冷冲裁模具范文

冷冲裁模具范文（精选3篇）

冷冲裁模具 第1篇

模具的设计思想首先是通过模具设计图纸来表达,由于冷冲模装配图及其零件图的复杂性,虽然有软件AutoCAD的帮助,但是设计并画出一套冷冲模所有的图纸耗时很久,效率低下。基于这种情况,开发出一套能迅速把冷冲模图纸绘制出来的软件就显得非常重要,PressCAD是台湾统赢公司开发的一个基于AutoCAD的参数化设计软件。参数化设计是PressCAD的一大特点,它类似于如Pro/E等3D软件的设计思维,跳出了传统的AutoCAD外挂编写模式,不仅仅编写标准件库,更重要的是实现了平面图纸的参数化设计,把设计所需的数据设置好后就能自动生成所有的图纸,包括:冷冲模装配图、零件图、零件线割加工图、零件铣加工图和一些模具报价等。

2 PressCAD的环境设置介绍

PressCAD对冷冲模进行了行业性分类,在其“模具种类设定”中有:可动剥料板模(连续模)、折弯工程模和复合模,只要选中其中一种就进入了相应模具的设计环境。如进入“可动剥料板模”模式,这里对应了连续模所有板块的数据设定:上托板、上垫块、上模座等等,并且这些板块是放在不同的层以便管理,每一个板块的层又分为基本的图形层、铣加工需要的尺寸层(O表示)和线割需要的尺寸层(W表示),在如下模板中还有一个入子层(P表示),专门用来存储入子的所有数据。

3 PressCAD的参数计算功能

弯曲展开尺寸的计算问题,PressCAD的计算理论依据同样是采取中性层系数的模式,但是在这里展开尺寸的计算只需要选择弯曲的材料和需要弯曲的图元线条(如图1所示),PressCAD就可以自动根据材料、厚度和弯曲的角度计算出展开尺寸的大小并绘制出图形,如图3所示。展开尺寸计算的准确性关键在于中性层系数的确定,PressCAD里包含了一些常用的冲压材料,并且它是开放式的,如果默认的材料库里没有所需的材料,可以填写进去,允许用户自定义。

其次是条料的排样问题。在界面设置好搭边值它就可以自动排出最省料的方式,并且材料使用率也计算出来,操作界面如图3所示。如一L形冲裁件的排样,在设好数据后自动生成的排样图如图4,并且可以按F2看到最高使用率为63.5%。

4 PressCAD的模具总体设定

PressCAD的模具总设定是将欲设计的那一组模具的所有相关条件(如模板厚度、零件排列位置、零件固定方式、间隙设定等)事先规划设定好,以便在执行全自动模具绘制时,绘出符合设计者所需的模具,更可进一步将模具数据规划成标准型式,并用“存规划文件”功能存盘之,需要时用“叫规划文件”功能加载即可,除了可大幅节省绘图时间外,更可提升正确性,避免人为疏失的错误率。在模板厚度设定中,除了可以设定模板厚度之外,还可以确定需要哪些模板,如不需要上托板,把它的厚度设为0,每块板的后面可以看到它的热处理方式和价格等等,在次界面中还包含了零件长度的设定,如图5所示,这里可以设定好上模闭模间隙、脱料板活动量等等。在零件排列位置操作界面中可以设定好所有的螺丝、内导柱和等高套筒在模板中的位置,如图6所示,这里需要注意的是零件的干涉问题,还要考虑模板的强度问题。在间隙设定中,除了要设好凸模与夹板、脱料板的间隙外,重点要考虑凸凹模之间的间隙,PressCAD是用经验法来确定的,即厚度的百分比来定间隙,如图7所示。在板宽方面,PressCAD的做法是根据料带的宽度加上保证模板强度的厚度进行确定,模座的设定跟零件位置的设定基本是一样的,这里就不多说明。

