落料沖孔復合模的案例
落料沖孔復合模具設計教程
摘要
經過長期實踐研究,通過對零件的工藝分析,用一套落料沖孔復合模完成了某型號產品中擋圈的制作過程，論述了沖裁模具的整體結構特點及工作過程。通過模具大幅度地提高了產品的生產效率。
1 引言
冷沖技術的發展已日臻成熟，我在查閱相關資料的基礎上，結合車間實際，制作了一套沖裁模，旨在大幅度地提高勞動效率、降低勞動強度，同時擋圈是我公司生產某型號中的一個零件，該零件年產量在20萬件以上，屬于批量的生產，在未設計落料沖孔復合模前，一直采用單工序加工，加工效率相當低下。
2 零件沖壓工藝性分析
圖1為某型號中擋圈零件，材料為65Mn鋼。零件形狀復雜，要求表面平整光潔，邊緣不得有毛刺。圖中尺寸要求不高，采用一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。
圖1 擋圈零件圖
3 沖壓工藝方案的確定
根據圖1分析可知零件壁厚較薄，屬窄緣類零件。一般情況下，這類零件的沖裁分二道工序：即先落料，再沖孔。這兩道工序的每一步工藝均較簡單，且容易實現，但都存在不利的方面，那就是工步多、效率低、且零件質量難以保證。在工藝設計及模具設計時，將沖孔及落料工序合并在一起，這樣即保證了落料與沖孔的同軸度，又避免了零件外形尺寸較復雜面帶來的二次定位困難。
4 展開尺寸計算
由于材料很薄，無需采用中性層展開，而直接進行計算：D展=79+（95-84）/cos15=95.4mm。考慮到mm可以大0.15mm，故實際展開尺寸取mm。其展開圖如圖2所示。
圖2 擋圈展開圖
5 模具總體結構
根據沖壓工藝方案，采用復合模結構，復合模可以采用正裝結構和倒裝結構。其中倒裝復合模由于凸模、凹模裝在上模上，凸凹模裝在下模上，廢料能直接從壓力機臺面落料，而制件從上模推下比較容易引出去，操作方便安全。
展開 基于自動化生產的卡車縱梁落料沖孔模設計
圖2 定位不到位壓出的產品
圖3 下模前端的外形定位設計
圖4 下模后端的外形定位設計
模具穩定可靠的投料檢測設計
縱梁坯料在長度方向上都會存在一定的翹變量，有的甚至會達到12mm，因此在縱梁前端或后端布置側面的投料檢測開關都會存在檢測不到料的情況。為解決此感應檢測不穩定的問題，設計上采取的方案就是采用在底部布置投料檢測器，共布置兩個，分別布置在距兩端1200mm 的位置。選擇額定感應距離相對較大的投料檢測器，型號為Bi10-M30-AN6X，感應距離為10mm，見圖5。模具設計上從這兩個方面來確保投料檢測穩定，以消除來料翹起帶來的感應檢測影響。
圖5 落料沖孔模上安裝的投料檢測器
合理的刃口及沖頭分級設計消除斷沖頭的影響
卡車縱梁由于料厚及強度大，生產過程中斷沖頭及沖頭拔起一直是困擾生產效率提升的難題，因此，必須從源頭設計方面優化考慮。主要是受振動的影響，振動會造成橫向位移及縱向位移，其中橫向位移會對沖裁間隙造成影響，從而導致沖頭斷裂或沖頭拔起。
首先，要從設計上去降低沖裁力的影響，一是落料凹模設計成波浪刀口，波浪刀口高度落差24mm，凹模鑲塊長度設計在(280±20)mm，以利于熱處理及拆裝，見圖6。二是卡車縱梁孔多，沖孔對沖裁力有很大的影響，需對沖頭吃入量進行分級以降低沖裁力，共分為6 級，3mm 分1 級，具體分級見表1，同時在分級設計時考慮盡量不要出現偏載。通過上述設計，沖裁力可由平刃沖裁力39512kN 降至20245kN，實現沖裁力的下降，降低生產過程中振動對沖頭造成的影響。對于不同級的等孔徑沖頭，為了避免使用時的安裝錯誤，在標準件選型上做了區分：沖頭固定部分直徑不一樣；同固定直徑的法蘭部位作區分，分別是D 字形、圓形兩種規格。
展開 五金落料連續模設計實例薄弱部分先沖孔
沖壓模具設計有一個很基本的原則,那就是弱區先變形.我們很多時候,會遇到一些需要下料的產品,而這樣的產品,是不規則的,特別是一些地方會出現薄弱部分,比如細長的腰形部分,如果整體沖出來,會很大程度上降低下料沖頭的強度,這時我們可以對薄弱部分先沖孔,來看一個落料連續模設計薄弱部分先沖孔的實例.
