模具设计手册.pdf

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1、 1 .模模 具具 标标 准准 手手 册册 TOOLING STANDARDS HANDBOOK 杨文剑 2007.12.22 2*目录目录 *项目 ITEM 内容 DESCRIPTION 页次 PAGE项目 ITEM 内容 DESCRIPTION 页次 PAGE 一：目 录 2 二：目 的 3 三：适用范围 3 四：参考资料 3 一：目 录 2 二：目 的 3 三：适用范围 3 四：参考资料 3 第一节：模具设计流程图 第一节：模具设计流程图 4 4 第二节：工艺设计内容 第二节：工艺设计内容 7 7 第三节：工艺方案设计 第三节：工艺方案设计 8 8 第四节：工艺性分析 第四节：工艺性分析

2、 9 9 第五节：工艺计算 第五节：工艺计算 1414 第六节：排样设计 第六节：排样设计 2727 第七节：PRESSCAD 图层设定标准 第七节：PRESSCAD 图层设定标准 4343 第八节：模板材质,厚度及热处理标准 第八节：模板材质,厚度及热处理标准 4545 第九节：模具设计规划档说明 第九节：模具设计规划档说明 46 46 第十节：模具结构标准 第十节：模具结构标准 48 48 第十一节：模具零件结构设计 第十一节：模具零件结构设计 52 52 第十二节：模具设计检点事项 第十二节：模具设计检点事项 70 70 第十三节：模具的试冲与调整 第十三节：模具的试冲与调整 72 72

3、 第十四节：冲压工序术语 第十四节：冲压工序术语 78 78 第十五节：常见模具名称中英文对照表 第十五节：常见模具名称中英文对照表 82 82 3一：目的 一：目的 1.1.为模具开发单位提供和补充基本的技术规范,减少或杜绝设计缺陷造成模具的先天不足.2.为模具开发单位提供和补充基本的技术规范,减少或杜绝设计缺陷造成模具的先天不足.2.推行设计标准化，降低设计错误率，实现模具设计快速作业。3.保证模具导入后生产出合乎质量要求的产品.4.降低模具故障率,减少模具维修及改善费用,降低生产成本.5.提高模具使用安全性.6.为模具验收提供标准.7.不断创新,不断完善,使模具设计水平进一步提高.推行设

4、计标准化，降低设计错误率，实现模具设计快速作业。3.保证模具导入后生产出合乎质量要求的产品.4.降低模具故障率,减少模具维修及改善费用,降低生产成本.5.提高模具使用安全性.6.为模具验收提供标准.7.不断创新,不断完善,使模具设计水平进一步提高.二：适用范围 二：适用范围 适用于为华益公司开发的模具或由华益公司代工的模具 适用于为华益公司开发的模具或由华益公司代工的模具 三：参考资料 三：参考资料 4第一节：模具设计流程图：1）第一节：模具设计流程图：1）产品零件图生产，技术要求基本工序分析初步工艺方案设计毛坯展开工艺性分析OK?毛坯排样模具种类工序优化工序排样工艺计算结构概要设计周期 评测

5、压力机 工序排样图 NOYES不合适合适结构详细设计零件设计零件图外购件明细 标准件明细 零件明细表 装配图 备料，毛坯粗加工 模具零件加工 52）2）63)模具设计工程师职责范围3)模具设计工程师职责范围 1.图纸分析,工程分析(与上级确认)2.图纸展开,问题点列出(做电子档)3.与客户确认工艺性修改.4.模具总体结构及框架设计,结构讨论.5.模具执行单下达.6.模板材料申请采购.7.模板图纸、零件图纸及结构图绘制.8.上级审核.9.填写模具基本资料表出图.10.标准件申请采购.11.制作跟进及拷贝图档线割等.12.试模材料(含配件)申请采购.13.试模样及检验结果跟进处理.14.模具修正调

6、整改图,出图.15.产品生产工艺编制,制造作业指导书,模具换线说明等.16.制程异常跟进处理.7第二节 工艺设计内容 第二节 工艺设计内容 冲压工艺设计，就是根据冲压件的要求，合理安排原材料准备、各种加工工序等，使得冲压过程在经济和技术上合理可行。工艺过程设计包括以下几个方面的内容。一 工艺方案设计 工艺方案设计就是根据冲压件的形状尺寸、材料、生产批量等特点，初步确定出冲压加工内容，并制定出几种可行的加工工艺方案，通过对产品质量、生产效率、设备条件、模具制造和寿命、操作的方便性和安全性、经济性等方面的综合比较，确定出适合具体生产条件的最佳工艺方案。二 工艺性分析 根据产品零件的形状尺寸、材料、

