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模具设计论文范文1
首先,根据型材截面质心确定挤压中心。根据金属流动特性,选择扇形分流孔、四孔布置,桥宽20mm,上模高100mm,下模80mm,经理论计算验证分流桥强度合理。其次,根据挤压筒规格选择焊合室深度为20mm,底部圆角8mm,焊合角25°。第三,重点在模孔工作带区段的划分,因型材结构特殊性,保证挤压中心与型材质心重合[2];以金属均匀流动为前提,根据工程经验进行区段划分和工作的长度计算[3],型材模孔工作带长度分布如图2所示。
2挤压过程模拟
2.1模拟模型建立
将上述设计的挤压模具结构导入铝型材专用挤压模拟软件hy-erxtrude中,对其挤压过程进行模拟。根据挤压过程中金属变形程度及流经的区域建立模拟模型,按照不同区域划分网格。工作带部分网格最小0.4mm,挤压坯料最大网格尺寸6mm,这样避免了挤压过程中金属流动而造成的网格畸变和重划[4]。挤压工艺参数设计:挤压筒直径140mm,挤压速度1mm/s,坯料预热温度480℃,模具预热温度460℃,挤压比27.45,得出型材出口金属流速结果如图4所示。
2.2模拟结果分析
从型材出口金属流速分布可知,T形悬臂部分的金属流速慢仅15.58mm/s,而矩形空心的左上角流速过大达到37.76mm/s,速度相差过大,造成型材出口流速不均匀,使得型材扭曲变形,产品不合格。
3模具结构优化及结果验证
3.1模具结构优化
(1)从工作带的长度方面,根据型材出口的金属流速分布情况,因T形悬臂部分的型材厚度为3.2mm,而其他部分为2.8mm,而且悬臂部分远离挤压中心,金属流速必然不均匀。因此调整工作带长度,微调悬臂横梁部分的工作带长度到10mm,悬臂竖直部分中间工作带长度从8.7mm向两侧逐渐减小到6.8mm。优化后的模孔工作带如图5所示。(2)采用分流孔来调整金属流速[5],将两个分流桥分别向左上方,左下方平移2mm,使得桥中心向左平移,与挤压中心更接近,这样有利于金属的均匀流动,型材矩形部分的变形更均匀。同时,平移后右边分流孔变大,悬臂T形部分不受分流桥的遮挡,金属流动更趋于均匀。优化后的分流桥结构如图6所示。
3.2模具结构优化模拟结果
保持挤压工艺参数不变,根据反复的挤压过程模拟和结构参数优化,最后得到如图7所示的型材金属流速分布图。从模拟结果可以看出型材流速得到很大的改善,很接近理论平均挤压速度27.45mm/s,金属流动均匀,保证了产品质量。
4结论
模具设计论文范文2
从几类胶塞的结构及用途可以看出,胶塞生产具有批量大、尺寸要求严格及有洁净和生物安全性要求的特点,针对这几个特点,在胶塞模具设计时必须考虑以下几点:(1)胶塞属于大批量生产的模型制品,因为多腔模具生产效率高且能满足生产需求,所以,模具设计时必须是多腔模具,设计模具时尽量占满整个热板。模具型腔之间的间距一般与产品尺寸保持+3.5~4mm,型腔呈交错排列。(2)胶塞尺寸要求严格,模具型腔及模具大板必须采用精密的加工技术才能满足尺寸精度要求。模具型腔芯(简称模芯)与模具大板分别加工,然后镶嵌在一起。(3)胶塞有洁净和生物安全要求,硫化完成后的胶片,不宜采用撕边和冷冻除边工艺,否则剩余胶丝和胶粉末会因清洗困难而影响生物安全性。目前,通常采用连片硫化生产(分模边厚度0.6~1.2mm)进而采用冷冲切工艺,一次性切除分模边,不留胶丝毛刺。