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沖壓工藝與模具設計的內容及步驟
發布時間：
2018-07-05
來源：
沖壓工藝與模具設計是進行沖壓生產的重要技術準備工作。沖壓工藝與模具設計應結合工廠的設備、人員等實際情況，從零件的質量、生產效率、生產成本、勞動強度、環境的保護以及生產的安全性各個方面綜合考慮，選擇和設計出技術先進、經濟上合理、使用安全可靠的工藝方案和模具結構，以使沖壓件的生產在保證達到設計圖樣上所提出的各項技術要求的基礎上，盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產。?一般來講，設計的主要內容及步驟包
沖壓工藝與模具設計是進行沖壓生產的重要技術準備工作。沖壓工藝與模具設計應結合工廠的設備、人員等實際情況，從零件的質量、生產效率、生產成本、勞動強度、環境的保護以及生產的安全性各個方面綜合考慮，選擇和設計出技術先進、經濟上合理、使用安全可靠的工藝方案和模具結構，以使沖壓件的生產在保證達到設計圖樣上所提出的各項技術要求的基礎上，盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產。
一般來講，設計的主要內容及步驟包括：
⒈工藝設計
(1)零件及其沖壓工藝性分析 根據沖壓件產品圖，分析沖壓件的形狀特點、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸規格和力學性能，并結合可供選用的沖壓設備規格以及模具制造條件、生產批量等因素，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、工序數目少、占用設備數量少、模具結構簡單而壽命高、產品質量穩定、操作簡單。
(2)確定工藝方案，主要工藝參數計算 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缺點，應從產品質量、生產效率、設備占用情況、模具制造的難易程度和壽命高低、生產成本、操作方便與安全程度等方面進行綜合分析、比較，確定出適合于現有生產條件的最佳方案。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 工藝參數指制定工藝方案所依據的數據，如各種成形系數 （拉深系數、脹形系數等）、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，確定這類工藝參數一般是根據經驗公式或圖表進行粗略計算，有些需通過試驗調整；有時甚至沒有經驗公式可以應用，或者因計算太繁雜以致于無法進行，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驗進行估計。
(3)選擇沖壓設備 根據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。
⒉模具設計 模具設計包括模具結構形式的選擇與設計、模具結構參數計算、模具圖繪制等內容。
(1)模具結構形式的選擇與設計 根據擬定的工藝方案，考慮沖壓件的形狀特點、零件尺寸大小、精度要求、生產批量、模具加工條件、操作方便與安全的要求等選定與設計沖模結構形式。
(2)模具結構參數計算 確定模具結構形式后，需計算或校核模具結構上的有關參數，如模具工作部分 (凸、凹模等)的幾何尺寸、模具零件的強度與剛度、模具運動部件的運動參數、模具與設備之間的安裝尺寸，選用和核算彈性元件等。
(3)繪制模具圖 模具圖是沖壓工藝與模具設計結果的最終體現，一套完整的模具圖應該包括模具和使用模具的完備信息。模具圖的繪制應該符合國家制定的制圖標準，同時考慮模具行業的特殊要求與習慣。模具圖由總裝圖和非標準件的零件圖組成。總裝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。零件圖一般根據模具總裝配圖測繪，也應該有足夠的投影各必要的剖面、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。 對于一個完整的生產過程，沖壓工藝與模具設計是密不可分的，二者相互聯系，相互影響，因此前述督可能需要交叉、反復進行。若方案有變化，則需重新進行設計計算。
⒊編寫工藝文件及設計計算說明書為了規范生產，加強管理，每一種沖壓產品的生產需寫相應的工藝文件(如工序卡片)。對零件沖壓工藝和模具設計應編寫設計計算說明書，以供日后查閱。設計計算說明書應該包括沖壓件的工藝分析以及模具設計的主要內容。 沖壓模具是沖壓加工的主要工藝裝備，沖壓制件就是靠上、下模具的相對運動來完成的。加工時由于上、下模具之間不斷地分合，如果操作工人的手指不斷進入或停留在模具閉合區，便會對其人身安全帶來嚴重威脅。
（一）模具的主要零件、作用及安全要求
1.工作零件凸凹模是直接使坯料成形的工作零件，因此，它是模具上的關鍵零件。凸凹模不但精密而且復雜，它應滿足如下要求：
（1）應有足夠的強度，不能在沖壓過程中斷裂或破壞；
（2）對其材料及熱處理應有適當要求，防止硬度太高而脆裂。
2.定位零件定位零件是確定坯件安裝位置的零件，有定位銷（板）、擋料銷（板）、導正銷、導料板、定距側刀、側壓器等。設計定位零件時應考慮操作方便，不應有過定位，位置要便于觀察，最好采用前推定位、外廓定位和導正銷定位等。
3.壓料、卸料及出料零件壓料零件有壓邊圈、壓料板等。 壓邊圈可對拉延坯料加壓邊力，從而防止坯料在切向壓力的作用下拱起而形成皺褶。壓料板的作用是防止坯料移動和彈跳。頂出器、卸料板的作用是便于出件和清理廢料。它們由彈簧、橡膠和設備上的氣墊推桿支撐，可上下運動，頂出件設計時應具有足夠的頂出力，運動要有限位。卸料板應盡量縮小閉合區域或在操作位置上銑出空手槽。暴露的卸料板的四周應設有防護板，防止手指伸入或異物進入，外露表面棱角應倒鈍。
4.導向零件導柱和導套是應用最廣泛的一種導向零件。其作用是保證凸凹模在沖壓工作時有精確的配合間隙。因此，導柱、導套的間隙應小于沖裁間隙。導柱設在下模座，要保證在沖程下死點時，導柱的上端面在上模板頂面以上最少5至10毫米。導柱應安排在遠離模塊和壓料板的部位，使操作者的手臂不用越過導柱送取料。
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