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冷冲压工艺,目錄,模具的基本知識模具設計的基本知識生産加工過程常見的調模手法模具常見問題點及解決方法常用模具加工設備如何評估模具加工、維修的能力,一.模具的基本知識,常用的專業術語五金衝壓的成形方式五金衝壓的基本形式典型的模具結構,1.常用的專業術語,模具：將被加工材料置於其中使其變形成所定形狀之工具。沖床：為沖壓模具提供沖壓力之壓力機器。沖壓力：沖壓時所需沖裁力卸料力推料力頂料力之和。毛刺：指沖裁剪切斷面上因材料斷裂產生不規則的突起。間隙：沖裁單面間隙指凸模和凹模刃口橫向尺寸的差值的一半。步距：指每沖裁一個零件后料帶前進的距離。材料使用率:在板料或卷料沖出所要之形狀後，其使用材料與制品材料之比.,剪切成形,2.五金衝壓的成形方式,通過衝頭壓力利用衝模把金屬片切開的加工工序,屈彎成形,2.五金衝壓的成形方式,通過衝頭壓力將金屬片料作屈曲,捲曲或扭曲成形,壓延成形,2.五金衝壓的成形方式,通過衝頭壓力將平坦金屬片加工成為空心類不通穿的筒形件,其它成形,2.五金衝壓的成形方式,除了屈彎和壓延以外的其他類別的成形衝壓加工,單工序工模,這是最基本的衝壓形式,每次大都是加工一個工序,由人工操作,將工件送入模具內,經過衝壓後再卸離模外,工件可能要作多次不同的衝壓加工才可完成。採用單工序式操作要做多個不同的衝模,每個模具都要各自為工件準確定位,才可保證成品最後的尺寸和品質。,3.五金衝壓模具的基本形式,單工序式衝壓,如果要同時完成工件所有的加工工序就必須動用多個工人在不同的衝床上同時操作多個衝模進行生產,因此會耗用較多的人力和設備及需要較大面積的工場。這種人手作業的生產模式產量視乎將工件送入和卸出工模的快慢而定,每日的衝次約由3500至5500左右,是低效率的生產方法。這方法具備下面的優點和限制。a)優點設計工模比較簡易,適合低設計能力的工作環境。製造工模時間較短,適合快速制模配合衝壓需要。製模成本比較廉宜,適合小批量形式的生產。,單工序工模,3.五金衝壓模具的基本形式,具有高度修模和改模的靈活性,適合產品更改和簡化常規工模維修的工作量。有加工大型或複雜產品形狀的靈活性,這些優點在採用複合式或連續模衝壓會受到限制。b)限制不適用於大產量和經常要重覆性的衝壓生產。單工序式操作令生產計劃和編排變得複雜化。需要較多的工作量在半成品搬運、貯存及品質檢控。人手的衝壓操作大大降低了生產的安全性。由於成品分多個工序加工和每次都要再定位,因此不能滿足生產高精度零件的需要。,單工序工模,3.五金衝壓模具的基本形式,複合式工模,複合式工模是一種單工位衝模,它在一次的衝程內完成衝裁(開料)和包括另一個或以上的成形工序,例如屈彎、壓延、壓形等及/或衝孔工序,以滿足工作要作多工序加工的需要。一個複合式的模具可代替做多個單工序模具的工作,因此大量節省人力和時間的消耗。,3.五金衝壓模具的基本形式,複合式工模,3.五金衝壓模具的基本形式,很多複合式衝模都沿用人手控制生產操作,但如果成品在退脫及卸出工模的條件容易實現時也可以進行全自動化的衝壓生產,以提高效率和工作的安全性。複合式衝壓在同一個模具上的一次衝程內完成多個加工的程序,大量減低了人力、時間、衝床設備和較大廠地面積的需要,對於產量大的衝壓生產在成本效益所得的好處尤其顯著複合式操作也具備其他的優點，例如簡化生產計劃和減少資源損耗,這同樣對成本的控制和加強競爭力起很大作用。以下是這模式作業的綜合優點和限制。a)優點簡化生產程序的計劃和編排。簡化工場貯存及搬運半成品的工作。減少生產過程中品檢的程序。,複合式工模,3.五金衝壓模具的基本形式,減少衝床數目和衝壓人力的需要。減少工模調校和保養的工作量。提高工作的安全性及自動化效果。提高成品的尺寸精度和品質一致穩定。b)限制不適用於少產量及無重覆性生產的零件。需要有較深厚的模具設計能力及加工設備。由於是在一個工位上完成所有的衝壓加工,故太大的工件,或是工件形狀條件不合未必適用複合式的方法。,複合式工模,3.