(4)胶塞为含胶率高的纯胶制品,所用胶料卤化丁基胶及其他胶种必须采用抽真空平板硫化机或注射抽真空硫化机来生产,对硫化设备要求高,且必须为抽真空设备。(5)由于胶塞尺寸的严格性,化胶塞的面压大于普通的橡胶制品,一般在100kg/cm2以上(普通橡胶制品为50kg/cm2左右)。(6)硫化模具除采用多腔设计外,由于冲切工艺的限制,多腔排布需要再分割冲切分区。(7)硫化前的半成品采用薄胶片进行整模具覆盖,对半成品尺寸及重量要求严格(长宽尺寸误差±1mm,厚度误差±0.1mm,重量误差±5g)。(8)由于采用连片生产,半成品胶片精度高,一般只在模具大板周边设计溢胶槽。(9)胶料的收缩率通常根据胶种不同、含胶率不同、配方不同、硫化条件不同,将根据实验实际测定后确定,经验值一般在1.8%~2.8%之间。(10)模具定位通常采用4个定位销定位,模具固定在硫化机热板上,硫化机采用大开档结构,便于放入和取出胶片。(11)为了提高效率,硫化机热板尽量采用大台面、大吨位的平板硫化机。硫化模具尺寸变大,模具加工困难也相应增大。目前我公司的胶塞模具尺寸达到1300mm×600mm×100mm的模腔数量多达2352腔/模。
2胶塞模具的结构组成及加工方法
根据以上胶塞模具的特点进而可以设计出胶塞模具的结构,通常胶塞模具均采用二开模、多腔镶芯技术。模具由上模具大板、上模芯、下模具大板、下模芯、定位销及定位套组成。
2.1上模具大板与下模具大板上模具大板的典型结构如图8所示,下模具大板的典型结构如图9所示。上模具大板与下模具大板的主要功用是固定和连接上模芯与下模芯,它们与上下模芯之间通常采用H6/k5配合。上模具大板通常设分区线,目的是便于硫化后分片和冲切。下模具大板内腔设预留分模边,分模边的厚薄将根据胶料硫化时的流动特性来确定,通常为0.5~1mm。下模具大板周边设溢胶槽,满足半成品重量误差需求,生产合格产品。上模具大板与下模具大板将根据不同直径形状及厚度的产品,选用不同排布形式与厚度,排布形式有直排型和交错排列型,在同样模板面积上,交错排列型的生产效率比直排型提高7.5%,因此只要结构允许,应尽量采用交错排列形式。上下模具大板的加工通常采用坐标镗床或加工中心一次完成上下模具大板坐标孔的加工。
2.2上模芯与下模芯上模芯典型结构如图10所示,下模芯结构如图11所示。上下模芯是胶塞硫化成型最关键的部件,它的加工质量直接影响到产品质量。胶塞模具是多腔模具,模芯数量巨大,目前我公司腔数最多的可达2352腔/模,因此模芯的一致性要求很高,对于简单型腔的产品,一般采用数控车床生产,而对于复杂型腔的产品除采用数控车床加工外,还必须辅以电火花等加工方法来完成其加工,还有个别型腔复杂的产品采用镶嵌法生产,但质量和一致性很难保证。
2.3定位销与定位套定位销与定位套的结构如图12所示,由于多腔模具的特殊性,通常1套模具一般只有4对定位销与定位套对上下模具进行定位,上下大板的定位套与定位销孔通常在坐标镗床或加工中心与模芯孔一次加工完成,定位销、定位套与大板采用H7/n6配合,销与套之间采用H7/g6配合。
3胶塞模具装配与使用过程的常见问题与处理方法
胶塞模具零件加工完成后,就可进行模具装配工作,胶塞模具的装配有其特殊性,主要应注意以下几个方面的问题。
