拉伸模具设计过程中的七大注意事项

因为拉伸模在设计时要考虑的因素实在是太多,比如拉深系数,有没有到达材料的极限,弹簧力的决定,拉伸的方向,是向上拉伸还是向下拉伸,往往不能一次成型,还要经过多次试作,才能达到理想的结果,甚至有时会有模具报废的可能,因此,在实践中不断积累经验,对拉伸模的设计是有很大帮助的。


另外,开料尺寸的大小,对整个模具的生产试作也起到了不可忽视的作用。所以大多数时候,当我们对一些不规则的拉深件进行设计时,往往会在模具设计阶段预留一个空步。



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一、拉伸材料


当客户对材料的要求不是很苛刻、反复试模达不到要求时,可以换一种拉伸性能好的材料再试,好的材料是成功的一半,对于拉伸,万万不可忽视。拉伸用冷轧薄钢板主要有08Al、08、08F、10、15、20号钢,其中用量最大的是08号钢,分为沸腾钢和镇静钢,沸腾钢价格低,表面质量好,但偏析较严重,有“应变时效”倾向,不适用于对冲压性能要求高外观要求较严格的零件,镇静钢较好,性能均匀但价格较高,代表牌号为铝镇静钢08Al。国外钢材用过日本SPCC-SD深冲压钢,其拉伸性能优于08Al。


二、模具表面的光洁度


进行深拉深时,凹模与压边圈的两面研磨不充分,特别是拉深不锈钢板与铝板时,更易产生拉深伤痕,严重时导致拉伸破裂。


三、毛坯尺寸的确定


多则皱,少则裂是我们的原则,毛坯定位设计要正确,形状简单的旋转体拉伸件的毛坯直径在不变薄的拉伸中,材料厚度虽有变化,但基本与原始厚度十分接近,可以根据毛坯面积与拉伸件面积(若有修边须加上修边余量)相等的原则计算出。但是,往往拉伸件形状和过程比较复杂,有时还要变薄拉伸,虽然现在有许多三维软件可进行展开料计算,但其精确度不能100%达到要求。


解决办法:试料。


一个产件要经过多道工序,头道工序一般是落料工序。首先要进行展开料计算,对毛坯的形状和大小有个大概认识,以便确定落料模的总体尺寸。在模具设计完成后不要加工落料模的凸凹模尺寸。先用线切割加工毛坯(毛坯较大时可用铣床铣后再钳修),经过后续拉伸工序的反复实验,最终确定了毛坯尺寸,然后再加工落料模的凸凹模。


经验1


倒排工序,先试拉伸模,后加工毛坯的落料刃口尺寸,事倍功半。





四、拉伸系数m


拉伸系数是拉伸工艺计算中的主要工艺参数之一,通常用它来决定拉伸的顺序和次数。


影响拉伸系数m的因数很多,包括材料性能、材料的相对厚度、拉伸方式(指有无压边圈)、拉伸次数、拉伸速度、凸凹模圆角半径、润滑等。


有关拉伸系数m的计算和选用原则是各种冲压手册中介绍的重点,有推算、查表、计算等许多方法,祥之又祥,我也是按书选择,并无新鲜的东东,请看书。


经验2


材料的相对厚度、拉伸方式(指有无压边圈)、拉伸次数是不好在修模时调整的,一定要慎重。最好在选择拉伸系数m时找同事校一遍。


五、加工油的选择


加工油的选择非常重要。区别润滑油是否合适的方法,是当将制品从模具内取出来时,如果制品温度高到不能用手触摸的程度,就必须重新考虑润滑油的选择和润滑方法,在凹模上涂润滑油,或在薄板上套薄膜袋。


经验3


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


六、工件热处理


虽然不提倡,但还是要说的,在拉伸过程中,工件由于冷塑性变形,产生冷作硬化,使其塑性降低,变形抗力和硬度增大,再加上模具设计不合理,就需要进行中间退火,以软化金属,恢复塑性。


注意:在一般工艺中中间退火不是必须的,毕竟要增加成本,要在增加工序和增加退火中进行选择,慎用!


退火一般采用低温退火,即再结晶退火。退火时要注意的事项有两点:脱炭和氧化。这里主要讲讲氧化。工件氧化后有氧化皮,害处有二:使工件有效厚度变薄,增加模具磨损。


公司条件不具备时,一般采用普通退火,为减少氧化皮产生,退火时要尽可能将炉膛装满,我还用过土办法:


1、工件少时可与其他工件混装(前提:退火工艺参数应基本一致)。


2、将工件装在铁盒中焊封后再装炉。为消出氧化皮,退火后要根据情况进行酸洗处理。


公司条件具备时,可采用氮炉退火,即光亮退火。不细看,几乎和没退火前颜色一样。


经验4


对付冷作硬化强的金属或在试模中出现拉裂又无其它办法时,增加中间退火工序。


七、补充几点


1、产品图上的尺寸应尽可能在一侧标注,让人明确是保证外部尺寸还是内腔尺寸,不能同时标注内外型尺寸。他人提供的图纸有此类问题应与其沟通,能统一则统一,不能统一时要知道该工件的与其它件的装配关系。


2、对最后一道工序,工件尺寸在外,以凹模为主,间隙以减小凸模尺寸取得;工件尺寸在内,以凸模为主,间隙以增大凹模尺寸取得;