7、精度等要求，对冲压工艺方案设计中所确定的各项工序内容逐一进行分析计算，确定它们对冲压工艺的适应性。三 工艺计算 为了进行模具设计和冲压加工，工艺计算首先应根据产品零件的几何形状和尺寸来计算所需毛坯的形状和尺寸，然后按照节约材料、简化模具结构的原则拟定合理的排样方案，并确定板料或条料的规格及下料方式。合理优选凸模和凹模之间的间隙等。8第三节 工艺方案设计 第三节 工艺方案设计 一 确定产品零件冲压工序 根据产品零件的技术要求和形状特点，选择获得零件各要素的合适的冲压工序，如冲孔、落料、弯曲、拉深、翻边等。简单零件可以通过形状直观地反映出所需的冲压工序，但有些零件却需要要经过分析计算才能确定选择何

8、种冲压工序。二 确定冲压次数和冲压顺序 由于产品零件的形状尺寸、材料等因素的影响，需根据具体情况确定冲压次数。例如拉深件，可根据其形状尺寸和材料的拉深性能确定所需的拉深次数。冲压顺序就是要对各次冲压工艺的先后顺序作出安排。安排冲压顺序时要综合考虑零件技术要求、各工序间的影响、模具结构等方面的因素。三 工序的组合方式 复杂零件的冲压往往包括多个工序，因此工艺设计时要考虑各工序的组合形式。典型工序组合方式包括简单工序、复合工序和级进工序。影响工序组合方式的主要因素有生产批量、尺寸、精度、经济性等。四 辅助工序的确定 辅助工序要根据零件的要求及所采取的冲压工序顺序及组合方式确定，常用的有表面处理、清

9、理、去毛刺等。9第四节 工艺性分析 第四节 工艺性分析 一 工艺性分析的概念及内容 冲压件的工艺性是指冲压件进行冲压加工的难易程度，亦即对冲压工艺的适应性。冲压件工艺性分析就是分析具体产品零件的材料性能、几何形状、尺寸和精度要求等是否满足冲压工艺的要求。良好的冲压工艺性是指能以最经济的方式加工出符合使用要求的零件，例如节省材料、模具结构简单、工序少、工人操作方便、产品质量稳定等等。二 冲裁件的工艺性 冲裁件的工艺性是指冲裁件的材料、尺寸、形状、精度等要求对冲裁加工的适应性，即是否满足冲裁工艺的要求。冲裁件尺寸、形状及结构的工艺性分析包括以下几个方面：1）冲裁件轮廓形状应能合理排样，以达到节省材

10、料的目的。2）冲裁件的内外轮廓的转角处应有适当的圆角，以方便模具制造，延长模具寿命。3)冲裁件的凸出和凹入部分的宽度不宜过小，避免过长的悬臂和窄槽。4)冲裁件上孔的最小尺寸不能太小，否则会导致凸模的折断，各种材质下一般冲模的最小孔尺寸见表 2-1。表 2-1 最小孔尺寸 5)冲裁件上孔与孔的间距不能太小，一般应取 a2t,并不小于34mm。如果间距过小则会降低模具寿命。6)孔的位置不应距冲裁件的边缘太近，在弯曲或拉深件上冲孔时，应避开侧壁的圆角部分，以提高冲孔质量和模具寿命。三 弯曲件的工艺性 凸模无导向 凸模精密导向 材料 圆形 矩形 圆形 矩形 硬钢 1.3t 1.0t 0.5t 0.4t

11、 软钢及黄铜 1.0t 0.7t 0.35t 0.3t 0.8t 0.5t 0.3t 0.28t 10弯曲线对板料轧向的相对位置、弯曲件上孔的位置及孔壁距弯曲线的距离、相对弯曲半径及弯曲角的大小、选用的材料种类等对弯曲成形的工序安排、毛坯的定位方式、模具结构及材料利用率均有重要的影响。弯曲成形的主要问题是：回弹和最小弯曲半径。回弹直接影响弯曲件的形状准确度；最小弯曲半径既影响回弹的大小，又可能使弯曲件产生开裂。表 2-2 弯曲工艺性分析主要内容 项目 产品图 毛坯示意图 弯曲限制 弯边高度 增大 H 弯曲后切至 H H1.5t(R=0)H2t+R(一般)弯曲区鼓凸 B=(0.10.5)t A=

12、3t 鼓凸的程度与 R 的大小有关 AR A2t(R=0)D=1.5R 止 裂 H2t+R 60时不易弯曲 变形 弯曲线外侧 H1.5t+R 弯边附近有孔 增大 H L25,H2t+R 25L14 IT14 IT16 IT17 IT12 IT13IT14 IT13IT14 表 2-10 弯角精度 弯角断边尺寸/mm 16 610 1025 2563 63160 160400 经济级(1303)(1303)(502)(502)(252)(1530)精密级 1 1 30 30 20 10 14第五节 工艺计算 第五节 工艺计算 一 毛坯展开 1。弯曲毛坯长度计算 板料弯曲过程中，应变中心层的长度不

13、变，因此，可以根据这一原理来确定弯曲件的毛坯展开尺寸。弯曲件展开长度包括直边部分和弯曲部分。直边部分的长度在弯曲前后不发生变化，而弯曲部分的长度可根据不同的情况计算。1)中心层半径：=r+x*t 式中：r弯曲内圆角半径；k中心层移动系数；t被加工材料厚度。中心层移动系数经验值(参考)R/t 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 K 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.28 R/t 0.8 1 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 K 0.3 0.33 0.37 0.4 0.44 0.48 0.5 4.1 R=0,折 弯 角 =90(T1.2,不含

