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拉伸模具設計過程中的七大注意事項

日期: 2022-04-26
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因為拉伸模在設計時要考慮的因素實在是太多,比如拉深系數,有沒有到達材料的極限,彈簧力的決定,拉伸的方向,是向上拉伸還是向下拉伸,往往不能一次成型,還要經過多次試作,才能達到理想的結果,甚至有時會有模具報廢的可能,因此,在實踐中不斷積累經驗,對拉伸模的設計是有很大幫助的。


另外,開料尺寸的大小,對整個模具的生產試作也起到了不可忽視的作用。所以大多數時候,當我們對一些不規則的拉深件進行設計時,往往會在模具設計階段預留一個空步。

拉伸模具設計過程中的七大注意事項

一、拉伸材料


當客戶對材料的要求不是很苛刻、反復試模達不到要求時,可以換一種拉伸性能好的材料再試,好的材料是成功的一半,對于拉伸,萬萬不可忽視。拉伸用冷軋薄鋼板主要有08Al、08、08F、10、15、20號鋼,其中用量最大的是08號鋼,分為沸騰鋼和鎮靜鋼,沸騰鋼價格低,表面質量好,但偏析較嚴重,有“應變時效”傾向,不適用于對沖壓性能要求高外觀要求較嚴格的零件,鎮靜鋼較好,性能均勻但價格較高,代表牌號為鋁鎮靜鋼08Al。國外鋼材用過日本SPCC-SD深沖壓鋼,其拉伸性能優于08Al。


二、模具表面的光潔度


進行深拉深時,凹模與壓邊圈的兩面研磨不充分,特別是拉深不銹鋼板與鋁板時,更易產生拉深傷痕,嚴重時導致拉伸破裂。


三、毛坯尺寸的確定


多則皺,少則裂是我們的原則,毛坯定位設計要正確,形狀簡單的旋轉體拉伸件的毛坯直徑在不變薄的拉伸中,材料厚度雖有變化,但基本與原始厚度十分接近,可以根據毛坯面積與拉伸件面積(若有修邊須加上修邊余量)相等的原則計算出。但是,往往拉伸件形狀和過程比較復雜,有時還要變薄拉伸,雖然現在有許多三維軟件可進行展開料計算,但其精確度不能100%達到要求。


解決辦法:試料。


一個產件要經過多道工序,頭道工序一般是落料工序。首先要進行展開料計算,對毛坯的形狀和大小有個大概認識,以便確定落料模的總體尺寸。在模具設計完成后不要加工落料模的凸凹模尺寸。先用線切割加工毛坯(毛坯較大時可用銑床銑后再鉗修),經過后續拉伸工序的反復實驗,最終確定了毛坯尺寸,然后再加工落料模的凸凹模。


經驗1


倒排工序,先試拉伸模,后加工毛坯的落料刃口尺寸,事倍功半。

拉伸模具設計過程中的七大注意事項


四、拉伸系數m


拉伸系數是拉伸工藝計算中的主要工藝參數之一,通常用它來決定拉伸的順序和次數。


影響拉伸系數m的因數很多,包括材料性能、材料的相對厚度、拉伸方式(指有無壓邊圈)、拉伸次數、拉伸速度、凸凹模圓角半徑、潤滑等。


有關拉伸系數m的計算和選用原則是各種沖壓手冊中介紹的重點,有推算、查表、計算等許多方法,祥之又祥,我也是按書選擇,并無新鮮的東東,請看書。


經驗2


材料的相對厚度、拉伸方式(指有無壓邊圈)、拉伸次數是不好在修模時調整的,一定要慎重。最好在選擇拉伸系數m時找同事校一遍。


五、加工油的選擇


加工油的選擇非常重要。區別潤滑油是否合適的方法,是當將制品從模具內取出來時,如果制品溫度高到不能用手觸摸的程度,就必須重新考慮潤滑油的選擇和潤滑方法,在凹模上涂潤滑油,或在薄板上套薄膜袋。