五金衝壓模具的基本形式,連續模,連續衝壓是指金屬片料在一套模具的多個工位上,在每次衝程內同時進行連串的衝壓工序,這些工序有著相連的關係,由開始就按既定的工位把整個零件造完及使它與片料分離和卸出模外。,3.五金衝壓模具的基本形式,連續模,步進式加工的連續作業使每一衝程時間內可衝製一件或甚至多件成品,快速及高品質生產是這方式的基本優點,它大量減低單工序式操作人力及時間的消耗,免除每次單工序零件定位出現的偏差情況,提高成品的質量,縮短生產時間和加強工作的安全性。連續模的製造成本會比造單工序模為高,但長遠計算,其回歸利益則遠超單工序式的操作。這種衝壓方法廣泛適用於生產需要高精度和大產量的小金屬部件。優點這是各種衝壓自動化中最快速的生產方式,它需要很少的衝床及衝模調校時間。基本每衝程可生產零件一件,很多時候由於產量的需要及條件許可,片料可作多件的排列生產,令生產時間大大縮短。,3.五金衝壓模具的基本形式,連續模,它完全消除了人手操作衝壓的需要,大大提高了工作的安全性和減少勞工成本。這種生產方式可達到成品的高度形狀及尺寸一致的需要及嚴格的公差限制,很適合精密小零件的生產。步進式衝壓免除了生產過程中零件需要搬運、貯存或中途品質檢查,簡化了生產計劃及控制等編排。衝床可獲至最大的使用率,無須龐大的生產工場及不必要的多數量的衝床。限制不適用於少產量及無重覆性生產的零件。不適用造太大體積的零件。不適用於設計能力弱和造模設備精度不足的工作環境。,3.五金衝壓模具的基本形式,傳遞式連續模,這是另一種連續的衝壓作業方法,適用於大量製造立體式的,金屬片類部件,例如小電動機殼、電池殼、擴音器外殼、筆幹殼和很多其他空心類的零件。,3.五金衝壓模具的基本形式,傳遞式連續模,傳遞式操作是利用裝置在衝床上特殊的傳遞機構,把由衝裁開始的金屬片部件,在衝頭完成每一衝程後傳送到下一個加工的衝模上,逐次完成部件所需的衝壓工序,例如壓延、衝孔、翻孔和切邊等,直至傳送到最後的模具上造完所有的工序然後將成品卸出模外。傳遞式衝模基本是獨立的單工序或複合式的模具,視乎產品加工量的多少,通常由幾個至十多個這樣的模具組成。,3.五金衝壓模具的基本形式,優點i)減少勞工成本全自動單衝床式生產將人力減至最少。ii)減少材料應用衝裁件可作兩行Z式最省料的排列。iii)減少半成品的控制免除大量品檢,搬運和貯存等工作。iv)減少修模的繁複性獨立模具容易裝拆修理而不影響別的模具。,限制普通衝床無法進行加工,必須購備專門的傳遞式衝壓機。不適合數量少和那些形狀條件不可以夾持又或是大的零件。,多滑塊成形,多滑塊成形衝壓是一種利用特殊由凸輪操控滑塊運動而達到衝壓成形效果的一種加工方法。成形衝子附在滑塊上,按產品形狀的需要決定衝子的數目和裝置的角度位置。成形的模具,同時包括一個固定在中央的模芯,模芯周邊形狀的每個成形加工點與相對的成形衝子配合,按預先設計好滑塊的運動次序,逐步將產品的形狀衝壓出來和最後將它卸出模外。,3.五金衝壓模具的基本形式,多滑塊成形,多滑塊成形衝壓是一種全自動的生產方法,適宜造環狀的狹條金屬片和金屬線料的產品。狹條產品很多時需要衝孔和剪切側邊的形狀,這些工序由附在機器上的一個小型衝模加工,然後送入多滑塊衝模內,切斷後再完成所有的成形衝壓程序。,3.五金衝壓模具的基本形式,優點全自動式操作,適宜作常規和大產量成品的生產。高送料準確性,在大部份情況下工模無須使用先導銷或定位裝置為片料定位。高度省料,狹條闊度可作為加工成品的闊度,成為接近無廢屑最省料的衝壓方式。衝子和模芯容易製造及可標準化,簡單模具降低造模成本。,限制沒有如其他形式衝模的整體性,每次重造某個產品時都要費較多時間裝置和調校每個衝子。成形加工局限於造屈摺和捲曲類的狹條產品,不適用造寬片成形及壓延類的產品。,復合模,4.典型的模具結構,連續模,4.典型的模具結構,U曲折彎模,4.典型的模具結構,上模座上公夾板上模板下浮底,下模板下公夾板下墊板下模座,下墊腳氣頂板,V曲折彎模,4.典型的模具結構,上模座上公夾板彎曲沖頭下模板,下墊板下模座下墊腳,L曲折彎模,4.典型的模具結構,上模座上墊板上模板,下卸料板下卸料背板下公夾板,下模座下墊腳氣頂板,二.