14、1.2mm)L=(A-T)+(B-T)+K=A+B-2T+0.4T 上式中取:=T/4 K=*/2=T/4*/2=0.4T 中性層TAB90.0T/4T3.0 时，K 值请示上级 TAB90.0T/3中性層T=1.2m mtax 15 4.3 R0 =90 L=(A-T-R)+(B-T-R)+(R+)*/2 当 R 5T 时=T/2 1T R 5T=T/3 0 R T=T/4(实 际 展 开 时 除 使 用 尺 寸 计算 方 法 外,也 可 在 确 定 中 性 层 位置 后,通 过 偏 移 再 实 际 测 量 长 度的方法.以下相同)中性層RB90.0TA 4.4 R=0 90=T/3 L=A

15、-T*tan(a/2)+B-T*tan(a/2)+T/3*a(a 单位为 rad,以下相同)TBAa中性層 4.5 R0 90 L=A-(T+R)*tan(a/2)+B-(T+R)*tan(a/2)+(R+)*a 当 R 5T 时=T/2 1T R 5T=T/3 0 R T=T/4 中性層 4.6 Z 折 1.计算方法请示上级,实际计算时可参考以下几点原则:(1)当 C5 时,一般分两次成型,按两个90折弯计算.(要考虑到折弯冲子的强度)L=A-T+C+B+2K(2)当 3TC5 时:L=A-T+C+B+K(3)当 C3T 时:L=A-T+C+B+K/2 注意：其中 K 值依（图表 4.2）经

16、验值 16 4.7 Z 折 2.C3T 时:L=A-T+C+B+D+K 注意：其中 K 值依（图表 4.2）经验值 4.8 抽芽 抽芽孔尺寸计算原理为体积不变原理,即抽孔前后材料体积不变;ABCD 四边形面积=GFEA 所围成的面积.一般抽孔高度不深取 H=3P(P 为牙距),R=EF 如图:T*AB=(H-EF)*EF+A*(EF)/4 AB=H*EF+(/4-1)*EF/T 预冲孔孔径=D-2AB T0.5 时取 EF=100%T 0.5THmax),直 边 部 展 开 与 弯 曲 一 致,圆角处展开按保留抽高为 H=Hmax的 大 小 套 弯 曲 公 式 展 开,连 接 处 用45 度

17、线 及 圆 角 均 匀 过 渡,当 抽 孔高 度 不 高 时(H Hmax)直 边 部 展 开与 弯 曲 一 致,圆 角 处 展 开 保 留 与 直边一样的偏移值.当 R4MM 时:材料厚度 T=1.21.4 取 Hmax=4T 材料厚度 T=0.81.0 取 Hmax=5T 材料厚度 T=0.70.8 取 Hmax=6T 材料厚度 T0.6 取 Hmax=8T 当 R1.5T)原 则:直 边 部 分 按 弯 曲 展 开,圆 角 部分 按 拉 伸 展 开,然 后 用 三 点 切 圆(PA-P-PB)的 方 式 作 一 段 与 两 直 边和直径为 D 的圆相切的圆弧.当 Rd1.5T 时:l 按

18、相应折弯公式计算.D/2=(r+T/3)2+2(r+T/3)*(h+T/3)-0.86*(Rd-2T/3)*(r+T/3)+0.16*(Rd-2T/3)1/2 RRdhDrlT 4.12 卷圆压平 图(a):展开长度 L=A+B-0.4T 图(b):压线位置尺寸 A-0.2T 图(c):90折弯处尺寸为 A+0.2T 图(d):卷圆压平后的产品形状 194.13 侧冲压平 图(a):展开长度 L=A+B-0.4T 图(b):压 线 位 置 尺 寸 A-0.2T 图(c):90折弯处尺寸为A+0.8T 图(d):卷 圆 压 平 后 的 产品形状 B+0.4TL=A+B-0.4TA-0.2TA+0

19、.8TAB 4.14 综合计算如图:L=料内+料内+补偿量=A+B+C+D+中性层弧长(AA+BB+CC)(中性层弧长均按“中性层到板料内侧距离=T/3”来计算)T/3AT/3CBBCCAAB 备注:a:标注公差的尺寸设计值:取上下极限尺寸的中间值作为设计标准值.b:孔径设计值:一般圆孔直径小数点取一位(以配合冲头加工方便性),例:3.81 取3.9,有特殊公差时除外,例:3.80+0.050取3.84.c:产品图中未作特别标注的圆角,一般按 R=0 展开.d:Z 弯曲之查表展开尺寸(L)20 Z 之值 板厚t H尺寸 0.5 0.8 1.0 1.2 1.5 1.7 2.0 3.0 0.5 0

