模具是汽车工业的基础工艺装备,在汽车生产中90%以上的零部件都需要依靠模具成形。制造一辆普通轿车约需1500套模具,冲压模具约占1000余套。在新车型的开发中,90%的工作量都是围绕车身型面的改变而进行的。在新车型的开发费用中,约有60%用于车身和冲压工艺及装备的开发。在整车制造成本中约40%为车身冲压件及其装配的费用。
在国内外汽车模具行业的发展中,模具技术呈现出以下几大发展趋势。
CAM软件是制造汽车模具中必不可少的一部分,WorkNC CAM软件是世界领先的模具制造2-5轴CNC编程软件,目前国内很多知名汽车厂商都在使用WorkNC,比如:上海赛科利、泛亚汽车、小糸车灯、冠东车灯、宇通客车都是我们的客户。
WorkNC广泛应用于汽车行业中的的汽车内外覆盖件、四门两盖、车灯、仪表盘、翼子板、油泥模型、伐木模型、泡沫模型、压铸模、轮胎轮毂、保险杠等。
数字化模具已成主流
近年来得到迅速发展的数字化模具技术,是解决汽车模具开发中所面临的许多问题的有效途径。所谓数字化模具技术,就是计算机技术或计算机辅助技术(CAX)在模具设计制造过程中的应用。总结国内外汽车模具企业应用计算机辅助技术的成功经验,数字化汽车模具技术主要包括以下方面:
①可制造性设计(DFM),即在设计时考虑和分析可制造性,保证工艺的成功。
②模具型面设计的辅助技术,发展智能化的型面设计技术。
③CAE辅助分析和仿真冲压成形的工艺过程,预测和解决可能出现的缺陷和成形问题。
④用三维的模具结构设计取代传统的二维设计。
⑤模具的制造过程采用CAPP、CAM和CAT技术。
⑥在数字化技术指导下处理解决试模过程中和冲压生产中出现的问题。
冲压成形过程模拟(CAE)
近年来,随着计算机软件和硬件的快速发展,冲压成形过程的模拟技术(CAE)发挥着越来越重要的作用。在美国、日本、德国等发达国家,CAE技术已成为模具设计制造过程的必要环节,广泛用于预测成形缺陷,优化冲压工艺与模具结构,提高了模具设计的可靠性,减少了试模时间。国内许多汽车模具企业在CAE的应用中也取得了显著进步,获得了良好的效果。CAE技术的应用可大大节省试模的成本,缩短冲压模具的开发周期,已成为保证模具质量的重要手段。CAE技术正逐步使模具设计由经验设计转变为科学设计。
模具先进加工自动化
先进的加工技术与装备是提高生产率和保证产品质量的重要基础。在先进的汽车模具企业中配有双工作台的数控机床、自动换刀装置(ATC)、自动加工的光电控制系统、工件在线测量系统等已不鲜见。数控加工已由单纯的型面加工发展到型面和结构面的全面加工,由中低速加工发展到高速加工,加工自动化技术发展十分迅速。
测量技术纳入模具自动化
从CAD、CAM到各种加工技术,CNC、EDM、线切割还包括测量技术。我们不能简单理解测量就是测量精度。测量可以实现测量自动化,从CAD模型中所设定精度要求以及工艺要求,系统就可以了解所要测量的地方,从而产生真正的测量程序。除了程序,还包括与现场的集成。通过RFID读取,就可以下载程序,自动产生检测报告。
广泛应用的高强度钢
高强度钢由于在屈强比、应变硬化特性、应变分布能力和碰撞吸能等方面具有优良的特性,在汽车上的使用量不断增加。目前,在汽车冲压件上使用的高强度钢主要有烤漆硬化钢(BH钢)、双相钢(DP钢)、相变诱导塑性钢(TRIP钢)等。国际超轻车身项目(ULSAB)预计2010年推出的先进概念车型(ULSAB—AVC)中97%的材料为高强度钢,先进高强度钢板在整车用材的比重将超过60%,而其中双相钢的比例将占车用钢板的74%。
高强度钢板冲压技术亟待突破
现在大量采用的以IF钢为主的软钢系列将被高强度钢板系列替代,高强度低合金钢将被双相钢和超高强度钢板替代。目前,国内汽车零件高强度钢板的应用还多限于结构件与梁类件,所用材料的抗拉强度多在500MPa以下。因此,迅速掌握高强度钢板冲压技术,是我国汽车模具行业亟待解决的一个重要问题。
级进模是未来发展重点
随着汽车冲压生产高效化和自动化的发展,级进模在汽车冲压件的生产中应用将更加广泛。形状复杂的冲压件,特别是一些按传统工艺需要多副冲模分序冲制的中小型复杂冲压件,越来越多地采用级进模成形。模具大师微信内容不错,值得关注。级进模是一种高新技术模具产品,技术难度大,制造精度要求高,生产周期长。多工位级进模将是我国重点发展的模具产品之一。
重视高性能模具材料技术研发
模具材料的质量和性能是影响模具质量、寿命和成本的重要因素。近年来,除了不断有多种高韧性和高耐磨性冷作模具钢、火焰淬火冷作模具钢、粉末冶金冷作模具钢推出外,国外在大中型冲压模具上选用铸铁材料,是一个值得关注的发展趋势。球墨铸铁具有良好的强韧性和耐磨性,其焊接性能、可加工性、表面淬火性能也都较好,而且成本比合金铸铁低,因此在汽车冲压模具中应用较多。
科学化与信息化管理
汽车模具技术发展的另一个重要方面是管理的科学化与信息化。管理的科学化使模具企业不断地向准时制造(Just-in-TimeManufacturing)和精益生产(LeanProduction)的方向发展,企业管理更加精准,生产效率大幅提高,无效的机构、环节和人员不断精简。随着现代管理技术的进步,许多先进的信息化的管理工具,包括企业资源管理系统(ERP)、客户关系管理(CRM)、供应链管理(SCM)、项目管理(PM)等,在模具企业得到应用。
模具设计基本原则:
①顶块的分型面距离筋位的内壁0.2~0.3mm,如下图1所示:L1的长度为0.2~0.3mm.