3、凸凹模圆角半径在设计时尽可能采用小的容许值,给后续修模带来方便。


4、判断工件拉裂的原因时可参考:因材料质量差而产生的裂口多为锯齿状或不规则形状,因工艺、模具而产生的裂口一般比较整齐。


5、”多则皱,少则裂”,按此原则调节材料的流动状况,方法有调整压边圈的压力、增加拉深筋、修整凸凹模圆角半径、工件上切工艺口等。


6、为保证耐磨性和防止拉伸划痕,凸凹模和压边圈必须淬火,也可以镀硬铬,也可以采用表面TD处理.必要的时候可以用钨钢来作凸凹模。


汽车后悬弹簧支座板设计 模具人速看 掌握最新的模具知识


1、冲压工艺分析


现在很多学习模具设计的小伙伴越来越多,很多人问我有没有资料,第一本书看什么比较好,根据你们的需求,我将一些模具设计的资料进行了分类管理,希望你们能在模具行业前途无量。


图1所示为汽车用后悬弹簧支座加强板,批量生产。材料为SAPH440,料厚t=2mm。SAPH440为汽车结构钢,含碳量为0.20%左右,该材料的屈服强度为305~395MPa,抗拉强度为390~470MPa,伸长率≥30%,具有良好的成形性能,主要用于对强度要求高的汽车构架、车轮等结构件。图1所示零件外形尺寸为107.5mm×149mm×33mm,表面质量和精度要求高,形状较为复杂,ϕ7+0.1mm的孔有装配要求,精度等级为IT9。


根据零件的外形特点,将模具设计成1模2件的结构(见图2),后悬弹簧支座的成形需落料、冲孔、成形、分离等工序完成,由于零件料厚为2mm,表面形状为复杂的曲面形状,宜采用单工序模和复合模结合的方式生产。


2、毛坯尺寸的计算


钣金件常用的毛坯料计算方法有经验法、中性层法、拼合法,这些方法大多适用于特定形状的零件,但后悬弹簧支座零件表面形状复杂,既不是标准的弯曲件,也不是标准的拉深件,变形部分包含弯曲、拉深等,用传统的毛坯料计算方法很难计算出精确的毛坯尺寸,运用UG软件中的有限元分析法计算得到了毛坯尺寸,如图3所示。


3、模具结构设计


1.存放块2.限位柱3.上模座4.上模垫板5.限位螺杆6.模柄7.顶出器(上模压料板)8.卸料弹簧9.凹模镶件10.导套11.导柱12.下模座13.卸料板14.下模垫板15.凸模镶件16.限位螺杆17.卸料弹簧18.吊棒


毛坯落料模采用滑动导柱倒装式冲模、刚性卸料板和铸钢导柱模架,其结构如图4所示。模具工作过程:坯料由挡料销粗定位、定位销精定位,保证送料精度,凹模内设计工件顶出器,上、下模合模冲裁后,零件由顶出器顶出,冲裁废料由卸料板从下模中顶出。


1.存放块2.限位柱3.导柱4.上模座5.凹模镶件6.模柄7.定位销8.导套9.下模座10.吊棒11.矩形弹簧12.卸料板13.下模垫板14.凸模镶件15.定位销16.限位螺杆17.定位销


图5所示为支座成形模结构,根据零件的成形特点,为了降低制造成本,凸模和凹模采用镶件结构,凹模在上模,凸模及顶出器在下模,成形前板料放在顶出器上,工作时凹模下行且顶出器在机床顶杆力的作用下压紧板料,成形后顶出器把零件顶上来。成形模的定位采用自制定位销进行精确定位,在下模座零件顶出器上安装3个定位销,在上模的凹模板上加工出3个定位销工艺孔。模具的卸料装置采用弹簧卸料,由于零件成形后会包在凸模上,采用8个SWM40-100的矩形弹簧作用于卸料板,将包在凸模镶件外的零件顶出,弹簧底部以弹簧盖板直接与下工作台接触。


1.存放块2.导柱3.上模座4.卸料板5.冲孔凸模6.模柄7.冲裁凸模8.肩形凸模套9.导套10.下模座11.吊棒12.背托板13.冲孔凹模镶件14.导向块15.凸凹模16.螺钉17.限位螺杆18.矩形弹簧19.导料销


由于零件采用的是1模2件的模具结构,成形后要冲裁分离。图6所示为零件冲孔分离复合模结构,该模具主要由上模座、卸料板、冲孔凸模、冲裁凸模、凹模、下模座组成。由于冲孔精度要求较高,将冲孔凸模安装在肩形凸模套上,并与肩形凸模套一起通过螺钉联接安装在上模座上。


为了保证冲孔精度,在冲孔凹模上设计一个镶件,凹模镶件与凹模采用H7/n6过渡配合安装在凹模上,结构如图7所示。分离凹模由2块凹模镶件构成,为保证在冲裁时的位置精度,在下模座上左右各安装一块背托板。


图8所示为分离凸模及凹模镶件结构,冲裁时,上模座带动凸模及压料板下行压紧工件,上模座及凸模继续下行将工件冲孔及分离,废料直接从压力机台面下滑落,零件由卸料板推出。


对汽车后悬弹簧支座加强板进行了冲压工艺分析,制定了合理的工艺方案,明确了3个工序的工作内容。以传统的设计经验为基础,结合了计算机辅助设计软件UG,设计了汽车后悬弹簧支座加强板的落料、成形、冲孔分离3副模具。经过模具调试和批量生产证明,模具结构合理,运行情况正常,零件质量稳定可靠,满足了零件精度和大批量的生产要求。


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