首先我們看一下產品圖,如下:
看到這個產品圖,您會想到什么?如果對輪廓形狀中的薄弱部分進行外形落料沖裁,則會導致薄弱部分的凹模或凸模損壞，無法維持模具的可靠性.
連續加工時，易于對這種問題采取應對措施。如【圖2】的卸料板布局所示，對薄弱部分進行沖孔，然后進行外形沖裁.由于連續加工時采取沖孔與外形沖裁的模式，因此即使將外形的部分加工改為沖孔，也沒有什么大問題.
但采用這種布局時，外形形狀沖孔加工部分與落料沖裁部分的毛刺方向相反,這是在落料型加工方法中無法回避的問題,要使毛刺方向一致時，采用外形沖切型加工方法.
當然,我們可以在模具中進行壓毛邊的步驟.
這也存在問題,這就是【圖2】中示為搭接頭的部分,在沖孔與落料交叉的部分，與1次加工的形狀相比并不光潔,在產品的顯著部分或重要部分放上搭接頭是避免上述問題的一種方法,但也易于出現毛刺.
可制作搭接頭的代表性形狀為【圖3】的倒角形狀與【圖4】的R形狀.
倒角形狀時，可采取通過延長倒角線來制作沖裁形狀的措施,R形狀時，如【圖4】(b)所示，如果完全按形狀制作搭接頭部分，則會失敗.如【圖4】(a)所示，從R形狀劃30度左右的切線，然后按倒角形狀制作沖裁形狀.雖然不是完全的R形狀，但可減少毛刺的發生.
展開 五金落料連續模設計實例——薄弱部分先沖孔
我們很多時候,會遇到一些需要下料的產品,而這樣的產品,是不規則的,特別是一些地方會出現薄弱部分,比如細長的腰形部分,如果整體沖出來,會很大程度上降低下料沖頭的強度,這時我們可以對薄弱部分先沖孔,來看一個落料連續模設計薄弱部分先沖孔的實例。
首先我們看一下產品圖,如下:
看到這個產品圖,您會想到什么?如果對輪廓形狀中的薄弱部分進行外形落料沖裁,則會導致薄弱部分的凹模或凸模損壞，無法維持模具的可靠性。
連續加工時，易于對這種問題采取應對措施。如【圖2】的卸料板布局所示，對薄弱部分進行沖孔，然后進行外形沖裁。由于連續加工時采取沖孔與外形沖裁的模式，因此即使將外形的部分加工改為沖孔，也沒有什么大問題。
但采用這種布局時，外形形狀沖孔加工部分與落料沖裁部分的毛刺方向相反,這是在落料型加工方法中無法回避的問題,要使毛刺方向一致時，采用外形沖切型加工方法。
當然,我們可以在模具中進行壓毛邊的步驟。
這也存在問題,這就是【圖2】中示為搭接頭的部分,在沖孔與落料交叉的部分，與1次加工的形狀相比并不光潔,在產品的顯著部分或重要部分放上搭接頭是避免上述問題的一種方法,但也易于出現毛刺。
可制作搭接頭的代表性形狀為【圖3】的倒角形狀與【圖4】的R形狀。
倒角形狀時，可采取通過延長倒角線來制作沖裁形狀的措施,R形狀時，如【圖4】(b)所示，如果完全按形狀制作搭接頭部分，則會失敗。如【圖4】(a)所示，從R形狀劃30度左右的切線，然后按倒角形狀制作沖裁形狀。雖然不是完全的R形狀，但可減少毛刺的發生。
小結
對于這個產品來說,算是非常簡單了,但這里我們需要注意的一點,就是要對薄弱部分先沖孔,對此來保證模具質量和壽命。至于連接搭邊的話,還有很多種其它的方法。
展開 
五金沖壓件模具裝配的程序和原則
五金沖壓件模具裝配的關鍵是如何保證安裝在上、下模座上的凸、凹模和與之有關的各種零件在合模時的相對位置能夠正常工作，沖制出符合產品要求的工件；
為此，需要提及的是，投入裝配的各類零件，必須符合裝配工序對各類零件提出的加工要求；例如，多凸模的固定板，其各型孔間的相對位置尺寸精度和步距精度必須與凹模和卸料板一致；墊板上的螺栓和銷釘通過孔留有較大的間隙，可以按圖樣尺寸劃線鉆制，淬火后，上、下表面應嚴格磨平；安裝在上模座或下模座上的整體凹模，除各型孔加工符合圖樣要求外，還應加工出螺栓孔和銷釘孔，經熱處理和精加工后投入裝配，需與之連接固定的模座、導料板，其上的螺孔和銷孔應在裝配時按凹模上的相應孔配鉆、配鉸；基于此，五金沖壓件模具類型和結構特點雖有不同，采用的裝配方法和安裝順序也有差異，但應遵守的裝配原則是相同的；