經驗3


遇到拉伸拉裂時,在凹模上涂潤滑油(不要在凸模涂),工件靠凹模一面覆0.013–0.018mm的塑料薄膜。


六、工件熱處理


雖然不提倡,但還是要說的,在拉伸過程中,工件由于冷塑性變形,產生冷作硬化,使其塑性降低,變形抗力和硬度增大,再加上模具設計不合理,就需要進行中間退火,以軟化金屬,恢復塑性。


注意:在一般工藝中中間退火不是必須的,畢竟要增加成本,要在增加工序和增加退火中進行選擇,慎用!


退火一般采用低溫退火,即再結晶退火。退火時要注意的事項有兩點:脫炭和氧化。這里主要講講氧化。工件氧化后有氧化皮,害處有二:使工件有效厚度變薄,增加模具磨損。


公司條件不具備時,一般采用普通退火,為減少氧化皮產生,退火時要盡可能將爐膛裝滿,我還用過土辦法:


1、工件少時可與其他工件混裝(前提:退火工藝參數應基本一致)。


2、將工件裝在鐵盒中焊封后再裝爐。為消出氧化皮,退火后要根據情況進行酸洗處理。


公司條件具備時,可采用氮爐退火,即光亮退火。不細看,幾乎和沒退火前顏色一樣。


經驗4


對付冷作硬化強的金屬或在試模中出現拉裂又無其它辦法時,增加中間退火工序。


七、補充幾點


1、產品圖上的尺寸應盡可能在一側標注,讓人明確是保證外部尺寸還是內腔尺寸,不能同時標注內外型尺寸。他人提供的圖紙有此類問題應與其溝通,能統一則統一,不能統一時要知道該工件的與其它件的裝配關系。


2、對最后一道工序,工件尺寸在外,以凹模為主,間隙以減小凸模尺寸取得;工件尺寸在內,以凸模為主,間隙以增大凹模尺寸取得;


3、凸凹模圓角半徑在設計時盡可能采用小的容許值,給后續修模帶來方便。


4、判斷工件拉裂的原因時可參考:因材料質量差而產生的裂口多為鋸齒狀或不規則形狀,因工藝、模具而產生的裂口一般比較整齊。


5、”多則皺,少則裂”,按此原則調節材料的流動狀況,方法有調整壓邊圈的壓力、增加拉深筋、修整凸凹模圓角半徑、工件上切工藝口等。


6、為保證耐磨性和防止拉伸劃痕,凸凹模和壓邊圈必須淬火,也可以鍍硬鉻,也可以采用表面TD處理.必要的時候可以用鎢鋼來作凸凹模。


汽車后懸彈簧支座板設計 模具人速看 掌握最新的模具知識


1、沖壓工藝分析


現在很多學習模具設計的小伙伴越來越多,很多人問我有沒有資料,第一本書看什么比較好,根據你們的需求,我將一些模具設計的資料進行了分類管理,希望你們能在模具行業前途無量。


圖1所示為汽車用后懸彈簧支座加強板,批量生產。材料為SAPH440,料厚t=2mm。SAPH440為汽車結構鋼,含碳量為0.20%左右,該材料的屈服強度為305~395MPa,抗拉強度為390~470MPa,伸長率≥30%,具有良好的成形性能,主要用于對強度要求高的汽車構架、車輪等結構件。圖1所示零件外形尺寸為107.5mm×149mm×33mm,表面質量和精度要求高,形狀較為復雜,?7+0.1mm的孔有裝配要求,精度等級為IT9。


根據零件的外形特點,將模具設計成1模2件的結構(見圖2),后懸彈簧支座的成形需落料、沖孔、成形、分離等工序完成,由于零件料厚為2mm,表面形狀為復雜的曲面形狀,宜采用單工序模和復合模結合的方式生產。


