模具设计分析

模具设计分析（精选十篇）

模具设计分析 篇1

关键词：塑料挤出流动,数值分析,模具结构设计,优化

前言

与其他塑料成型模具设计相比,挤出模设计的难度更高。挤出模设计质量会对模具寿命及模具成本等方面产生较大影响,因此,设计人员应该注重优化挤出模设计。在传统的设计过程中,人们通常采用Trial and Error法进行设计,这种设计方法需要的成本较高。应用数值分析法通过挤出模结构参数的获得对挤出模设计优化具有一定的现实意义。

1.挤出模理论

Wilczynski针对单螺杆挤出成型过程提出一个计算机模型,并将该模型命名为SSEM。该模型能够将挤出成型的整个过程全部模拟出来,并根据已知的工艺参数对其流动特性进行合理预测。在实验过程中,实测数据与SSEM模拟结果数据之间的差异处在4%~9%范围中,该差异范围表明SSEM模型的模拟效果具有一定的可靠性[1]。

2.塑料挤出流动数值分析及其模具结构的设计优化

2.1塑料挤出流动数值分析

NGUYEN THIEN T等人针对非线性粘弹性流体提出一种流动分析的改进边界元法。在挤出异型材确定的情况下,可以运用这种方法求解挤出模的计算问题,这种方法的应用优势在于既可以被应用在塑料挤出流动数值分析中,也可以被应用在塑料挤出的反问题中。与传统的边界元法相比,运用这种该机边界元法进行分析时,CPU的计算时间发生显著缩短,在该方法得到良好运用的情况下,实际计算时间可以缩短至原本时间的70%。何红运用有限差分法对挤出流道中橡胶弯管胶料的流场进行计算。在这种方法中,通过双圆柱坐标系将偏心圆环域中幂律流动胶料的轴向层流流动计算有效转换成难度较低的矩形域流动计算。结合这种方法对速度场进行计算,可以将弯管窄隙位置和宽隙位置之间的胶料流速比值计算出来,通过实际实验结果与运用该方法进行计算得出的计算结果进行比较可以发现,这种计算方法的计算结果具有较高的准确性[2]。

2.2挤出模内场量分布

在挤出模中存在多种不同的场量分布,如温度场以及压力场等。这些场可以将熔体在模头内的实际流动情况真实的反映出来。在挤出螺杆设计的优化过程中,首先需要对流道内压力降的具体大小进行确定,对此,可以通过Botten等人提出的预报单螺杆挤出的压力扩展模型来实现相关功能。王晓枫等人通过对塑料异型材挤出模头典型流道结构的分析,得出了不同流道的压力降解析公式,运用这种公式计算可以有效促进计算时间的缩短,促进计算效率的提升[3]。

2.3设计挤出模的原则

在实际设计过程中为了保证设计出的挤出模符合相关使用标准,需要按照以下几种原则进行设计:第一,保证挤出机螺杆轴线与挤出型材截面重心位置的重合。第二,为了保证流道作用的有效发挥,应该使流道具有一定的压缩比,进而对制品的密实度产生相应的保障作用。第三,模头体积的大小会对模头作用的发挥产生相应的影响、通常情况下,模头体积越小,相关作用的发挥效果越好。因此在实际设计过程中,设计人员应该在保证强度达到使用要求的情况对,采取相关措施尽量缩小模头体积。第四,为了保证挤出模的设计质量符合相关标准,设计人员应该对零件的加工工艺性加以重视。第五,就熔体而言,加速的稳定性有利于模头成型质量的提升。因此,设计人员需要注重熔体在整个过程加速的稳定性,并尽量减少或避免减速现象的发生[4]。

2.4模具结构设计的优化

在对模具结构设计进行优化的过程中,主要涉及设计变量、目标函数等概念。其中,设计变量是指从所有的参数化模型中选出全部参数集或部分参数集。可以将设计变量看成是自变量中的一种。在实际的优化过程中,需要通过对设计变量数值的相应变化,得出最终的优化结果。目标函数则是指人们对性能或指标期望达到的最高值。在实际应用过程中,设计变量实际数值的变化,会引发目标函数数值的变化。首先需要对挤出模具流道结构进行合理的功能划分,通过这种划分建立流道的三维参数化模型。将最优化设计理论引入基于三维有限元数值分析中,在这个过程中,设计变量应该是模具不同功能段各个主要的结构参数,并将约束变量定为流道压力降的最大值。在将优化目标函数定为模头出口处型材截面不同子区域流速平均值的均方差之后,根据设计变量等相关参数完成优化数据模型的建立。该模型的建立是优化模具结构设计的基础。在实际应用过程中,设计人员需要根据具体的工程要求,对研究对象的几何区域进行相应的变动。在选择优化工具的过程中,设计人员应该以实际的研究目的为主要参考。为了保证整个优化过程的顺利进行,需要运用同一种数据库技术对该过程的各个阶段进行处理。当得出优化分析结果之后,该结果可以被直接映射到参数流道模型中。随着设计参数的不断变化,优化目标函数也会发生相应的变化,进而促进挤出模CAE/CAD双向集成的实现[5]。

3.结论

对于模具生产企业而言,挤出模设计质量的提升能够降低模具生产成本,使得模具生产企业获得更多的经济利润,进而促进企业市场竞争力的提升。由于传统的挤出模设计方法需要花费的成本较高,因此可以通过塑料挤出流动数值分析,结合流道三维参数化模型的建立,对模具结构设计进行合理优化。

参考文献

[1]刘斌.塑料挤出流动数值分析及其模具结构设计优化研究[D].大连理工大学,2003.

[2]秦升学.异型材聚合物挤出与钢塑共挤过程的有限元模拟关键技术及其机理研究[D].山东大学,2006.

[3]赵丹阳.塑料异型材挤出成型过程数值模拟及其模具设计优化[D].大连理工大学,2007.