3.1模具大板与模芯的装配精度问题由于胶塞模具是多腔镶芯模具,模芯与大板装配配合精度要一致,尽管图纸标注尺寸是一致的,但实际加工过程会出现一些偏差,这些偏差就会造成模板与模芯配合尺寸不一致。配合过紧会使得模板变形,进而影响硫化产品的精度;配合过松会导致模芯与模板之间积胶,进而使硫化产品产生毛边。为了解决模板变形问题,一般采用加厚模具大板的办法来解决,但过厚的模板会给更换模具和抽真空带来困难。
3.2模芯加工的一致性问题模芯内腔加工的不一致会造成胶塞产品不一致,而不一致的胶塞会造成药品自动分装生产线运转不畅,导致胶塞大批退货。因此,胶塞模芯内腔尺寸的一致性是胶塞模具最关键的一环。通常通过模芯加工后的尺寸检查和硫化胶塞产品尺寸检查环节来控制产品尺寸。
3.3预留分模边与最终硫化产品分模边的关系由于多腔胶塞模具设计属于半开放模具,尽管半成品尺寸及重量控制严格,但最终硫化的胶片还会出现多余胶料溢出现象,正是这些胶料的溢出造成了预留分模边与最终硫化产品分模边存在差异,这些因素在模具设计时必须考虑,按经验值一般在0.15~0.20mm之间。
3.4预留分模边内槽尺寸与模芯最小距离的问题在多腔模具的边缘经常会出现硫化后的胶塞变形或尺寸不合格的问题,造成这种问题的主要原因是分模边内槽边缘与模芯距离过近造成,适当加大该尺寸就能解决这个问题,因此胶塞模具设计时应特别注意这个问题。
3.5硫化机面压与热板精度的影响由于胶塞尺寸的严格性,硫化机面压必须足够大,才能硫化出合格产品,面压一般在100kg/cm2以上比较合适,低于此数据会造成合格率降低、胶塞厚度不均等问题。热板精度低的硫化机,不仅不能生产出合格的胶塞产品,还会对模具造成永久伤害,严重者会造成模具报废。因此,胶塞生产尽量采用高精度、高压力的硫化机。
3.6形状复杂的非回转体产品上下模芯定位及对正问题由于多腔胶塞模具的模芯外形一般为回转圆柱体,当胶塞本身结构为回转体时,上下模芯可以随意安装,而对于形状复杂的非回转体胶塞来说,上下模芯必须按一定的方向排列固定,才能生产出合格的胶塞产品,这种情况下,一般要对加工模芯做好定位,否则会给后期装配和生产带来很多困难。
3.7溢胶槽、定位销、定位套、模具与热板固定螺孔尺寸的位置干涉问题胶塞多腔模具的设计原则是尽量让模具占满整个热板,但必须留足溢胶槽、定位销、定位套、模具与热板固定螺孔的位置,这些功能部件必须独立,不得互相干涉,否则会导致产品质量不稳定,甚至会造成模具报废。
3.8胶塞偏心问题多腔模具最容易出现和最难解决的问题就是产品偏心,一般加工精度和装配方法都会影响产品的同心度,这两点尤其要注意。
4结语
模具设计论文范文3
随着手机行业发展的变迁,中国早已成为世界手机塑料制件的生产基地。尽管我国的注塑模设计在近几年得到了快速的发展,但是我国注塑模具在设计制造水平等方面要比德、美、日、法等工业发达国家还是要落后许多,主要表现在以下的几个方面。
(1)供给和需求不平衡
当今国内自配率不足,可以看到低档模具供过于求,中高档模具自配率不足60%。尽管中国模具工业发展迅速,但与需求相比,供不应求的问题还是比较突出的,其主要缺口集中于精密、长寿命、大型、复杂模具领域。因为在模具寿命、精度、制造周期及生产能力等各个方面,我国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距,因此,每年需要大量进口模具。
(2)人才与科技发展不相适应
