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      五金沖壓模具的結構

      發布日期:2019-04-12 16:43:46 點擊:917

      經過多年冷沖壓模具的設計實踐使我深深體會到,設計的冷沖壓模具的結構否合理,是否好用,對能否生產出合格的工件,開發的新產品能否成功,是至關重要的。一套模具,結構簡單的不過幾十個零部件組成。但是,我們絕不能小看它。在剛開始設計時,是選何種模具結構形式,是選正裝模具結構(即凹模安裝在下模座上)呢?還是倒(反)裝模具結構(即凸模安裝在下模座上)?是選單工序模具結構呢?還是選復合模具結構?是擺在我們每個模具工作者面前的一個非常值得深入探討的話題,這里面是大有文章可做的。

      1 何時選用正裝模具結構(由于加精度要求不高,生產批量不大的工件,在很多生產企業都普遍存在。故只討論無導向裝置的單工序模)

      1.1 正裝模具的結構特點

      正裝模具的結構特點是凹模安裝在下模座上。故無論是工件的落料、沖孔,還是其它一些工序,工件或廢料能非常方便的落入沖床工作臺上的廢料孔中。因此在設計正裝模具時,就不必考慮工件或廢料的流向。因而使設計出的模具結構非常簡單,非常實用。

      1.2 正裝模具結構的優點

      (1)因模具結構簡單,可縮短模具制造周期,有利于新產品的研制與開發。

      (2)使用及維修都較方便。

      (3)安裝與調整凸、凹模間隙較方便(相對倒裝模具而言)。

      (4)模具制造成本低,有利于提高企業的經濟效益。

      (5)由于在整個拉伸過程中,始終存在著壓邊力,所以適用于非旋轉體件的拉抻(看五金科技,1997;6:42~44)。

      1.3 正裝模具結構的缺點

      (1)由于工件或廢料在凹模孔內的積聚,增加了凹模孔內的小組漲力。因此凹必須增加壁厚,以提高強度。

      (2)由于工件或廢料在凹模孔內的積聚,所以在一般情況下,凹模刃口就必須要加工落料斜度。在有些情況下,還要加工凹模刃口的反面孔(出料孔)。因而即延了模具的制作周期,又嗇了模具的加工費用。


      1.4 正裝模具結構的選用原則

      綜上所述可知,我們在設計沖模時,應遵循的設計原則是:應優先選用正裝模具結構。只有在正裝模具結構下能滿足工件技術要求時,才可以考慮采用其它形式的模具結構。

      2 何時選用倒(反)裝模具結構

      2.1 倒裝模具的結構特點

      倒裝模具的結構特點是凸模安裝在下模座上,故我們就必須采用彈壓卸料裝置將工件或廢料從凸模上卸下。而它的凹模是安裝在模座上,因而就存在著如何將凹孔內的工件或廢件從孔中排出的問題。圖1這套倒裝模是利用沖床上的打料裝置,通過打料桿9將工件或廢料打下,在打料桿9將工件或廢料打下的一瞬間,利用壓縮空氣將工件或廢料吹走,以免落到工件或坯料上,使模具損壞。另外需注意的一點就是,當沖床滑塊處于死點時,卸料圈5的上頂面,應比凸模高出約0.20~0.30mm。即必須將坯料壓緊后,再進行沖裁。以免坯料或工件在沖裁時移動,達不到精度要求。


      1.上模座 2.頂桿 3.卸料圈固定座 4.凸模座 5.卸料圈
      6.凸模 7.工件 8.凹模 9打料桿 10.上模座


      2.2 倒裝模具結構的優點

      (1)由于采用彈壓卸料裝置,使沖制出的工件平整,表面質量好。
      (2)由于采用打料桿將工件或廢料從凹模孔中打下,因而工件或廢料不在凹模孔內積聚,可減少工件可廢料對孔的漲力。從而可減少凹模的壁厚,使凹模的外形尺寸縮小,節約模具材料。

      (3)由于工件或廢料不在凹模孔內積聚,可減少工件或廢料對模刃口的磨損,減少凹模的刃磨次數,從而提高了凹模的使用壽命。

      (4)由于工件或廢料不在凹模也內積聚,因此也就沒有必要加工凹模的反面孔(出料孔)。可縮短模具制作周期,降低模具加工費用。

      (5)由于壓邊力只在平板坯料沒有完全被拉入凹模前起作用,所以適用于旋轉體體的拉伸。如圖2中的圓筒形件(參看五金科技,1997;6:42~44)。

      2.3 倒裝模具結構的缺點

      (1)模具結構較復雜(相對正裝模具而言)。

      (2)安裝與調整凸凹模之間的間隙較困難(相對正裝模而言)。

      (3)工件或廢料的排除麻煩(最好使用壓縮空氣將其吹走)。

      2.4 倒裝模具結構的選用原則

      綜上所述可知,只有當工件表面要求平整、外形輪廓較復雜、外形輪廓不對稱、或坯料較薄時的沖裁,以及旋轉體件拉伸時,才選用倒裝模具結構。

      3 何時選用單工序模具結構

      3.1 單工序模具結構的特點

      所謂單工序模具結構,就是在沖床的一次行程內,只能完成一道工序。

      3.2 單工序模具結構的優點

      (1)模具結構簡單,制造周期短,加工成本低;

