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深圳市恒興昌模具科技有限公司
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模具技術

車門連接件級進模設計

發布日期:2014-08-08 10:19:23

圖1所示為汽車車門連接件産品圖,所用的材料為SAPH400-P,料厚3.0mm。該産品的特點是彎曲、成形結構複雜,料厚較大。産品為L形彎曲件,其小于90°的折彎給模具結構的設計帶來了很大的困難,使産品上的孔位置精度發生不穩定的變化,所以要求合理設計加工工序以保證各面的位置精度。過去類似産品用幾套單沖模單工序沖制而成,但在生産過程中,零件需多次定位,産品尺寸不穩定,沖壓操作也不方便,生産效率低、廢料多。為了解決這些問題,我們根據産品的特點及生産需求量要求,專門設計了一副級進模完成所有沖壓工序,同時我們還采用了一模兩件(雙排)生産,與普通單沖模、複合沖模相比具有省工、省料、效率高等優點,适合大批量生産.

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圖1 車門連接件零件

先期策劃 

1.分析産品制件的工藝性,拟定工藝方案 

在分析工藝性的基礎上,确定沖壓件的總體工藝方案,制定基本工序性質、工序數目以及工序的順序。在分析方案時,考慮制件的精度、批量、工廠條件、模具加工水平和工人操作水平等方面的因素以及必要的工藝計算。 

2.工藝計算及設計 

進行排料及材料利用率的計算,選擇合理的進料方式,定制出搭邊值,并确定出條料的寬度,并力求取得最佳的材料利用率。在沖壓件的成本中,材料費所占比例在60%以上,因此,合理排樣對提高材料利用率、降低産品成本有着重要意義。 

3.制定工藝方案 

在工藝分析的基礎上,拟定出可能的幾套沖壓工藝方案,然後根據生産批量和企業現有生産條件,通過對各種方案的綜合分析和比較,确定一個技術經濟性最佳的工藝方案。 

4.可行性分析 

保證材料消耗少、工序數目少、模具壽命長、産品質量穩定和操作安全方便,并使用軟件進行模具運行過程的畫面模拟,反複論證并對模具實際參數及工藝進行調整和修改,模拟連續生産的狀況。 

5.模具材料的選用 

按各個部分使用壽命的長短,選用模具鋼材。一般刃口部分選用SKD11或STD11。 

零件工藝和排樣設計 

設計多工位級進模首先要設計條料排樣,這是的關鍵。合理的排樣及适當的搭邊值是降低成本和保證工件質量及模具壽命、使用性能的有效措施。 

根據對産品的分析,我們最終決定采用11道工序,依次為:沖孔—沖裁—沖外形—沖外形—預折彎—折彎—成形—校正—側沖—折彎—沖孔切斷。分析方案時,因考慮産品中要求平面度為0.3mm、直角度為0.6°以下,故而模具工序中增加了校正、預彎工序,從而保證了各面的位置精度。排樣的搭邊值為6mm,送料的實際步距為182mm。為保證産品的順産和連料的強度最終确定原材料的寬度為170mm,模具長度為2000mm。 

由于排樣中有成形、折彎和整形工序,模具結構較複雜,為保證能夠實現最終産品要求,我們将成形、折彎和整形工序單獨提出進行成形模拟分析,并制作簡易模具試做産品的成形過程。試驗發現成形工序在成形時,壓料的力量對成形材料流動有很大影響,從而影響了産品外形尺寸的穩定性。鑒于此,我們将各個成形工序上的壓料改為氮氣彈簧以提供穩定的壓料力量,從而保證級進模具的成形過程穩定。 

為了保證産品折彎角度小于90°,模具中通過運用改變載體方向的方法,使産品處于一種方便變形的方向,輕松地實現了小于90°的折彎。此外,我們還巧妙地利用了帶角度的側沖模具結構,改變了原有的沖壓方向,實現了同步完成成形面上的孔位置的沖裁,保證了孔位置的精度要求(圖2)。 

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圖2 最終确定的排樣方案

模具結構 

圖3所示為模具結構,其成形模型如圖4所示。其中圖3中各序号表示意義如下:1為下模座;2為承料闆;3為導料柱;4為導料闆;5為導柱;6為上模座;7為襯套型卸料螺栓;8為矩形彈簧;9為絲堵;10為打彎凸模;11為壓料闆;12為氮氣彈簧;13為上彎凸模;14為内藏式導柱;15為成形凸模;16為托料塊;17為校正凸模;18為斜契基座;19為滑塊;20為滑塊卸料闆;21為凹模鑲塊;22為側沖壓料塊。 

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圖3 模具結構示意

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圖4 成形模型

關鍵結構設計 

該模具的設計中,有幾個關鍵的部位需要特别注意: 

1.該級進模具共有11個工位,步距為182mm,模具尺寸較大,故應采用典型的組合子模結構,以便于模具的加工制造、裝配和調試,同時也解決了熱處理變形對模具制造精度的影響。 

2.為了便于模具的加工、更換和維修,部分零部件采用可卸式結構,凹模闆采用獨立鑲件結構。 

3.側沖孔部分為鑲塊拼合成整體結構,保證了沖裁時的空間位置。 

4.采用卸料闆進行凸模卸料、凸模和導正釘導向、壓料。 

5.為使L型小于90°的直角折彎變得簡單并防止角度回彈,我們還采用了改變載體方向的工藝和模具結構,使産品處于方便成形的空間狀态(圖5),使折彎角度順利的成形。 

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圖5 成形結構

6.模具中運用了帶角度的側沖模具結構,使産品成形後,在不改變角度的情況下可直接完成成形面上的沖孔(圖6),保證了孔間距的位置精度要求,也簡化了模具的工位降低了成本。

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圖6 面托料裝置

此外,該模具具有誤送檢測裝置、防廢料上浮的二度保護裝置、側沖複位檢測裝置和出件光電檢測裝置,可以很好的避免砸模,保證模具不受損傷,提高模具壽命。圖7所示為模具成品。

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圖7 模具成品

結語 

針對産品成形的角度,我們通過改變相應的模具結構,解決了折彎角于90°的産品,其負角回彈可能對成形質量造成的不良影響,保證了産品質量的穩定性。由于精密的加工和裝配,該模具經過試模調整後,沖壓出了合格的零件。産品質量穩定,模具運行平穩,達到了預期效果。同時,通過設計多工位級進模,我們将部分工序進行了合并,有利于進行大批量的生産,提高了企業生産效率,降低了運營成本.

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