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        沖壓模具特點及制造過程分析

        2020-05-06 09:20:41張哲
        裝飾裝修天地 2020年3期
        關鍵詞:模具設計制造

        張哲

        摘 ? 要:隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展, 越來越多的產(chǎn)品依賴模具加工, 模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎。模具質(zhì)量好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量, 模具的質(zhì)量不僅表現(xiàn)在制造質(zhì)量, 也表現(xiàn)在安裝調(diào)整維護保養(yǎng)等方面的后續(xù)工作質(zhì)量。因此, 在模具在加工過程和質(zhì)量控制中, 要采取相應的措施, 杜絕類似事故的發(fā)生。

        關鍵詞:模具設計;沖壓技術;制造

        1 ?前言

        我國沖壓模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平,總體上比國際先進水平低許多,而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進水平長許多。冷沖壓是在常溫下,利用沖模在壓力機上對板料或坯料施加壓力,使其產(chǎn)生塑性變形或分離,從而獲得零件所需的形狀、尺寸的一種壓力加工的方法。利用沖壓模具生產(chǎn)可以保證產(chǎn)品的尺寸精度,使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,而且在加工中不破壞產(chǎn)品表面。用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價的軋制港胞或鋼帶為配料,且在生產(chǎn)中不需要加熱,具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、重量輕、成本低且節(jié)約能源和材料等一系列優(yōu)點。而模具則是大批量生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具,是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備。

        2 ?沖壓模具的概念及其特點

        沖壓是利用安裝在沖壓設備上的模具對材料施加壓力,使其產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工,所以也叫冷沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一,隸屬于材料成型工程術。

        沖壓所使用的模具稱為沖壓模具,簡稱沖模。沖模是將材料批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要,沒有符合要求的沖模,批量沖壓生產(chǎn)就難以進行;沒有先進的沖模,先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素,只有它們相互結合才能得出沖壓件。與機械加工及塑性加工的其它方法相比,沖壓加工無論在技術方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。

        3 ?沖壓模具設計分析

        3.1 ?設定目標尺寸

        在設計模具圖紙的過程中,第一步要在對產(chǎn)品圖的尺寸分析的基礎之上,對最終得到產(chǎn)品的尺寸進行設定。具體說來在產(chǎn)品公差允許的范圍之內(nèi),以沖頭、凹模的磨損趨向為依據(jù),決定最終的產(chǎn)品尺寸值。舉例來說,在孔徑尺寸的選擇上應當盡可能選擇上量值;在外形尺寸的設定上應當充分考慮沖頭磨損以及毛邊等因素,盡可能選擇下限值。綜合來說,目標尺寸的選擇與設計人員工作經(jīng)驗、專業(yè)技術水平以及對產(chǎn)品的預見性判斷等多種因素具有密切的聯(lián)系。如若缺乏相關的經(jīng)驗,可以參考借鑒成功的案例,以此保障最終得到產(chǎn)品的質(zhì)量。

        3.2 ?排樣圖設計以及力學計算

        以產(chǎn)品成形工藝特點作為安排工步的參考標準,其基本原則是越精確的尺寸,其工步安排越要向后布置。力學計算的開展應該以排樣圖的沖裁、成形,彎曲等工步為依據(jù),計算彈簧力、卸料力以及沖裁力等力學指標。力學計算與沖壓模型最終能否完成生產(chǎn),在使用過程中能否承受機械壓力有著直接的聯(lián)系,因此力學計算的重要意義不言而喻。為了保障力學計算數(shù)據(jù)的準確性,應當對使用過程中模具受到的外力因素做出全方位的考量。在確定了上述因素之后,根據(jù)確定的結果選擇符合需求的沖壓設備,接下來在進行總裝圖的設計。

        3.3 ?模具總裝圖繪制

        模具總裝圖的繪制過程應當以排樣圖作為基準,在此基礎之上進行設計工作。除此之外,需要結合沖壓設備的合模高度、設備的安裝尺寸以及送料裝置的高度,最終繪制出沖壓模具的詳細結構。除此之外,在總裝圖的設計過程中還應當兼顧運動機構的安全性、穩(wěn)定性以及量產(chǎn)性。值得注意的是,目前多采用電腦繪圖的手段進行模具設計,除了小汽車部分零件的制造之外,多數(shù)的沖壓部品制造都是使用2D軟件進行繪制的,在繪制的過程中必須要分清圖層,為后期的零部件拆分提供方便。

