(完整版)模具设计和制造课件.ppt
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- 完整版 模具设计 制造 课件
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1、综述n模具的概念n工艺装备:材料成型n模具的分类(80多种)n冲压模40%(冲裁、弯曲、拉伸等)、塑料模40%(注射、压塑、挤出等)、压铸模8%n本课程学什么n了解设计过程与原则,掌握模具零件的功用,学会模具的制造与调试。n怎么学n大作业、看图、看书、讨论、交流n怎么教教材学习内容安排大作业_灭弧栅片模具设计冲压工艺设计流程 接受任务书接受任务书选择冲压设备选择冲压设备 工序定位基准与定位方式的选择 冲压工序件形状与尺寸的确定 选择模具类型选择模具类型编写冲压工艺卡编写冲压工艺卡冲压模具设计流程冲压模具设计流程把冲压加工成的本成品切开成为把冲压加工成的本成品切开成为二个或数个零件,多用于不对称
2、二个或数个零件,多用于不对称零件的成双或成组冲压成形之后零件的成双或成组冲压成形之后剖切剖切将成形零件的边缘修切整齐或切将成形零件的边缘修切整齐或切成一定形状成一定形状切边切边用剪刀或冲模沿不封闭曲线切断,用剪刀或冲模沿不封闭曲线切断,多用于加工形状简单的平板零件多用于加工形状简单的平板零件切断切断用冲模沿封闭轮廓曲线冲切,冲用冲模沿封闭轮廓曲线冲切,冲下部分是废料下部分是废料冲孔冲孔用冲模沿封闭轮廓曲线冲切,冲用冲模沿封闭轮廓曲线冲切,冲下部分是零件,用于制造各种形下部分是零件,用于制造各种形状的平板零件状的平板零件落料落料特点及应用范围特点及应用范围简简 图图工序名称工序名称冲压工序与冲模
3、分类冲压工序与冲模分类冲裁模的结构 n上下两部分上下两部分n上模:由模柄、上模座、凸模、导套、凸模固定上模:由模柄、上模座、凸模、导套、凸模固定板、垫板、卸料板、螺钉、销钉等组成。板、垫板、卸料板、螺钉、销钉等组成。n下模:由下模座、凹模、导柱、导料板、承料板、下模:由下模座、凹模、导柱、导料板、承料板、挡料销、螺钉、销钉等组成。挡料销、螺钉、销钉等组成。n安装固定(导柱、导套)安装固定(导柱、导套)n工作原理工作原理n条料沿导料板送至挡料销处定位,操纵压力机,条料沿导料板送至挡料销处定位,操纵压力机,凸模向下运动,穿过条料进入凹模,冲裁件从条凸模向下运动,穿过条料进入凹模,冲裁件从条料上分离
4、而完成一次冲裁加工。料上分离而完成一次冲裁加工。典型冲裁模结构分析典型冲裁模结构分析n导板模导板模n组成:比敞开模在凹模的上部装有一个起导向作用的导板。n定位:钩形挡料销和导尺n卸料:导板(固定)n导向:导板n特点:n优点:n凸模始终在导板孔内运动,模具精度较高。n使用寿命长,安装容易,且安全性好。n缺点:n制造较麻烦。n要求冲压设备行程小,以便凸模在工作时始终不脱离导板。n应用:小件或形状不十分复杂零件的冲裁。n导柱模导柱模n组成:上下模、导柱、导套。n定位:导尺和固定挡料销n卸料:卸料板(仅起卸料作用)n导向:导柱、导套n特点:n优点:n导柱、导套导向作用好,能提高制件的精度。n凸凹模的间
5、隙均匀,磨损减轻。n寿命长,模具安装方便。n应用:精度要求高,生产批量较大的冲裁件。复合模复合模连续冲裁模连续冲裁模n按一定的程序,在冲床滑块的一次行程中,在不同工位上完成两个以上的冲压工序。n1、定位是连续模中的关键n采用导正销精确定位n侧刃定距的连续冲裁模n 侧刃的作用n 在冲床每次行程中,沿条料边裁下一块长度等于步距的料边。由于前后导尺间宽度不同,前宽后窄形成一个凸肩,只有侧刃切去一个长度步距的料边,宽度减少后,条料才能送进一个步距。n 特点n 操作方便,定位准确,生产率高。但模具结构复杂,切去料边材料损失增大。n 适用n 薄料t0.5或不便用导正销和定位销的情况。n2、优点n 生产率高