模具行业不同于其他的一般行业,是一种技术密集,资金密集的产业之一。尽管我国在模具设计中已经使用CAE模拟分析,但是我国人才的发展速度跟不上行业的发展速度,现在缺乏各种能把握运用新技术或者高级模具钳工等高技术人才。同时,由于基础差、投入少,缺乏一种长期可持续发展的观念导致我国模具产品及其生产工艺,工具(硬件和软件),装备的设计,研发(包括软件二次开发)和自主创新能力的薄弱。跟发达国家比起来,我国模具CAD/CAE/CAM的技术水平还很低,主要表现在软件开发的进度和水平低,CAE/CAM发展跟不上CAD,整体应用水平低,缺乏CAD/CAE/CAM知识的集成。
(3)标准化的程度低
长期以来,我国的注塑模设计受到了“大而全”、“小而全”的影响,模具行业的观念落后,难以完成较大规模的模具成套订单,与国际水平相差很远。虽然有的企业引起了国外的先进加工设备,但是总的装备水平与国外企业相比,依然是望尘莫及,设备控制率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外的企业低很多,CAE、CAPP的普及率就更加低了。另外,模具标准化水平低,没有针对同一领域的产品建立针对的数据库,标准件的品种规格少且应用水平低,高品质的都依赖进口,设计现状如下表所示。这些都影响和制约着我国模具发展和质量的提高。
(4)材料等相关技术落后
模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本,国产模具钢与国外进口钢相比,无论是质量还是品种规格,都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差,也直接影响模具水平的提高。
(5)企业管理落后与技术的进步
我国模具企业的管理落后主要体现在生产组织方式及信息化采用等方面。以模具为核心的产业链各个环节的协同发展不足,尤其是材料的发展明显滞后,国内模具材料在品种、质量和数量上都不能满足模具生产的需要,高档模具和出口模具的材料基本上都是靠进口的。模具上游的各种装备(机床、工夹量刃具、检测、热处理和处理设备等)和生产手段(软件、辅料、损耗件等)以及下游的成形材料(各种塑料、橡胶、板材、金属与非金属及复合材料等)和成形装备(橡塑成形设备、冲压设备、铸锻设备等),甚至包括影响模具发展的物流及金融等产业链的各个环节大都分属于各有关行业,大都联系不够密切,配合不够默契,协同程度较差,这就造成了对模具工业发展的制约。
2影响我国手机注塑模模具设计效率的因素
(1)模具设计工程师流动较大
在当前的模具行业中,模具设计人员的流动是非常大的,每个公司的设计思路又不尽相同,这就直接会影响到模具设计的效率。因为在模具设计人员流动的过程会使得模具设计人员的素质总体偏低,因此在控制模具设计效率的问题上会缺乏准确性。此外,人员的经常变动必将使得模具设计的完成水平处于良莠不齐的状态,这就必将影响到模具设计的效率。
(2)模具设计师的主动性不够。
因为模具设计的设计师对工作的热情不够,每天都只是按要求完成任务,所以也就很难创造性的设计出高质量的模具。同时,热情的不够也会使设计人员设计的结构过于固定而缺乏一定的变通和创新,必将严重影响到模具设计的效率以及质量。
(3)设计师的设计水平普遍不高
