者材料利用率可大大提高
????????第四要考慮沖裁PIN數和步距(主要針對接插件類小端子產品,一般五金外殼類或較大工件為單PIN).
????????第五要考慮材料利用率,盡可能提高材料利用率,降低生產成本。
????????3:確定排樣方案后,這時應該對整個產品沖壓和成形過程有一個基本的認識,怎樣去安排這些工序的先后關系,應做到心中有數:即先沖哪里,后沖哪里,先成形哪步,后成形哪步,以及某一成形工序能否一次成形出來還是分兩步導正孔的大小選擇在前面表一已經說明了,其位置一般放在連續帶上,有時放在廢料上到最后時隨廢料一起沖掉;一般一個步距一個導正孔或幾PIN幾個導正孔.
????????6、沖子刀口設計制作
????????沖子刀口:對於連續模,就是把料帶上廢料部分沖掉,留下來的產品的展開外形和連接帶;對於工程模,一般來講,就是沖孔落料.下面主要針對連續模來講.用產品展開圖排出料帶成形方案后,接下來就是如何安排這些工步,一般先打凸點,打預斷,沖導正,撕口,落料,再壓毛邊,成形.由於產品的形狀常常奇形怪狀,其展開圖形狀也必然不規則:可能有的地方有凹進去很深的狹槽,如果整個外形落料沖子做成一個整體,那麼在該沖子部位可能常常發生崩柝;可能有的地方有凸出來很長的懸壁,那麼在該部位的刀口強度肯定不夠;有的地方要求是尖角,事實上刀口沖子割出來不可能是百分之百的尖角,總存在一個最小R值(通常是R0.15);還有的是為了保持后一工步成形的穩定性(增大壓料面積),而先切去一部分,成形后,再切另一部分因此,為了解決上述問題,就必須進行刀口分解,把那些薄弱的地方單獨分離出來做成不同的刀口,用2個或2個以上的工步先后互切來完成整體外形落料,分解時注意以下幾點﹕
????????①對于產品上要求必須是尖角的部分,此時必須采刀口互切
????????②對于產品上某條輪廓直線邊有較嚴的公差要求(<=%%P0.05)時,一般不得在該直線上有刀口接頭
????????③分解出來的沖子形狀簡單,盡量采用普通研磨或線割加工
????????④分解出來的沖子要有一定的強度,盡量減少PG加工,如有空地方,盡量做大一點
????????⑤對于互切刀口採用相交(一般是直線與直線或直線與圓弧)或圓弧60~75%%D處作切線相交的互切方式(直線與圓弧),有時也採用圓弧相切(圓弧與圓弧)或重合相切,其互切直線長度(一般0.3~0.5不包括兩者圓弧)不宜過長,過長會產生粉屑:其目的是不要產生過大的毛頭,影響產品尺寸和美看
????????⑥注意刀口沖子上的圓角處理:通常線割min圓角為R0.15,也可以割R0.1的圓角但需要換銅絲(成本增加),故不重要的圓角盡量把它到R0.15,或更大R0.2~0.3,但是不能把它的功能尺寸改變:其刀口沖子上的圓角必須表示出來或者加說明未注圓角R為多少,至于脫板夾板轉角處圓角既可以畫清角,也可以和刀口一樣,它僅僅起定位作用,線割時,它會自動清角.對于小R0.1的圓角采用PG加工.
