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冲压模具结构是什么?有哪些分类?

日期: 2022-04-19
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冲压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)。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。安装在压力机上的模具装配了模具配件如冲针之后直接与材料(金属或非金属)接触,使材料发生分离或塑性变形,从而获得所需的零件。冲压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,与模具设计和模具配件的精密度质量等有着直接的关系。下面贤集网小编来为大家介绍冲压模具的相关知识,包括:冲压模具结构、分类、材料的种类及特性、设计制作技巧。

冲压模具结构是什么?有哪些分类?

冲压模具结构
五金冲压模具结构一般可以分为上模、下模。上模是由模柄(冲头把)、导套、凸模、垫板、固定板、螺钉、销钉、上模座(上托)、脱料版组成。下模一般是由下模座、导料板(侧面导板)、凹模、挡料板、承料板、导柱、螺钉、销钉组成。

冲压模具结构是什么?有哪些分类?

1、上面是一副普通的落料模具,产品为一个长方形,中间冲了三个小圆孔;
2、下料冲孔复合凸模为长方体,作用就是下料,把产品的外形从材料上卸下来的意思。下料冲孔复合凸模的四周也是刀口,相当于冲头,所以这四周是不能倒角的,下料冲孔复合凸模中间还有三个小圆孔,这三个小圆孔属于刀口,即把产品中间的那三个圆孔给冲出来。
3、凹模板中间有个方形的窟窿,属于刀口,以下料冲孔复合凸模为冲头冲出产品外形;下料冲孔复合凸模上面对应的内脱,也叫做内脱料板,或者内卸料版,图中标示的是“卸料块”,其实都是一个意思,卸料块的作用就是把产品从凹模板中顶出来;卸料块还有一个作用,就是压料,把料压住之后然后冲中间的那三个小圆孔。
4、图中标示的“顶料型凸模”其实就是冲头,配合下料冲孔复合凸模上的三个圆形刀口,冲出中间产品上的那三个小圆孔。
5、下模下垫板上“固定键”的作用,就是把下料冲孔复合凸模给固定住,以免它随模具的上行而跳出模具来,导致发生事故。
6、下模上标示的“卸料板”俗称外脱,作用是把冲出来的废料从下料冲孔复合凸模脱出来,以免废料卡在下料冲孔复合凸模上。


冲压模具分类
冲压模具的形式很多,冲模也依工作性质,模具构造,模具材料三方面来分类。
一、根据工艺性质分类
1、冲裁模
沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。
冲压模具结构是什么?有哪些分类?

2、弯曲模
使板料毛坯或其他坯料沿着直线(弯曲线)产生弯曲变形,从而获得一定角度和形状的工件的模具。

3、拉深模
是把板料毛坯制成开口空心件,或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。

4、成形模
是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形,而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。

5、铆合模
是借用外力使参与的零件按照一定的顺序和方式连接或搭接在一起,进而形成一个整体。
二、根据工序组合程度分类
1、单工序模
在压力机的一次行程中,只完成一道冲压工序的模具。
2、复合模
只有一个工位,在压力机的一次行程中,在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。
3、级进模(也称连续模)
在毛坯的送进方向上,具有两个或更多的工位,在压力机的一次行程中,在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。
4、传递模
综合了单工序模和级进模的特点,利用机械手传递系统,实现产品的模内快速传递,可以大大提高产品的生产效率,减低产品的生产成本,节俭材料成本,并且质量稳定可靠。
三、依产品的加工方法分类
依产品加工方法的不同,可将模具分成冲剪模具、弯曲模具、抽制模具、成形模具和压缩模具等五大类。
1、冲剪模具:
是以剪切作用完成工作的,常用的形式有剪断冲模、下料冲模、冲孔冲模、修边冲模、整缘冲模、拉孔冲模和冲切模具。
2、弯曲模具:
是将平整的毛胚弯成一个角度的形状,视零件的形状、精度及生产量的多寡,乃有多种不同形式的模具,如普通弯曲冲模、凸轮弯曲冲模、卷边冲模、圆弧弯曲冲模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等。
3、抽制模具:
抽制模具是将平面毛胚制成有底无缝容器。
4、成形模具:
指用各种局部变形的方法来改变毛胚的形状,其形式有凸张成形冲模、卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模、圆缘成形冲模。
5、压缩模具:
是利用强大的压力,使金属毛胚流动变形,成为所需的形状,其种类有挤制冲模、压花冲模、压印冲模、端压冲模。