20、.08-0.8 0.05 0.08 0.1-1.0 0.45 0.18 0.15 0.13 0.12 0.1-1.5 0.9 0.6 0.4 0.25 0.22 0.2 0.18 0.15 2.0 1.35 1.05 0.9 0.7 0.4 0.3 0.25 0.2 2.5 1.8 1.5 1.35 1.2 0.8 0.7 0.4 0.3 3.0 2.3 2.0 1.8 1.6 1.3 1.2 0.8 0.4 3.5-2.5 2.3 2.1 1.8 1.6 1.2 0.5 4.0-3.0 2.8 2.6 2.3 2.1 1.7 0.6 4.5-3.4 3.2 3.0 2.7 2.5 2.2 1

21、.0 5.0-3.7 3.5 3.2 3.0 1.6 1.3 二，弯曲加工材料之反弹二，弯曲加工材料之反弹(Buring back)Rp:冲模弯曲半径(冲头半径)Ri:制品加工后之内半径 :冲模之弯曲角度 :反绊角度 -:弯曲加工后之制品之弯曲角度 k:反弹悉数 (1).弯曲加工反弹之公式 K=(-)/=(Rp+t/2)/(Ri+T/2)(2).K 系数之表格 21a:退火沃斯田铁系(Ausitite)不锈钢 Ri/T 之值 1 2 3 4 5 6 7 8 10 12 15 20 K 0.97 0.96 0.95 0.94 0.94 0.93 0.92 0.91 0.9 0.88 0.86 0

22、.82 b:1/2H 之沃斯田铁系铁系(Ausitite)不锈钢 Ri/T 之值 1 2 3 4 5 6 7 8 10 12 15 15 K 0.92 0.89 0.87 0.85 0.83 0.82 0.8 0.78 0.75 0.72 0.68 0.61 C:1/2H 至 H 之沃斯田铁系铁系(Ausitite)不锈钢 Ri/T 之值 1 2 3 4 5 6 7 8 10 12 15 20 K 0.9 0.87 0.87 0.84 0.82 0.79 0.77 0.76 0.73 0.66 0.59 0.5 三三 成形力计算成形力计算 成形力是设计模具和选择冲床的主要依据之一，然而由于成形

23、力受到材料性能、零件形状尺寸、模具间隙波动及厚度偏差等的影响，成形力往往是按近示估算。(1)冲裁力计算标准 冲裁力是指冲压时材料对公模的最大抵抗力冲裁力的大小主要与材料的性质厚度和冲件分离的轮廓长度有关用平刃冲裁是时冲裁力按下式计算 P13Ltb 或 P=LtC 式中P 为冲裁力（N 或 KN）L 为冲裁周边长度（mm）t 为材料厚度（mm）b 为材料抗剪强度（Nmm2）C 为材料抗拉强度（Nmm2）13 为考虑到板料厚度 公差模具刃口锋利程度冲裁间隙以及材料机械性能等变化因素的系数在冲裁完成之后由于材料的弹性变形材料和冲子表面接触产生摩擦的作用会使冲件或废料套在冲子上或卡在下模内为了使冲裁顺

24、利操作方便就需要把套在冲子上的材料卸下把卡在下模内的材料推出把卡在冲子上的料脱下的力称为卸料力把卡在下模的料推出的力称为推料力而把卡在下模内的冲件顶出的作用力称为顶件力，卸料力推料力和顶料力的大小与冲件的材质板厚冲裁轮廓尺寸以及冲子与下模刀口表面的粗糙度有关经验公式如下 Q=KP (卸料力)Q1=Nk1P(推料力)Q2=K2P (顶料力)22 KK1K2分别为卸料力系数推料力系数顶料力系数其值见下表P为冲裁力n=h/t(h 为下模刃口高度,t 为料厚)为卡在下模孔内零件数。卸 料 力 系 数 K 双 面 间 隙 值 正 常 搭 边 值 情 况 下 多孔或孔边距较大情况下（610）%t(12-1

25、8)%t(20-24)%t 0.02-0.04 0.015-0.03 0.01-0.02 0.04-0.06 0.025-0.04 0.015-0.03 推 料 力 系 数 K1 和 顶 料 力 系 数 K2 双 面 间 隙 值 K1 K2（610）%t(12-18)%t(20-24)%t 0.040.06 0.03-0.05 0.02-0.03 0.05-0.08 0.04-0.06 0.03-0.04 附 各种金属片材的抗剪强度 抗剪强度 S (Kgf/mm)片材状态 金属片材 退火的 硬化的 碳钢 0.1%C 25 32 碳钢 0.2%C SPCC 32 40 碳钢 0.3%C 36 4

26、8 碳钢 0.4%C SECC 45 56 碳钢 0.6%C 56 72 碳钢 0.8%C 72 90 碳钢 1.0%C 硬钢 80 105 硅钢 45 56 不锈钢 52 56 红铜 20 28 黄铜 25 38 青铜 36 50 镍铜 32 50 铝 10 15 杜拉铝 22 38 锌 12 20 锡 3 4 铅 2 3 镁合金(温室下)14 16 镁合金(300 度热)5 7(2).弯曲力的计算 弯曲力是模具设计和选用压力机的重要依据。弯曲力的大小 23与制件形状尺寸板料厚度材料机械性能弯曲半径模具间隙和弯曲方式等因素有关因此很难用理论分析的方法进行精确的计算在实际生产中主要根据板料厚度