[4]刘斌,江开勇,上官宁.塑料挤出流动数值分析及其模具结构的设计优化[J].华侨大学学报(自然科学版),2008,04:481-489.

分析模具设计与制造的发展趋势 篇2

現代意義上的逆向工程(亦稱反求技術)，實際上是根據已有零件或產品原型來構造零件或產品的三維實體模型。逆向工程的基本思惟是對已有的外來產品，通過各種丈量途徑(如坐標丈量機測得的原始數據，通過對產品進行斷層掃描或切片，再采用產業CT掃描、掃描儀掃描或數字照相等方法來獲得零件的斷層圖象)得到產品的數據信息，接著，對這些圖象或數據進行一系列處理之後再進行特征識別，然後，利用這些已識別出的特征信息，借助商品化的幾何造型軟件進行實體造型形成零件的三維實體模型，再通過對重構的實體模型進行改進，在此基礎上構造和設計出機能更好的新產品。

2)模具向高精度大型和超小型方向發展。另外，將采用計算器控制和機械手操縱的快速換模裝置和快速試模裝置技術也會得到發展和進步。跟著零件微型化及精度要求的進步，有些模具的加工精度在1um以內，這就要求發展超精加工，減少鉗工等手工操縱量。

(4)跟著熱流道技術的發展，熱流道模具在塑料模具中的比例將逐步進步。

(3)多功能復合模具將進一步發展。塑料件的精度分尺寸精度、幾何精度和外觀精度(即光澤、色調等)3種，為了能夠達到這些精度，將繼承研究高壓打針成型工藝與模具以及打針壓縮成型工藝與模具。現在是多品種小批量出產的時代，21世紀這種出產方式佔產業出產的比例將達75%以上。氣輔模具在我國已泛起，並取得良好效果。10年前，精密模具的精度一般為5um，現在已達到2—3um，不久將上市1um的精密模具。

(6)模具尺度件的應用將日益廣泛。

綜上所述，模具行業的發展遠景很好，各位有志於模具業的同仁，讓我們一起學習為國家的模具發展貢獻自己的氣力。模具要求剛性好、耐壓高，特別是精密模具的型腔應淬火，澆口密封性要好，模溫應正確控制。

(1)模具設計由經驗設計階段向理論計算和計算器輔助設計方向發展，CAD/CAM/CAE技術廣泛用於制模業，使模具結構更趨科學公道，大大進步了模具加工模具加工精度，縮短了模具設計加工周期，減少了產品開發時間。模具尺度化及模具尺度件的應用能極大的影響模具制造周期。為了適應用戶對模具制造的短交貨期、高精度、低本錢的迫切要求，模具必定會有如下發展趨勢：

。中、低熔點合金模具、噴涂成型模具、電鑄模、精鑄模、層迭模、陶瓷吸塑模、環氧樹脂模及光造型等快速經濟模具將進一步發展，快換模架和快換凸模等也將日益發展。

(8)跟著液晶及車輛和電機等產品向輕量化發展，壓鑄模的比例將不斷上昇，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度將提出越來越高的要求。

(5)跟著塑料成型工藝的精益求精與發展，氣輔模具及適應高壓打針成型等工藝的模具將隨之發展。例如，研制各種超塑性材料來制作模具，用環氧(E)、聚酯(P)或其中填充金屬(M)，玻璃(G)等增強物制作簡易模具，用E、P、P-M、E-G、E-G-M、P-G-M來制作模具,這些模具的主要特點是制造工藝簡朴、精度易控制、收縮率小、價格便宜、壽命較高，還可以用水泥和塑料制作汽車籠蓋件模具，這類模具在美、日等國家已有應用，但還需要改進進步，擴大應用范圍。

(10)模具技術含量將不斷進步，中、高檔模具比例不斷增大。一方面是制品使用周期短，另一方面花腔變化頻繁，要求模具出產周期愈短愈好，因此，開發快速經濟模具越來越引起人們正視。氣體輔助成型技術已比較成熟，它能改善塑件的內在和外觀質量，具有打針壓力低、制品變形小和易於成型壁厚差異較大的制品等長處，而且可以節約原料及進步制件出產率，從而大幅度降低本錢。使用模具尺度件不僅能縮短模具制造周期，而且能進步模具質量和降低本錢，因此，模具尺度件的應用必將日益廣泛，如塑料、沖壓模胚、頂針、司筒、螺絲和彈簧等都與形成尺度件。多色和多材質塑料成型模具也將有較快發展，這種模具縮短了產品的出產周期和裝配周期，今後在不同領域將得到發展和應用。因為采用熱流道技術的模具可以進步制件的出產率和質量，並能大幅度節約制件的原材料，因此，熱流道技術在國外發展很快，已經十分普遍。

(9)跟著以塑代鋼、以塑代木的進一步發展，塑料模的比例將不斷進步，同時，因為機械零件的復雜程度和精密的不斷進步，對塑料模的要求也將越來越高。在打針成型中，影響成型精度的最大因素是成型收縮，高壓打針成型可減小樹脂收縮率，增加塑料尺寸的不亂性。

當前整個產業出產的發展特點是產品品種多、更新快、市場競爭激烈。

(7)快速經濟模具的遠景十分廣闊。

根據展方統計，2009年共有30多個國家的500多家參展商參展，展覽面積超過30000平方米。2011年韓國國際模具及相關設備博覽會的各項工作已經開啟，北海展覽作為全球模具展在中國的合作伙伴，我們期待為中國模具企業走向國際化提供專業的參考信息，並將為更多的中國模具企業提供專業化服務。該展從1981年開始舉辦，在首爾國際博覽會議中央（KINTEX）每年舉辦一屆，至今已有30年的歷史。展會同期還將舉辦『模具與零部件貿易論壇』、『采購洽商會』、『亞洲模具聯合會(FADMA)年會』等商務流動。該展是目前全球規模最大、最具權勢巨子性的模具展之一。