在当前的模具设计岗位上,很多的设计师是通过专科院校专门培训出来的,对软件的操作非常熟悉,但是对设计的思想理论没有自己的把握和见解。因为,由于他们对模具设计核心技术的不熟练也将导致模具设计的时间过长,而且设计的方案也可能会有各种各样的问题,这就有可能在主管检查过后还要进行不断的修改,从而严重影响到模具设计的总体效率。
(4)公司模具设计没有标准化
如今,由于快速发展的手机市场导致手机生产商对产品需求的多样性不断的增加,因此模具的更新换代也在不断的加快。各个手机制造商和模具设计公司承担着繁重的模具设计任务,对于手机这一类产品经常有很多相似的结构,但因公司没有把类似产品进行标准化分类建库,在设计过程中有很多重复的而且缓慢的人工设计部分耗时太多,耗时结构如表1所示。这也使得设计师在模具设计的过程中不得不做很多重复性的工作,降低了模具设计效率。
(5)设计软件的不足
现在公司进行模具设计的辅助软件大部分用的是SiemensPLMSoftware公司出品的UG,尽管该软件已经做到非常完善了,但是在公司具体的应用过程中依然有很多的不足,工程师在设计的过程中有很多设计要经过繁琐的操作而不是一蹴而就的快捷,这就导致模具设计的效率不得不有所降低。
3提高我国手机注塑模设计开发效率的探讨
随着科技的发展和技术的进步,模具早已经是制造业的重要工艺装备。在竞争激烈的手机市场中,谁能提高自己的生产设计效率,谁就能第一时间的占领市场,因此手机模具的设计速度是所有公司追逐的目标。我国模具技术已经得到了很大的发展,但总体来说与国际先进水平相比尚有10年以上的差距,设计的速度也比先进国家也慢了很多。由于模具技术的落后必将使得手机的生产和上市受到影响,所以我国手机注塑模具设计技术的发展是手机模具行业的当务之急。注塑模具种类繁多,不同种类的技术要求也是不一样的,经过调查总结,我国注塑模具模未来必将朝着下列方向不断发展进步。
(1)手机注塑模模具设计特点
随着电子行业的快速发展,手机已经成为一个快消品。因此其在当今市场更新换代的速度非常快,产品的快速更换对模具行业的发展也是一个很大的机遇和挑战。因此手机注塑模就进入了多品种小批量生产时代,人们要求模具的生产周期越短越好,由此可以看出快速经济模具将有广阔的发展前景。
(2)热流道、气辅模具技术的发展
今天的模具行业里面采用热流道技术无疑是提高塑料制件生产率和质量有效途径,而且相比于传统模具,热流道还能大幅度节约原材料。热流道技术在国外的塑料模具中占了50%,有的国家已经达到了80%以上,都得到了良好的效果。另外,气体辅助注射成型也具有很大的优点,如:注射压力低,制品翘曲变形小,表面的质量较好且易于注塑出壁厚跨度比较大的制件。所以它不但可以降低成本,最重要的是可以保证产品的质量。因此,手机外壳模具采用热流道或者气辅模具,将可以在低成本的情况下得到高质量的产品。
(3)提高手机注塑模模具设计的效率方法
模具设计论文范文4
从塑件形状和产品外观要求可看出,分型面只能选择在塑件上大面为一平面。整个塑件包含在动模板内,定模中心凸起部分成型塑件上表面所有沉孔、凹台。模具型腔内的排气靠模具本身分型面及动模型腔中心左右两侧镶块(12件)与动模板之间拼缝、动模型腔顶杆孔与顶杆间隙、动模型腔与圆型芯之间配合间隙等等都可以起到排气作用。此外,如图3所示,借助CAE分析软件Moldflow的分析结果,合理布置其余顶杆位置,既能平稳地顶出零件又起到较好排气效果。
2模芯的设计