27、宽度及机械性能按照经验公式进行概略的计算。从试验得知弯曲时随公模行程的增大弯曲力曲线平稳上升当达到某一位置时弯曲力急剧上升这表示弯曲由自由弯曲转化为校正弯曲由此可以看出自由弯曲与校正弯曲力两者相差很大必须分别计算。A:自由弯曲力 V 形件 P 自=0.6kbt2 C/(r+t)U 形件 P 自=0.7kbt2 C/(r+t)P 自为自由弯曲力(N)b 为弯曲件宽度(mm)t 为材料厚度（mm）C 为材料的抗拉强度（Nmm2）;r为弯曲半径k 为修正系数一般取 13 B:校正弯曲力 如果弯曲件在冲压行程结束时受到模具的校正则校正力按下式计算 P 校=qF P 校为校正弯曲力（N）;F 为校正部分

28、投影面积（mm2）,在 V形件弯曲中公模半径 r,料厚 t 与下模宽度 l 之比很小时 按 F=bl计算在 U 形件弯曲中按 F=bx(l-2r-2t)计算q 为单位 校正力（N/mm2）,其值见表 单位校正力 q 值 材料厚度（mm）材 料 500 2t的圓角2.52.0側面a12.21.8工件間a2.82.2工件間a3.02.5側面a1 矩形件邊長L50mm或圓角r2t 矩形件邊長L0.4mm)加工材料 圆孔 角孔 圆孔 角孔 硬 钢 1.3t 1.0t 0.5t 0.4t 软钢,黄铜 1.0t 0.7t 0.35t 0.3t 铝 0.8t 0.5t 0.3t 0.28t 七 孔与孔,孔与

29、边之间的最小距离 孔与孔的最小距离要大于 1.5t 圆孔与边的最小距离要大于 1.2t 角孔与边的最小距离要大于 3.2mm(过小边会变形)八 冲胚料外形界限(细长槽孔与细长凸部)圆角 R0.5t 宽度 W1.5t(0.8mm 最小)长度 L5W 尖角清角 R=0.2t 或 0.15t 以下 32（二）冲切刃口设计（二）冲切刃口设计 冲压件毛坯的外形轮廓及内形孔从几何上可看成是各种封闭的几何曲线，内形或外形轮廓的冲切既可以一次完成，也可以分几次完成。冲切刃口外形设计就是把复杂的内形轮廓或外形轮廓分解为若干个简单几何单元，各单元又通过组合、补缺等方式构成新的冲切轮廓的工艺设计过程，即设计合理的凸

30、模和凹模刃口外形的过程。由此，冲切刃口外形的设计可分为轮廓的分割与重组两个阶段。实际生产中所遇到的冲压件往往十分复杂，通过刃口外形的分解与重组可以达到如下目的：1）简化凸模和凹模外形，便于加工，缩短周期，提高质量，降低成本。2）改善凸模和凹模受力状态，提高模具强度和寿命。3）便于工件在模具中送进，如弯曲工件的分离。4）满足特殊的工艺需要，如拉深工艺切口。一一 冲切刃口设计的原则冲切刃口设计的原则 1刃口分解与重组应有利于简化模具结构，分解段数应尽量少，重组后形成的凸模和凹模外形要简单、规则，要有足够的强度，要便于加工。2.刃口分解应保证产品零件的形状、尺寸、精度和使用要求。3.内外形轮廓分解后

31、各段间的连接应平直或圆滑。4.分段搭接点应尽量少，搭接点位置要避开产品零件的薄弱部位和外形的重要部位，放在不注目的位置。5.有公差要求的直边和使用过程中有滑动配合要求的边应一次冲切，不宜分段，以免误差积累；6.复杂外形以及有窄槽或细长背的部位最好分解，复杂内形最好分解。7.外轮廓各段毛刺方向有不同要求时应分解。8.刃口分解应考虑加工设备条件和加工方法，便于加工。刃口外形的分解与重组不具有唯一性，设计过程十分灵活，经验性强，难度大。设计时应考虑几种方案，经综合比较选出最优方案。二二 轮廓分解时分段搭接头的基本形式轮廓分解时分段搭接头的基本形式 内外形轮廓分解后，各段之间必然要形成搭接头，不切当的

32、分解会导致搭接头处产生毛刺错牙尖角塌角不平直和不圆滑等质量问题。常见的搭接头有三种。1.交接 交接指毛坯轮廓冲切刃口分解与重组后，新的冲切刃口之间相互交错，有少量重叠部分。2.平接 33平接就是把零件的直边段分两次冲切，两次冲切刃口平行、共线，但不重叠。平接在搭接头容易产生毛刺、错牙、不平直等质量问题，应尽量避免采用。直边分两次冲切时，为消除搭接头处产生毛刺，在第二次冲切的搭接头处用退位槽，第一次先冲出退位槽，第二次在接头处重叠冲切，即设法将平接转化为交接。3.切接 切接是毛坯圆弧部分分段冲切时的搭接形式，即在前一工位先冲切一部分圆弧段，在后续工位上在冲切去其余部分，前后两段应相切。与平接相似

