一.产品导入
1 精密模具冲压常规产品导入流程
1.1产品图加工图排样图结构图组立图模具图纸
1.2 连续模具排样图及结构图须审核
1.3 单冲模具排样图及结构图须审核
1.3 模具图纸须审核签字生效,图纸规范清晰
2 样品控制流程
现场提供样品自检品管部检测检测报告检测报告确认工程部客户
二.模具设计
1.模具设计流程
(1) 模具设计流程图
这是模具制作的标准步骤,通常情况下,必须按照这个步骤来安排和执行设计任务。针对个别特殊产品的制作,可以在这个步骤上,根据具体状况进行合理调整。
2. 产品图、展开图、加工(工序)图、料带图的绘制规范
开模时所需的产品图纸或样品由客户与文控部门共同提交。由于这些图纸多由不同客户提供,标准不统一,且存在图像模糊、标注缺失、尺寸或检测参照基准错乱,甚至人为失误导致的问题。因此必须以原始图纸为依据,在忠实于原设计理念的基础上,自行完成本厂所需的产品图纸绘制工作。遇到客户图纸里的工艺难题,应立刻联系对方的工程师商讨,若工艺或构造标准过高,可与其技术人员商议,考虑降低工艺标准,调整产品构造,或者运用额外的工艺措施来处理。客户的原始图纸必须保持原样,不得改动。客户提交的样品,需借助各种方法精确测量其尺寸,并据此绘制产品图纸。客户的样品必须妥善保管。制作出的产品图纸必须保证信息精确无误,要求表述清晰,尺寸说明要完整,公差范围要恰当,这样才能方便进行检验。
加工图产品图经过确认,着手制定加工图,制定加工图时需留意以下几点:
产品规格的确定有两种情形,一种是冲裁,另一种是切割。冲裁的规格由冲头决定,切割的规格由模具决定。
B: 产品公差的确定主要依据产品图纸,图纸中明确标注了公差要求的,必须严格依照图样实施,而图纸未明确标注公差数值的,则按照客户长期采用的标准执行。
参照图1-1确定公差选取方向。若冲裁后尺寸会增大,加工图纸上标注的尺寸应为该尺寸下偏差的三分之二。若冲裁后尺寸会减小,加工图纸上标注的尺寸应为该尺寸上偏差的三分之二。对于孔心距和孔边距这类冲裁后尺寸变化极小的参数,则采用中间公差值。
分析物件在制作期间发生的形态变化,针对这些变化实施一些事前纠正的对策。
展开图按照加工图,标示出每段弯曲的长度,顺序清晰,方便核对。
板料在弯曲时,表层承受拉伸作用,里层承受挤压作用,两者之间存在一个既不拉伸也不挤压的中间区域,这个区域被称为中性面,中性面在弯曲过程中长度不变,与初始状态相同,因此中性面是确定弯曲件展开尺寸的参照依据,它和板厚中心层是两个不同的概念。弯曲程度受弯曲半径和折弯角度影响,弯曲半径越大,折弯角度越小,变形程度就越小,此时中性层位置接近板料厚度的一半;弯曲半径减小,折弯角度增大,变形程度就随之增加,中性层位置会逐渐向弯曲内侧靠拢。用符号λ代表中性层到板料内侧的间隔。
B: 计算展开方法 基础公式:成品展开尺寸等于内周长,加上内周长,再增加修正值
a: R 角展开 以中性层材料长度不变为展开原则。
R 中=R 内+Kt
(4) 料带图(工序图、排样图)
依照客户需求,产品准确度,产品制造数量,模具使用期限,加工特点等要素,来判定是选用连续模还是单一工序模。
依据产品所需精确度、模具制造总量以及模具制造效率等因素,确定模具精确度级别的区分。精密连续模具分为 A、B、C、D 四个层级,精密单工序模具分为甲、乙、丙三个层级。关于层级区分的具体标准,请参考后附表格。
条料的零件排布方式叫做布局方案,单个零件存在多种不同的布局方法。
排版方法包括直线式,单排布局,复排布局,斜向布局,首尾相接直线布局,首尾相接斜向布局等。
排样工作虽然简单,但很重要。排样的原则有4点:
材料利用程度对冲件总成本影响巨大,其占比超过六成,是衡量经济效益的关键参数。冲裁环节中产生的废弃物可分为两类,即结构废弃物和工艺废弃物。排版时需着力降低工艺废弃物比例,从而提升材料利用程度。
操作简单,安全性高,能够降低工人的工作负担,对于单个工序的模具来说,材料在冲裁过程中翻动次数要少,在材料利用效率相同或者相近的情况下,应当尽可能选择条料宽度大、进距小的排列方案。
c: 使模具结构简单,模具寿命较高。
d: 排料应保证冲裁件的质量。这一点将在下一节详细说明。