        3.4 ?部件圖繪制

        分層圖以總裝圖中的內(nèi)容為依據(jù),將模具的零部件用標準化的視圖進行表示。在零部件圖繪制的過程中應當充分考量零件在加工的過程中,可能會遇到的問題。例如,選擇什么樣的設備進行加工能夠兼顧成本和精度;量產(chǎn)得到的零件強度是否足夠等等。

        4 ?沖壓模具制造過程

        4.1 ?沖壓模具材質(zhì)選擇

        沖壓加工的方式一般應用于鋼板或鋼帶材料的加工領域。因此,對沖壓模具零件材質(zhì)的硬度、剛度、熱處理性能以及耐磨性的要求有著較為嚴苛的標準。常規(guī)選用的材料包括SKH-51, SKD11和SKS;超硬性材料包括G5和G3;超硬鋼包括HPM2T。

        4.2 ?模具零件粗加工

        如今的粗加工方式已不同于以往的手搖銑床、手工鉆床的方式,通常也會選用先進精密的設備進行粗加工。對于精度要求不高的零件進行進行粗加工,如加工墊板的過程,可以在加工中心,裝上中心鉆,進行精準的打點定位。對于精密零件的加工,可以用加工中心進行直接加工,進行程序和參數(shù)的設定之后,裝上裝置開始加工。

        4.3 ?零件熱處理

        近年來,隨著科學技術的進步,近幾年新型材料層出不窮,不同材料在處理方式上也存在著不同,為了確保得到高質(zhì)量的零件在熱處理的過程中還應當滿足如下的要求:第一,制定熱處理工藝監(jiān)督管理體系,強化技術人員的專業(yè)技術水平,在熱處理操作的環(huán)節(jié)明確操作方式,為最終得到優(yōu)質(zhì)的零件提供保障。第二,完善加工設備的檢修保養(yǎng)機制,定期對相關加工設備進行保養(yǎng)和維護,保障設備的功能性完備,并在建立設備檢修保養(yǎng)的臺賬,對檢修保養(yǎng)的時間,原因,發(fā)現(xiàn)的問題,采取的措施等方面的內(nèi)容進行詳細的記錄。第三,精細化的材料管理,嚴格把控材料的品質(zhì),對不同類型的材料區(qū)別對待,采用與其特性相適應的加工方式,以此提升零件的質(zhì)量。

        4.4 ?模具零件的精加工

        熱處理的方式使零件受熱,會導致零件輕微變形,在對零件進行精加工時,需要對表面進行研磨加工后,再進行后續(xù)的加工。磨削加工主要利用光學磨床、平面磨床和內(nèi)外圓磨床這三種機械設備進行加工。在對零件進行磨削的過程中,裂紋和變形的情況時有發(fā)生,應當積極采取措施,嚴格對精磨的進刀量實施嚴格的控制,以防止零件裂紋和變形的產(chǎn)生。對淬火硬度較高的材料應當選擇金剛石砂輪進行磨削,因為金剛石砂輪的有機粘合劑能夠提供更多的自磨利性。整體來看,要依據(jù)加工材料的特點選擇合適的磨削砂輪,保持銳利性的同時也要避免高溫損傷的產(chǎn)生。

        5 ?小結

        總之,在目前激烈的市場競爭中,產(chǎn)品投入市場的遲早往往是成敗的關鍵。模具是高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品生產(chǎn)工具,模具開發(fā)周期占整個產(chǎn)品開發(fā)周期的主要部分。模具工業(yè)的快速發(fā)展,我們不斷地提高對模具加工制造技術要求,模具制造的水平的高低,已成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志。因此,模具設計及制造技術在國民經(jīng)濟中的地位是顯而易見的。如何在保證質(zhì)量、控制成本的前提下加工模具是值得認真考慮的問題。

        參考文獻:

        [1] 付建.模具制造工藝[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.

        [2] 翁其金,徐新城.沖壓工藝及沖模設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.

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