????????7、刀口鑲塊的(通常鳴入子)大小設計制作:
????????①做入子的目的:其主要目的是方便維修:由於許多精密五金件大都有毛邊要求,不得超過其規定值,而模具在沖壓一段時間后,沖子和刀口因經常互相磨擦刃口發生鈍化,變得不鋒利,導致毛邊加大.如果做入子,發現哪裡毛邊偏大隻需把該處沖子刀口折下在刃口磨0.2~0.5,再在其背面墊上相應厚度的墊片即可.如果不做入子,那麼整個模板要折下來,再在刀口面磨一定的高度,這樣維修起來比較麻煩且降低模具的壽命;另外在連續模和工程模中,那些易崩裂的刀口和產品上某處尺寸要求很嚴時,可在該處做入子,這樣方便維修.不過,并不是所有的模具做滲透子,因為一做入子,模具的成本,將會增加1.5~3倍,因此具體情況還要看產品的要求精度以及生產批量和模具類型.下面簡要說明要不要做入子的情況:
????????1>高速精密沖床模具(沖速>150次/每分鐘 ,如端子模)脫板下模一般要做滲入滲出子,夾板可做可不做發,建義(從節約成本出發):不做
????????2>普通連續模:如果生產批量較大時,下模一般要入子,其它兩板不做入子;生產批量較小時,下?？梢圆蛔鋈胱?如果產品上某處尺寸要求經常變動或特嚴或展開很難把握和易崩裂的刀口部位,可在該處設計入子
????????3>工程模:一般不做入子,隻有在那些易崩裂的刀口部位才設計入子
????????②刀口鑲塊(入子)大小制作,主要由沖壓材料的厚度和硬度以及刀口材料強度決定,入子做得太大,步距排得較鬆,這樣會加長模板,同時對模板強度有影響,做得太小,刀口強度又不夠,因此要到恰當的數值,既不浪費模板又保証滲透子的強度:實踐証明一般入子制作時,刀口最大外形尺寸再往外偏3~6mm,適當取整數就可得到刀口滲入滲出子的大小:對于薄材(T<=0.5),刀口常偏3~4mm;建義:取4mm為佳;厚材(T>0.5),刀口常偏4~6mm,建義:取5.0
????????1>模板入子常用材料:夾板滲入滲出子常用SKD11,脫板入子常用SKD11或SKH9(SKH9比SKD11要好),下模入子常用SKD11或SKH9,當大批量沖裁精密細小零件時(如端子)也可慮用雙層結構鎢鋼WC形式(刀口為WC常取4~8mm,墊塊為SKD11,其厚度=下模厚度-上層刀口厚度) ﹐注:沖子材料常用:SKD11,SKH9,當沖子過小時(如PG)也可用WC.
????????2>下模入子和夾板滲透子為了防止裝反,常進行倒C角處理:C角大小常取C1.0~3.0,脫板入子由於有吊耳存在,可防止裝反,一般不倒C角;成形沖子有吊耳或壓板槽的存在,也可防止裝反,故常不倒C角,成形入子可倒C角
????????注:倒不倒C角,并沒嚴格要求,由設計人員習慣決定,不過對於那些極容易誤認為對稱而實際不對稱的零件必須倒C角處理
????????3>模板入子在線割時,一般先打一穿線孔才能線割,所以在畫模板框口和入子時要在沖子刀口封閉線內畫一個?0.6~1.5穿線孔標識符﹐功能有兩個:
????????A>:這一穿線孔位置可供線切割參考:合理的話,加工人員就在該位置打出穿線孔,不合理,加工人員不一定在該處打穿線孔
????????B>:另一個作用方便設計和組模人員檢驗和查詢內孔和外形之間的相對位置關系以便發現錯誤,至於這一孔打在那個位置,由刀口大小而定:如果沖子刀口的最小寬度尺寸>10mm,那麼就在離內孔邊緣線5mm任一處打一穿線孔標識符減少線割面積,節約成本;如果<10mm就在內孔長寬最大處打一穿線孔標識符,盡量用鉆床鉆出穿線孔常為%%C3,如果最小寬度尺寸均<4mm,常用打孔機(同放電原理相同)打出穿線孔;如果<0.3,其刀口常採用鑲拼式組合而成
????????4>模板入子之間距離的設定:兩入子之間距離既不能太大也不能小,太大工站排得鬆散加長了模板尺寸,增加了材料成本;太小模板強度減弱,降低了模具壽命,通常兩入子(包括成形入子)之間的距離至少要>1.5,如少於1.5:要麼割通兩入子連在一起,要麼把這一工站排到下一工站去;有時還要考慮料帶被抬起的平穩性該位置有必要安裝導正浮升梢或頂料梢或浮升塊時而該處有沒有位置:如沒位置,這一工站同樣要排到下一工站去
????????5>模板沖子刀口入子加工間隙的確定:
????????a:硬材和碎材:沖子與刀口之間的單邊間隙一般取材料厚度的5~7%,常取5%﹐如不銹鋼SUS304-1/2H,3/4H
????????b:軟材:沖子與刀口之間的單邊間隙一般取材料厚度的3~5%,常取4%如黃銅,磷銅,鋁材,不銹鋼301
????????c:對於沖壓材料厚度<=0.2時,其沖子刀口單邊間隙常取0.01,因為再小時受到模具精度的限制
????????d:間隙究竟放在沖子上還是刀口上呢?:對於沖孔,一般以凸模為基準,間隙放在刀口上,對於落料,一般以凹模為基準,間隙放在沖子上;在連續模中一般是沖
????????產品以外的廢料部分,相當沖孔,因此間隙放在刀口上,對於單邊切斷型,相當落料,其間隙放在刀口上,不過這種形式,也可以不放間隙;在沖孔落料復合模中,一般凸凹模,內外脫共用,因此存在間隙回屬問題,一般以凹模(又叫母模)為基準,凸模(又叫公模)單邊負多少.至於內外脫,其間隙一般以公母模來相配合.至於這個間隙要不要畫出來因各廠習慣而羿:有的廠不畫出來,沖子和刀口一樣大,隻是在刀口旁邊加注解說明如:下模入子:單+0.01 T=25.0 SKD11 刀口深2.0以下斜1.0%%d落屑;而有的廠要求直接畫出來,隻須寫刀口直線位落屑斜度沖子:單+0.0 L=50.5 SKD11下模入子:單+0.01 T=25.0SKD11 刀口深2.0以下斜1.0%%d落屑內外模共用:以外模為基準 內模單邊-0.01公母模直線位各3.0
????????B>:刀口直線位及落屑斜度:直線位過長和落屑斜度太小時,易出現堵料,直線位過短和落屑斜度太大,雙削弱對刀口強度,因此必有一恰當的值,實踐証明:對於t<0.8的材料,刀口直線位取2.0,落屑斜度取1°較佳;t>0.8時,刀口直線位取3.0,落屑斜度取1°;對於那些弱小的沖子,為了防止常斷,其刀口常採取直接割斜度0.2°不留直線位且刀口常做雙層結構,這樣減小沖裁力
????????C>:入子(包括刀口入子,成形入子及沖子)內外形間隙的確定
????????由於這些入子或沖子要直接裝入模板或入子,因此存在要不要間隙問題,且這個間隙放在模板上還是滲透子外形上:為了畫圖的方便,一般都習慣把間隙放在模板上,并且這個間隙也不畫出來,隻是在加工注解欄裡說明:如羿形孔,單邊正多少,有沖子圓孔要在旁邊加代號,再在注解欄說明:如F:3-?4.00(沖子孔,割單+0.007),下面就夾板脫板下模滲入滲出子間隙進行說明:
????????a:夾板僅僅起固定沖子或滲入滲出子作用,因此它的間隙取得較大,這樣便於裝配,如果夾板做入子,入子外形與夾板的單邊間隙通常取+0.005~0.01,不做入子,刀口沖子與成形沖子和夾板的單邊間隙取+0.005~0.01.
????????b:脫板起導向沖子和脫料作用,因此它的間隙取得較小,如果脫板做滲入滲出子,滲透子外形與脫板的單邊間隙通常取+0.003~0.005,不做入子,刀口沖子與成形沖子和脫板的單邊間隙取+0.003~0.005.如果沖子與刀口之間的單邊間隙>=0.02時,刀口沖子與成形沖子和脫板的單邊間隙也可以取+0.005~0.01不過必須保証它的間隙<沖子與刀口的間隙.
????????c:下模板為刀口板,在沖壓過程中,沖子和入子存在磨擦力,在分模沖子往上走時,其入子受到一種向上的磨擦力,有一種向上的運行的趨勢,為了防止入子帶出模面,其入子與模板的單邊間隙通常取0.0的緊配合,為了安全起見,下模入子常常還要壓隹:究竟要不要壓與沖速和沖裁料厚有關,觀情況而定.
????????D>:下模滲入滲出子要不要壓隹:分幾種情況:
????????a:對於高速沖床模具(如端子模),當沖速每分鐘>150次時,下模入子在磨擦慣性力的作用下,極易跳出模面,因此端子模具常用導料板導向,同時起壓隹入子的作用,如果入子不夠長,要把某方向拉長超過導料板底線0.5~1.0既可,特別對於那些鑲拼式或雙層式刀口,一定要把它壓隹,以防帶出模面.導料板壓不隹時,可採用以下幾種形式:
????????導料板都壓隹了0.5~1.0,成形入子一般不用壓;注意導料板壓裁邊入子的位置:裁邊的目的是用來粗定位,因此導料板要壓到裁刀口的尾端線之間的間隙留0.02~0.04即可