展會周期：兩年一屆

展會地點：韓國首爾

中國（總）代辦代理:北海展覽

主辦單位：韓國模具產業合作社(KODMIC)

展會時間:2011年3月 16 – 20日。

展品范圍：

博覽會概況：『韓國國際模具及相關設備博覽會（INTERMOLD KOREA）』是由韓國模具產業合作社(KODMIC)舉辦的專業模具博覽會。

模具及模具制品，模具尺度件；加工中央，數控銑床、鏜床、車床、鑽床等模具加工各類金切機床；各類電加工機床，雕刻機；三坐標丈量機及其它丈量設備等；壓鑄機，各類壓力機床及試模設備；塑料機械及橡膠機械；具材料、冶金制品；模具CAD、CAM、CAE；各類模具出產用的輔料、輔助設備、包括拋光、研磨、裝配夾具等；工具、刃具，以及與模具相關的其它產品。

脱扣板级进模具设计分析 篇3

关键词：级进模；冲裁；弯曲；排样

中图分类号：Z89 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）27-0001-02

1 加工工艺性分析

冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素，根据这一要求对该零件进行工艺分析。冲裁件零件图，如图1所示；冲裁件展开图，如图2所示。

图1 零件图 图2 展开图

本制件为脱扣板，材料为10钢，厚度为3 mm。零件尺寸公差要求较严格，特别要保证折弯部分尺寸。由于该件外形相对简单，形状规则，生产批量大，适于冲裁加工。

工件有两处弯曲，一处起凸包。主要工序有冲孔、冲裁、弯曲、落料。若采用单工序模具，虽然结构简单，容易制造，价格低廉，但加工精度和生产效率低，不适合用于大批量生产的零件。复合模要在一副模具中完成几道冲压工序，该工件有冲裁、冲孔、弯曲、拉凸包等多道工序，在一套复合模中无法同时完成，同样需要多套模具。虽然级进模结构复杂，价格也较昂贵，但是级进模有自动送料和自动出件等装置，适于制件的大批量生产，生产率高，冲制件质量可靠、稳定，可以完成冲裁、冲孔、弯曲、侧冲、切边等多道工序，生产效率高，模具寿命长，可有效保证工件尺寸精度要求。通过对上述三种方案的比较，最终确定采用级进模成型方案。

2 冲裁设计与工艺计算

2.1 工位布置

对于本制件而言，主要问题在于浮料装置的设计、弯曲方向的选择、弯曲工序的工位设计。通过对零件图的分析，可知：应先冲孔后弯曲，又由于制件厚度大（达3 mm），孔边距较小，需先冲外形后冲孔，以防止孔发生变形，影响加工精度；拉包工位应安排在冲裁工序之前，否则会引起制件变形，产生较大的尺寸误差，若拉凸包方向选为向下，会导致无法设置浮顶器，因此拉凸包方向只能选为向下；在弯曲工位后必须在卸料板和凹模上开让位槽，以保证顺利送料。

综上，具体工位安排顺序为：冲孔——拉凸包——冲裁——冲孔——弯曲——校正弯曲——切边落料。

2.2 排样设计

对于冲裁—弯曲的多工位级进模排样一般都是先冲孔，再切掉弯曲部位周边的废料，然后进行弯曲，接着切去余下的废料并落料，切除废料时，应注意保证条料的刚性和零件在条料上的稳定性。对于靠近弯曲带的孔和侧面有位置精度要求的侧壁孔，则应安排在弯曲后再冲孔。对于复杂的弯曲件，为了保证弯曲角度，可以分成几次进行弯曲，有利于控制回弹。

该冲裁件材料近似方形，若采用横排排样形式，由于制件有双向弯曲，且要拉凸包，会使模具布局复杂化，不能保证顺利送料，所以不予采用；若采用直排排样方式，因为制件双向弯曲，只能采用中间载体拍样形式，该排样形式能够满足制件成形的技术要求。经比较，决定采用直排排样。

排样图共有11个工位，如图3所示。

图3 排样图

第一工位：冲导正销孔；冲Φ6孔。

第二工位：拉凸包。

第三﹑四工位：冲工件外形。

第五工位：冲2×Φ7孔；冲M6螺纹底孔。

第六工位：导正让位。

第七工位：双向弯曲。

第八工位：导正让位

第九工位：校正弯曲。

第十﹑十一工位：中间载体冲裁，废料从孔中漏出，工件脱离载体，从模具右侧滑出。

3 模具结构特点及主要零部件设计

3.1 模具结构特点

模具结构特点有以下三方面：

①采用两侧浮料导料销加中间浮料销设计，既能满足前几工步的导料要求，又能保证切边后条料的浮料高度；

②上下模上设计四个内导柱，可有效保证模具配合间隙，模具不易因间隙偏而损坏刃口，同时保证了加工零件的精度；

③采用两次折弯工艺，能有效保证折弯后工件尺寸精度，防止折弯回弹。

3.2 模具主要零部件设计

3.2.1 模架及导向零件设计

模架及导向零件设计包括：模架是由上模座、下模座、模柄及导向装置组成，对模架的基本要求有以下几方面：

①应有足够的强度与刚度；

②应有足够的精度；

③上下模之间的导向应精确。

模架的导向装置是指在上下模座上安装了主要由导柱﹑导套等零件所组成的导向副，有了它，上下模相对运动时，对应位置始终沿着一个正确的方向运动，从而达到精密冲压的目的。

由于该工件所需冲裁力较大，精度要求高，大批量生产，所以模架选用铸铁四导柱模架，材质HT250；导柱选用大连盘起的级进模用滚动导向组件，可有效保证冲裁精度，延长模具寿命。

3.2.2 模柄设计

模柄设计：模柄即模具安装柄，用于模具在冲床上的装卡。多用于小型模具，由于小型模具的可用于安装卡紧的空间有限而设计的，大型模具由于其自重受力原因无法仅仅靠中部一点卡紧保证精度，需要在周边均布卡点，以均匀受力。

