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衝壓模具設計中對機械運動的控製和運用

更新時間:2008-9-1 16:12:51 文章來源:互聯網 點擊:

 

內容摘要:摘要:在衝壓過程中,機械運動貫穿始終。各種衝壓工藝的實現都有其基本運動機理,這種運動是與模具密切相關的,各種模具的結構設計和力學設計最終都是為了滿足其能夠實現特定運動的要求。設計的模具能否嚴格完成實現衝壓工藝所需的運動,直接影響到衝壓件的品質,所以在模具設計中應對機械運動進行控製。同時為了達到產品形狀尺寸的要求,不能夠拘泥或局限於各種工藝基本運動模式中,而應不斷發展和創新,在模具設計中對機械運動靈活運用。

摘要:在衝壓過程中,機械運動貫穿始終。各種衝壓工藝的實現都有其基本運動機理,這種運動是與模具密切相關的,各種模具的結構設計和力學設計最終都是為了滿足其能夠實現特定運動的要求。設計的模具能否嚴格完成實現衝壓工藝所需的運動,直接影響到衝壓件的品質,所以在模具設計中應對機械運動進行控製。同時為了達到產品形狀尺寸的要求,不能夠拘泥或局限於各種工藝基本運動模式中,而應不斷發展和創新,在模具設計中對機械運動靈活運用。
關鍵詞:衝壓模具設計 機械運動 控製 靈活運用

1.引言

本論文是以衝壓工藝學基本理論為依據,通過對各種衝壓工藝基本運動的分析,提出了對衝壓模具設計的要求。首先闡述衝壓過程中,機械運動的基本概念,然後逐項分析了衝裁、彎曲、拉深工藝的基本運動機理,指出模具設計中應著重控製到的內容,並介紹了在模具設計中對機械運動靈活運用的方法和一些實例。最後總結了根據具體情況進行產品工藝運動分析的方法,並強調在模具設計中,對機械運動的控製和靈活運用對提高設計水平和保證衝壓件品質的重要意義。

2.衝壓過程中機械運動的概述

冷衝壓就是將各種不同規格的板料或坯料,利用模具和衝壓設備(壓力機,又名衝床)對其施加壓力,使之產生變形或分離,獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。一般生產都是采用立式衝床,因而決定了衝壓過程的主運動是上下運動,另外,還有模具與板料和模具中各結構件之間的各種相互運動。

機械運動可分為滑動、轉動和滾動等三種基本運動形式,在衝壓過程中都存在,但是各種運動形式的特點不同,對衝壓的影響也各不相同。
既然衝壓過程存在如此多樣的運動,在衝壓模具設計中就應該對各種運動進行嚴格控製,以達到模具設計的要求;同時,在設計中還應當根據具體情況,靈活運用各種機械運動,以達到產品的要求。

衝壓過程的主運動是上下運動,但是在模具中設計斜楔結構、轉銷結構、滾軸結構和旋切結構等,可以相應把主運動轉化為水平運動、模具中的轉動和模具中的滾動。在模具設計中這些特殊結構是比較複雜和困難,成本也較高,但是為了達到產品的形狀、尺寸要求,卻不失為一種有效的解決方法。

3.衝裁模具中機械運動的控製和運用

衝裁工藝的基本運動是卸料板先與板料接觸並壓牢,凸模下降至與板料接觸並繼續下降進入凹模,凸、凹模及板料產生相對運動導致板料分離,然後凸、凹模分開,卸料板把工件或廢料從凸模上推落,完成衝裁運動。卸料板的運動是非常關鍵的,為了保證衝裁的質量,必須控製卸料板的運動,一定要讓它先於凸模與板料接觸,並且壓料力要足夠,否則衝裁件切斷麵質量差,尺寸精度低,平麵度不良,甚至模具壽命減少。

按通常的方法設計落料衝孔模具,往往衝壓後工件與廢料邊難以分開。在不影響工件質量的前提下,可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位塊,以使落料衝孔運動完成後,凹模卸料板先把工件從凹模中推出,然後凸凹模卸料板再把廢料也從凸凹模上推落,這樣一來,工件與廢料也就自然分開了。

對於一些有局部凸起的較大的衝壓件,可以在落料衝孔模的凹模卸料板上增加壓型凸模,同時施加足夠的彈簧力,以保證卸料板上壓型凸模與板料接觸時先使材料變形達到壓型目的,再繼續落料衝孔運動,往往可以減少一個工步的模具,降低成本。

有些衝孔模具的衝孔數量很多,需要很大衝壓力,對衝壓生產不利,甚至無足夠噸位的衝床,有一個簡單的方法,是采用不同長度的2~4批衝頭,在衝壓時讓衝孔運動分時進行,可以有效地減小衝裁力。

對那些在彎曲麵上有位置精度要求高的孔(例如對側彎曲上兩孔的同心度等)的衝壓件,如果先衝孔再彎曲是很難達到孔位要求的,必須設計斜楔結構,在彎曲後再衝孔,利用水平方向的衝孔運動可以達到目的。對那些翻邊、拉深高度要求較嚴需要做修邊工序的,也可以采用類似的結構設計。