精密连续模具在最终确定排样方案之前,需要先制作冲裁冲头叠加图。绘制该图是为了确保彻底去除所有废料,从而得到完整的产品。首先必须明确制品的毛边位置,了解材料纹理方向,确定步距大小,计算条料宽度,选定制品的基准面,合理设计搭边并规定送料方向。同时还要顾及冲头安装的先后次序,弯曲加工的先后次序,定位孔与搭边设置的位置等细节。
冲裁冲头的形状应尽量做到以下几点:
a: 尽量避免长方形冲头,因为长方形冲头易跳废料。
冲头不应设计成拥有过长的悬挑部分,也不宜采用过窄的凹槽结构。悬挑部分会削弱冲头的结构强度。凹槽结构则会对凹模的强度造成不利影响。冲头在形状上应避免出现尖锐的边角。
冲头必须设计成防止材料掉落的构造,同时要顾及生产流程,多采用砂轮机和线切割技术,少用电火花成型加工。
两个冲头相接的地方会出现结合部,在确保顺利冲切的前提下,要尽可能缩小产品上结合部占用的空间,对于特定的产品,结合部的尺寸、位置和形态,需要与客户协商后共同确定。
在模具内合理布局冲头迭加图中的冲头和成形步骤,这个布局图就称为排样图。
根据图纸及工艺要求,综合考虑。排样图注意以下几点:
精度要求高的孔洞,或者用于确定中心线的孔洞,必须安排在同一个冲压工序中完成
如果零件在弯曲过程中需要打孔或进行其他加工,并且这些加工的位置精度要求很高,那么建议先完成弯曲,然后再进行打孔或其他成型操作,这样可以防止由于弯曲展开不准确而导致的尺寸偏差。
如果工件存在对称形变,最好将对称形变安排在同一个工序完成。这样做能够确保受力均匀。如果工件的弯曲部分比较长,为了实现受力均匀,可以采用工艺辅助弯曲的方式设计,等弯曲工序结束后,再将工艺辅助弯曲的部分去除掉。
制品在经过拉深或其它工艺加工时,可能会波及周边尺寸的精度,可以将这些工艺步骤安排在成形阶段之前完成。
相邻的冲裁零件之间的边料,或者是冲裁零件与条料边缘之间的边料,称为搭边,这种边料的尺寸,与产品的尺寸及其构造的复杂程度相关,如果产品尺寸较大,或者弯曲的边缘较长,搭边部分的尺寸就应该适当增大一些。
(2)排样线型、颜色、图层设定:
料带层 MATER 层 颜色 8 号灰色 实线
冲裁、切割、分离、部分剪切、撕裂等属于第一层,颜色为1号红色,采用实线表示
印字、打凸、倒角、压毛边等 2 层 颜色 2 号黄色 实线
弯曲、塑形、翻折、抽拉等 3 重 颜调 3 号橘色 内侧折边为虚形
上折为实线。
标注、说明为 4层 4 号色 实线
排样图经审核及集体评审,确认无误后,进入下一工作流程。
3. 模具总图的绘制
(1) 排样图确定后,开始绘制模具总图。
a: 总图中图层的设定:
MATER 排样图 4 标注
UP (上模座 ) UB (上垫板)
PH (公夹板) PUNCH 冲头
PPS (止档板) PS (脱料板)
PS_P 脱板入子 DIE (下模板)
DIE_P 下模入子
LB (下垫板) LP (下模座)
B2 (下垫块) B1 (下托板)
b: 关于线种、线色的说明:
冲头、入子外形轮廓线 2 号黄色 线割孔 1号红色
铣加工轮廓线 40 号棕色
放电加工线 40 号棕色 钻加工 40 号棕色
模板外形 7 号白色
线色必须维持原样不变。凡能看到的图线,都应当是实线,凡是看不见的部分,则应该用虚线来表示。
(2) 模具结构图
选择合适的精密连续模具结构,需要参考产品精确度,同时也要考虑生产数量,以此来明确模具的级别,模具等级决定了具体采用哪种结构,前方的图示展示了连续模的结构形式。
(4) 模具模板标准
长度超出五百毫米的范本,必须分割成两部分,两个板片之间要安装连接件。
依据冲切零件的板材厚度和模具的整体长度,相应地加大上模垫板与下模垫板的尺寸,确保结构稳固,提高使用寿命
完成脱料板和下模板的真空加热工序后,针对A级精度的模具加工,这两块部件必须实施超深度加工,针对B级精度的模具加工,这两块部件必须实施深度冷藏加工。
模座的上下基板上要设置吊装螺栓的安装位置,根据模具的尺寸规格,选择 M16 至 M24 等系列的螺纹规格进行加工。
脱料板及下模板侧面需有安装模具安全检测工具的螺孔位置。
大型模具在放置底脚时,必须顾及到运输的便利,确保有足够的空间,以便叉车可以顺利通过。