常用的模柄有旋入式﹑压入式﹑带凸缘式和浮动式。经比较，结合本公司实际生产设备特点，决定采用压入式模柄加四角卡扣装夹方式，既能保证模柄垂直度要求，长期使用后模柄稳定可靠，又能保证模具装夹稳定、不会松动，适合应用于级进模中。

3.2.3 卸料弹簧和卸料螺钉

卸料弹簧和卸料螺钉选用：根据模具安装位置和空间结构，选用强力弹簧个数为12个，经校核，选定卸料弹簧规格为“Φ40×80”，与卸料弹簧相配合，选定卸料螺钉规格为“内六角卸料螺钉 M20×120 JB/T 7650.6”。模具主视图，如图4所示；模具俯视图，如图5所示。

参考文献：

[1] 刘心治.冷冲压工艺及模具设计[J].重庆大学出版社，1995，（4）.

[2] 肖祥芷.中国模具工程大典：第四卷[M].北京：电子工业出版社，2007.

[3] 姜奎华.冲压工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，1998.

RTM工艺中模具设计分析 篇4

随着经济的发展, 我国的制造业也取得了较大的成绩, 目前在航空航天、汽车、建筑和船舶等领域已广泛应用树脂纤维复合材料, 而RTM成型工艺技术在是当前世界FRP工业中发展最快的成型工艺之一, 且在不断应用中日益成熟和完善。利用RTM工艺所生产出来制品的性能和质量与模具有着直接的关系。所以说, RTM工艺中模具的设计是至关重要的。随着CAE计算机辅助工程技术的不断发展, 在模具设计时, 可对设计和生产工艺过程进行合理的数字化模拟, 能够有效避免设计过程中的失误, 并可通过模拟结果来指导和优化设计。

1 RTM工艺中模具设计原则

RTM成型工艺过程中, 一般注射设备每分钟流量5～10升左右, 注射压力从0.01～0.8MPa, 一般RTM模具模腔内是3～6kg/cm2, 因此对于模具的刚度、定位件、密封结构、锁模机构要求较高, 如若模具设计任意一个环节考虑不周的话, 不仅难以保证制品的尺寸精确性也很容易出现爆模的意外。

由于RTM模具在设计过程中, 会受到多种因素的影响, 因此模具在设计时应遵循结构简单合理、功能完备、经济实用的原则。并在设计过程中尽量选择具有良好的机械、热学性能的材料, 合适的加工精度, 表面要具有较高的光洁度, 同时要配合准确、耐用的定位装置和可靠的密封结构, 设计合理的进胶口和出胶口位置及监测仪表, 同时在设计时也要兼顾综合多种因素对成本进行降低。

2 RTM模具材料选择和结构

在RTM工艺中, 模具的产量和精度一般都取决于模具的材料。如树脂和纤维层合板复合材料适合产量较和尺寸精度要求较低的模具;铝合金和钢材则适应于产量高、要求精确的RTM制品。在这情况下, 钢材的耐用性能优于铝合金, 但因其重量、价格和热学性能不如铝合金, 因此在中等产量的模具中高强度的和高硬度的铝合金得到了广泛的应用。

为减轻模具的重量, 使其尽可能的轻便, 并减少模具制作费用, 在模具背部通常制作加强筋来增加模具的刚度, 从而提高模具的抗变形能力和提高模具使用寿命。钢结构模具背部加强的型材通常采用点焊将其连接成一体, 复合材料模具背部可根据模具的尺寸大小, 采用夹层结构形式、复合材料加强筋或金属骨架连接做加强。

在模具初步设计完成后, 利用CAE-结构力学模拟软件, 如ANSYS结构力学分析、catia有限元结构化分析模块等, 对所设计模具的材料厚度、结构进行校核和优化, 使模具选材和结构设计更为合理。

3 模具的密封和锁模机构

密封是整个模具制作过程中较为关键的一步, 根据模具大小、结构的不同通常选取弹性材料。因在生产过程中模具内部的真实度和压力会使模具发生变形, 这样弹性材料会在压力降低时恢复到原来的形态, 同时还能多次的反复使用, 有利于降低成本。密封圈一般选用O型或V型, 密封槽的结构尺寸由所选用的密封圈的外形尺寸来确定。

模具的密封也需要精准的定位和锁模来保证。当模具闭合后, 需有大于模具分离力的夹紧力在树脂注入前作用于模具形面上, 同时为了保证模具某些部位的位置准确, 模具还应具有可靠的定位装置和锁模装置。在传统的RTM工艺中, 大部份合模机构才采用螺丝来锁紧合模, 这样合模效率低下, 根据制品情况可采用气缸或用压机合模平台来进行合模, 通过轨道或圆锥形定位销等进行上、下模的合模定位, 能有效的加快制品的成型时间。

4 模具分模面和拔模角度

模具设计时必须要考虑是否需要进行分模或者做活块, 这一步将影响到制品是否能顺利的生产出来, 还有开合模过程的操作是否顺利。同时, 模具加工的难易程度、模具部件的重量、制件的精度及操作的便利性 (即模具的清理、装模、开模和脱模简单易行) 等在分模面的设计时应综合进行考虑。基于开模的可行性, 分模面的位置一般应安置在制件的对称面上。模具设计时可采用CATIA、UG等三维软件的模具设计工作台, 依次定义型芯/型腔区域、开模方向、创建分模面、模具分型等操作, 模拟模具零件组装配合、制品拔模等过程, 对设计进行有效的验证。

原模在制作过程中要考虑到R角的处理, 通常制品厚度越厚其R角也就越大。另外还要考虑到脱模斜度的问题, 有脱模斜度的制品脱模力小, 脱模顺利且不易损伤模具表面。根据制品的外形情况和技术条件许可尽量加大脱模斜度, 如果技术条件不具备的情况下也要预留不小于3‰的脱模斜度。