冲压模具材料的种类及特性
1、碳素工具钢
在模具中应用较多的碳素工具钢为T8A、T10A等,优点为加工性能好,价格便宜。但淬透性和红硬性差,热处理变形大,承载能力较低。
2、低合金工具钢
低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。与碳素工具钢相比,减少了淬火变形和开裂倾向,提高了钢的淬透性,耐磨性亦较好。用于制造模具的低合金钢有CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代号CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代号GD)等。
3、高碳高铬工具钢
常用的高碳高铬工具钢有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1(代号D2),它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性,热处理变形很小,为高耐磨微变形模具钢,承载能力仅次于高速钢。但碳化物偏析严重,必须进行反复镦拔(轴向镦、径向拔)改锻,以降低碳化物的不均匀性,提高使用性能。
4、高碳中铬工具钢
用于模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV等,它们的含铬量较低,共晶碳化物少,碳化物分布均匀,热处理变形小,具有良好的淬透性和尺寸稳定性。与碳化物偏析相对较严重的高碳高铬钢相比,性能有所改善。
5、高速钢
高速钢具有模具钢中最高的硬度、耐磨性和抗压强度,承载能力很高。模具中常用的有W18Cr4V(代号8-4-1)和含钨量较少的W6Mo5 Cr4V2(代号6-5-4-2,美国牌号为M2)以及为提高韧性开发的降碳降钒高速钢6W6Mo5  Cr4V(代号6W6或称低碳M2)。高速钢也需要改锻,以改善其碳化物分布 。
6、基体钢
在高速钢的基本成分上添加少量的其它元素,适当增减含碳量,以改善钢的性能。这样的钢种统称基体钢。它们不仅有高速钢的特点,具有一定的耐磨性和硬度,而且抗疲劳强度和韧性均优于高速钢,为高强 韧性冷作模具钢,材料成本却比高速钢低。模具中常用的基体钢有6Cr4W3Mo2VNb(代号65Nb)、7Cr7Mo2V2Si(代号LD)、5Cr4Mo3SiMnVAL(代号012AL)等。
7、硬质合金和钢结硬质合金
硬质合金的硬度和耐磨性高于其它任何种类的模具钢,但抗弯强度和韧性差。用作模具的硬质合金是钨钴类,对冲击性小而耐磨性要求高的模具,可选用含钴量较低 的硬质合金。对冲击性大的模具,可选用含钴量较高的硬质合金。