2、毛坯尺寸的計算


鈑金件常用的毛坯料計算方法有經驗法、中性層法、拼合法,這些方法大多適用于特定形狀的零件,但后懸彈簧支座零件表面形狀復雜,既不是標準的彎曲件,也不是標準的拉深件,變形部分包含彎曲、拉深等,用傳統的毛坯料計算方法很難計算出精確的毛坯尺寸,運用UG軟件中的有限元分析法計算得到了毛坯尺寸,如圖3所示。


3、模具結構設計


1.存放塊2.限位柱3.上模座4.上模墊板5.限位螺桿6.模柄7.頂出器(上模壓料板)8.卸料彈簧9.凹模鑲件10.導套11.導柱12.下模座13.卸料板14.下模墊板15.凸模鑲件16.限位螺桿17.卸料彈簧18.吊棒


毛坯落料模采用滑動導柱倒裝式沖模、剛性卸料板和鑄鋼導柱模架,其結構如圖4所示。模具工作過程:坯料由擋料銷粗定位、定位銷精定位,保證送料精度,凹模內設計工件頂出器,上、下模合模沖裁后,零件由頂出器頂出,沖裁廢料由卸料板從下模中頂出。


1.存放塊2.限位柱3.導柱4.上模座5.凹模鑲件6.模柄7.定位銷8.導套9.下模座10.吊棒11.矩形彈簧12.卸料板13.下模墊板14.凸模鑲件15.定位銷16.限位螺桿17.定位銷


圖5所示為支座成形模結構,根據零件的成形特點,為了降低制造成本,凸模和凹模采用鑲件結構,凹模在上模,凸模及頂出器在下模,成形前板料放在頂出器上,工作時凹模下行且頂出器在機床頂桿力的作用下壓緊板料,成形后頂出器把零件頂上來。成形模的定位采用自制定位銷進行精確定位,在下模座零件頂出器上安裝3個定位銷,在上模的凹模板上加工出3個定位銷工藝孔。模具的卸料裝置采用彈簧卸料,由于零件成形后會包在凸模上,采用8個SWM40-100的矩形彈簧作用于卸料板,將包在凸模鑲件外的零件頂出,彈簧底部以彈簧蓋板直接與下工作臺接觸。


1.存放塊2.導柱3.上模座4.卸料板5.沖孔凸模6.模柄7.沖裁凸模8.肩形凸模套9.導套10.下模座11.吊棒12.背托板13.沖孔凹模鑲件14.導向塊15.凸凹模16.螺釘17.限位螺桿18.矩形彈簧19.導料銷


由于零件采用的是1模2件的模具結構,成形后要沖裁分離。圖6所示為零件沖孔分離復合模結構,該模具主要由上模座、卸料板、沖孔凸模、沖裁凸模、凹模、下模座組成。由于沖孔精度要求較高,將沖孔凸模安裝在肩形凸模套上,并與肩形凸模套一起通過螺釘聯接安裝在上模座上。


為了保證沖孔精度,在沖孔凹模上設計一個鑲件,凹模鑲件與凹模采用H7/n6過渡配合安裝在凹模上,結構如圖7所示。分離凹模由2塊凹模鑲件構成,為保證在沖裁時的位置精度,在下模座上左右各安裝一塊背托板。


圖8所示為分離凸模及凹模鑲件結構,沖裁時,上模座帶動凸模及壓料板下行壓緊工件,上模座及凸模繼續下行將工件沖孔及分離,廢料直接從壓力機臺面下滑落,零件由卸料板推出。


對汽車后懸彈簧支座加強板進行了沖壓工藝分析,制定了合理的工藝方案,明確了3個工序的工作內容。以傳統的設計經驗為基礎,結合了計算機輔助設計軟件UG,設計了汽車后懸彈簧支座加強板的落料、成形、沖孔分離3副模具。經過模具調試和批量生產證明,模具結構合理,運行情況正常,零件質量穩定可靠,滿足了零件精度和大批量的生產要求。


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