5 PressCAD的出图及加工说明功能

设置好所有的模具结构和数据后,就可以进行所有模板的绘制,运用PressCAD的命令“开模组立图”功能就可以非常迅速地自动生成所需的装配图形,如图9所示。并且可以通过“拆零件图”命令自动生产所有需要加工的模板零件,如凹模板零件图形10所示,并且会自动列出加工的要求,如:2-准8.000(合销,割)单±0;4-M8(螺丝,攻穿);(母模内孔,割)单±0;(30.0Tx130.0Lx100.0W 3.06KG,Cr12MoV,HRC58～HRC60)。

6 结语

关于提高冷冲压模具的使用寿命 第2篇

1 改进冷冲压模具的设计及其结构

1.1 排样图的合理布置和搭边、沿边值的合理选用

工件的优化排样与合理的搭边值对模具的使用寿命的影响很大, 不必要的往复送料排样法和过小的搭边值往往是造成模具急剧磨损的重要原因。排样图确定时, 应充分考虑到凹模的强度, 防止孔之间的距离太近, 但也不能距离太远, 例如:如图1所示工件, 当一次需冲裁两件时采用图 (a) 方案要比图 (b) 方案合理。

若采用图 (b) 方案, 冲孔凸模离落料凸模太近, 影响凹模强度且制造困难;若采用图 (a) 方案, 尽管模具外形加大, 但凹模强度好, 模具使用寿命也长。

从节省材料的原则出发, 搭边和沿边值愈小愈好, 但搭边和沿边值太小, 在冲裁时条料很容易被拉断, 并使工件产生毛刺, 有时还会使搭边拉入凸、凹模间隙中去, 进而损坏模具, 降低模具寿命。因此在考虑提高材料的利用率的同时, 必须根据工件的产量、质量和模具的使用寿命, 确定排样方法和搭边、沿边值。

1.2 合理安排模具的压力中心

冲模的压力中心是指模具在冲压时, 被冲压材料对冲模的诸反力的合力作用点位置。在设计时, 必须使冲模的压力中心与压力机滑块的中心线相重合, 否则, 压力机在工作时会受偏心载荷而使滑块与导轨之间产生过大的磨损, 进而使模具发生歪斜、间隙不均匀、刃口迅速变钝不能正常工作, 降低模具的使用寿命。

1.3 确保模具的导向机构

必要和可靠的导向, 对于减小模具零件的磨损, 避免凸、凹模啃伤极为有效, 尤其对无间隙或小间隙冲裁模、复合模、多工位级进模更为重要。细小凸模如有导向装置, 则不易折断, 模具寿命要比无导向冲模高。为提高模具寿命, 必须根据工序性质和工件精度等要求, 正确选择导向形式和导向精度。所选用的导向精度应高于凸、凹模的配合精度, 即凸、凹模之间隙。例如采用导柱、导套 (含滚珠式导柱、导套) 等导向装置以及浮动式模柄, 就容易保证凸、凹模间隙值, 模具安装时不需再在压力机上对冲模间隙重新调整, 这样, 不仅零件精度较高, 质量稳定, 操作安全可靠, 模具寿命也长。

1.4 模具几何参数的正确选用

凸、凹模形状、圆角半径和间隙不仅对冲压件质量影响极大, 而且对模具的磨损即模具的使用寿命影响也很大。

1.4.1 凸、凹模的结构形式

对于容易产生应力集中而开裂的凸、凹模结构, 可以采用组合结构或镶拼结构, 在满足产品质量的前提下, 使模具凸、凹模尽可能避免尖角、锐角, 以提高模具寿命。凸模设计不要太长, 以防折断。例如:

1) 在厚板冲裁中冲小孔时, 应采用适当的凸模保护装置。凹模的设计要充分保证强度。为了预防开裂, 可采用带锥度的刃口形式, 如图2所示。

2) 在小孔冲裁模中, 凸模的设计应保持其最小直径与凸模长度之比满足强度要求, 可将小孔凸模做成如图3所示的台阶式结构, 其台阶处应有导套导向, 使其露出部分尽量很短, 以便保证凸模不易折断。

