沖壓模具
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一、简述沖壓模具--在冷冲压加工中,将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)的一种特殊工艺装备,称为冷沖壓模具(俗称冷冲模)。冲压--是在室温下,利用安装在压力机上的模具对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需零件的一种压力加工方法。(AG体育官网游戏裝置)
沖壓模具是冲压生产必不可少的工艺装备,是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等,与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低,是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一,在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
二、分類
沖壓模具的形式很多,冲模也依工作性质,模具构造,模具材料三方面来分类。
一般可按以下几个主要特征分类:(光電保護器)
1.根據工藝性質分類
三、模具典型結構
通常模具是由二類零件組成:
第一類 是工藝零件,這類零件直接參與工藝過程的完成並和坯料有直接接觸,包括有工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等;
第二類 是结构零件,这类零件不直接参与完成工艺过程,也不和坯料有直接接触,只对模具完成工艺过程起保证作用,或对模具功能起完善作用,包括有导向零件、紧固零 件、标准件及其它零件等,如表1.1.3所示。应该指出,不是所有的冲模都必须具备上述六种零件,尤其是单工序模,但是工作零件和必要的固定零件等是不可 缺少的。
四、模具先進制造工藝及設備
模具制造技術現代化是模具工業發展的基礎。隨著科學技術的發展,計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正不斷向傳統制造技術滲透、交叉、融合,對其實施改造,形成先進制造技術。
模具先進制造技術的發展主要體現在:
1.高速銑削加工
普通銑削加工采用低的進給速度和大的切削參數,而高速銑削加工則采用高的進給速度和小的切削參數,高速銑削加工相對于普通銑削加工具有如下特點:
a.高效 高速铣削的主轴转速一般为15000r/min~40000r/min,最高可达100000r/min。在切削钢时,其切削速度约为400m/min, 比传统的铣削加工高5~10倍;在加工模具型腔时与传统的加工方法(传统铣削、电火花成形加工等)相比其效率提高4~5倍。
b.高精度 高速铣削加工精度一般为10μm,有的精度还要高。
c.高的表面质量 由于高速铣削时工件温升小(约为3°C),故表面没有变质层及微裂纹,热变形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1μm,减少了后续磨削及抛光工作量。
磨削及抛光加工由于精度高、表面質量好、表面粗糙度值低等特點,在精密模具加工中廣泛應用。目前,精密模具制造廣泛使用數控成形磨床、數控光學曲線磨床、數控連續軌迹坐標磨床及自動抛光機等先進設備和技術。
五、模具新材料及熱、表處理
隨著産品質量的提高,對模具質量和壽命要求越來越高。而提高模具質量和壽命最有效的辦法就是開發和應用模具新材料及熱、表處理新工藝,不斷提高使用性能,
改善加工性能。
1.沖壓模具材料
制造沖壓模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。目前制造沖壓模具的材料绝大部分以钢材为主, 常用的模具工作部件材料的种类有:碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。
a.碳素工具鋼
在模具中應用較多的碳素工具鋼爲T8A、T10A等,優點爲加工性能好,價格便宜。但淬透性和紅硬性差,熱處理變形大,承載能力較低[1]。
为了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蚀性,必须采用热、表处理新技术,尤其是表面处理新技术。除人们熟悉的镀硬铬、氮化等表面硬化处理方法 外,近年来模具表面性能强化技术发展很快,实际应用效果很好。其中,化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)以及盐浴渗金属(TD)的方法是几种 发展较快,应用最广的表面涂覆硬化处理的新技术。它们对提高模具寿命和减少模具昂贵材料的消耗,有着十分重要的意义。 六、沖壓模具材料的选用原则
在沖壓模具中,使用了各种金属材料和非金属材料,主要有碳钢、合金钢、铸铁、铸钢、硬质合金、低熔点合金、锌基合金、铝青铜、合成树脂、聚氨脂橡胶、塑料、层压桦木板等。
當沖壓件的生産批量很大時,模具的工作零件凸模和凹模的材料應選取質量高、耐磨性好的模具鋼。對于模具的其它工藝結構部分和輔助結構部分的零件材料,也要相應地提高。在批量不大時,應適當放寬對材料性能的要求,以降低成本。
改革开放以来,随着国民经济的高速发展,市场对模具的需求量不断增长。近 年来,模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展,模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化,除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私营也得到了 快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”;广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业,科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心;中外合资 和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快,市场竞争的日益加剧,人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要 素之一。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度,将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD,并陆续开始使用UG、 Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件,个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、 Optris和MAGMASOFT等CAE软件,并成功应用于冲压模的设计中。
一、現狀
以汽车覆盖件模具为代表的大型沖壓模具的制造技术已取得很大进步,东风汽车公司模具厂、一 汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外,许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力,在模具CAD/CAE /CAM技术方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。
例如,吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件,华中 理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件,上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模 和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。
虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有 较大的差距。例如,精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等等,致使相当 一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。
模具技術的發展應該爲適應模具産品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。
二、未来沖壓模具制造技术发展趋势
達到這一要求急需發展如下幾項: (1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術
模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步,普 及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟,各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度;进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的 发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能,实现技术资源的重新整合,使虚拟制造成为可能。
(2)高速銑削加工
国外近年来发展的高速铣削加工,大幅度提高了加工效率,并可获得极高的表面光洁度。另外, 还可加工高硬度模块,还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展,对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷 化、智能化、集成化方向发展。
(3)模具掃描及數字化系統
高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能,大大 缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统,可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上,实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同 格式的CAD数据,用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用,相信在“十五”期间将发挥更大的作用。
(4)電火花銑削加工
电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术,这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新 技术,它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样),因此不再需要制造复杂的成型电极,这显然是电火花成形加工领域的重大发展。 国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。
(5)提高模具標准化程度
我國模具標准化程度正在不斷提高,估計目前我國模具標准件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發達國家一般爲80%左右。
(6)優質材料及先進表面處理技術
選用優質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發揮模具鋼材料性能的關鍵環節。模具熱處理的發展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發展工藝先進的氣相沈積(TiN、TiC等)、等離子噴塗等技術。
(7)模具研磨抛光將自動化、智能化
模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響,研究自動化、智能化的研磨與抛光方法替代現有手工操作,以提高模具表面質量是重要的發展趨勢。
(8)模具自動加工系統的發展
這是我國長遠發展的目標。模具自動加工系統應有多台機床合理組合;配有隨行定位夾具或定位盤;有完整的機具、刀具數控庫;有完整的數控柔性同步系統;有質量監測控制系統。
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