5 树脂注入口和排气口

注胶口和出胶口的位置是RTM模具设计工作需要最早确定的设计参数。不同的注胶口和出胶口位置选择会直接影响树脂的填充路径、总的填充时间、填充过程中树脂在腔体内的压力分布、树脂前锋流动速度、树脂损失量等, 进而决定制品是否可能存在气泡、干斑的分布和数量等缺陷水平。不合理的注/出胶口选择甚至可能导致树脂无法充满等情况。

在模具设计之初采用计算机仿真技术模拟在不同的注/出胶口方案中树脂在型腔内的填充过程, 就可以提前预测树脂能否填满整个型腔, 总的注塑时间是否合理, 以及树脂损失量等, 从而减少试模次数和尽可能避免模具的重新设计。对于结构复杂的复合材料构件, 诸如蒙皮加筋结构的一次成型, 往往需要多个注胶口和多个出胶口通过相应的开关进程控制来实现充分的填充。此时, 即便采用了相同的注胶口/出胶口分布方案, 注/出胶口的开关历程不同, 填充情况也会截然不同。

使用PAM-RTM树脂注射工艺仿真软件, 可以通过设置与相应传感器相关联的控制开关来控制各胶口的开关状态。从而模拟在各种开关历程中, 树脂的注塑情况, 从而快速高效地得到较为合理的树脂注塑方案。通常RTM模具设计时注/出胶口设于上模, 对于几何形状较规则的模具注胶口设置在其几何中心, 不规则的模具注胶口一般位于模具注射状态下制件的最底端, 出胶口一般安放在制品的最高点以及不利于排气的位置。

6 结束语

随着技术的快速发展, 复合材料制品向着尺寸更大、更厚, 结构更复杂, 一体化程度要求更高等特点, 而做为复合材料制造过程中的关键技术的模具设计, 其设计水平的高低则直接影响着RTM制品的成本、质量和性能, RTM模具设计也正面临着新一轮的挑战。在经济社会的快速发展过程中, 对模具的设计和制造水平有了更高的要求, 这就需要模具设计中在综合考虑各种因素的影响, 从而使模具设计更适宜制品的需求。

摘要：RTM工艺即树指传递模塑工艺, 是成型纤维增强塑料的重要工艺之一。因该工艺对成型的模具要求具有强度高、变形小、寿命长、模腔尺寸准确, 同时还要求模具应具有一定尺寸的稳定性和耐热性等诸多特点, 所以对模具设计的合理性便显得十分重要。文中针对模具设计的原则、材料选择、结构设计、密封锁模、胶口设计等进行了较详尽的阐述, 并说明了模具设计中计算机仿真软件辅助设计的便捷和重要性。

模具设计分析 篇5

铝合金轮毂应设计为急速加压曲线， 但是从近几年来看， 国内的可以进行液面加压的装置有好多种， 在这些各种形式的液面加压装置中， 最容易被设计者所忽略并且难以解决的问题， 正是对各种加压的安排设计往往只是能够在控制台上体现， 压缩的空气被引进到保温炉中往往不能按照设计好的曲线加压。

4.2 控制模具的温度和进行喷料

模具的表面温度应该控制在300~350摄氏度， 模具在铸造之前要进行喷砂、清理和喷涂料， 并且在350摄氏度下加热2到3个小时。为了保证首件成功完成， 模具在从烘炉中取出到安装在低压机上铸造第一件轮毂这段时间不得超过30分钟。

5 工艺的优化

可以从以下几个方面入手， 首先是设备的更新换代， 引进国外最先进的生产设备对轮毂的生产和加工都有一定的帮助， 国外进口低压机的价格虽然是国产机的7-8倍， 但是性能和质量上也要优越一些。模具的设计应该根据产品结构特点的需求确定。

要请专家和现场工作者进行评审。尤其是模具的设计人员， 不仅要懂设计， 更应该具备相关铸造设备和铸造工艺的知识， 设计人员要多去铸造车间学习铸造人员的实际工作经验。

6 结语

综上所述， 铝合金轮毂在我国虽然发展时间较短， 但前景和空间十分广泛。作为轮毂生产的技术人员， 努力改进轮毂生产的技术， 有利于缩短轮毂生产的工时， 提高生产效率， 降低生产成本， 从而获得最高的经济效益， 更有利于促进我国汽车生产的专业化水平， 进而促进我国工业化进程。在发展低压铸造设备时需要借鉴国内外先进的经验， 并且进行创新， 这样才能够是我国的铸造技术得到较好的提升。相信在不久的将来， 我国铝合金轮毂生产与加工技术将得到更好的发展。

参考文献

[1]冉广， 周敬恩， 王永芳.铸造A356铝合金的拉伸性能及其断口分析[J].稀有金属材料与工程， ， 35 (10) :1620-1624.

[2]刘闯， 姚嘉， 卢伟.铝合金在汽车上的应用现状和前景分析[J].佳木斯大学学报 (自然科学版) ， 2006， 24 (4) :559-662.

生态建筑设计原理与设计方法分析 篇6

关键词：生态建筑设计;原理;设计方法

前  言：建筑行业对环境的污染和破坏是最大的，所以，在资源缺乏的情况下，一定要改变建筑对能源的使用方式。所以，建筑设计要从节能环保的理念来进行设计和施工，这样既能体现环保节能，又能够满足人们对居住环境的需求。

1 生态建筑概述

1.1 生态学对建筑领域的影响

生态学概念的首位使用者恩斯特.海克尔曾经说过“研究生物体同外部环境之间关系的全部科学的称谓。”生态学自身具有井然有序原则、循环再利用原则、相生相克原则和自我调适原则，而这些内容直接影响了生态建筑学的内容。生态学对建筑领域的影响主要表现为：首先，生态学中人与自然和谐相处的内容与生态建筑学的目标是一致的;其次，生态建筑作为整个生态环境的一部分，与其所在的外界环境融为一体，相辅相成，帮助人类有效解除当前日常生活面临的各种生态和环境危害。