冲压模具设计制作技巧
一、从废料情况看出的信息
废料本质上就是成形孔的反像。即位置相反的相同部位。通过检查废料,你可以判断上下模间隙是否正确。如果间隙过大,废料会出现粗糙、起伏的断裂面和一窄光亮带区域。间隙越大,断裂面与光亮带区域所成角度就越大。如果间隙过小,废料会呈现出一小角度断裂面和一宽光亮带区域。
过大间隙形成带有较大卷边和边缘撕裂的孔,令剖面稍微有一薄边缘突出。太小的间隙形成带稍微卷边和大角度撕裂,导致剖面或多或少地垂直于材料表面。
一个理想的废料应有合理的压塌角和均匀的光亮带。这样可保持冲压力最小并形成一带极少毛刺的整洁圆孔。从这点来看,通过增大间隙来延长模具寿命是以牺牲成品孔质量换取的。
二、模具间隙的选择
模具的间隙与所冲压的材料的类型及厚度有关。不合理的间隙可以造成以下问题:
1、如间隙过大,所冲压工件的毛刺就比较大,冲压质量差。如果间隙偏小,虽然冲孔的质量较好,但模具的磨损比较严重,大大降低模具的使用寿命,而且容易造成冲头的折断。
2、间隙过大或过小都容易在冲头材料上产生粘连,从而造成冲压时带料。过小的间隙容易在冲头底面与板料之间形成真空而发生废料反弹。
3、合理的间隙可以延长模具寿命,卸料效果好,减小毛刺和翻边,板材保持洁净,孔径一致不会刮花板材,减少刃磨次数,保持板材平直,冲孔定位准确。
三、如何提高模具的使用寿命
对用户来讲,提高模具的使用寿命可以大大降低冲压成本。影响模具使用寿命的因素如下:
1、材料的类型及厚度;
2、是否选择合理的下模间隙;
3、模具的结构形式;
4、材料冲压时是否有良好的润滑;
5、模具是否经过特殊的表面处理;
6、如镀钛、碳素氮化钛;
7、上下转塔的对中性;
8、调整垫片的合理使用;
9、是否适当采用斜刃口模具;
10、机床模座是否已经磨损;
四、冲压特殊尺寸孔应注意的问题
1、最小孔径冲φ0.8——φ1.6范围的冲孔请用特殊冲头。
2、厚板冲孔时,相对于加工孔径,请使用大一号的模具。注意:此时,若使用通常大小的模具,会造成冲头螺纹的破损。
3、冲头刃口部分,最小宽度与长度的比例一般不应小于1:10。
4、冲头刃口部分最小尺寸与板厚的关系。建议冲头刃口部分最小尺寸取板厚的2倍。
五、模具的刃磨
1、模具刃磨的重要性
定期刃磨模具是冲孔质量一致性的保证。定期刃磨模具不仅能提高模具的使用寿命而且能提高机器的使用寿命,要掌握正确的刃磨时机。
2、模具需要刃磨的具体特征
对于模具的刃磨,没有一个严格的打击次数来确定是否需要刃磨。主要取决于刃口的锋利程度。主要由以下三个因素来决定:
①检查刃口的圆角,如果圆角半径达到R0.1毫米(最大R值不得超过0.25毫米)就需要刃磨。
②检查冲孔质量,是否有较大的毛刺产生?
③通过机器冲压的噪声来判断是否需要刃磨。如果同一副模具冲压时噪声异常,说明冲头已经钝了,需要刃磨。
注:刃口边缘部变圆或刃口后部粗糙,也要考虑刃磨。
3、刃磨的方法
模具的刃磨有多种方法,可采用专用刃磨机也可在平面磨床上实现。冲头、下模刃磨的频度一般为4:1,刃磨后请调整好模具高度。
①不正确刃磨方法的危害:不正确的刃磨会加剧模具刃口的迅速破坏,致使每次刃磨的打击次数大大缩小。
②正确的刃磨方法的益处:定期刃磨模具,冲孔的质量和精度可以保持稳定。模具的刃口就损坏较慢,寿命更长
4、刃磨规则
模具刃磨时要考虑下面的因素:
①刃口圆角在R0.1-0.25毫米大小情况下要看刃口的锋利程度。
②砂轮表面要清理干净。
③建议采用一种疏松、粗粒、软砂轮。如WA46KV
④每次的磨削量(吃刀量)不应超过0.013毫米,磨削量过大会造成模具表面过热,相当于退火处理,模具变软,大大降低模具的寿命。
⑤刃磨时必须加足够的冷却液。
⑥磨削时应保证冲头和下模固定平稳,采用专用的工装夹具。
⑦模具的刃磨量是一定的,如果达到该数值,冲头就要报废。如果继续使用,容易造成模具和机器的损坏,得不偿失。
⑧刃磨完后,边缘部要用油石处理,去掉过分尖锐的棱线。
⑨刃磨完后,要清理干净、退磁、上油。
注:模具刃磨量的大小主要取决于所冲压的板材的厚度。
六、冲头使用前应注意
1、存放
①用干净抹布把上模套里外擦干净。
②存放时小心表面不要出现刮痕或凹痕。