综合塑件的外观要求及结构工艺性、模具的结构和降低加工难度和成本等因素,定模模采用整体结构,整个定模选用国产预硬P20钢。由于动模结构复杂,采用镶拼结构,动模镶件件12(两件)、圆型芯件10(3件)及动模板均采用相同材料为国产预硬P20钢。由于塑件下表面有6处螺纹嵌件,因此螺纹嵌件旋入可以反复拆卸的螺纹镶件上,放入对应位置顶杆孔内,采用滑动配合,开模时随塑件一起被托处模具外,最后采用机外拆卸。螺纹镶件选用韧性好、不易断裂,适合反复拆卸的材料不锈钢2Cr13。
3浇注系统的设计
3.1浇注系统的尺寸确定由于塑件本身材料特殊性,流动性极差、成型模温高,因此模具采用一模一件,直浇口进料,直浇口小端直径Ф6.5,锥度8º,加之塑件外观不能有浇口痕迹,因此直浇口只能选择在上表面矩形沉台内,直浇道与模具大型腔直接连通,无需分流道板与动模板的连通。
3.2模具的CAE分析如图3所示,由于塑件投影面较大,壁厚差别较大,模具设计中浇注系统的流程比较长,填充时间相对会长一些,模具需要进行CAE分析验证,图3是借助CAE分析软件Moldflow的MPA模块与分析结果,验证模具浇注系统设计的合理与否。通过模流分析直观反映填充时间、成型缺陷如气旋、气泡、合料纹所在部位,为后续模具设计提供参考。
4.结束语
模具设计论文范文5
正常情况下厚而大橡胶制品抑制缩边,在工艺上主要为放慢胶料熟化和低温长时间硫化,但对于竖向刚度、水平刚度和密实度要求高的橡胶制品,如板式橡胶支座,尤其是低硬度的减隔震橡胶支座、高阻尼橡胶支座,仍然不能解决缩边问题。经研究得知,缩边的产生是由于制品在硫化过程中,胶料导热性差,内外部胶料交联速度不同,膨胀不一,外部胶料先硫化先交联,内部胶料后硫化后交联,后受热膨胀的内部橡胶挤破已硫化好的外部橡胶,产生的缩边。若加大外部橡胶表面压力(即增大外部橡胶流动阻力),提高模具配合面的配合高度和精度,阻止外部胶料被挤破,就可抑制缩边,但模具配合高度(H)加大和配合精度提高,会加大模具制造成本,给操作人员启模带来困难。为此本文按胶料硬度和模具配合口高度分别分组,做了大量的试验对比工作,得出对抑制缩边比较合理的胶料邵尔A硬度与模具配合口高度的对应关系。,硬度较大时,模具配合口高度较小,硬度较小时,高度较大。说明对于低硬度橡胶制品有一定的抑制缩边效果,但还存在轻微的缩边。对此本工作又运用常规传统密封原理,在模具配合部位加入一种密封圈,用多种密封材料和在模具配合部位不同位置处加密封圈进行了大量对比试验,结果用一种软金属作为密封材料。经验证,两者的有机结合使模具从根本上抑制了缩边现象的产生,提高了该类产品的外观质量和内在质量。
2控制模具温度,均衡硫化
减隔震橡胶制品硫化条件较苛刻,一般采用低温长时间、分段升温硫化法。模具外表温度不能反映模具内部温度,更不能反映产品内部温度。若要真正控制产品硫化温度,缩小产品内部硫化温度与模具内部温度的差别,那么减隔震橡胶制品的成型模具在适当位置必须设置测温孔,严格控制硫化温度。经多次实践证明,模具上设置测温孔,在该孔中放入热电偶测温头,可大大缩小模具上、下面表面和中部温度梯度,及产品表面和中心温度梯度的误差,并能准确反映产品内部的硫化温度。控制好硫化温度:(1)能控制胶料装模速度,防止产生早期焦烧;(2)能实现低温长时间、分阶段升温硫化,确保硫化充分,不欠硫不过硫,分阶段降温出模;(3)能控制缓压(亦称放气)时机,有利于排放胶料中的空气、水蒸气和低分子挥发物,即挥发组分的自由析出;(4)能解决褶印、硫化不透、缩边和凹凸变形。里外硫化温度不均衡是产生缩边的直接外因之一。
