沖孔模具
關注創建者：模具設計學習 創建時間：2019-10-24
沖孔模具的實例教程
工作完成后模具上行，翻邊鑲塊3隨模具上行的同時，沖頭7水平回退。壓料板氮氣缸壓力釋放完成后隨模具一起上行到達壓機上死點。如此往復。
此結構最大的特點是翻邊鑲塊3固定在上底板上，鑲塊上下運動與沖頭7水平運動同時進行，沖頭7還要穿過翻邊鑲塊3來完成沖孔，翻邊鑲塊3還承擔沖孔壓料的作用。為了避免干涉，鑲塊上沖孔過孔需要開成橢圓形且需要開槽。由于結構上的特點，會造成如下缺點。
⑴沖孔變形。連翻帶沖的結構中，翻邊鑲塊同時也起到沖孔壓料的作用。但是由于沖孔過程中，翻邊鑲塊也在同時運動，且翻邊鑲塊上開橢圓孔，導致沖孔的周圍不能完全壓料，容易造成沖孔變形，嚴重時沖頭會帶料造成二次變形。
⑵沖孔尺寸精度差。孔的作用有定位、安裝等，對精度有一定要求。在壓料不充分的情況下，沖孔變形必然會對沖孔的尺寸精度造成影響。
⑶沖孔產生碎屑，被帶到零件表面形成凸點。壓料不充分的情況下，沖孔容易產生碎屑，尤其鋁件碎屑對零件品質影響很大。
⑷鑲塊自身開口，降低了翻邊鑲塊的強度。熱處理后有變形以及開裂的風險，模具維護成本增加。
綜上所述，造成以上缺點的原因都是由于翻邊與沖孔同時進行，翻邊鑲塊自身需要開橢圓孔避讓沖頭造成沖孔周圍壓料不充分。所以對于此結構優化的方向是將翻邊和沖孔通過時序控制分開進行，將翻邊鑲塊設計成活動部件。翻邊內容完成之后，沖頭再水平運動完成沖孔。
模具結構優化
圖6所示為模具優化之后的結構簡圖，將翻邊鑲塊9固定在鑲塊固定座6上，氮氣彈簧5作為壓力源，導柱4和導板3導向，螺釘限位。當模具下行時，壓料板8首先接觸制件，氮氣彈簧7被壓縮，壓緊板料后，翻邊鑲塊9開始翻邊。通過調整斜楔行程，此時沖頭水平運動，尚未接近翻邊鑲塊9，翻邊完成后，翻邊鑲塊9接觸下模墊塊16，壓機繼續下行，氮氣彈簧5壓縮，翻邊鑲塊9相對下模靜止。
展開 圖1 飛輪/盤轂鍛件結構示意圖
圖2 飛輪/盤轂鍛件三維模型
現有技術方案
該鍛件一般工藝流程為：下料→加熱→熱鍛→切邊→沖孔→熱處理→鍛后處理，其中切邊和沖孔為兩道工序，需要兩個操作員以及兩臺設備，增加了制造成本，而且存在二次定位，鍛件位置度不能保證，廢品率高。
也有將切邊和沖孔兩道工序復合在一起的工藝方案，但是由于切邊模具和沖孔模具仍然是相互獨立的，生產產品的位置度難以保證，而且在沖孔的時候一般都沒有提供壓邊力，導致沖孔變形以及撕裂帶嚴重。
新技術方案
為了解決現有技術方案中存在的問題，本公司采用了一種新的切邊沖孔復合模具，切邊凹模和沖頭需全部固定在同一模具上，并采用氮氣彈簧提供沖孔的壓邊力，防止沖孔過程中孔變形以及減輕撕裂帶，利用該模具可以在一個工位上完成切邊沖孔兩道工序，減少工序，避免多次定位，提高產品孔的位置度，目前該模具結構已經申請專利保護，基于該專利技術的飛輪/盤轂完整鍛造方案如下：
⑴下料。采用圓盤鋸、鋸床或剪床下料，原材料為直徑50mm 的30Mn5 鋼棒，化學成分見表1。下料重量根據鍛件成品重量加上鍛造過程損耗綜合得出為1550g。
表1 30Mn5 鋼棒化學成分(wt %)
⑵加熱。采用中頻感應加熱爐對鋼棒進行加熱，加熱溫度為1150 ～1200℃。
⑶鍛造。采用2500t 的熱模鍛機進行多工步開式模鍛，如圖3 所示。
圖3 飛輪/盤轂鍛件鍛造生產線
⑷切邊沖孔。采用新結構的切邊沖孔復合模具進行加工，模具結構如圖4 所示。模具的工作過程及原理為：壓力機滑塊處于最上位置的時候，將鍛件放在沖孔下模上。
展開 摘 要：設計某墊片類零件落料沖孔模，計算沖裁力，根據落料沖孔模具結構分析模具上墊板零件受力情況，利用NX NASTRAN有限元分析軟件對零件受力情況進行模擬。分析和試沖結果表明，零件受力情況與有限元分析結果一致，零件原結構不能滿足模具工作需求，更改零件結構后應力和應變情況得到了明顯改善，能滿足模具的使用要求。
關鍵詞：模具設計;落料沖孔;墊片;有限元;NX NASTRAN;模擬;沖裁力計算;
1 序言
計算機輔助工程和有限元分析技術在提高生產率、保證產品質量、降低生產成本和減輕勞動強度等方面都具有極大的優越性[1]，隨著我國模具行業的高速發展，模具設計人員素質不斷提高，對模具設計的要求也不斷提高，結合有限元分析做模具設計成為從業人員的必備技能。通過有限元模擬分析，可以發現早期設計缺陷，優化和改善設計方案，縮短產品的開發和制造周期并降低生產成本。
本文對某墊片零件落料沖孔模進行設計，計算其沖裁力，分析模具上墊板零件的受力情況，對分析結果進行改善，優化模具設計以達到理想的模具使用效果。
2 典型零件結構說明
現有厚度為5mm的墊片零件，零件結構如圖1所示，其材料為45鋼，退火態。零件圓周上有均布的若干個孔，為實現批量生產需要設計模具。
圖1 零件結構
3 模具設計
零件精度要求為IT10級，為了保證零件上孔的位置精度并實現大批量生產，需要分析零件結構，設計落料沖孔復合模具，以滿足零件精度要求和生產需求。
展開 名稱:下墊腳CC
材質: SS41
熱處理硬度: NONE
功能:位於下托板與下模座之間,起墊高及方便排廢料作用,根據需要調整其高度,可使模具適用於不同的沖壓設備,下墊腳排布的位置會影響到整個模具的受力狀況, 從而影響各模板的工作質量及產品的質量.