      (2)模具通用性好,不受沖壓件尺寸的限制即適合于中小型沖壓的生產;也適合于一些外形尺寸較大、厚度較厚的沖壓件的生產。

      3.3 單工序模具結構的缺點

      (1)制件精度不高;

      (2)生產效率低。

      3.4 單工序模具結構的選用原則

      綜上所述可知,對一些精度要求不高,生產批量不大的工件,采用單工序模具還是比較合適的。尤其是現在我們家實行的是社會主義市場經濟。新產品的開發與研制對每個企業來說,都是至關重要的。而對一些需要沖壓生產的新產品來說,就提出了一個要求:要求研制周期短,開發速度快,制造成本低。因內有這樣開發出的磨擦產品才能迅速占領市場。而在這一點上,單工序模具就更能滿足這一要求,所以就顯得更實用一些。


      4 何時選用復合模具結構

      4.1 復合模具結構的特點

      所謂復合模具結構,就是在沖床的一次行程內,完成兩道以上的沖壓工序。在完成這些工序過程中,沖件材料無需進給移動。圖2就是一套落料、拉伸的圓筒形件的復合模具。這套模具的工藝流程必須是先落料、后拉伸。因只有這樣才不致于使圓筒形件拉裂。為保證這一工藝流程的順利進行,就必須使落料凹模2的高度h1,比拉伸凸模4的高度h2,高出約1.2t~1.5t(t為料厚)。另外需注意的一點就是,當沖床滑塊處于上死點時,壓邊圈3的上頂面,應比落料凹模2的高度h1,高出約0.20~0.30mm。即必須將坯料壓緊,再進行沖裁。在整個沖壓過程中,壓邊圈3起的作用是,在沖裁開始時,先將坯料壓緊;而當拉伸完成后,又將工件6從拉伸凸模4下頂出。即一個零部件在一套模具中起到兩種作用。另外打料板8在這套復合模中起到的作用,與《對幾種拉伸模具結構的探討》)刊登在《五金科技》,1997;6:42~44)這篇文章中論述的打料板7起的作用是一致的,所以就不再贅述了。總之,出發點只有一個,即為了使設計出的模具結構簡單、實用,就應最大限度的發揮每一個零部件的功能。


      1.下模座 2.落料凹模 3.壓邊圈 4.拉伸凸模 5.凸凹模
      6.工件 7.卸料板 8.打料板 9上模座 10.頂桿


      4.2 復合模具結構的優點

      (1)制件精度高。由于是在沖床的一次行程內,完成數道沖壓工序。因而不存在累積定位誤差。使沖出的制件內外形相對位置及各件的尺寸一致性非常好,制件平直。適宜沖制薄料和脆性或軟質材料。

      (2)生產效率高。

      (3)模具結構緊湊,面積較小。

      4.3 復合模具結構的缺點

      (1)凸凹模璧厚不能太薄(外形與內形、內形與內形),以免影響強度。

      (2)凸凹模刃磨有時不方便。尤其是在凸凹模即沖裁,又成形的情況時。如圖2中的凸凹模5(如生產批量大,條件許可時,可將凸凹模刃口部分和盛開部分分開設計)。


      4.4 復合模具結構的選用原則
      綜上所述可知,只有當制件精度要求高,生產批量大,表面要求平整時,才選用復合模具結構。

      5 結束語
      通過以上對幾種模具結構的分析、比較,我們可以看出。模具結構也如同世界上的任何事物一樣,都存在兩重性。即有利的一面,也有弊的一面。十全十美的事物是不存在的。因此我們在選用模具結構時,應根據各種模具的結構形式,權衡利弊,綜合加以考慮。絕不能根據條條、框框,生搬硬套。應充分根據每個生產企業的生產規模、沖壓設備狀況和模具加工能力的實際情況,靈活掌握。總之,只要我們每個模具工作者互相交流經驗,取長補短、敢于創新、敢于探索、勇于實踐,就一定會有許多結構新穎、簡單、使用維修方便、操作安全的模具結構涌現出來。 