1.4.2 冲裁间隙

冲裁间隙对模具寿命影响很大。冲裁时, 工件对凸模与凹模刃口产生侧压力, 间隙越小, 则侧压力也就越大, 故使模具凸、凹模之间刃口磨损急剧加剧, 使寿命下降;间隙过大, 工件弯曲相应增大, 使凸、凹模刃口端面上的压应力分布不均匀, 容易崩刃和产生塑性变形, 也易使模具损坏, 影响其使用寿命, 所以, 为了减少凸、凹模的磨损, 只有合理的间隙值, 才会使模具得到正常的使用, 寿命也会大大的延长。

1.5 模具材料的正确选择

不同的冲模材料具有不同的强度、韧性和耐磨性。所以在一定的条件下使用较高级的材料就能使冲模耐用度提高好几倍。例如选用T8A作为模具材料冲制钢质工件, 模具寿命约1~2万件, 而选用Cr12MoV作为模具材料时, 则可冲7~8万件。因此在选用模具材料时, 应根据制件的形状、材料及批量大小等选取具有相当硬度、韧性以及耐磨的材料来做凸、凹模。

1.6 提高模具的热处理质量, 并合理使用表面强化法等表面处理

在选择优质冲模钢材的同时, 对不同材质和不同性质性能的材料要求进行合理的热处理, 是提高模具使用寿命的主要途径之一。实践证明, 模具零件的淬火变形和开裂, 使用过程中的早期断裂, 虽然与材料的冶金质量、锻造质量、模具结构及加工有关, 但与模具的热处理加工关系更大。根据模具失效原因的分析, 热处理不当引起失效的约占50%左右。好的模具材料必须配以正确的热处理工艺, 才能真正地发挥材料的潜力。

模具工作零件表面强化处理的目的是获得外硬内韧的效果, 从而得到硬度、耐磨性、韧性、耐疲劳强度的良好结合。模具表面强化处理方法很多, 表面处理的新技术发展很快。表面处理的方法有:渗碳、离子氮化、渗硼、渗硫、渗铌、渗钒和电火花强化等。

2 合理安排制造工艺、保证加工及装配精度

2.1 确保模具的制造精度和制造质量

冷冲模的不同的加工精度对冷冲模的使用寿命影响很大。制造误差大, 不仅不能保证冲压件的精度, 甚至有时还会引起零件超差报废, 有时还会损坏模具和冲压设备。为了保证冲模的使用寿命和制造精度, 在加工冷冲模各部分零件时, 应达到零件所规定的一切技术要求。其中特别重要的是凸模和凹模的尺寸精度, 工作表面加工质量和硬度。

冷冲模的各工作表面质量要高, 是因为工作部位的尺寸精度及表面质量直接关系到冷冲模使用寿命的长短。冲模工作部位精度及表面质量光洁度越高, 则冷冲模零件之间及冲模零件与冲压件之间摩擦就越小, 冲模零件磨损也越小, 从而提高冷冲模的使用寿命。所以模具工作部分一般都要经过磨削、退磁、研磨、抛光等精加工, 以达到设计要求。

2.2 确保模具的装配精度和制造质量

装配质量的好坏, 将直接影响到冷冲模的使用寿命和冲压零件的精度和质量。装配中一定要注意以下几点:

1) 冲模的外表面一定要光滑、整洁。

2) 上模板的上平面与下模板的下平面一定要保证相互平行, 模柄的圆柱形部分应与上模板上平面垂直。

3) 凸、凹模一定要保证间隙均匀, 并且其几何尺寸要符合图纸上所规定的要求。

4) 导柱和导套之间活动平稳, 间隙均匀, 无歪斜和阻滞现象, 其配合精度要达到图纸要求。

5) 冲模的废料排出孔应光滑通畅, 无卡死现象。

3 注意正确使用、保养与维护冷冲模

模具的正确使用, 保养和维护对模具的使用寿命也不可忽视。例如, 冲压时垫铁的间距过宽, 使模具处于弹性变形状态, 以至于下模板变形和断裂;模具长期不用生锈等。因此要提高模具的使用寿命, 必须要做到:使用前应严格检查、清除污物, 有导向装置的模具应检查润滑是否良好;定期检修压力机, 保证其精度;将模具安装在压力机上, 要仔细调整间隙;安装后正确调整凸模进入凹模的深度;毛坯要清洁, 并均匀的涂以良好的润滑剂;及时检修刃口、及时刃磨, 否则迅速扩大的刃口磨损会降低冲件质量和模具寿命;使用后应清除废料, 并在刃口和导向部分涂上润滑油, 以保持模具的清洁不生锈。

