能控制和不能控制的模具(第一章).doc

第一章 能控制和不能控制的模具 所有模具的生产都是从产品图开始的。但是，只有很少的产品设计者明白在完整的品质控制方式不制造模具的限制，并由于产品设计者最初涉及的是产品的功能，大多数冲压产品品质瓶颈是由产品本身的设计造成的，如果这些缺限被忽略并由它们流到模具设计和模具中去，那么只有一种结果，品质瓶颈，除非修改模具或变更产品设计在许多案例中，由于产品设计不正确，新做的模具不得不报废。这一章学习在产品设计中常见的缺限。抽芽直径尺寸如图1-1所示，这是一个潜在的缺限，它很容易弄坏新模，这是一个必须保证全长内径一致的例子。对于一个中等要求的图纸，操作一个抽引模不可能保证抽引内径全长一致。请看一次典型的圆筒抽拉后的夸张如图1-2只要鉴定内径，模具设计者就应该估计到内径在弹性变形又扩展的调整，这可以用每英寸0.015英寸的扩展率来推算尺寸。图1-2图1-1抽芽深度对于大多数零件，影响圆柱筒拉伸的是面收缩率，面收缩率由抽拉材料的厚度来确定，通常，47%的收缩率。似位0.05厚的钢或厚的，然而，以下的章节是第一、第二、第三和第四拉伸作业推荐使用的收缩率。如图1-3倒圆角是限制每次拉伸圆筒深度的主要因素。下面是圆角与拉伸深度对照规则。圆角 拉伸深度小于 .188 8倍圆角深度图1-3.188 到.3757倍圆角深度.375 到.5006倍圆角深度.500 到.7505倍圆角深度大于 . 7504倍圆角深度这是另一个限制长方形容器拉伸深度的因素，参照图1-4，注意以下了限制条件。1、底面在四角处的圆角至少要等于这四角的倒圆角。2、四个倒圆角圆心距最短的要比拉伸深度小3、拉伸速度应该不快于40英寸每分钟图1-44、所有的考虑都基于铝板或调质钢板 图14拉伸圆角拉伸圆角(图1-5)就是在拉伸过程中，材料流过的冲子或模具的圆角面(图1-6).拉伸圆角由拉伸材料的厚度来决定。以下是推荐使用的拉伸圆角：图1-5图1-6推荐使角拉伸圆板厚 最小圆 最大圆.015-.019_.156 _.250.022-.028_.187_.281.031-.044_.187_.312.050-.062_.250_.375.078-.093_.312_.437.109-.125_.344_.468如果拉伸圆太小，拉伸流动受摩擦力限制，零件会破裂，如图1-7和1-8所示。图1-8图1-7如果拉伸圆太大，模具就不能控制压缩流动的因素和周围的流动因素，拉伸皱纹就会如图1-9所示。通常这个极重要的拉作圆角出现在快速拉伸的产品设计中，看起来效果会不错。拉伸流线可以看成是一条其中的线朝向零件圆心的细金属线。（参考图1-10）图1-10图1-9压缩流程可以看成成弧A-B被压成更短的一段圆弧，就如原来的圆饼的直径面被压成了拉伸后零件的截面（参考图1-10）。圆周就是原来厚的材料被压缩成更短的一段圆弧，正如它的厚度，圆周也被压缩流向它邻近的区域。这就是所有三种（拉伸的、压缩的和圆周的）材料流动现象，同时，也是所有拉伸作业的原理。另外一些金属抽伸情况：如果制作如图1-11所示的抽引，这个零件要（1）没有油污（2）不能弯曲弯形（3）要有严格的，精确的高度来满足次组装（4）增加强度但只增加很少的材料成本。图1-11要尽量避免在如图1-11所示的壳体的垂直墙壁上作螺纹孔，如果零件设计要求有螺纹孔，那么模具设计者将被迫选择更贵、更慢的凸轮穿孔模具、在抽壳完成后作这个孔。如果产品设计者选无牙的孔（而不是攻牙孔），并允许孔在最终塑性变形时有轻微的拉长，那么模具不会便宜并可以选用高速模。图1-12展示了如何用低成本快速模具制造这种产品。图1-12产品设计者在另一个方面可以给加工巨大帮助的是全面放宽四角的公差。图1-13展示的是昂贵的震动修整模与谦价快整模和生产产品的区别。