      經過多年冷沖壓模具的設計實踐使我深深體會到,設計的冷沖壓模具的結構是否合理,是否好用,對能否生產出合格的工件,開發的新產品能否成功,是至關重要的。一套模具,結構簡單的不過幾十個零部件組成。但是,我們絕不能小看它。在剛開始設計時,是選何種模具結構形式,是選正裝模具結構(即凹模安裝在下模座上)呢?還是倒(反)裝模具結構(即凸模安裝在下模座上)?是選單工序模具結構呢?還是選復合模具結構?這是擺在我們每個模具工作者面前的一個非常值得深入探討的話題,這里面是大有文章可做的。 

      1 何時選用正裝模具結構(由于加精度要求不高,生產批量不大的工件,在很多生產企業都普遍存在。故只討論無導向裝置的單工序模) 

      1.1 正裝模具的結構特點 

      正裝模具的結構特點是凹模安裝在下模座上。故無論是工件的落料、沖孔,還是其它一些工序,工件或廢料能非常方便的落入沖床工作臺上的廢料孔中。因此在設計正裝模具時,就不必考慮工件或廢料的流向。因而使設計出的模具結構非常簡單,非常實用。 

      1.2 正裝模具結構的優點 

      (1)因模具結構簡單,可縮短模具制造周期,有利于新產品的研制與開發。 

      (2)使用及維修都較方便。 

      (3)安裝與調整凸、凹模間隙較方便(相對倒裝模具而言)。 

      (4)模具制造成本低,有利于提高企業的經濟效益。 

      (5)由于在整個拉伸過程中,始終存在著壓邊力,所以適用于非旋轉體件的拉抻(
      參
      看五金科技,1997;6:42~44)。 

      1.3 正裝模具結構的缺點 

      (1)由于工件或廢料在凹模孔內的積聚,增加了凹模孔內的小組漲力。因此凹必須增加壁厚,以提高強度。 

      (2)由于工件或廢料在凹模孔內的積聚,所以在一般情況下,凹模刃口就必須要
      加工落料斜度。在有些情況下,還要加工凹模刃口的反面孔(出料孔)。因而即延長
      了模具的制作周期,又嗇了模具的加工費用。


      1.4 正裝模具結構的選用原則 

      綜上所述可知,我們在設計沖模時,應遵循的設計原則是:應優先選用正裝模具結構。只有在正裝模具結構下能滿足工件技術要求時,才可以考慮采用其它形式的模具結構。 

      2 何時選用倒(反)裝模具結構 

      2.1 倒裝模具的結構特點 

      倒裝模具的結構特點是凸模安裝在下模座上,故我們就必須采用彈壓卸料裝置將工件或廢料從凸模上卸下。而它的凹模是安裝在模座上,因而就存在著如何將凹孔內的工件或廢件從孔中排出的問題。圖1這套倒裝模是利用沖床上的打料裝置,通過打料桿9將工件或廢料打下,在打料桿9將工件或廢料打下的一瞬間,利用壓縮空氣將工件或廢料吹走,以免落到工件或坯料上,使模具損壞。另外需注意的一點就是,當沖床滑塊處于死點時,卸料圈5的上頂面,應比凸模高出約0.20~0.30mm。即必須將坯料壓緊后,再進行沖裁。以免坯料或工件在沖裁時移動,達不到精度要求。 

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      1.上模座 2.頂桿 3.卸料圈固定座 4.凸模座 5.卸料圈 
      6.凸模 7.工件 8.凹模 9打料桿 10.上模座


      2.2 倒裝模具結構的優點 

      (1)由于采用彈壓卸料裝置,使沖制出的工件平整,表面質量好。 
      (2)由于采用打料桿將工件或廢料從凹模孔中打下,因而工件或廢料不在凹模孔內積聚,可減少工件可廢料對孔的漲力。從而可減少凹模的壁厚,使凹模的外形尺寸縮小,節約模具材料。 

      (3)由于工件或廢料不在凹模孔內積聚,可減少工件或廢料對模刃口的磨損,減少凹模的刃磨次數,從而提高了凹模的使用壽命。 

      (4)由于工件或廢料不在凹模也內積聚,因此也就沒有必要加工凹模的反面孔(出料孔)。可縮短模具制作周期,降低模具加工費用。 

      (5)由于壓邊力只在平板坯料沒有完全被拉入凹模前起作用,所以適用于旋轉體體的拉伸。如圖2中的圓筒形件(參看五金科技,1997;6:42~44)。 

      2.3 倒裝模具結構的缺點 

      (1)模具結構較復雜(相對正裝模具而言)。 

      (2)安裝與調整凸凹模之間的間隙較困難(相對正裝模而言)。 

      (3)工件或廢料的排除麻煩(最好使用壓縮空氣將其吹走)。 

      2.4 倒裝模具結構的選用原則 

      綜上所述可知,只有當工件表面要求平整、外形輪廓較復雜、外形輪廓不對稱、或坯料較薄時的沖裁,以及旋轉體件拉伸時,才選用倒裝模具結構。 

      3 何時選用單工序模具結構 

      3.1 單工序模具結構的特點 

      所謂單工序模具結構,就是在沖床的一次行程內,只能完成一道工序。 

      3.2 單工序模具結構的優點 

      (1)模具結構簡單,制造周期短,加工成本低; 

