沖壓模具,是在冷沖壓加工中,將材料(金屬或非金屬)加工成零件(或半成品)的一種特殊工藝裝備,稱為冷沖壓模具(俗稱冷沖模)。沖壓,是在室溫下,利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力,使其產生分離或塑性變形,從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。
沖壓模具是沖壓生產必不可少的工藝裝備,是技術密集型產品。
沖壓件的質量、生產效率以及生產成本等,與模具設計和制造有直接關系。
模具設計與制造技術水平的高低,是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志之一,在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。
沖壓模具的形式很多,沖模也依工作性質,模具構造,模具材料三方面來分類。
a.沖裁模
沿封閉或敞開的輪廓線使材料產生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、
切口模、切邊模、剖切模等。
b.彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線(彎曲線)產生彎曲變形,從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。
c.拉深模 是把板料毛坯制成開口空心件,或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。
d.成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復制成形,而材料本身僅產生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。
e. 鉚合模 是借用外力使參與的零件按照一定的順序和方式連接或搭接在一起,進而形成一個整體
a.單工序模 在壓力機的一次行程中,只完成一道沖壓工序的模具。
b.復合模 只有一個工位,在壓力機的一次行程中,在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
c.級進模(也稱連續(xù)模) 在毛坯的送進方向上,具有兩個或更多的工位,在壓力機的一次行程中,在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
d.傳遞模 綜合了單工序模和級進模的特點,利用機械手傳遞系統(tǒng),實現(xiàn)產品的模內快速傳遞,可以大大提高產品的生產效率,減低產品的生產成本,節(jié)儉材料成本,并且質量穩(wěn)定可靠。
依產品加工方法的不同,可將模具分成沖剪模具、彎曲模具、抽制模具、成形模具和壓縮模具等五大類。
a. 沖剪模具:是以剪切作用完成工作的,常用的形式有剪斷沖模、下料沖模、沖孔沖模、修邊沖模、整緣沖模、拉孔沖模和沖切模具。
b.彎曲模具:是將平整的毛胚彎成一個角度的形狀,視零件的形狀、精度及生產量的多寡,乃有多種不同形式的模具,如普通彎曲沖模、凸輪彎曲沖模、卷邊沖模、圓弧彎曲沖模、折彎沖縫沖模與扭曲沖模等。
c.抽制模具:抽制模具是將平面毛胚制成有底無縫容器。
d.成形模具:指用各種局部變形的方法來改變毛胚的形狀,其形式有凸張成形沖模、卷緣成形沖模、頸縮成形沖模、孔凸緣成形沖模、圓緣成形沖模。
e.壓縮模具:是利用強大的壓力,使金屬毛胚流動變形,成為所需的形狀,其種類有擠制沖模、壓花沖模、壓印沖模、端壓沖模。
工藝零件,這類零件直接參與工藝過程的完成并和坯料有直接接觸,包括有工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等;
結構零件,這類零件不直接參與完成工藝過程,也不和坯料有直接接觸,只對模具完成工藝過程起保證作用,或對模具功能起完善作用,包括有導向零件、緊固零件、標準件及其它零件等,如表1.1.3所示。應該指出,不是所有的沖模都必須具備上述六種零件,尤其是單工序模,但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。
模具制造技術現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。隨著科學技術的發(fā)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(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合,對其實施改造,形成先進制造技術。目前又出現(xiàn)了在沖壓模內攻牙技術,引導了不少沖壓廠家為了降低成本,引起了一股搶購熱潮.
模具先進制造技術的發(fā)展主要體現(xiàn)在:
普通銑削加工采用低的進給速度和大的切削參數(shù),而高速銑削加工則采用高的進給速度和小的切削參數(shù),高速銑削加工相對于普通銑削加工具有如下特點:
a.高效
高速銑削的主軸轉速一般為15000r/min~40000r/min,最高可達100000r/min。在切削鋼時,其切削速度約為400m/min,比傳統(tǒng)的銑削加工高5~10倍;在加工模具型腔時與傳統(tǒng)的加工方法(傳統(tǒng)銑削、電火花成形加工等)相比其效率提高4~5倍。
b.高精度
高速銑削加工精度一般為10μm,有的精度還要高。
c.高的表面質量
由于高速銑削時工件溫升?。s為3°C),故表面沒有變質層及微裂紋,熱變形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1μm,減少了后續(xù)磨削及拋光工作量。
d.可加工高硬材料
可銑削50~54HRC的鋼材,銑削的最高硬度可達60HRC。
鑒于高速加工具備上述優(yōu)點,所以高速加工在模具制造中正得到廣泛應用,并逐步替代部分磨削加工和電加工。
電火花銑削加工(又稱為電火花創(chuàng)成加工)是電火花加工技術的重大發(fā)展,這是一種替代傳統(tǒng)用成型電極加工模具型腔的新技術。像數(shù)控銑削加工一樣,電火花銑削加工采用高速旋轉的桿狀電極對工件進行二維或三維輪廓加工,無需制造復雜、昂貴的成型電極。日本三菱公司最近推出的EDSCAN8E電火花創(chuàng)成加工機床,配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng),體現(xiàn)了當今電火花創(chuàng)成加工機床的水平。
目前,數(shù)控慢走絲線切割技術發(fā)展水平已相當高,功能相當完善,自動化程度已達到無人看管運行的程度。最大切割速度已達300mm2/min,加工精度可達到±1.5μm,加工表面粗糙度Ra0.1~0.2μm。直徑0.03~0.1mm細絲線切割技術的開發(fā),可實現(xiàn)凹凸模的一次切割完成,并可進行0.04mm的窄槽及半徑0.02mm內圓角的切割加工。錐度切割技術已能進行30°以上錐度的精密加工。
磨削及拋光加工由于精度高、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(shù)控成形磨床、數(shù)控光學曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光機等先進設備和技術。
產品結構的復雜,必然導致模具零件形狀的復雜。傳統(tǒng)的幾何檢測手段已無法適應模具的生產。現(xiàn)代模具制造已廣泛使用三坐標數(shù)控測量機進行模具零件的幾何量的測量,模具加工過程的檢測手段也取得了很大進展。三坐標數(shù)控測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施以及簡便的操作步驟,使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。
模具先進制造技術的應用改變了傳統(tǒng)制模技術模具質量依賴于人為因素,不易控制的狀況,使得模具質量依賴于物化因素,整體水平容易控制,模具再現(xiàn)能力強。