裝配五金沖壓件模具時首先需要選擇裝配基準件，以它作五金沖壓件模具的裝配基準，然后按照基準件逐步組裝其他模具零件；基準件的選擇取決于五金沖壓件模具的結構特點；導板模應選兼做卸料板的導向板做裝配基準件；用導柱導向的五金沖壓件模具，通常多以凹模作裝配基準件；落料沖孔復合模選用推料板作為裝配基準件，以推料板的出力中心點對準模柄中心為先決條件；
基準件選定后，將五金沖壓件模具各種零件按其間的單獨連接關系先裝配成組合件，然后以基準件為裝配基準進行五金沖壓件模具的總裝；
展開 汽車前保險杠支撐沖壓工藝改進及模具設計
第1副落料沖孔復合模，在落料的同時沖出∮16mm定位孔，保證了定位孔位置的準確度，確保后續工序定位的準礎性。第2副成形模，以定位孔定位壓出制件的整體形狀。第3副沖切口，頂彎小邊，在沖切口的同時預彎小邊，為后面剖切工序和整形工序做好準備。第4副為翻邊整形復合模，翻山高邊后，利于整個制件的整形上序。使成形后的制什形狀準確、穩定。并且確保了3個主要型面的平整、∮12mm孔所在凸臺的形狀及角度及型而1、型面2的開口尺寸。
第5副為斜楔孔剖切復合模，在完成沖孔的同時把工件剖切分成2件。沖∮16mm孔、∮12mm孔、∮9mm孔及R8mm長孔，確保了各孔相對位置的準確性。其中最具有特點的是斜楔孔剖切模，其模具結構如圖3所示。
1上模座 2斜楔 3導向塊 4滑塊 5固定板 6圖模1 7聚胺酯彈簧 8圖模2
9凹模 10廢料箱 11下模座 12導套 13導柱 14側擋塊 15回位彈簧
此圖只畫出了整體楔具的一部分，其余部分斜楔孔機構與圖示基本相同。斜楔2固定在上模座上，滑塊45 實施應用效果前保險杠支撐制件新工藝和新模具正式投入生產后，到目前為止已生產2萬件，制件合格率100%，制件應用于帕拉丁及D22皮卡車，裝車效果良好，達到甚至超過KD件。
免責聲明：本文轉載自網絡，版權歸原作者所有。但因轉載眾多，或無法確認真正原始作者，如涉及作品版權問題，請與本人聯系，本人將在第一時間刪除內容！
展開 基礎知識介紹：五金沖壓模具之沖裁模的結構構造
當上模下行時，大壓板8與小壓板7先后壓緊工件，小凸模 2、3、4上端，露出小壓板7的上平面，上模壓縮彈簧繼續下行，沖擊塊5沖擊凸模 2、3、4對工件進行沖孔。卸件工作由大壓板8完成。厚料沖小孔模具的凹模洞口漏料必須通暢，防止廢料堵塞損壞凸模。沖裁件在凹模上由定位板 9與1定位，并由后側壓塊 10使沖裁件緊貼定位面。
圖 4 超短凸模的小孔沖模
復合沖裁模
圖 5 復合模的基本結構
在壓力機的一次工作行程中，在模具同一部位同時完成數道沖壓工序的模具，稱為復合沖裁模。復合模的設計難點是如何在同一工作位置上合理地布置好幾對凸、凹模。
圖 5是落料沖孔復合模的基本結構。在模具的一方是落料凹模，中間裝著沖孔凸模；而另一方是凸凹模，外形是落料的凸模，內孔是沖孔的凹模。若落料凹模裝在上模上，稱為倒裝復合模；反之，稱為順裝復合模。
復合模的特點是：結構緊湊，生產率高，制件精度高，特別是制件孔對外形的位置度容易保證。另一方面，復合模結構復雜，對模具零件精度要求較高，模具裝配精度也較高。
(一)倒裝復合模
1—凸模；2—凹模；3—上模固定板；4、16—墊板；5—上模板；6—模柄；7—推桿
8—推塊；9—推銷；10—件塊；11、18—活動檔料銷；12—固定擋料銷；13—卸料板；
14—凸凹模；15—下模固定板；17—下模板；19—彈簧；
圖 6 墊圈復合沖裁模
圖 6是沖制墊圈的倒裝復合模。落料凹模2在上模，件1是沖孔凸模，件14為凸凹模。倒裝復合模一般采用剛性推件裝置把卡在凹模中的制件推出。剛性推件裝置由推桿7、推塊8、推銷9推動推件塊，推出制件。廢料直接由凸模從凸凹模內孔推出。凸凹模洞口若采用直刃，則模內有積存廢料，脹力較大，當凸凹模壁厚較薄時，可能導致脹裂。倒裝復合模的凹模最小壁厚，可查閱有關設計資料。