模具設計的基本知識,模具設計與材料的關係模具設計與衝壓機台的關係模具設計與成本的關係模具使用壽命設計上考慮的因素,1.模具設計與材料的關係,材料,表面要求,材質,厚度,硬度,成形特性,2.模具設計與衝壓機台的關係,在模具設計時應考慮的因素有：沖床的壓力是否滿足模具所需沖壓力。沖床工作台大小是否與模具的大小匹配。模具的高度是否在沖床閉合高度的調整范圍內。沖壓形式是否與沖床的性能相適應。,3.模具設計與成本的關係,產品精度及復雜程度工序數和工模套數總產量生產效率安全要求工模零件與模具材料其它因素,成本,模具設計因素,1,3,5,2,4,6,7,4.模具使用壽命設計上考慮的因素,模具材枓,模具結構,潤滑油,熱處理,沖裁材料,沖床精度,模具間隙,三.生産加工過程常見的調模手法,平面度面押折彎位置度,1.平面度,三.常用調模手法,氣壓不夠,壓延變形,退料不平衡,沖頭深度不夠,平面度不良,材料的影響,平面度不良主要原因,沖頭速度太快,頂料不平衡,沖床噸位不夠,2.面押,三.常用調模手法,a,原因1：模板不平,原因2：倒角或倒圓做得不合理,面押不良?,沖頭深度不夠,單邊加管位,3.折彎,三.常用調模手法,打壓線,二次彎曲,調整彎曲高度,調整氣壓,彎曲位加壓筋,材料,R角,速度噸位,間隙,4.位置度,三.常用調模手法,基準孔、位置度要求高的孔在同一工序中完成,彎曲邊上的高位置度要求孔可在彎曲後再沖孔,調整彎曲角度及位置,追加適當的定位工藝孔,調整平面度和氣壓,四.模具常見問題點及解決方法,平面度校正廢料上跳,1.平面度校正,五金制品因經過多次折彎、拉伸等加工後，內部易產生不均勻的內應力，而使平面產生起伏扭曲變形導致部品平面度不良，通常修正平面度的方法有消除應力法和反塑性變形法。,反塑性變形校平,局部壓點校平,2.跳廢料,不論沖床加工技朮如何提升沖床機械及模具如何高精度化沖床下料加工的廢料上升及廢料阻塞問題永遠都存在。對其原因及對策都感到十分地頭痛。因為只要一次的廢料上升或廢料阻塞變會使昂貴的模具受損使沖床製品產生打痕而產生成堆的不良品。廢料上升的原因主要有：,加工品的輪廓形狀太簡單,片料單邊局部剪切。加工材的材質太軟，廢屑太小太薄。不適當和不適量的潤滑劑。模具間隙過大或偏倚,或切口粗糙。沖子已磁化。下模廢屑緊積。因空氣壓縮而產生的飛散因沖頭下方及沖切廢料間的真空所形成之吸上沖切廢料對沖頭切力的壓著(咬附)沖切廢料的變形回彈所產生的彈出。,2.跳廢料對策,使沖頭尖端中心部有小凸起沖頭設置退脫頂針從沖頭前端吹出氣體將磁化的沖頭退磁調整適當的模具間隙,變更沖切廢料的輪廓形狀改變材質減緩沖切速度衝子剪切面更改,以放電放覆使模孔內部變粗糙下模設真空抽退裝置設適當間隙及排屑角在模內面設置防止沖切屑料返回的裝置模孔內的直線刀面部設置微小的倒退錐形使模切刃有小的倒角,五.常用模具加工設備,加工中心線切割機磨床鑼床車床鑽床,線切割機,五.常用的模具加工設備,線切割機利用放電加工的原理，用細小的銅絲或鉬絲來切割金屬.主要用於孔型腔加工。精度可達0.5um.,加工中心,五.常用的模具加工設備,也稱電腦鑼床或CNC，是電腦控制的三軸或五軸金屬切削機器，可安裝多種刀具。主要用於精密、復雜的孔、槽和曲面加工，加工精度、效率和自動化程度都非常高。,磨床,五.常用的模具加工設備,最常用的金屬磨削機床，主要用於平面及回轉體的磨削加工，可獲得較高的尺寸精度和表面光潔度。在模具加工中主要用於模板的平面加工、沖頭和鑲件等模具零件的磨削加工。,銑床,五.常用的模具加工設備,常用的機械加工設備，主要用於孔、槽和銑削加工。在模具加工中，主要用於小模板的孔和槽加工以及模具零件的粗加工。,車床,五.常用的模具加工設備,最常用的機械加工設備，主要用於回轉體的切削加工。在模具加工中，車床多用來車削頂桿、套筒等零件，以及用於拉深模中的凸凹模等的車削加工。,鑽床,五.常用的模具加工設備,鑽床分為台鑽和搖臂鑽床。在模具加工中，主要用於模板的鑽孔和攻牙等。,如何評估模具加工、維修的能力,加工能力重要工程項目的工程能力指數是否充足？定位可靠嗎？定位釘是否鬆動？是否可能造成缺料或誤沖？制品的放入取出容易嗎?制品放入工模時，是否可能造成反方向沖壓？空打良