33、，切接也容易在搭接头处产生毛刺错牙不圆滑等质量问题。（三）（三）工序排样工序排样 一 工序排样的内容与类型 工序排样的目的旨在设计从平板料到产品零件的转变过程，其设计内容主要有：1）在冲切刃口外形设计的基础上，将各工序内容进行优化组合形成一系列工序组；对工序组排序，确定工位数和每一工位的加工工序。2）确定载体形式与毛坯定位方式。3）设定导正孔直径与导正销数量。4）绘制工序排样图。2.工序排样的基本类型 按照级进模中获得毛坯外形和产品零件的方式不同，工序排样可以分为落料型、切边型和混合型三类。工序排样类型：(A)落料型(B)切边型(C)混合型 1）落料型工序排样:落料型工序排样是最基本的工序排样

34、，它将产品零件内部孔的冲 34切工序安排在开始的若干工位，最末工位安排外形落料工序。产品零件通过落料与载体分离，并从凹模孔中落下。落料型工序排样的主要特点是：1产品上孔与外形的毛刺方向相反。2与其它类型的工序排样相比，工位数少，模具尺寸小、结构简单；3外形无搭接头错位现象，适合于冲制外形简单的工件；4产品易回收，冲切废料容易处理，但产品易出现翘曲；5条料易于导向。2)切边型工序排样：切边型工序排样将毛坯外廓分解，在不同的工位上分段逐次冲切，最末一个工位通过冲切工序件外形最后一段轮廓处的废料，使工件与条料分离，工件留在凹模面上。切边型工序排样的特点是：1孔与外形的毛刺方向相同；2产品留在凹模面上

35、，产品的平整度易保证；3适合于外形复杂件的冲压加工；4外形分几次冲成，凸模数量多，并且容易出现搭接头不平直、错牙和毛刺等问题；5因要考虑冲切凸模的强度，与落料型排样相比材料利用率低；6切边凸模的设计自由度大，有很多设计技巧，因而设计难度大。3）混合型工序排样：混合型工序排样兼有切边型和落料型工序排样之所长，在工序排样时，前边部分按切边型排样，最末工位为落料型排样。混合型工序排样是最常用的工序排样方法。与切边型排样相比，混合型工序排样的主要特点是：1产品容易回收；2最终落料的外形部分与其它部分的毛刺方向相反；3可以冲制外形复杂的产品零件。35二 空工位 空工位简称空位，是指工序件经过时，不作任何

36、冲切加工的工位。在级进模中设置空工位是为了提高模具强度、保证模具的寿命和产品质量以及模具中设置特殊机构等。三 载体设计 级进模由多个工位组成，冲压过程中各工位的加工内容不同，因此，把工序件从第一工位运送到最末工位是级进模的基本条件之一。载体就是级进模冲压时条料上连接工序件并将工序件在模具上稳定送进的部分材料。载体与一般毛坯排样时的搭边有相似之处，但作用完全不同。搭边是为满足把工件从条料上冲切下来的工艺要求而设置的，而载体是为运载条料上的工序件至后续工位而设计的。载体必须要有足够的强度，能平稳地将工序件送进。一旦载体发生变形，条料的送进精度就无法保证，甚至阻碍条料送进或造成事故，损坏模具。载体与

37、工序件之间的连接段称为桥。载体由形式和尺寸两个因素决定，他们与产品外形和尺寸有密切关系以载体强度不可单纯依靠增加载体宽度来补救，更重要的是靠合理地选择载体形式。按照载体的位置和数量一般可把载体分为六类，如表 3-4 所示。1.无载体 无载体实际上与毛坯无废料排样是一致的，零件外形具有一定的特殊性，即要求毛坯左右边界在几何上具有互补性。2.边料载体 边料载体是利用条料搭边废料作为载体的一种形式。这种载体稳定性好，简单。边料载体主要用于落料型排样。3.单载体 单载体是在条料的一侧留出一定宽度的材料，并在适当位置与工序件连接，实现对工序件的运载。单载体适合于切边型排样中使用。4.双载体 双载体又称标

38、准载体，它是在条料两侧分别留出一定的材料运载工序件。双载体比单载体更稳定，具有更高的定位精度。5.中心载体 中心载体与单载体类似，但载体位于条料中部，它比单载体和双载体节省材料，在弯曲件的工序排样中应用较多。6.双桥载体 双桥载体是双载体和中心载体的发展，在条料中央有两个载体桥，在侧边又类似于双载体。双桥载体具有很好的导向精度，可以稳定运载工序件，多用于非常小的精密零件。36 表 3-4 载体的类型和特征 类型 图例 特征 适用范围 无 载 体 材料利用率高 毛刺方向不一致 切断工序偏斜 精度较低 边 料 载 体 工件易收集 条料易导向，稳定性好 产品易翘曲 废料多，但易处理 t0.2mm 步