3提高模具强度,解决褶印和凹凸变形
减隔震橡胶制品的性能和结构决定了对模具强度的高要求,除了要有足够的抗拉和抗弯强度之外,还要有足够的刚度。减隔震橡胶制品硫化压力理论上说越大越好。模具强度越大模具体积和制造成本就越大;模具强度不够,模具本身易产生变形和配合面间隙加大,导致减隔震橡胶制品易产生缩边。模具强度越低,硫化压力越低;模具刚度越低产生的间隙越大。硫化压力不足会导致减隔震橡胶制品产生空洞、汽包、褶印、缩边和凹凸变形。硫化压力不足会导致减隔震橡胶制品的物理性能指标达不到要求。
4结论
模具设计论文范文6
载体是指成形制件的排样中用来运载制件向前送进的那一部分工艺材料,边料载体是利用带料搭边而形成的一种载体,实际是将边缘废料当作载体,是制件排样的4种基本类型中既省料又简单的一种载体形式。载体与制件之间的连接段称为桥或搭桥,桥的明显特征是在载体和工序件之间需要切掉部分材料。在大部分预弯、成形的多工位级进模的应用中,为便于将制件向前送进完成各工位的成形,桥在其中起着非常重要的作用。但是,桥的存在会降低材料利用率,尤其是在铜等贵重金属冲压生产中对成本影响更明显。隐桥是指在载体与制件之间不需要切掉任何材料便可完成送料工作,实现了零尺寸的连接,明显提高了制件排样的材料利用率。隐桥可通过在落料凹模镶件上加工出B×C槽实现,形状类似于拉深级进模的搭口。经过实践应用表明隐桥的使用效果良好,经济效益明显。件落料后又被压回到带料内的携带方法组合使用。在料厚为0.5~1mm的多工位级进模排样中应用方便。
1.1隐桥的特点
隐桥的特点在于“隐”,通过把桥隐藏在边料载体中以实现省料目的,“似断非断”是隐桥的另一特点,在冲制高硬度低延伸率材料时这一特点是对隐桥连接方式的进一步发挥。为保证载体能可靠地将制件向前送进直到最后工位被切断,隐桥要有足够的连接强度,而在切断工序中,上、下模的切刀一般兼有其他功能,为提高切刀使用寿命,降低成本,往往希望隐桥内含有暗伤,能一碰就断。如此矛盾的工艺要求使得隐桥承担了特殊的使命——似断非断。根据冲压理论方面的解释,制件周边隐桥处的材料有一个由弹性变形向塑性变形的临界状态,利用这一状态可以很好地完成隐桥的特殊使命,要实现这种状态首先必须在一定冲裁深度的前提下合理确定B和C的尺寸。
1.2隐桥尺寸的确定
(1)尺寸C和载体宽度的确定。尺寸C越大,载体宽度越大,材料利用率越低,因此要求尺寸C偏小为好。尺寸C与材料抗剪强度τ成正比,与尺寸B成反比。在实践中,当制件料厚H=0.6mm的锡青铜时,尺寸C取(1.6~2)H,载体的宽度通常取C+(1~1.2)mm。
(2)变形系数K的确定。变形系数是表示冲裁过程中材料由弹性变形向塑性变形过渡的程度,经验数值取0.9~1。单个隐桥时取大值,2个隐桥时取小值;先成形后切断时取大值,成形与切断同步进行时取小值;材料厚度尺寸偏大时取大值,厚度尺寸偏小时取小值。
(3)尺寸B的计算。隐桥宽度尺寸B可通过式直接算出,正常情况下计算所得结果可直接使用,在试模阶段,因尺寸B取偏大较好,修正时可略偏小些。实际生产时的隐桥尺寸B的取值要达到“似断非断”的效果,还要利于最后切断。对其他能实现专用切断刀完成切断工作的结构,B值可适当大于计算值。
2排样中隐桥应用实例
2.1排样基本思路
零件展开后呈“山”字形状,采用双排交错布局较为省料,如图5所示。为保证较高的材料利用率,使用隐桥连接,因在制件与坯料周边、制件与载体连接的有效尺寸不足5mm,只能设置单个隐桥。