摘要：本文从模具的设计方案、材料的选择、热处理及表面处理、模具的制造精度、装配精度等几方面对模具寿命的影响进行了分析, 并提出解决的方案。

关键词：冷冲压,模具,使用寿命,影响因素

参考文献

[1]杜东福.冷冲压模具设计[M].湖南科学技术出版社, 1993.

冷冲压模具合金铸铁材料的技术进步 第3篇

GGG70L与EN-JS2070为同种材料,按照国际惯例采用其新名称EN-JS2070。

合金铸铁由于其组织中的石墨具有自润滑作用,能有效减轻拉延过程中的摩擦,同时可通过表面淬火提高易磨损区域的硬度,满足走料部分高硬度、高耐磨的要求,材料成本及加工成本较低,因此广泛应用于拉延模具、翻边整形模具等工作件中。国外标准中EN-JS2070可应用于2.0~2.5 mm的拉延模具。

国内合金铸铁Mo Cr应用较为广泛,近年来又发展了EN-JS2070(GGG70L)、TGC600、GM338等合金铸铁材料,其中TGC600为丰田牌号,主要用于整体修边、翻边(切开)凸模、落料镶块等,由于国内用量少、价格高,整体修边时不利于模具的调试及维护,项目无特殊要求时很少使用;GM338性能低于EN-JS2070,用量少,价格高,项目无特殊要求时,不使用;Mo Cr因其灰铁+合金的材料特性,型面麻坑等铸造缺陷很难消除。因此,注重EN-JS2070的技术进步,率先增加EN-JS2070金相组织要求,改变铸造余量,与铸造企业合作推动EN-JS2070铸造质量的提高,将Mo Cr与EN-JS2070进行对比分析,扩大EN-JS2070的应用范围,将EN-JS2070应用于1.8 mm的拉延模具,引领并推动铸造行业及模具行业的发展。

2 EN-JS2070的技术进步

Mo Cr在国内应用广泛,EN-JS2070应用时间短,国内的技术水平较低,一段时间内无法达到附体试棒抗拉强度650 N/mm2、珠光体含量85%的水平,通过将国外标准余量进行更改,增加金相组织要求等措施,在铸造厂的配合下,EN-JS2070珠光体含量由65%提高到75%~80%,接近先进国家的标准水平。

2.1 金相组织要求

EN-JS2070金相组织要求见表1。

以某铸造厂为例,对EN-JS2070没有金相组织要求时,抗拉强度平均为580 N/mm2左右,增加金相组织特别是珠光体含量要求后,抗拉强度平均为640 N/mm2以上。

2.2 实型余量对铸件型面质量的影响

2.2.1 从冷铁影响区分析实型余量对铸件型面质量的影响

铸造厂采用冷铁方案加速表面冷却,确保加工后不出现缺陷且材质致密。由于冷铁的冷却效果范围有限,型面在能去除铸件黑皮的前提下,加工量越少,铸件表面质量越好,实型余量为10 mm时,在保证合理的加工量的同时冷铁效果又好,如图1所示。

冷铁与模型不贴合或加工余量过大时,冷铁冷却效果差,加工后易出现材质不致密,甚至产生缩松缺陷(图2),因此应避免此情况发生。

2.2.2 根据刀具直径大小分析实型余量对铸件型面质量的影响

选取梁类零件(图3)、后背门内板(图4)、门外板(图5)三类典型零件,针对典型零件缺陷类别、零件拉延凹模缺陷区ATOS分析记录(图6、图7、图8)、拉延凹模缺陷区截面Φ12、Φ20、Φ30刀具对实型余量的影响对比(图9、图10、图11)等进行深入研究分析。