展開 過程集成優化綜合區資料分類索引(試行版)
（論文集）
基于計算機輔助的光學薄膜優化設計方法
最優化問題全局尋優的混合遺傳算法
齒輪減速器可靠性優化的MATLAB實現
汽車結構動態有限元分析及軟件開發
發動機懸置系統優化（論文集）
擬退火算法（論文集）
一種新的全局優化算法——統計歸納算法
凸輪-連桿組合機構設計系統
基于生態捕食模型的多目標優化問題求解算法
一種新的結構可靠性計算方法──響應面法
高強度鋼\板材成形新技術及其發展趨勢Ⅰ 板材成形新技術及其發展趨勢Ⅱ
基于能度可靠性的結構優化設計方法
無網格法在形狀優化中的應用研究
定位板沖孔_整孔_落料級進模設計
落料沖孔復合模具設計
汽車發動機進氣道流場三維數值解析與優化
動力總成懸置系統的優化設計
復合材料參數識別問題的計算方法
視窗設計之2D桁架設計與最佳化平臺
轎車轉向桿系的優化設計
鋁合金AA6082T5擠壓型材基本力學性
飛行器多學科優化設計技術概論(WORD版)
用iSIGHT實現車身沖壓件成形自動優化
遺傳算法在覆蓋件拉延筋參數優化中的應用
油底殼一次拉延的計算機仿真與實驗驗證
關于多學科設計優化計算框架的探討
粒子群（論文集）
逆矩陣計算
縮減基論文 全集
一種基于自適應免疫算法的優化設計方法
輕型客車乘員約束系統的模擬計算
汽車輕量化與先進的高強度鋼板
iSIGHT在非公路汽車轉向桿系優化中的應用
不確定性分析與穩健設計的研究進展
大型車車身覆蓋件沖壓成形特征分析及選材研究
一種基于自適應免疫算法的優化設計方法
二維雙相介質多參數反演的同倫法
多目標優化的微分進化算法
乘子方法中的參數選擇
超塑性本構模型材料參數識別方法研究
材料物性參數識別的梯度正則化方法
材料物理力學參數反演分析新方法
材料成形計算機模擬中的參數化有限元法
光滑有限元SFEM
區間參數結構的動力響應優化
應用LS-DYNA進行薄板成形仿真
LS-DYNA材料的二次開發
鍋蓋落料拉深沖孔切邊復合模設計
展開 高速沖壓模具設計思維及經驗傳授
:對於沖孔,一般以凸模為基準,間隙放在刀口上,對於落料,一般以凹模為基準,間隙放在沖子上;在連續模中一般是沖產品以外的廢料部分,相當沖孔,因此間隙放在刀口上,對於單邊切斷型,相當落料,其間隙放在刀口上,不過這種形式,也可以不放間隙;在沖孔落料復合模中,一般凸凹模,內外脫共用,因此存在間隙回屬問題,一般以凹模(又叫母模)為基準,凸模(又叫公模)單邊負多少.至於內外脫,其間隙一般以公母模來相配合.至於這個間隙要不要畫出來因各廠習慣而羿:有的廠不畫出來,沖子和刀口一樣大,隻是在刀口旁邊加注解說明如:下模入子:單+0.01 T=25.0 SKD11 刀口深2.0以下斜1.0%%d落屑;而有的廠要求直接畫出來,隻須寫刀口直線位落屑斜度沖子:單+0.0 L=50.5 SKD11下模入子:單+0.01 T=25.0SKD11 刀口深2.0以下斜1.0%%d落屑內外模共用:以外模為基準 內模單邊-0.01公母模直線位各3.0
B>:刀口直線位及落屑斜度:直線位過長和落屑斜度太小時,易出現堵料,直線位過短和落屑斜度太大,雙削弱對刀口強度,因此必有一恰當的值,實踐証明:對於t<0.8的材料,刀口直線位取2.0,落屑斜度取1°較佳;t>0.8時,刀口直線位取3.0,落屑斜度取1°;對於那些弱小的沖子,為了防止常斷,其刀口常採取直接割斜度0.2°不留直線位且刀口常做雙層結構,這樣減小沖裁力
C>:入子(包括刀口入子,成形入子及沖子)內外形間隙的確定
由於這些入子或沖子要直接裝入模板或入子,因此存在要不要間隙問題,且這個間隙放在模板上還是滲透子外形上:為了畫圖的方便,一般都習慣把間隙放在模板上,并且這個間隙也不畫出來,隻是在加工注解欄裡說明:如羿形孔,單邊正多少,有沖子圓孔要在旁邊加代號,再在注解欄說明:如F:3-?
展開 