模具的范本如果低于300MM,其外导柱需要采用直径28MM的规格,模板的尺寸如果超过300MM,外导柱组件的选择则要根据具体情形来决定。
带外导向的模架,安装外导向时,必须留意合模时的正确方向。不含外导向的模架,也要对内导向进行位置修正,防止合模时装错方向。
所有范本都必须预留工艺基准孔,这个孔在粗加工阶段完成,具体做法是在模板上选择合适位置,使用精铰工艺加工出直径为 6 毫米的孔,该孔将作为后续工序的定位依据。
模板固定螺丝钉的大小及数量的确定。参照下表:
4. 成型工步结构设计
模具构造图和装配图完成之后,着手进行成型工序构造规划。需要精细绘制成型工序的模具构造,并且确认成型工序的合理性以及稳固性。
成型工艺的方案规划必须首先顾及制品成型后的弹性恢复现象,这种弹性恢复现象具体体现为弯曲半径变大以及弯曲角度增宽。导致弹性恢复现象的缘由包括材料自身的物理特性、相对弯曲半径的大小、弯曲角度值、弯曲操作手法、模具间隙状况、工件轮廓形态以及未发生形变区域的作用等多个层面。
各因素在弯曲时会相互影响。
回弹的计算方法如下:
当 R 小于或等于 5 时,依据板材厚度和材质的差异,可借助下表来确定回弹数据。
根据材质硬度不同,硬度越大,取值可偏大。
当 R≥5时,回弹角度按下式计算
(2) 常用弯曲成形工步结构设计
以上方案右图为参考方案,一般情况下不采用。
5. 冲压材料及模具标准件
(1) 以下为常用金属材料的牌号及基本数据
注:1.初始间隙的最小值,相当于间隙的公称数值。
最大初始间隙值,是针对凸模和凹模加工允许的偏差而额外增加的量。
(3) 标准件的选用
本厂的精密模具所需的标准件由采购部门负责购买,设计工程师负责拟定标准件的采购清单,标准件型号需参照公司提供的标准件型号目录来选择。
5. 模具图的绘制及发放规范
(1) 模具图的绘制
整体布局和成型步骤规划结束后,着手绘制辅助工具图纸以及模具组件的详细图纸,同时包括通用零件的规格图样。
b: 模具图的绘制须严格遵守图层和线型,线色的规定执行。
模板图必须清晰注明构成材料,明确规格厚度,说明热处理流程,标出所需硬度标准,列出精度指标,并补充其他相关技术规范。
零件图需要清晰注明构成材料、具体规格、数量、热处理流程及所需硬度标准,同时要详细说明加工制作流程。
模具外购的零件若属于标准件,采购申请单需按标准件型号填写,若不属于标准件,则必须详细绘制零件图纸,并交付给供应商。
f: 所有图纸要求图面清晰,尺寸明了,表达准确,排列整齐
g: 模具图纸使用统一的图框。
模具图纸的发放规范
a: 所有的模具图纸经上级审核签字后方可下发。
一套完整的模具设计文件涵盖模板图样、零件图样、标准件图样、排料图样、组装示意图样、装配示意图样以及成品图样,通常情况下,所有文件会一并分发。若模具制作时间较短,可先行发放基础图样。模具用料清单与模具标准件用料清单,可随设计文件一同发出,或提前发出。
三.模具制程的控制
1. 模具制造过程的跟进
图纸送达成型组之后,设计者需持续关注零件加工进展,密切掌握生产环节中发生的一切状况,一旦察觉异常,须迅速联合生产方进行处理。
2. 模具装配技术要求
装配时必须确保凹凸模之间的空隙分布均匀,并且配合空隙要满足设计标准
b: 镶件与范本及镶件相互之间的接合面密合
凹模刀口的高度依据设计规范加工,确保排水通道通畅,漏料孔保持无阻。
冲模所有可动部件的运行应当流畅,没有任何卡顿,滑块和楔块在固定滑动轨道上移动时,它们最小的接触范围必须占各自总面积的五分之四以上。
所有用于固定的螺栓和销钉必须牢固,螺栓和销钉的顶端不能超出上下模的表面
f: 各卸料螺钉沉孔深度应保持一致
g: 各卸料螺钉及顶杆的长度应保持一致
h: 凸模的垂直度必须在凸、凹模间隙值允许的范围内
j: 冲模的装配必须符合模具装配图及技术条件的规定
四.产品工艺文件的制订
模具加工完毕之后,需要编制产品工艺资料。产品工艺资料是生产过程的主要依据。其中应包含产品规格型号、物料规格尺寸、生产过程中所需辅助材料、具体生产流程步骤、产品未加工前的重量、生产时使用的机器设备及其型号、质量检测标准、产品包装要求等。详细工艺文件的编制,请参照工艺文件编制规范。