6、,便于实现自动化,制件精度较高,操作方便。n 缺点n 制造复杂,结构尺寸大,成本高。在冲裁稍厚的制件时,有拱弯现象。n3、适用n 大批生产。第一工位第一工位第二工位第二工位第三工位第三工位单侧刃单侧刃1 1固定挡料销和导正销定位的级进模固定挡料销和导正销定位的级进模n冲制垫圈的冲孔、冲制垫圈的冲孔、落料级进模。落料级进模。n动画:固定挡料动画:固定挡料销级进模销级进模 制件分析:冲裁件的工艺性制件分析:冲裁件的工艺性 冲裁件的精度要求:n经济精度:IT1214n1mm (落料)IT10n (冲孔)IT9 冲裁件的粗糙度要求:一般冲裁件可以达到的粗糙度:Ra(12.550)n Ramax(3.2
7、6.3)基准重合。成形件上孔位尺寸基准不变。排样设计 排样图排样图材料利用率计算材料利用率计算刃口尺寸计算凸、凹模分开加工时刃口尺寸的计算 370.62为落料 210.52为冲孔 n查表得:Zmin=0.36mm,Zmax=0.42mmn查表1517得:a=0.03,t=0.02 则:n|+0.02|+|+0.03|Zmax-Zmin=0.06 条件满足n查表得:X0.5代入公式:nDa(Dmax-X)+an =(37-0.50.62)+0.03n =36.69+0.03(mm)n Dt(Dmax-X-Zmin)-tn =(36.69-0.36)-0.02n =36.33-0.02(mm)n冲
8、孔210.52n查表,a=0.025,t=0.02n查表,Zmin=0.36 mm,Zmax=0.42 mmn查表,X0.5 则:n|0.025|+|0.02|0.06 条件满足代入公式:n dt(dminX)-tn (21+0.50.52)-0.02n 21.26-0.02n da(dminX+Zmin)+an (21。26+0.36)+0.025n 21.62+0.025 凸、凹模按配作法加工时,刃口尺寸和公差的确定 配作法加工配作法加工先按计算出的尺寸制出凸模(或凹模),然后以此为基础件加工凹模(或凸模)。一、落料:1、凹模磨损后可能变大的尺寸(A、A1、A2、A3)n按落料凹模尺寸公式
9、计算:nAa=(AmaxX)+a 2、凹模磨损后可能变小的尺寸(B)nBa=(Bmin+X)a3、凹模磨损后没有变化的尺寸(C)n计算时先将尺寸化成对称尺寸的形式:C/2nCa=Ca/n式中:at/4二、冲孔n以凸模为基准件配作凹模,尺寸磨损后变大为落料,尺寸变小为冲孔。n计算公式同上。冲裁时的冲压力计算 nPKLtLtb(N)n卸料力:PXKXP(N)n推件力:PtKtPn(N)n顶件力:PdKdP(N)nPPPXPd nPPPXPt nPPPt nP=KLtLtb(N)=(50+40+19)X2+5X3.142X2X335=156584.33(N)=156.58(KN)=15.66(10K
10、N)(tf)P卸=K卸P=0.06x15.66=0.94P推=nK推P=4x0.05x15.66=3.13选冲压设备吨位:JH23-25降低冲裁力的措施降低冲裁力的措施nPKLtLtb(N)n斜刃冲裁n阶梯凸模冲裁n加热冲裁压力中心计算n非封闭曲线刃口的压力中心 简单形状制件:压力中心就是制件轮廓图形的几何中心 复杂形状冲裁件的压力中心的确定复杂形状冲裁件的压力中心的确定nnnnnnLLLYLYLYLLLLXLXLXL21221102122110工作零件设计 凸模凸模n凸模的结构形凸模的结构形式式n凸模的长度设凸模的长度设计计L=h1+h2+h3+h(1020)mm凹模凹模n常见凹模洞口常见凹