4.彎曲模具中機械運動的控製和運用

彎曲工藝的基本運動是卸料板先與板料接觸並壓死,凸模下降至與板料接觸,並繼續下降進入凹模,凸、凹模及板料產生相對運動,導致板料變形折彎,然後凸、凹模分開,彎曲凹模上的頂杆(或滑塊)把彎曲邊推出,完成彎曲運動。卸料板及頂杆的運動是非常關鍵的,為了保證彎曲的質量或生產效率,必須首先控製卸料板的運動,讓它先於凸模與板料接觸,並且壓料力一定要足夠,否則彎曲件尺寸精度差,平麵度不良;其次,應確保頂杆力足夠,以使它順利地把彎曲件推出,否則彎曲件變形,生產效率低。對於精度要求較高的彎曲件,應特別注意一點,最好在彎曲運動中,要有一個運動死點,即所有相關結構件能夠碰死。

有些工件彎曲形狀較奇特,或彎曲後不能按正常方式從凹模上脫落,這時,往往需要用到斜楔結構或轉銷結構,例如,采用斜楔結構,可以完成小於90度或回鉤式彎曲,采用轉銷結構可以實現圓筒件一次成型。

值得一提的是,對於有些外殼件,如電腦軟驅外殼,因其彎曲邊較長,彎頭與板料間的滑動,在彎曲時,很容易擦出毛屑,材料鍍鋅層脫落,頻繁拋光彎曲衝頭效果也不理想。通常的做法是把彎曲衝頭鍍鈦,提高其光潔度和耐磨性;或者在彎曲衝頭R角處嵌入滾軸,把彎頭與板料的彎曲滑動轉化為滾動,由於滾動比滑動的摩擦力小得多,所以不容易擦傷工件。

5.拉深模具中機械運動的控製和運用

拉深工藝的基本運動是,卸料板先與板料接觸並壓牢,凸模下降至與板料接觸,並繼續下降,進入凹模,凸、凹模及板料產生相對運動,導致板料體積成形,然後凸、凹模分開,凹模滑塊把工件推出,完成拉深運動。

卸料板和滑塊的運動非常關鍵,為了保證拉深件的質量,必須控製卸料板的運動,讓它先於凸模與板料接觸,並且壓料力要足夠,否則拉深件容易起皺,甚至裂開;其次應確保凹模滑塊壓力足夠,以保證拉深件底麵的平麵度。

拉深複合模設計合理,可以很好地控製結構件的運動過程,達到多工序組合的目的。例如典型的落料拉深切邊衝孔複合模具的設計。

另外,有些裝飾品和日用品的拉深件需要有卷邊(或滾邊)工序,模具設計中也用到了滾軸結構,所以在卷邊過程中滾動的摩擦力非常小,不容易擦傷工件表麵。

對那些需要在馬達中旋轉的拉深結構件,切邊的高度、跳動度等要求相當高,需要在模具中設計特別的旋切結構,利用旋轉(切)運動修邊,不僅能保證切邊的尺寸精度高,甚至切邊的毛刺及衝切紋路亦相當美觀。值得一提的是,此旋切結構在實際設計改良後,已經非常易於模具加工製作,並且已運用於連續拉深模具當中。

6.連續模具中機械運動的控製和運用

連續模具中常常同時包括了衝裁、彎曲和拉深等衝壓工藝,因而其衝壓過程中的機械運動也包括了這三種工藝的基本運動模式,對連續模具中運動的控製,應分成各基本工藝分別進行控製。

通常連續模具要求不斷加快衝壓速度,提高生產效率,有些形狀較複雜、較特別的衝壓件,其衝壓運動較費時,在連續模具設計中可以分解成效率較高的衝壓運動。例如,工程膨脹螺釘圓筒件在連續模具設計中即可將其圓筒成型運動分解為兩側90度圓弧彎曲~中間60度圓弧彎曲~整體抱圓~圓度校正四個工序,不僅提高效率,亦能保證衝壓件圓度。

需要特別指出的是,連續模具因為在實際生產中還牽涉到送料機、吹風裝置等,在設計中應充分考慮到這些因素,讓衝床、模具、送料機和吹風裝置的運動在時間上配合好,連續模具才能真正順利生產。

7.結束語

盡管各種工藝的基本運動原理是不同的,但是也有共同點,就是卸料板(或滑塊)的運動是重要的控製因素。實際上,在模具設計當中,產品的衝壓工藝不可能都象各種工藝的基本運動那樣簡單,應當要根據具體情況對產品工藝作好運動分析,再據此作進一步的設計。

在對產品工藝運動作分析時,應主要考慮其必要性、時間性、可行性,還應具有創造性。必要性是指運用基本運動原理判斷需要那些運動來實現產品工藝;時間性是指所需各項運動的先後順序;可行性是指能否通過結構設計和力學設計來實現所需運動;創造性是指在前述運動無法被實現或運動無法完全實現產品工藝的情況下,要善於大膽采用新方法去努力實現產品工藝,也就是前麵所說的對機械運動的靈活運用。

衝壓過程存在多種多樣的機械運動,而各種機械運動對衝壓工藝實現與衝壓件品質的影響也各不相同,因而在衝壓模具設計中對機械運動的控製和靈活運用對提高設計水平和保證衝壓件品質具有重要意義。




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