12. 名稱:下托板DH
材質: SS41
熱處理硬度: NONE
功能:將模具的下部分通過夾模器連接固定在沖壓設備的床臺上.
13. 沖頭:沖切材料的凸模稱為沖頭(punch)﹑凹模稱為模板(die).沖頭及模板需要硬度及耐磨特性,一般選用SKD11,熱處理HRC58.
四. 沖孔模各模板﹑零件之間固定與連接方式
1. 上模部分:
a, HP BB HH的鎖固連接方式如下圖所示:
b, 上模座,上墊板,上夾板,上打背板,上打板的鎖固連接方式如下圖所示:
2. 下模部分的鎖固連接方式如下圖所示:
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展開 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。
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沖孔模具的最新內容
冷成形時，壓力機可以使用傳統的沖孔和切邊模具，而不會出現延遲斷裂的風險，即使是在1.5GPa的鋼材上也是如此。并且冷沖壓模具切邊和沖孔是常見的、快速且具有成本效益的一種工藝。
控制超高強度鋼的冷沖壓回彈
熱沖壓的兩個主要優點是能夠獲得非常復雜的形狀并消除回彈。
圖1 零件結構
3 模具設計
零件精度要求為IT10級，為了保證零件上孔的位置精度并實現大批量生產，需要分析零件結構，設計落料沖孔復合模具，以滿足零件精度要求和生產需求。
自動化生產對修邊沖孔類模具的要求：①所有沖裁廢料必須滑出沖壓機床臺面并滑到廢料收集系統內，這就要求模具沖裁的廢料滑出要順暢可靠，一旦廢料堆積必須停止生產，如果沒有及時發現廢料堆積可能會損壞模具；②無鐵屑產生，否則造成外板質量缺陷必須停止生產，進行修模及模具的清潔，降低了生產效率。
激光切割
由于熱成型件強度硬度大，使用傳統的冷沖壓模具進行修邊沖孔的話，模具部件磨損嚴重、壽命嚴重縮短。目前的解決方案是在熱成型線尾配備3-4臺激光切割機器人進行修邊沖孔加工。
5. 后處理
由于在熱成型加工過程中，零件處于高溫狀態時表面被氧化形成氧化膜，一般需通過噴丸處理來清理零件。
4、花板由用沖孔模具壓力機床沖孔，然后由鉚工對花板在平臺上進行校平，這些孔具有良好的通用性和互換性，花板表面平整，花板周圍無毛刺、夾角。
5、本設備采用了高質量的防腐漆和面漆進行噴涂，底漆兩邊，面漆兩邊，顏色隨客戶要求。
6、精工制作，外形美觀，爬梯、防雨罩、護欄均為螺栓固定，運至現場后無需在動電焊，設計比較人性化。
圖1 某款卡車縱梁落料沖孔件
模具穩定可靠的定位設計
縱梁因自動化生產頻率較快，板料能否擺放到位會直接影響產品的質量及生產效率。
2、沖裁模具簡介
1）沖孔、落料模
2）去毛刺模具
3）側面沖孔模具
04
彎曲產品形態與成型過程介紹
1、彎曲產品的形態
折彎成型機理：金屬材料受到的應力大于彈性極限（屈服強度）而 又小于斷裂極限（抗拉強度）,造成板料在彎曲變形區內的曲率發生變化,形成折彎。
五、模具的刃磨
1、模具刃磨的重要性
定期刃磨模具是沖孔質量一致性的保證。定期刃磨模具不僅能提高模具的使用壽命而且能提高機器的使用壽命，要掌握正確的刃磨時機。
2、模具需要刃磨的具體特征
對于模具的刃磨，沒有一個嚴格的打擊次數來確定是否需要刃磨。主要取決于刃口的鋒利程度。
在模具設計制作過程中,總會遇到一些小孔沖裁,一般來說,我們只要沖頭的強度足夠,大于1.5個材料厚度時,就可以進行沖壓模具生產了.不過對于一些小孔沖孔凸模與凹模的設計,還是需要特別注意的.這里不討論強度的問題,只來看看一些常用到的保護凸模與凹模的方法.
提及小徑沖孔，給人的印象大致是小于同時，φ1.0mm
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