③上油防锈。
2、使用前准备
①使用前彻底清洁上模套。
②查看表面是否有刮、凹痕。如有,用油石去除。
③里外上油。
3、安装冲头于上模套时应注意事项
①清洁冲头,并给其长柄上油。
②在大工位模具上把冲头插入上模套底部,不能用力。不能用尼龙锤。安装时,不能通过旋紧上模套上的螺栓来固定冲头,只有在冲头正确定位后才能旋紧螺栓。
4、安装上模组合入转塔
如果想延长模具使用寿命,上模套外直径和转塔孔之间的间隙要尽可能地小。所以请小心执行下列程序。
①清洁转塔孔的键槽和内直径并上油。
②调整上模导套的键槽,使之与转塔孔的键吻合。
③把上模套导直直地插入塔孔,小心不能有任何倾斜。上模导套应该靠自身重量滑入转塔孔。
④如果上模套向一边倾斜,可用尼龙锤之类的软材料工具把它轻轻敲正重复敲击直至上模导套依靠自身重量滑入正确位置。
注意:不能用力于上模导套外直径,只能在冲头顶上用力。不能敲击上模套顶部,以免损坏转塔孔,缩短个别工位使用寿命。
七、模具的检修
如果冲头被材料咬住,取不出来,请按如下所记项目检查。
1、冲头、下模的再刃磨。刃口锋利的模具能加工出漂亮的切断面,刃口钝了,则需要额外的冲压力,而且工件断面粗糙,产生很大的抵抗力,造成冲头被材料咬住。
2、模具的间隙。模具的间隙如果相对板厚选得不合适,冲头在脱离材料时需要很大的脱模力。如果是这个原因冲头被材料咬住,请更换合理间隙的下模。正全科技微信内容真不错,值得关注!!
3、加工材料的状态。材料弄脏了、或者有污垢时,脏东西附着到模具上,使得冲头被材料咬住而无法加工。
4、有变形的材料。翘曲的材料在冲完孔后,会夹紧冲头,使得冲头被咬住。有翘曲的材料,请弄平整后再加工。
5、弹簧的过度使用。会使得弹簧疲劳。请时常注意检查弹簧的性能。
八、注油
油量和注油次数视加工材料的条件而定。冷轧钢板、耐蚀钢板等无锈无垢的材料,要给模具注油,注油点为导套、注油口、刀体与导套的接触面、下模等。油用轻机油。
有锈有垢的材料,加工时铁锈微粉会吸入冲头和导套之间,产生污垢,使得冲头不能在导套内自由滑动,这种情况下,如果上油,会使得锈垢更容易沾上,因此冲这种材料时,相反要把油擦干净,每月分解一回,用汽(柴)油把冲头、下模的污垢去掉,重新组装前再擦干净。这样就能保证模具有良好的润滑性能。
九、模具使用过程中经常出现的问题及解决方法
问题一、板材从夹钳口脱出
原因:模具卸料不完全
解决办法:
1、采用带斜度的冲头
2、在板材上涂润滑液
3、采用重载模具
问题二、模具磨损严重
原因:不合理的模具间隙(偏小)
解决办法:增加模具间隙
原因:上下模座不对中
解决办法:
1、工位调整,上下模对中
2、转塔水平调整
原因:没有及时更换已经磨损的模具导向组件及转塔的镶套
解决办法:更换
原因:冲头过热
解决办法:
1、在板料上加润滑液
2、在冲头和下模之间保证润滑
3、在同一个程序中使用多套同样规格尺寸的模具
原因:刃磨方法不当,造成模具的退火,从而造成磨损加剧
解决办法:
1、采用软磨料砂轮
2、经常清理砂轮
3、小的吃刀量
4、足量的冷却液
原因:步距小
解决办法:
1、增大步距
2、采用桥式步冲
问题三、冲头带料及冲头粘连
原因:不合理的模具间隙(偏小)
解决办法:增加模具间隙
原因:冲头刃口钝化
解决办法:及时刃磨
原因:润滑不良
解决办法:改善润滑条件
问题四、废料反弹
原因:下模问题
解决办法:
1、采用防弹料下模
2、对于小直径孔间隙减少10%
3、直径大于50.00毫米,间隙放大
4、凹模刃口侧增加划痕
原因:冲头方面
解决办法:
1、增加入模深度
2、安装卸料聚胺酯顶料棒
3、采用斜刃口
问题五、卸料困难
原因:不合理的模具间隙(偏小)
解决办法:增加模具间隙
原因:冲头磨损
解决办法:及时刃磨
原因:弹簧疲劳
解决办法:更换弹簧
原因:冲头粘连
解决办法:除去粘连
问题六、冲压噪音
原因:卸料困难
解决办法:
1、增加下模间隙、良好润滑
2、增加卸料力
3、采用软表面的卸料板
原因:板料在工作台上及转塔内的支撑有问题
解决办法:
1、采用球面支撑模具
2、减小工作尺寸
3、增加工作厚度
4、板料厚
5、采用斜刃冲头
十、使用特殊成型工具的注意事项
