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        高精度薄板沖壓模具的設計與加工

        2016-06-05    作者:    來源:

        1 、引言

          壓盤簧片是我公司N2系列產品中的沖壓制件,如圖1所示,制件材料為不銹鋼,料厚t=0.1mm,形狀比較簡單,但是制件尺寸公差、毛刺高度和平面度都有很高的要求。制件的料厚和嚴格的公差要求決定了模具必須有很高的加工精度,而且由于沖壓車間更新了日本獾母咚儷宕玻性能參數也得到了很大的提高,因此先前的模具結構和制造工藝就有了一定的缺陷,影響了模具的生產性。為了適應頻率更高(300 件/min)的沖壓設備,必須在模具結構和模具加工工藝上進行改進。

         高精度薄板沖壓模具的設計與加工 

        2 、改進前的模具結構

          壓盤簧片的模具結構如圖2所示。其中卸料板和凹模板的材料為Cr12MoV,經過熱處理后,硬度為58~63HRC;墊板采用CrWMn材料,經過熱處理后硬度為52~57HRC;固定板使用45鋼材料,沖裁凸凹模使用HAP40材料,經過熱處理后硬度為63~67HRC。固定板、卸料板和凹模板的重要尺寸加工精度在±0.003mm內。

        3 、改進前的問題點

          壓盤簧片模具屬于薄板級進沖壓模具,按照沖裁間隙=料厚×5%的一般公式計算[1]。本文介紹的模具沖裁間隙為0.005mm,模具加工和裝配的精度要求很高,而且要求在生產頻率為300件/min的沖床上生產,就會出現以下問題:

          (1)改造前采用的是精密級自潤滑型卸料導柱、導套,可保證導柱外徑,導套內徑公差范圍在2μm以內。由于卸料導柱和導套相互運動時是面接觸,產生的摩擦力大,在高速沖壓運動過程中,摩擦產生的熱量就會使導柱發熱膨脹、變形,從而產生由于導柱膠著、燒結導致的模具故障?! ?/p>

        高精度薄板沖壓模具的設計與加工

          (2)由于制件的沖裁間隙小,要求模具的沖裁、定位、導向機構必須具有爍叩奈恢鎂度和尺寸精度。為了保證加工后的模具符合高精度的要求,在模具的加工過程中就要使用到很多的放電、精銑等精密加工方法,導致模具的加工工期長,加工費用高。

          (3)模具正常生產一段時間后,凸模和凹模的刃口就會產生磨損,需要定期的磨刃口,一般情況下四ネ鼓H鋅謔保由于導正釘的長度高于凸模,需要拆卸導正釘。本文介紹的模具在裝配結構上講屬于倒裝模具,拆卸導正釘時需要將卸料板和上模部分分離,再次裝配時就會產生二次裝配誤差,影響沖裁精度。

          (4)小孔沖裁采用的是加強型的凸模,凸模在加工過程中不可避免嘶岵生加強部分與沖裁部分的同軸度的偏差,產生偏心的現象,雖然同軸度的公差可以控制在0.006mm之內,但是再加上由于其他相關部分造成的偏差就會產生沖裁間隙不均的情況,以至于形成較大的毛刺。

          (5)模具生產過程中,料帶在經過送料釘的過程中會產生微小的沖擊,使材料產生顫動。由于本文介紹的制件料厚只有0.1mm,而且還要在高速沖壓設備上達到300件/min的生產速度,料帶在送料過程中產生的振動對高速生產的影響很大。

          (6)模具生產過程中,凸模與固定板長時間處于高頻作用過程中,固定板由于材料硬度低,會產生變形,導致具生產一段時間后凸模松動,產生沖裁間隙不均勻的情況。

          由于上述的原因造成生產時出現下列問題:

          a.由于掉渣、毛刺大、廢料上浮由此造成大量帶有壓痕、毛刺的不良品,每月造成材料損失大約35kg左右。

          b.精密級自潤滑型卸料導柱、導套限制了沖床的生產頻率,造成極大的資源浪費。

          c.模具頻繁修理,增加了鉗工的維修工時和機加工的工時,浪費了大量的人力和物力。

        4 、模具結構的改進

          模具改進前后對比如圖3所示。

          針對模具生產過程中發現的問題點,對模具的結構和加工工藝作了以下相應的改進:

          (1)使用帶鋼珠襯套的導套,把滑動摩擦化為滾動摩擦,減少摩擦生熱產生的導柱膠著,燒結的模具故障,有利于高速生產。模板上卸料導柱、導套的安裝孔公差采用過度配合,模具裝配合適后,使用厭氧膠粘合固定。

          (2)凹模板托讀習搴凸潭ò灝湊占庸ぞ度等級要求,采用銷釘定位,螺絲固定后一次定位線切割放電加工導向、定位、沖裁等重要尺寸,保證了加工形狀的一致性和位置精度。

          (3)導正釘和易損件都采用快換,易拆卸的結構,在模具維修的時候,可以在不拆卸模具的前提下更換,消除二妥芭潿閱>呔度的影響。

          (4)小孔沖裁采用直桿凸模,避免階梯凸模在加工過程中產生的加強部分與沖裁部分的同軸度的偏差,減輕了由于沖裁間隙不均形成的毛刺,便于整體加工。

          (5)把送料釘換成送料板,送料板和料帶之間的運動為連續的,穩定的,減少了土瞎程中的沖擊,達到高速生產的要求。

        高精度薄板沖壓模具的設計與加工  

          (6)將固定板的材料由45鋼改為CrWMn,經過熱處理后硬度為52~57HRC,固定板的抗沖擊性能和耐磨性能大吞岣擼從而提高了整副模具的使用壽命。

        5 、模具改造后的經濟效益

          (1)生產性能得到極大的改善(沖床稼動率提高了35%)。沖床由120件/min左右提高到300件/min左右。

          (2)維修工時大幅度減少,節約了成本。鉗工以前每月修理8次,每次大約5h,現在每月2次,每次4h左右;機加工工時以前大約需要12h/月,現在每月需要4h左右,線切割需要15h/月左右,現在每月需要3h左右。

          (3)不良品大幅度減少,節約了材料和能耗。改造前由于掉渣、毛刺大、廢料上浮由此造成大量帶有壓痕、毛刺的不良品,材料每月損失35kg左右窒衷諉吭濾鶚5kg左右。

        6 、結束語

          金屬板料冷沖壓是一種在工業生產中應用廣泛的加工方法。模具作為沖壓生產的基本要素,其設計制造技術受到普遍重視。本文介紹的模具改造方案具有普遍意義,滿足了壓盤簧片制件每月幾百萬件的生產需要,為以后其他高速,高精度沖壓模具的設計、加工和生產提供了寶貴經驗。

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