②当产品筋位上有圆角时,如下图2所示,设计顶块时不要把圆角设计在顶块上,但要注意顶块顶住的胶位的宽度L要≥1.5mm.当L比较小时可以建议客户改小圆角或取消此圆角
③顶块的分型面尽量避免有插穿(由于顶块是运动的部件,时间一长插穿容易错位,引起产品出飞边)。
④当顶块需要装入前模配夹线时,顶块的分型面上要作一个凸台实现精确定位。
⑤顶块的四周一定要有斜度,通常情况下四周斜度3度。(一般长时间运动后,顶块顶出后头部容易晃动,如果4周不做斜度,则在复位时容易卡死)
设计要点:
①设计顶块时如果由于结构限制要设计∮12的顶杆,则要用M6的螺钉固定,由于此螺钉在顶出时存在断裂的风险。必须要通过评审确认后才可以设计。
②当顶块用单杆固定,需要在杆尾部加止转时,止转边直接加工在B2板上。
③在订购顶块杆时长度方向上留 0.5mm的研配余量:即理论长度100,订购100.5,零件图也画100.5。
④固定杆的螺钉上要加弹簧垫圈。
⑤顶块杆深入模板的深度10~20 mm(D:顶块杆的直径)。
⑥B4板上要设计螺钉拆装孔。
同一个项目的都做成一直的头部固定方式,技术经理控制。
顶块和顶块杆用螺钉固定。(首选)
顶块和顶块杆用楔紧块固定。(其次)
顶块和顶块杆用销钉固定。(最后)
注意:当用销钉固定顶块时要注意以下两点:
销钉的摆放应和模具TOP方向垂直,防止在顶块顶出时销钉掉下来碰伤前模。
如果采用在顶块杆中间穿一个销钉固定,则一定要注意销钉直径的大小,保证杆的强度,防止杆断裂。
销钉直径约等于1/3的杆的直径即在顶块杆中间穿一个销钉后,两侧的厚度B要≥销钉孔的直径。
汽车模具一般有以下几道工序
1. 拉延成型
2. 修边冲孔(侧修侧冲)
3.翻边整形(侧翻侧整)
拉延成型::是把剪裁成一定形状的金属平板毛胚料在拉应力的 作用下,使其 变成各种形状的零件的一种冲压工艺方法。
下模
压边圈
上模
拉延模设计要点 拉延模设计要点
1. 调压垫的布置
调整垫布置紧靠压料面,每300~400一个;
调整垫对应位置,下模设置墩死块;
调整垫、墩死块、顶杆的对应位置应有立筋。
2. 压边圈上应设置素材定位器,以保证板料稳定摆放。
3. 模具端头导板应设置防反,形式为模具左侧比右侧导向 位置尺寸Y Y 向单边大10mm;导板处应设置窥视孔。
4. 应设置安全螺钉,螺钉长度应保证压边圈在上死点时有 20 mm间隙。
5. 压边圈与下模板之间应设有安全保护板,护板高度应保证压料圈在上死点时有 30 毫米的遮盖高度。
6. 上下模之间设置运输连接板。
7. 顶杆布置要求:沿分模线一周均匀分布,使压边圈受力稳定。
修边冲孔
下模
上模
压料芯
修边冲孔设计要点 修边冲孔设计要点
1.力的计算
1.冲裁力P=Lt Ltσ(N)
L:冲裁轮廓长度(mm) (mm)
t: 板件的厚度(mm) (mm)
σ:抗拉强度(σ=350N/mm2)
压料力P1=0.05P(N) P1=0.05P(N)
2.选择力源的原则
力源给压料芯施加压力从而压紧板件。力源一般分为三种:①螺旋弹簧 ②聚氨酯 ③氮气弹簧(昂贵)
根据我司实际情况,我们一般选用螺旋弹簧。
我们优先选择中载弹簧,型号为SWM 50--X(MISUMI标准))
其中““50””为弹簧的外径,““X””为所选择弹簧的长度
3.弹簧个数的计算
当上模修边刀刚要接触板件时,必须要保证板件上有足够的压料力。
P1=nkx
P1:压料力
n:弹簧的个数
k:弹簧常数(N/mm)
x:压料芯的行程ST--上模刀块的吃入量(一般为:ST--66)
4.力源分布原则
力源分布要平衡,且尽量靠近工作部位
翻边整形:是在成形毛胚的平面部分或曲面部分上使板料沿一定得曲线翻
成竖立的边缘,使之成为带有凸缘形零件的冲压成型方法。
下模
上模
压料芯
翻边整形的设计要点
力的计算
1.翻边力P=P=Lt Ltσ(NN)
L:冲裁轮廓长度(mm) (mm)
t: 板件的厚度(mm) (mm)
σ:抗拉强度(σ=350N/mm =350N/mm2)
压料力P1=0.15P(N)——内板
压料力P2=0.2P(N)——外板
2.选择力源的原则
力源给压料芯施加压力从而压紧板件。力源一般分为三种:①
螺旋弹簧 ②聚氨酯 ③氮气弹簧(昂贵)
我们一般选用螺旋弹簧。如果力不够,就选用氮气弹簧
3.力源分布原则
力源分布要平衡,且尽量靠近工作部位。
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