材料拉伸成型或拉伸结构的选择参考如下：批量生产钢（CQ）适用于轻微拉伸或抽引专用拉伸钢（DQ）适用于中等拉伸铝合金拉伸钢（DQ-AK）适用于剧烈拉伸图1-13自由拉伸钢（IF）适用于混合剧烈拉伸或者极限拉伸这四种钢的主要区别如下：1、颗粒形状（CQ钢）在DQ-AK和IF中变得更加平滑。2、从CQ到IF，杂质含量逐渐减少。3、材料的花费随杂质的减少而递增。外圆半径外圆半径不由冲压模控制，图1-14中所示尺寸不应出现在任何产品设计中，冲压模只能控制内圆尺寸。当沿内圆折弯时材料会变薄，这种变形产生了一个变动的未知圆半径（在外表面上），其圆心也是变动未知的。如图1-15所示。每一个熟练的产品设计者都应该明白图1-16所示尺寸。图1-16图1-15图1-14内圆半径冲压模只能控制如图1-17所示的内圆半径。当内圆半径太小时（通常在一半厚度），会产生如图1-18龟裂。为了在挤压成形中得到好的外观，建议使用以下参数：板厚 折弯半径.014 .020.020图1-17.022 .028.031.030 .042.047.044 .058.062.060 .070.077.075 .094.107.096 .110.140图1-18.115 .135.187.140 .188.250产品设计者应该提供足够的公差给内圆;例如,板厚0.044-0.058，产品设计0.040-0.080的内圆半径。在许多案例中，需要模具制造者来修正内圆角。折边长度冲压模不可能控制如图1-19所示折边长度，冲模仅能控制图1-20所示尺寸。材料的厚度由钢材厂而不是模具。任何零件尺寸包含了材料厚度，在模具制造时必须减去材料厚度公差，例如，如图1-19所示的尺寸公差为0.015，如图1-21所示材料厚度公差是0.004，模具折边公差就只有0.011.可以在折边前先修剪边，但是额外增加的修边增加了制造和维护费用。如果材料厚度范围是从0.114到0.134或者是0.01的公差，零件就必须在成形后用凸轮驱动模或者辅助的手工模具来修边，任何一种方法，这种尺寸增加了材料，人工花费和模具制造维护费用，制造业并不拒绝这种尺寸，但是反对如此多的不必要闭合公差。图1-21图1-19图1-20成型的宽度尺寸冲压模不能控制图1-22所示尺寸，只能控制图1-23所示尺寸，制造业并不反对图1-22所示尺寸，除非成型后尺寸增加或减去的公差消耗了材料的厚度公差，因为模具并不能控制材料的厚度。图1-23图1-22或许最大的误解或不理解就是当有角度公差时，宽度尺寸的控制，图1-24说明模具控制垂直终点，倾斜起点的尺寸。由于零件图的角度公差，A点以下的内部尺寸被放大了。但是非常多的检验员不是根据角度公差来验收，而是在合格的产品上贴上报废标签，这种情况多出现在如图1-25所情况中。图1-26图1-25图1-24图1-26所示控制尺寸在生产时通常会引起品质问题。因为这种零件折弯小，将不获得弹性调整，回弹使得零件不可能与的弯冲子一致。重建零件，如图1-27所示，这个弯角就被弧立并且对零件的影响达到最小。图1-27所示角度是危险的并且需要一个闭合公差，推荐如图1-28所示，在零件的下表面或上表面上增加一条硬化的抽引。图1-28图1-27另一个品质瓶颈通常是由图1-29所示尺寸造成的。图1-29图1-29图1-30图1-31在成形法兰的切线的角度公差在一贯的原则上是不会加工到0.020的。模具只能在如图1-30处所示的切线处控制角度公差。一个类似的品质瓶颈也会由图1-31所示的尺寸造成。同样，由于材料厚度及硬度的不同导致的角度公差。也使孔的位置不能控制。这种问题可以通过在上面所示的两个尺寸上设置参照尺寸，然后再标注。在角附近的孔来解决。图1-32所示。图1-32如图1-33那样在顶端标注，会影响产品的加工。如果产品工程师不得不反复从几何学上验证那些模师需验证的尺寸形成，那么如果1-34所示的尺寸标注将不会再次出现。图1-33所示的尺寸标注不是很差，很多工程师会如图1-35那样标注顶端尺寸。