11、模洞口的结构形式的结构形式 n凹模的外形尺凹模的外形尺寸确定寸确定H=Kb(15)C=(1.52)H凸凹模凸凹模最小壁厚、最小直径最小壁厚、最小直径凸模和凹模的固定方法凸模和凹模的固定方法定位零件设计 n定位零件的作用使条料或毛坯在冲模中处于预定的位置,以保证冲出合格的制件。n纵向定位控制条料送进的距离。有:挡料销、导正销或定距侧刀。n横向定位控制条料送进的方向。有:导料板(导尺)。卸料和推件零件 卸料装置卸料装置n刚性卸料装置刚性卸料装置n弹性卸料装置弹性卸料装置模架和导向零件 模架模架n导柱模架由上、下模座,导柱、导套导柱模架由上、下模座,导柱、导套四部分组成四部分组成 推件器和顶件器推件
12、器和顶件器n刚性推件器刚性推件器n弹性顶件器弹性顶件器33 典型弯曲模结构典型弯曲模结构怎样看模具图怎样看模具图完整的产业结构完整的产业结构n郎咸平称一个完整的产业结构应该是“1+6”,n即,n企业只有完成从1到6的过程,掌握了行业的本质,这样的企业才算是成功。33 典型弯曲模结构典型弯曲模结构 常见的弯曲模结构类型有:常见的弯曲模结构类型有:单工序弯曲模;单工序弯曲模;级进弯曲模;级进弯曲模;复合弯曲模;复合弯曲模;通用弯曲模等。通用弯曲模等。331 单工序弯曲模单工序弯曲模 n1V形件弯曲模形件弯曲模 其特点是结构简单、通用性好。但弯曲其特点是结构简单、通用性好。但弯曲时坯料容易偏移,时坯
13、料容易偏移,影响工件精度。影响工件精度。动画演示:动画演示:防止坯料滑动的方法防止坯料滑动的方法 b d所示分别为带有定位尖、顶杆、所示分别为带有定位尖、顶杆、V形顶板的模具结构,可以防止坯料滑动,提高形顶板的模具结构,可以防止坯料滑动,提高工件精度。工件精度。e所示的所示的V形弯曲模,由于有顶板及形弯曲模,由于有顶板及定料销,可以有效防止弯曲时坯料的偏移,得定料销,可以有效防止弯曲时坯料的偏移,得到边长偏差为到边长偏差为0.1 mm的工件。的工件。防止坯料滑动的方法防止坯料滑动的方法n图图3.12为为V形精弯模,形精弯模,两块活动凹模两块活动凹模4通过转通过转轴轴5铰接,定位板铰接,定位板3
14、(或定位销)固定在(或定位销)固定在活动凹模上。活动凹模上。n动画演示:动画演示:弯曲前顶杆弯曲前顶杆7将转轴顶到最高位置,将转轴顶到最高位置,使两块活动凹模成一平面。在弯曲过程使两块活动凹模成一平面。在弯曲过程中坯料始终与活动凹模和定位板接触,中坯料始终与活动凹模和定位板接触,以防止弯曲过程中坯料的偏移。这种结以防止弯曲过程中坯料的偏移。这种结构特别适用于有精确孔位的小零件、坯构特别适用于有精确孔位的小零件、坯料不易放平稳的带窄条的零件以及没有料不易放平稳的带窄条的零件以及没有足够压料面的零件。足够压料面的零件。2U形件弯曲模形件弯曲模 根据弯曲根据弯曲件的要求,常件的要求,常用的用的U形弯
15、曲模形弯曲模有图有图3.13所示所示的几种结构形的几种结构形式。式。图图3.13 a所示为开底凹模,用于底部不要所示为开底凹模,用于底部不要求平整的弯曲件。求平整的弯曲件。图图3.13 b用于底部要求平整的弯曲件。用于底部要求平整的弯曲件。n图图3.13 c用于料厚公差较大而外侧尺寸用于料厚公差较大而外侧尺寸要求较高的弯曲件,其凸模为活动结构,要求较高的弯曲件,其凸模为活动结构,可随料厚自动调整凸模横向尺寸。可随料厚自动调整凸模横向尺寸。图图3.13 d用于料厚公差较大而内侧尺寸要用于料厚公差较大而内侧尺寸要求较高的弯曲件,凹模两侧为活动结构,求较高的弯曲件,凹模两侧为活动结构,可随料厚自动调
16、整凹模横向尺寸。可随料厚自动调整凹模横向尺寸。图图3.13 e为为U形精弯模,两侧的凹模活动形精弯模,两侧的凹模活动镶块用转轴分别与顶板铰接。弯曲前顶镶块用转轴分别与顶板铰接。弯曲前顶杆将顶板顶出凹模面,同时顶板与凹模杆将顶板顶出凹模面,同时顶板与凹模活动镶块成一平面,镶块上有定位销供活动镶块成一平面,镶块上有定位销供工序件定位之用。弯曲时工序件与凹模工序件定位之用。弯曲时工序件与凹模活动镶块一起运动,这样就保证了两侧活动镶块一起运动,这样就保证了两侧孔的同轴。孔的同轴。图图3.13 f为弯曲件两侧壁厚变薄的弯曲模。为弯曲件两侧壁厚变薄的弯曲模。图图3.14是弯曲角小于是弯曲角小于90 o的的