2.2排样设计
2.2.1载体的设计
采用双排交错布局后面临2种选择,即制件周边是否切废料。切废料后是双侧载体类型;不切废料则是一个明显的边料载体类型。后者能节省20%左右的材料,且模具结构简单。分析载体各部分实际作用后确定在制件两侧和中间采用不同宽度的载体,导正孔借用制件上的孔导正。
2.2.2隐桥尺寸的计算
已确定的制件排样参数有:料厚H=0.6mm,抗剪强度τ=480MPa,取隐桥长度(C=1.6H)为1mm,确定两侧载体宽度为2.1mm,取变形系数K为1,根据式(1)算出B=2.88mm,考虑到排样中预弯、成形、整形工序较多,修正B取整数3mm。
2.2.3设置整形工序
由于制件材料弹性较大,为保持材料良好的弹性,在制件的垂直弯曲处增加了整形工序,避免制件弯曲过程中过度弯曲,同时方便调整制件的整形角度。
(1)基准面的确定。制件的特点是90°弯曲多,分别有U形弯曲和C形弯曲,将基准面放在U形弯曲和C形弯曲的共用面最合适,但U形弯曲开口向上还是C形弯曲开口向上将涉及模具结构的复杂程度和工作的稳定性。制件C形弯曲过程中,滑块需水平移动和上下浮动;整形过程中,需预压紧基准面可在下模分步实现,结构较简单,同时还可使制件冲裁截面塌角在U形弯曲的外侧。经分析确定:制件U形弯曲开口向上,C形弯曲开口向下。
(2)关键工序的模具结构。在制件排样时,初步确定关键工序的模具局部结构并核算步距内位置是否足够。成形制件C形弯曲处的模具局部结构,整形工序的局部结构,切断工序的局部结构。
(3)工步顺序的确定。E极簧片的成形工步为:①冲孔;②导正;③冲制件外形废料;④空工位;⑤空工位;⑥外形落料;⑦压回带料;⑧冲凸点与预弯;⑨向下弯曲;⑩向上U形弯;C形弯曲;整C形弯;整U形弯;切断。工步的顺序以制件C形弯曲处为中心,由于C形弯曲后,带料的立体宽度会超过原始宽度,通用的圆柱形抬料销已无法使用,需采用避空式专用抬料柱代替,将制件C形弯曲放在U形弯曲之后有利于简化模具结构。
3模具设计
以上制件排样设计和关键工序的模具结构确定后,模具的整体结构也基本确定。
3.1抬料销设计
抬料高度确定为10mm,大于制件向下最大弯曲高度9.5mm,以圆柱形抬料销为主,圆柱形抬料销的定位直径设计有2种尺寸,相差0.2mm,对制件压回带料后料带变宽进行补偿。在制件C形弯曲之后,采用专门设计的方形抬料柱14,在不同工位的抬料柱兼有整形(见图6(b))和切断(见图6(c))功能,抬料柱均为组合件,便于模具装配。
3.2凹模设计
凹模设计时,首先要合理安排抬料销、杆的位置;其次确定各工序镶件的结构尺寸,合理设置空工位,避免镶件干涉,保证凹模的整体强度;再在制件外形落料之后的工序预留足够的平面,将制件压回带料。
3.3浮动滑块组件设计
制件C形向下弯曲分3步完成,当第2步完成后,必须将整个滑块组件上浮,才能使带料与制件顺利抬起10mm,如图6(a)所示,滑块组件由10个零件组成,装配时要求滑块可以无间隙滑动。
3.4上模部分设计
制件成形过程中需要压回带料,在卸料板上增加了12个弹簧9,在增大压料力的同时保证了制件向上U形弯曲的力,但又不是将制件100%压回带料,因此在所有弯曲工位都增加了顶(压料)杆36,确保制件弯曲变形前被顶(压料)杆压紧。此外,增设压杆18和顶杆27,避免上、下拉料。
4结束语