1.2 生态建筑的含义和特征

生态建筑学从生态学的视角来研究和观察建筑活动与环境的联系，在建筑实践活动中兼顾其所在的生态环境保护，是能源能够得到循环，重复的利用，在提高资源利用率的同时也减少了对生态环境的污染和破坏。近年来，随着我国可持续发展战略的实施和影响，生态建筑学受到越来越广泛的重视，特别是受到建筑工作者和环境保护主义者的亲睐。生态建筑学相对于传统的建筑学而言，具有整体性和系统系强、资源利用率高、生态环境破坏和污染少、资源可循环利用等特点，具有很高的研究价值和实际利用价值。

2 生态建筑设计的重要内涵

现代建筑设计的思想源于“以人为本”。因此，从偏颇角度而言，人类对社会造成的破坏，自然生态功能逐渐失衡，此时将这种结果仍然归结为“以人为本”，难免有些自私。同样，有人将生态建设设计理念单纯的归结到以“自然为本”。实则不然，真正的生态建设设计理念应能顾及到人、建筑、自然三要素的和谐相处。其中，“以人为本”固然是需要放在首位。生态设计理念会改善生态效益，就必须考虑人和自然的和谐关系，在过去人征服自然的同时，也要学会改造自然。因此，在生态建筑设计上，要尽可能不以破坏自然环境为基础，打造出经济适用的生态建筑。

3生态建筑设计的原理

3.1 和谐性

建筑施工对其周边的生态环境，都具有一定的破坏性。在建筑工程结束之后，如果还对其周围的自然环境进行破坏和污染，就会导致人们的生活环境越来越恶化。所以，在进行建筑设计的时候，要有效的利用对建筑周边自然环境，这样不仅能够降低建筑能源的消耗，还能够对建筑周边环境起到保护作用。例如：有效的利用太阳光，对建筑内部进行补光和照射作用，利用水池和喷水系统对建筑内部进行降温，进而减少空调风扇等电器设备的使用。

3.2 提高能源利用率

生态建筑设计的宗旨就是节能环保。因此，在进行生态建筑设计的时候，在建筑功能，能够正常使用的情况下，尽最大的可能，减少能源的消耗和浪费，进而有效的提高资源的使用效率。与此同时，在进行建筑设计的时候，要充分的利用建筑周围的能源，例如：太阳能、光能、风能等。以此来减少建筑对矿物质材料的使用，进而有效的降低其对环境的污染。

3.3 提供良好的居住环境

生态建筑的建筑理念，就是为人们提供舒适、安逸、环保的居住环境，从根本上体现出对人们的关爱，有效的增加人们与自然环境的交流和沟通。生态建筑在保证建筑的功能使用功能完整和完善的前提下，能够满足人们的日常生活和工作需求，除此之外，还要做好建筑的通风、光线、建筑内部的温度与湿度等进行有效的控制。从根本上为住户提供舒适、安逸、环保的居住环境和工作环境。

3.4 开发新技术和新能源

随着建筑行业的蓬勃发展，能源的日益短缺，人们对建筑的节能和环保等工作越来越重视。因此，在绿色建筑理念的推动下，与环保、节能、绿化等相关的技术和材料正在慢慢的出现。这些材料的出现，为绿色生态建筑设计提供了有力的条件。所以，在进行生态建筑设计的时候，设计师一定要重视新技术和新能源的开发利用，从根本上降低建筑材料的消耗与浪费，同时有效的降低对环境的污染。

3.5 高效性

建筑一般是人们居住和办公的地方，因此，在对建筑进行建造、使用、维护、拆除上，都要满足人们与自然的和谐发展，这是生态绿色建筑的前提。因此，在设计的过程中，可以适当的融入系统采集集成技术，进而来提高建筑的功能使用效率，优化对建筑的管理，进而实现生态建筑高效性的原则。

4生态建筑设计的方法

4.1 建筑内部环境的设计

建筑在进行内部环境设计的时候，其使用的材料，一定要是绿色环保的。使用绿色环保的材料不仅能够节约能源，还能够对人体起到保护作用，不受污染。建筑内部装修最大的污染就是油漆，油漆所散发出的各种分子气味，不仅对空气的污染较大，对人体的危害也比较大。所以，设计师在进行建筑内部环境设计的时候，一定要选择环保型的油漆。在建筑装修完毕之后，剩下的建筑废料要进行合理的处理，千万不要随地丢弃，以免破坏生态环境。在建筑能源的使用方面，一定要选择既环保又节能的材料，因此，设计师要从这样的角度来进行建筑内部环境设计。其次，室内空气的温度能够根据室外空气的温度来进行自我调节，从而使得建筑内部环境温度适宜，除此之外，对人们生活中排放的废水和污水，一定要进行处理，才能够排放，将其对环境的污染降到最低。例如：位于南昌市，南京路口处的金色水岸，该建筑楼道中的灯光照射，都是选用节能灯，并且采用声控感应来控制楼道灯光的照射。

4.2 建筑外部环境的设计

建筑外部环境良好，能够给人们带来舒适愉悦的心情。因此，设计师在设计的时候，可以适当的对建筑周边的环境进行合理的规划，进而对建筑周围的绿化面积，进行大幅度的提高，在现有的绿地基础上，再增加一些绿色植物的种植和建设，可以充分的利用树木的遮荫避凉的效果。尽量减少水泥路面的铺设，采用带孔的砖块来铺设地面，可以在砖块的孔中，种植一些草，让建筑周围的环境显得勃勃生机。这样设计，不仅能够保护建筑周边的环境，还能够净化人们日常生活的中废气，有利于人们的健康。除此之外，还在可以在建筑周边设计一些人工湖，给人们的生活增加一些水文色素。例如：位于南昌体育广场的金域名都，该建筑的外面就是体育广场，体育广场内有很多绿色植物，以及健身器材。金域名都适合居住、办公、经商等一些列活动。其外部的设计不仅能够有效的保护好绿色植被，还能够降低二氧化碳等气体对环境的污染。