图1-33如图1-35所示的标注，使冲头及模具的角度从数学上计算不出来。为了解决这个问题，模师必须仔细的展开视图，以获得冲头及模具角上的尺寸，这浪费了很多不需浪费的时间，同样质检员也困难的要用三只手来抓住所有测量顶部尺寸所需的直边。顶部尺寸不应出现在零件图上。图1-36所示的标注很实用的取代了顶端的尺寸标注。P23。附图以下图1-36图1-35图1-34半径标注图1-38图1-37图1-37所示的半径标注通常会影响二个夹具加工的能力。它也会影响质检员对角度规的使用。半径标注会诱发模具设计员产生的数学错误，或者是那需将这些尺寸较化成适合机器和工具使用的那些人产生的错误。制造业通常会从二个方向X-X，X-Y的半径标注中获差。（如图1-38）翻边图1-39图1-40图1-39所示的翻边设计在翻边与成形在模具内同一工站完成时会紧靠着模板。如果产品是由软的黄铜或铝制成的，则当凸边很松时，则产品很可能会被擦伤或是成形不正确。如果零件是设计在连续最有效的解决这个问题方法是使凸边的尺寸渐细，以使它在成形时剪切的边缘能离开模具。（如图1-40）P25如果这种渐细的凸边是在自动模内生产的，则设置如图1-41所示的孔能消除成形结构的变紧的趋势。如果这种孔不能在自动模内设置，那么凸边将会在受压的情况不被压平，则需在下一工步里完成。（如图1-42）。图1-41图1-42如果零件在手动模内沿成形边缘被剪切成图1-43所示的形状，则操作员将不能使模具有效的工作，剪切下的废料会紧紧的在模具上导致操作规程员难以清除废料。（见图1-44）。为了解除这个问题，模具制造者应使用零件设计的公差在凸边上使其尺寸渐细。（如图1-45）。P27图1-43甚至1的斜度也可以使操作员能轻易的清理废料。模师现在就可以在废料下面安装一个斜面以让废料能自动从模板上脱落（见图1-46）。请注意有斜度的凸边只是在手动模内清理废料时有效，对于自动模来说，没有实效。图1-44图1-45图1-46穿孔零件设计的直径为3/8、0.37、0.375、0.3750的孔所需的冲头的花费是相同的。然而，理想的孔的尺寸是能获得最小的尺寸公差。例如，零件上的直径为0.220/0.216的孔应使用直径为0.220的冲头。这样就产生了冲头最大的直径磨损及最小的工作配合尺寸。冲的边缘离成形边缘最少要有3倍的料厚。如图1-47，为了避免材料的浪费，孔的边缘离零件的边缘最少有0.125英寸，但不能少于2倍料厚。如图1-48。 P29金属片镙纹从孔内脱离的问题通常可以通过如果图1-49那样加工孔来解决。图1-49图1-48图1-47成形凸边成形如图1-50所示的宽0.188V形凸边，当料厚超过0.075时宽度应为0.25。所有的V形凸边成形都应在切线后延伸0.030。如图1-50图1-50图1-51在零件设计禁止使用0.188宽的冲头时，通常是避免加工这种形状而不是光使用那会断的冲头。如图1-51。P31。成形法兰图1-54产品设计者应尽力避免设计图1-52所示的零件。这种零件通常在一个工站内通过弹簧压力成形的，弹簧将会逐渐的损坏。既然向下的翻边要不得其它三个向上成形的翻边之前成形，那么变弱的弹簧就会允许材料滑动，通常有发现之前产生一定量的废品。图1-55图1-53展示了一种平衡的成形，即使弹簧不够有力时也能防止零件滑动。图1-54展示了一种焊接支架。图1-55、1-56展示了模具在同一时间内怎样生产该零件的。图1-56图1-57展示了为确保品质的需要而必须保证的平行度。P33图1-57图1-53图1-52误冲许多连续模有必须和其它工站的剪切操作相混合的剪切操作，最常见的例子是切断与工V形操作相复合，在剪切边缘必须提供搭边。如果因为某种原因没有这样做，那么则会因为送料的细微差别在零件上产生薄片。见图1-58。图1-58误冲的薄片比清理毛刺更浓度时间。所有的零件加工应该用以下的注解