1、不同型号的机器滑块的行程不同,因此要注意成型模具封闭高度的调整。
2、一定要保证成型充分,因此需要仔细调整,每次调整量最好不要超过0.15毫米,如果调整量过大,容易造成机器的损坏和模具的损坏。
3、对于拉伸成型,请选用轻型弹簧组件,以防止板料的撕裂,或因变形不均匀卸料困难等。
4、在成型模具周围安装球型支撑模具,防止板料倾斜。
5、成型位置应当尽量远离夹钳。
6、成型加工最好放在加工程序的最后来实现。
7、一定要保证板材良好的润滑。
8、定货时注意特殊成型工具的让位问题,如果两个成型的距离比较近,请一定要跟本公司销售员进行沟通。
9、因为成型工具需要较长的卸料时间,因此成型加工时一定要采用低速,最好要有延时。
十一、使用长方形切断刀的注意事项
1、步距尽量大,要大于整个刀具长度的80%。
2、最好通过编程来实现跳跃步冲。
3、建议选用斜刃口模具。
十二、在不超过机器公称力的情况下如何冲孔
生产过程中需要冲大于114.3mm直径的圆孔。如此大的孔会超出机器公称力上限,特别对于高剪切强度材料。通过多次冲孔的方法冲出大尺寸孔可以解决这一问题。使用小尺寸模具沿大圆周长剪切可以降低一半或更多的冲压力,在你已经拥有的模具中可能大部分模具都能做到。
十三、一个冲大圆孔的简易方法
这种凸透镜的模具可被制成你所需半径尺寸。如果孔径超出冲床公称力,我们推荐使用(A)方案。用此模具冲出圆形的周边。如果孔径能在冲床公称力范围内冲成,那么一个放射形模具和一凸透镜模具就能在四次之内冲压出所需的孔而无须旋转模具(B)
十四、最后才向下成形
当选用成形模具时,应避免进行向下成形操作,因为这样会占用太多垂直空间和导致额外的平整或弯曲板材工序。向下成形也可能陷入下模,然后被拉出转塔,然而,如果向下成形是唯一的工艺选择,那么应该把它作为对板材的最后一步处理工序。
十五、防止材料扭曲
如果你需要在板材上冲切大量孔而板材又不能保持平整,成因可能是冲压应力累积。冲切一个孔时,孔周边材料被向下拉伸,令板材上表面拉应力增大下冲运动也导致板材下表面压应力增大。对于冲少量的孔,结果不明显,但随着冲孔数目的增加,拉应力和压应力也成倍增加直到令板材变形。
消除这种变形的方法之一是:每隔一个孔冲切,然后返回冲切剩余的孔。这虽然在板材上产生相同的应力,但瓦解了因同向连续一个紧接一个地冲切而产生拉应力/压应力积聚。如此也令第一批孔分担了第二批孔的部变形效应。
十六、如果你的不锈钢翻边变形
在制造翻边之前向材料施用优质成形润滑剂,这能令材料更好地从模具中分离出来,在成形时顺畅地在下模表面移动。如此给予材料一个更好的机会去分布被弯曲和被拉伸时产生的应力,防止在成形翻边孔边上出现的变形和翻边孔底部的磨损。
十七、克服卸料困难的几点建议
1、使用带有细芯胶粒的冲头;
2、增加下模间隙;
3、检查弹簧的疲劳程度;
4、使用重载型模具;
5、适当采用斜刃口模具;
6、润滑板材;
7、大工位模具需要安装聚胺脂卸料头。
十八、造成废料反弹的主要原因
1、刃口的锋利程度:刃口的圆角越大,越容易造成废料反弹;
2、模具的入模量:每个工位模具冲压时,入模量的要求是一定的,入模量小,易造成废料反弹;
3、模具的间隙是否合理:不合理的模具间隙,易造成废料反弹;
4、被加工板材的表面是否有油污。


以上是贤集网小编为大家介绍的冲压模具结构、分类、材料的种类及特性、设计制作技巧。冲压模具是工业之母,现在的产品绝大部分都用冲压模具生产的,只有冲压模具的高效率才能使产品达到量产,提高效率,降低成本。在目前中国工业化进程高速发展的时代,冲压模具行业仍然是个朝阳行业,仍然是个充满机遇的行业!冲压模具是工业领域最重要的基石之一,在制造业中扮演着至关重要的角色。即便是高度工业化的发达国家,同样离不开模具发展。比如美国、日本,模具行业仍在工业总产值中占据重要地位。冲压模具行业竞争门槛不高,全国有超过3万家的模具生产制造企业。显然,供需失衡是模具行业发展的主要问题之一。除了内部竞争,发达国家模具企业加快海外拓展,进一步加剧了竞争。

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