4.3 建筑自然采光

在进行建筑设计的时候，可是利用自然光为建筑进行照明，这样就能够节约电能的使用。建筑设计中，可以利用窗户、玻璃幕墙来补充建筑光线不足的问题，从而改善建筑的采光质量，将自然光引进建筑内部。建筑采用自然光照明，不仅能够有效的降低能源的消耗，还能够起到绿色环保的作用。

结束语

生态建设没有规定的标准，不能够通过制定相关的准则来对其进行规范。不同的国家，不同的时期，就会出现不同的条件，因此，要根据每个时期的本质来制定相关的设计方法。在经济飞速发展的今天，生态建筑设计理念，已经成为我国建筑行业发展的必然趋势。在进行生态建筑设计的时候，一定要正确的掌握设计的方法和原理，这样才能够从根本上提高生态建筑设计的质量。

参考文献：

[1]刘强.生态建筑设计原理及设计方法研究[J].现代园艺，2012（10）.

防尘盖成形工艺分析及模具设计 篇7

图1所示为运输机上主轴两端的防尘盖, 料厚1mm, 材料为08F, 主要起到防尘密封作用。零件是盒形件, 带凸缘。生产批量为大批量。

1. 加工工艺方案的确定

根据零件的结构特点, 有如下几种成形工艺:

1.1 采用多个工序模进行生产: (1) 落料——拉深——切边

此方案需要三副模具, 缺点有: (1) 模具的制造费用高; (2) 零件的生产效率低; (3) 工序件的定位误差大; (4) 由于存在切边工序, 材料利用率低, 而且切边的质量不易保证, 这对大批量生产的产品显得更为突出。故此方案不合适。

1.2 采用多工位级进模进行生产, 生产此零件共需2个工位, 第1工位落料拉深 (复合) , 第2工位切边。

此方案最大的缺点是材料利用率低, 两工位间的搭边至少要有10mm, 定位精度低, 而且切边的质量不易保证, 故此方案也不合适。

1.3 采用复合模生产一个工位同时完成落料、拉深和切边3个工序。

此方案模具结构简单, 模具制造费用低, 零件的生产效率高, 采用带料连续送进, 使得材料利用率高, 料与料之问的搭边只有2～3mm, 更重要的是生产出的零件精度较高, 切边质量好, 故此方案为较佳方案。

2. 冲压工艺参数的确定

2.1 毛坯尺寸的确定

根据零件的形状, 两端分别按带凸缘的筒形件展开, 中间部分按U形件弯曲展开计算, 毛坯的展开形状为长圆形。

2.2 工艺参数确定

由于该零件两端的大小与深度不同, 大端的成形比较困难, 所以计算时应以大端的尺寸作为计算依据, 确定拉深工艺参数, 通过计算得知此零件可以一次拉深成形。

3. 模具结构与工作过程

1.橡皮2.螺杆3.顶杆4.垫板5.浮动切边凸模6.拉深凸模7.浮动拉深凹模8.卸料螺钉9.推件板10.螺钉11.模柄12.推杆13.强力弹簧14.承压板15.上模座16.垫板17.固定板18.凸凹模19.卸料板20.压边圈21.落料凹模22.独立导柱导套23.下模座24.支撑板25.橡皮

3.1 模具结构

模具采用正装复合模结构, 装在复合模上模部分的凸凹模18通过凸凹模固定板17、垫板16与上模座15固定在一起。装在下模部分的落料落料凹模21与拉深凸模6通过垫板4用螺钉与定位销与下模座23固定在一起。

上、下模采用独立的导柱导套导向, 导柱布置在两侧中线位置。

采用浮动拉深凹模结构解决了型腔制造工件脱模的困难, 改善了模具的排气性能。

在冲裁后, 为了完成推件与卸料, 在上模部分还装有由卸料板19、卸料螺钉8与弹簧组成的弹性卸料装置, 由推杆12与推件板9所组成的刚性推件装置。而在下模部分则装有由顶杆3、支撑板24与橡皮25组成的弹性顶件装置。由于顶杆与卸料板均是弹性的, 条料与冲裁件都同时在压平状态下冲裁, 拉深, 能达到平整要求, 且冲裁精度较高。

模具在拉深过程中, 为防止凸缘起皱, 需要压边力, 但防护盖两端大小深度不同, 为了保证在拉深过程中材料各个部分流入凹模洞口的速度一致, 防止底部拉裂, 在安装在下模的弹性元件橡皮1与橡皮25性能上有差别。橡皮1提供的压边力大于橡皮25提供的压边力, 从而使得两端的材料流入凹模洞口达到一致。

3.2 工作过程

如图所示, 冲裁时, 从正面手动送进条料, 条料放置在落料凹模上, 依靠挡料销定位。上模下行时, 卸料板19先接触到板料, 装在卸料螺钉8上的弹簧被压缩产生压料力, 凸凹模18进入凹模21完成落料, 上模继续下行, 拉深凸模6进入浮动拉深凹模7, 完成大小端深浅不一致的凸缘件拉深, 在这一过程中, 强力弹簧13不压缩, 上模继续下行, 浮动切边凹模5碰到垫板4不能下行, 上模再继续下行, 强力弹簧13开始压缩, 凸凹模18下行, 完成切边工艺。回程中橡皮25弹性恢复, 迫使顶杆3将冲件和切边废料从下模顶出, 上模继续上行, 冲床的横梁推推杆12, 推杆12再推推件板9将冲件从上模顶出。

4. 结束语

模具试冲出的零件毛刺极小, 产品断面平整光滑, 生产效率高, 成本低, 较好的解决了工件两端大小深度不一, 底部易拉裂的问题, 达到了预期目标。

摘要：通过对运输机主轴防尘盖的结构与尺寸精度的分析, 提出了几种加工工艺方案, 对各方案进行了论证, 最终确定了采用复合模成形该零件, 同时还介绍了生产防尘盖模具的结构和设计要点, 实践证明该模具成形的零件毛刺小, 生产效率高, 成本低, 较好的解决了工件两端大小深度不一, 底部易拉裂的问题, 达到了预期目标。

关键词：防尘盖,加工工艺,复合模

参考文献

[1]丁松聚.冲压工艺学[M].北京:机械工业出版社, 2001.