经分析可得出以下结论。

a.图3、图4、图5中的缺陷分别位于图6、图7、图8的铸件余量过大区域。当铸件加工余量过大时,铸型和冷铁对表面的激冷作用有限,机械加工会去除具有较好组织和性能的铸件表面部分,而使铸件内部成为工作表面,增加了工作表面出现缺陷的几率。

b.从图9、图10、图11缺陷区截面可以看出,实型加工过程中,加工表面形状和刀具的合理选择对于加工余量的大小起着重要作用,以V型开口为例,当开口较小时,必须选择较小的刀具直径才能保证合理的加工余量。V型开口越小,刀具直径越大,实型余量越大。因此,在实型加工过程中应针对具体形状合理选择刀具。

2.3 措施

通过对典型零件缩松缺陷处余量记录、不同直径刀具对实型余量的影响对比等进行分析,验证了国内铸造厂家对加工余量的要求,因此将型面加工余量由国外标准的15 mm改为10 mm。实型加工刀具最小Φ20 mm改为Φ12 mm。

2.4 避免局部壁厚过厚出现铸造缺陷

按一般经验,局部深窝按孔深与孔径比,实型不应做出深窝,但局部壁厚过厚,造成铸造缺陷(见图12、13)。

顶料窝为模具典型结构,修改实型标准,要求实型做出深窝,同时遇到类似问题提醒铸造厂家采取措施,避免局部壁厚过厚出现的铸造缺陷。

3 扩大EN-JS2070的应用

3.1 对比Mo Cr与EN-JS2070抗拉强度和微观组织

3.1.1 Mo Cr与EN-JS2070性能对比

Mo Cr铸铁附体试棒的抗拉强度见表2,EN-JS2070附体试棒的抗拉强度见3。

根据表2、表3可知,国产Mo Cr铸铁附体试棒的平均抗拉强度为283 N/mm2,EN-JS2070的平均抗拉强度648 N/mm2,因此EN-JS2070性能远高于Mo Cr铸铁。

3.1.2 Mo Cr与EN-JS2070微观组织对比

国内Mo Cr的微观组织见图14、图15。

国内EN-JS2070的微观组织见图16、图17。珠光体体积百分含量为75。

3.1.3 结论

Mo Cr铸铁片状石墨交汇处易出现石墨疲劳剥落形成麻坑,用于拉延或翻边模具时易造成板料表面拉毛,严重影响模具及制件面品质量,Mo Cr铸铁烧焊性能差,不利于模具的更改及维护,因此EN-JS2070 GGG70L代替Mo Cr铸铁,广泛用于外板拉延、翻边凸模、深拉延模具。但由于Mo Cr铸铁比EN-JS2070价格低30%以上,因此Mo Cr铸铁仍然用于内板拉延模及翻边凸模等。

3.2 EN-JS2070使用范围

a.外覆盖件如侧围、翼子板、发罩外板、后背门外板、顶盖等,双槽模如发罩内、外板在同一套拉延模具中,采用同样的材料EN-JS2070。

b.深拉延模具如轮罩、中地板等拉延模具采用EN-JS2070。

c.国内EN-JS2070用于普通钢板,即板料抗拉强度≤440 N/mm2,料厚1.5 mm、1.6 mm拉延模。

d.国内EN-JS2070用于普通钢板,即板料抗拉强度≤440 N/mm2,料厚1.8 mm拉延模凹模、压料圈采用EN-JS2070,局部镶入Cr12Mo V镶块(图18),满足冲压产品要求及模具使用要求。避免大量Cr12Mo V镶块的应用,减少材料成本、加工成本,缩短周期。

4 结束语

通过对一汽集团冷冲压模具合金铸铁的应用发展情况进行总结,获得以下主要结论。

a.对于EN-JS2070而言,珠光体含量对于力学性能起到重要作用,当含量为75%~80%时,材料力学性能较为优异。

b.实际EN-JS2070铸件必须控制合理的加工余量,加工余量过大会造成工作面晶粒粗大,铸造缺陷增加,而具有较好性能的铸件表面层被加工掉。

c.实型加工过程中,必须针对具体的形状合理选择刀具才能保证合理的加工余量。