      (2)模具通用性好,不受沖壓件尺寸的限制即適合于中小型沖壓的生產;也適合于一些外形尺寸較大、厚度較厚的沖壓件的生產。 

      3.3 單工序模具結構的缺點 

      (1)制件精度不高; 

      (2)生產效率低。 

      3.4 單工序模具結構的選用原則 

      綜上所述可知,對一些精度要求不高,生產批量不大的工件,采用單工序模具還是比較合適的。尤其是現在我們
      國
      家實行的是社會主義市場經濟。新產品的開發與研制對每個企業來說,都是至關重要的。而對一些需要沖壓生產的新產品來說,就提出了一個要求:要求研制周期短,開發速度快,制造成本低。因內有這樣開發出的磨擦產品才能迅速占領市場。而在這一點上,單工序模具就更能滿足這一要求,所以就顯得更實用一些。 


      4 何時選用復合模具結構 

      4.1 復合模具結構的特點 

      所謂復合模具結構,就是在沖床的一次行程內,完成兩道以上的沖壓工序。在完成這些工序過程中,沖件材料無需進給移動。圖2就是一套落料、拉伸的圓筒形件的復合模具。這套模具的
      工藝
      流程必須是先落料、后拉伸。因只有這樣才不致于使圓筒形件拉裂。為保證這一工藝流程的順利進行,就必須使落料凹模2的高度h1,比拉伸凸模4的高度h2,高出約1.2t~1.5t(t為料厚)。另外需注意的一點就是,當沖床滑塊處于上死點時,壓邊圈3的上頂面,應比落料凹模2的高度h1,高出約0.20~0.30mm。即必須將坯料壓緊,再進行沖裁。在整個沖壓過程中,壓邊圈3起的作用是,在沖裁開始時,先將坯料壓緊;而當拉伸完成后,又將工件6從拉伸凸模4下頂出。即一個零部件在一套模具中起到兩種作用。另外打料板8在這套復合模中起到的作用,與《對幾種拉伸模具結構的探討》)刊登在《五金科技》,1997;6:42~44)這篇文章中論述的打料板7起的作用是一致的,所以就不再贅述了。總之,出發點只有一個,即為了使設計出的模具結構簡單、實用,就應最大限度的發揮每一個零部件的功能。 

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      1.下模座 2.落料凹模 3.壓邊圈 4.拉伸凸模 5.凸凹模 
      6.工件 7.卸料板 8.打料板 9上模座 10.頂桿


      4.2 復合模具結構的優點 

      (1)制件精度高。由于是在沖床的一次行程內,完成數道沖壓工序。因而不存在累積定位誤差。使沖出的制件內外形相對位置及各件的尺寸一致性非常好,制件平直。適宜沖制薄料和脆性或軟質材料。 

      (2)生產效率高。 

      (3)模具結構緊湊,面積較小。 

      4.3 復合模具結構的缺點 

      (1)凸凹模璧厚不能太薄(外形與內形、內形與內形),以免影響強度。 

      (2)凸凹模刃磨有時不方便。尤其是在凸凹模即沖裁,又成形的情況時。如圖2中的凸凹模5(如生產批量大,條件許可時,可將凸凹模刃口部分和盛開部分分開設計)。 


      4.4 復合模具結構的選用原則 
      綜上所述可知,只有當制件精度要求高,生產批量大,表面要求平整時,才選用復合模具結構。 

      5 結束語 
      通過以上對幾種模具結構的分析、比較,我們可以看出。模具結構也如同世界上的任何事物一樣,都存在兩重性。即有利的一面,也有弊的一面。十全十美的事物是不存在的。因此我們在選用模具結構時,應根據各種模具的結構形式,權衡利弊,綜合加以考慮。絕不能根據條條、框框,生搬硬套。應充分根據每個生產企業的生產規模、沖壓設備狀況和模具加工能力的實際情況,靈活掌握。總之,只要我們每個模具工作者互相交流經驗,取長補短、敢于創新、敢于探索、勇于實踐,就一定會有許多結構新穎、簡單、使用維修方便、操作安全的模具結構涌現出來。 

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