17、U形弯曲模。压弯形弯曲模。压弯时凸模首先将坯料弯曲时凸模首先将坯料弯曲成成U形,当凸模继续下形,当凸模继续下压时,两侧的转动凹模压时,两侧的转动凹模使坯料最后压弯成弯曲使坯料最后压弯成弯曲角小于角小于90 o的的U形件。形件。凸模上升,弹簧使转动凸模上升,弹簧使转动凹模复位,工件则由垂凹模复位,工件则由垂直于图面方向从凸模上直于图面方向从凸模上卸下。卸下。动画演示:动画演示:3四角形件弯曲模四角形件弯曲模 n四角形弯曲件可以一次弯曲成形,也可四角形弯曲件可以一次弯曲成形,也可以二次弯曲成形。以二次弯曲成形。n图图3.15为一次成形弯曲模。为一次成形弯曲模。一次成形弯曲模一次成形弯曲模n从图从图
18、3.15 a可以看出,在弯曲过程中由可以看出,在弯曲过程中由于凸模肩部防碍了坯料的转动,加大了于凸模肩部防碍了坯料的转动,加大了坯料通过凹模圆角的摩擦力,使弯曲件坯料通过凹模圆角的摩擦力,使弯曲件侧壁容易擦伤和变薄(图侧壁容易擦伤和变薄(图3.15 b),同),同时弯曲件两肩部与底面不易平行(图时弯曲件两肩部与底面不易平行(图3.15 c)。特别是材料厚、弯曲件直壁)。特别是材料厚、弯曲件直壁高、圆角半径小时,这一现象更为严重。高、圆角半径小时,这一现象更为严重。图图3.16为两次成形弯曲模,由于采用两套模为两次成形弯曲模,由于采用两套模具弯曲,从而避免了上述现象,提高了弯曲具弯曲,从而避免了
19、上述现象,提高了弯曲件质量。但从图件质量。但从图3.16 b可以看出,只有弯曲可以看出,只有弯曲件高度件高度H(12 15)t 时,才能使凹模保时,才能使凹模保持足够的强度。持足够的强度。n图图3.17所示为两次弯曲复合的四角形件弯曲模。所示为两次弯曲复合的四角形件弯曲模。凸凹模下行,先使坯料通过凹模压弯成凸凹模下行,先使坯料通过凹模压弯成U形。形。凸凹模继续下行与活动凸模作用,最后压弯成凸凹模继续下行与活动凸模作用,最后压弯成四角形件。这种结构需要凹模下腔空间较大,四角形件。这种结构需要凹模下腔空间较大,以方便工件侧边的转动。以方便工件侧边的转动。动画演示:动画演示:图图3.17 两次弯曲自
20、复合的形件弯曲模两次弯曲自复合的形件弯曲模 1凸凹模凸凹模2凹模凹模3活动凸模活动凸模4顶杆顶杆 图图3.18所示为两次弯曲复合的另一种结所示为两次弯曲复合的另一种结构形式。凹模下行,利用活动凸模的弹性力构形式。凹模下行,利用活动凸模的弹性力先将坯料弯成先将坯料弯成U形。凹模继续下行,当推板形。凹模继续下行,当推板与凹模底面接触时便强迫凸模向下运动,在与凹模底面接触时便强迫凸模向下运动,在摆块作用下最后压弯成四角形件。缺点是模摆块作用下最后压弯成四角形件。缺点是模具结构复杂。具结构复杂。图图3.18带摆块的形件弯曲模带摆块的形件弯曲模1凹模凹模2活动凸模活动凸模3摆块摆块 垫板垫板5推板推板
21、图图3.19 b为有顶板和定位为有顶板和定位销的销的Z形件弯曲模,能有效防止坯形件弯曲模,能有效防止坯料的偏移。反侧压块的作用是克服料的偏移。反侧压块的作用是克服上、下模之间水平方向的错移力,上、下模之间水平方向的错移力,同时也为顶板导向,防止其窜动。同时也为顶板导向,防止其窜动。图图3.19 c所示的所示的Z形件弯曲模,在形件弯曲模,在冲压前活动凸模冲压前活动凸模10在橡皮在橡皮8的作用的作用下与凸模下与凸模4端面齐平。冲压时活动端面齐平。冲压时活动凸模与顶板凸模与顶板1将坯料夹紧,并由于将坯料夹紧,并由于橡皮的弹力较大,推动顶板下移使橡皮的弹力较大,推动顶板下移使坯料左端弯曲。当顶板接触下
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