39、距可大于 20mm 可采用多排 双 载 体 能稳定可靠地运载工序件 外形轮廓各段毛刺方向不一致 为标准载体 t0.4mm 部距可大于 30mm 单 载 体 与双载体相比，应取更大的宽度，在冲切过程中，载体易产生横向弯曲，无载体一侧的导向比较空难，毛坯易倾斜 t 可小于 0.2mm 工位数可大于 15步 一般用于单排 中 心 载 体 条料宽度方向难导向，载体易出现横向弯曲，易产生送料失误 T =0.32mm工位数可大于 15步 仅用于单排 双 桥 载 体 多用于非常小的产品 适用于薄料并张拉送进的情况 毛坯稳定性好，条料易导向 材料利用率差 37四 定距与导正孔设计 1.步距 在级进模中，步距是

40、指条料在模具中逐次送进时每次向前移动的距离。为了保证前后两次冲切中在工序件上冲切口的准确匹配和连接，级进模任意相邻两工位之间的步距必须相等。步距的准确与否直接影响冲压件的外形精度、内外形相对位置精度和冲切过程能否顺利完成。2.工序件定位方式 1）以条料为基准，工序件的定位可分为纵向和横向，纵向沿条料送进方向，而横向与条料送进方向垂直。一般纵向定位包括定距和导正，而横向定位指导料。2）按照工序件定位精度，可把级进模纵向定位方式分为粗定位和精定位两类。一般，粗定位方式包括固定挡料销、临时挡料销、侧刃等，对工序件送进时定距。精定位方式主要是导正销定位，即对工序件精确定位。3）导正就是用装于上模的导正

41、销插入条料上的导正孔以矫正条料的位置，保持凸模、凹模和工序件三者之间具有正确的相对位置。4）导正销设置原则 A导正孔要在第一工位冲出，紧接的工位上要有导正销，在以后的工位上，根据工位数优先在容易窜动的工位设置导正销；B重要的加工工位之前要有导正销；C单载体末工位要有导正销，以较正载体横向弯曲；D导正销至少要设置两个，超过两个时，相互之间应等间隔布置；五 工序排样原则 1.工序排样应遵循的一般原则：1）工序排样要保证产品零件的精度和使用要求。2）工序应尽量分散，以提高模具寿命，简化模具结构。3）同一工位各冲切凸模应尽量设计为相同的高度，便于刃磨。384）冲孔在前，外形冲切和落料等在后。5）为保证

42、条料送进的步距精度，第一工位安排冲导正孔，第二工位设导正销，在其后的各工位上，优先在易窜动的工位设置导正销。6）设置空位，可以提高凹模、卸料板和凸模固定板强度。7）工件和废料应能顺利排出。8）排样方案要考虑模具加工设备条件。2.级进冲裁模的工序排样的基本原则：1）先冲孔，后冲外形。2）复杂型孔可分解为若干简单型孔，分步进行冲裁。3）工序要分散，以确保凹模有足够的强度。所有的孔不应在同一工位上冲切，最好分开。布置在同一工位及相邻工位上的冲切轮廓（包括孔）的间距不应小于凹模最小壁厚。4）尺寸与形状要求高的轮廓应布置在较后的工位上冲切。5）有孔位精度要求的孔应在同一工位上冲，若无法安排在同一工位上时

43、，可安排在相近的工位上冲。6）孔精度有要求并与轮廓靠近，冲外轮廓时孔可能会变形，应先冲外形后冲孔。7）外形薄弱部分的冲切应安排在较前的工位上。8）轮廓周界较大的冲切工艺，尽量安排在中间工位，以使压力中心与模具几何中心重合。3.级进弯曲模的工序排样 弯曲是冲压加工的基本工艺，级进弯曲模在弯曲模中占有很大比例。由于弯曲件的加工总是伴随着冲孔、切边、落料等工艺，所以在级进弯曲模中必然要有冲裁工艺。冲裁排样仍按前述级进冲裁模的工序排样原则。而弯曲排样要遵循以下原则：1）毛刺方向一般应位于弯曲区内侧，以减少弯曲破裂的危险，改善产品外观。2）弯曲线应安排在与纤维方向垂直的方位或成一定的角度。3）应采用合适

44、的措施，以减少回弹。394）弯边处的孔有精度要求时，应在弯曲后在冲孔，以免因弯曲引起孔的变形。5）尺寸精度要求高的弯曲件应设整形工艺。6）在一个工位上，弯曲变形程度不宜太大。对弯曲行程大、角度大的弯曲件可分几次在多个工位上完成，以保证弯曲的尺寸精度要求，亦便于调试休整。7）复杂弯曲件应分解为简单弯曲工序的组合，经逐次弯曲而成；对精度要求较高的弯曲件应设置整形工艺。8）平板毛坯经弯曲后变为空间立体形状的工序件，为了工序件进一步向前送进时不被凹模挡住，毛坯平面应离开凹模面一定高度，这一高度称为送进线高度。弯曲排样时，应尽量采用小的送进线高度。9）尽可能以冲床行程方向作为弯曲方向。若要作不同于行程方

45、向的弯曲加工，可采用斜锲滑块机构，对闭口型弯曲件，也可采用斜口凸模弯曲。4.级进拉深工序排样 突缘材料的收缩是拉深时材料变形的主要特征。在级进拉深工序排样中，关键是要解决因凸缘收缩而导致的各工位步距和条料宽度不一致的问题。为此，在级进拉深工序排样中普遍采用了工艺切口。1）级进拉深工序排样中的工艺切口：在级进拉深工序排样时，为了使拉深过程中材料更易流动，避免步距的改变，获得更好的拉深性，应在拉深工序之前先冲工艺切口。工艺切口形式：40 三种典型的工艺切口 其它形式的工艺切口形式及特征 (a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)特征：(a)为基本型；(b)节约材料；(c)用于变形量小的

46、零件；(d)使用最为普遍;(e)工件的稳定性好；(f)伸缩性好；(g)和(i)不仅伸缩性好，而且稳定；(h)比基本型的伸缩性好。级进拉深工序排样原则：级进拉深工序排样原则：1.制作制件展开坯件样板(3-5个),在图面上反复试排待初步确定方位后,在一端安排冲孔,切口,切废料等工位,再而另一端依次安排成形等工位,但要尽量避免冲小半孔.2.第一工位,一般可冲孔和冲工艺导正孔,在第二工位设置导正销,在以后的工位中,视其工位数和易于窜动的部位设置多根导正销.D t A1 A2 B C1 C2 0.3 0.51.01.01.81.01.51.01.8 0.71.2 10 0.30.6 0.81.51.52

47、.01.21.81.52.0 1.01.5 0.3 1.01.51.52.01.52.01.52.5 1.01.5 1030 0.30.6 1.32.01.82.51.82.52.03.0 1.32.0 0.3 1.52.01.82.52.03.02.53.5 1.21.8 3060 0.30.6 1.82.52.03.02.53.53.04.0 1.52.5 60 0.30.6 2.23.02.74.02.84.03.54.5 2.03.0 413.冲孔位置太近,可分布在不同工位上冲出,但孔不能应后续成型工序的影响而变形.4.为便于模具制做,对复杂型孔,可分解为若干简单型孔,分步冲出,对相对

48、位置精度高的多孔应同步冲出.5.为提高凹模块卸料板和固定板的强度,避免应力集中,可在排样中设置空位.6.弯曲半径要求较小的制件,排样时应考虑材料的纹向(弯曲线与纹面成 4045 50等)7.为避免两直角弯曲时材料的拉伸,后尽量先弯成 45再弯成 90 8.成形方向(向上或向下)的选取要有利于模具的设计和送料的顺畅.9.对弯曲和拉深成形件,每一工位变形程度不宜过大,这样既有利质量的保证,又有利于模具的调试修整.10.对要求较高的弯曲和拉深件,应设置整形工位.11.对于长度较大的弯曲件,一般以制件宽度方向作送料方面,小型弯曲件可以长度方向作送料方向.12.对于小型制件,为了便于二次加工(如电镀,压

49、塑等)自动化,可暂不从载体上切断,等二次加工后再切断分离.13.为了作不同于行程方向的冲压工作,可采用斜楔滑块技术,将制作件作横向弯曲,卷边或冲侧孔.14.在连续拉深成形排样中,可应用拉深前切口,切槽等组合技术,以便材料的流动.15.可利用坯件压回条料的技术,即将凸模切入料厚的 20-35后,再反向压入条料内再送列下一工位加工,但不能冲下坯件后再压入.16.排样尽可能使冲压负荷平衡.17.压筋一般应安排在冲孔前,对于通筋应在两端先冲工艺.18.若压凸包中央有孔,可先冲一小孔,压包后再冲到要求孔径,有利于材料的流动.4219.一般拉深半径后等于四倍料厚,否则应增设整形工序.20.合理安排废料和制

50、件的顺利排除.21.保证带料塔边或连接有足够强度.22.合理考虑柱式托料钉的位置,当带料太软弱时,应采用托板或托料器.23.级进模中的刃口凹模和非刃口凹模要分割镶拼,因此工位的安排也应考虑这一因素的影响.局部成形时级进模的工序排样原则局部成形时级进模的工序排样原则 在级进模中，当零件的成形包含有鼓包、翻边、压印等局部成形工序时，其工序排样应考虑以下原则：1）局部成形工序可视具体情况穿插在各工位上进行，以利于减少工位数，提高产品质量 2）局部成形会起条料的收缩，使周围的孔变形，因此，局部成形工序不应安置在条料边缘区或工序件外形处，局部成形区周围的孔应在成形后再冲。3）压鼓包会引起材料拉伸变形，一