[2]郑可煌.实用冲压模具设计手册[M].北京:宇航出版社, 1992.

[3]刘建超.冲压模具设计与制造[M].北京:高等教育出版社, 2004.

汽车顶盖天窗结构分析及模具设计 篇8

1 天窗的冲压及总成工艺方案

1.1 天窗翻边类型及优缺点

根据天窗翻边造型不同, 顶盖天窗分为直翻边和带台阶翻边, 具体见图1。

优缺点分析:

直翻边与带台阶翻边相比, 直翻边的优点是翻边后不需要整形直接翻边即可模具结构简单、开发费用较低;直翻边缺点是由于天窗翻边平直、天窗周边型面有一定的弧度、翻边面上没有筋线造型, 造成天窗周边强度低, 翻边后由于内应力作用, 易造成天窗周边外表面波浪、翻边面波浪、四角产生瘪塘、天窗前后Z向尺寸超差, 主要外观缺陷见图2。

1.2 天窗与天窗加强板结构连接方式及优缺点

根据天窗天窗与天窗加强板的连接方式不同, 分为焊接式和包边式, 具体见图3。

优缺点分析:

焊接式和包边式相比, 焊接式通常可以由一副焊接夹具、两把焊枪即可完成天窗总成的焊接, 但包边式需要1副夹具先进行焊接, 然后再需要1幅包边模、1台包边压机对天窗周边进行包边。焊接式优点是焊接生产工艺简单、生产效率高、设备一次性投入少、通用性强、焊接工装易于调整, 缺点是焊接时在焊点对应的表面部位容易产生焊接瘪塘、四角容易产生瘪塘、天窗翻边焊点产生表面缺陷、天窗周边强度差、窗机安装后不易产生装配瘪塘。包边式的优点是天窗周边强度大, 窗机安装后不易产生装配瘪塘, 缺点是一次性投入大, 此种结构通常用于中高档轿车上。

1.3 天窗顶盖冲压工艺方案分析

汽车车顶天窗的成形工艺路线为:拉延→冲孔→翻边→斜楔翻边。对于天窗顶盖来说, 一般流行增加天窗孔但不增加模具数量的方案, 虽然节约了模具成本, 但容易在天窗的四个角部产生外观变形。带天窗顶盖与不带天窗顶盖的工序内容区别在于:增加针对天窗的冲孔和翻边2个工序内容。对于顶盖天窗的工艺方案, 一般比较经济的方案是:天窗冲孔及翻边和不带天窗的模具共用, 天窗冲孔、翻边的凸模可以用活动的冲孔、翻边凸模来实现两种状态零件的相互转换;另一种方案是, 在最后增加一套模具用于天窗部位的翻边。

为了控制开发成本, 目前经济形轿车天窗普遍采用直翻边、焊接式、天窗和非天窗共模生产, 如上海汽车的R350/MG5, 为了控制冲压件及总成表面质量及装配缺陷, 需在产品开发阶段对天窗翻边造型、模具型面、模具工艺、焊接夹具进行了必要的预防和纠正措施。

2 顶盖天窗模具设计及冲压工艺分析

如图4, 在天窗外框翻边时, 棱线翻边属于压缩类翻边[1], 由于棱线区域外区 (1) 切向伸长, 制件受模具作用, 沿棱线方向收缩受到牵制, 产生拉应力;内区 (2) 切向缩短, 沿棱线方向产生压应力。翻边结束后, 沿棱线方向应力释放, 使棱线区域外区收缩、内区延伸, 结果使棱线凹曲, 造成了翻边棱线中部及其周围区域瘪塘及尺寸偏差。

在圆角处翻边时, 属于典型的内孔翻边, 圆角外区 (3) 切向收缩, 产生压应力;内区 (4) 切向伸长, 产生拉应力。翻边结束后, 应力释放, 使翻边圆角外区延伸、内区压缩, 造成了圆角处区域的翘曲及瘪塘[2]。

针对上述缺陷生产的原因分析, 结合以往其它车型天窗顶盖开发和软模试制中发现的问题, 吸取模具调试和装车匹配过程中的经验和教训, 经过现场多次实际调试、验证, 上海汽车R350和MG5采用了如下冲压工艺方案后很好的解决了天窗周边制件表面质量和型面尺寸偏差问题。

2.1 型面尺寸补偿工艺

汽车顶盖一般面积较大且表面光滑无加强筋, 顶盖的材料厚度一般为0.6~1.0 mm, 最优先为0.7 mm左右[3], 零件拉延深度浅、刚性差, 由于零件自身重力作用及冲压回弹因素导致顶盖中间部位自然下陷, 与零件数模的理论值相比一般能相差1.5~2.5 mm, 如果在实际生产中不予以解决将严重影响汽车外观质量和后续装配。为了预防此问题的发生, 在冲压模具设计阶段即采用型面尺寸工艺补偿工艺, 对零件型面尺寸在拉延模开始即进行尺寸补偿。

2.2 翻边过渡平顺

为了解决天窗四角瘪塘缺陷, 在R350模具调试过程中, 经过多轮调试、验证, 在保证天窗玻璃开启时前部扰流板的限位条件下, 经过改变前角过渡翻边切边造型, 减小翻边后的内部应力, 成功的消除了天窗翻边后的左右前角瘪塘缺陷, 切边结构对比见图5。

2.3 天窗翻边模增加下托料板 (见图6)

R350天窗周边顶盖型面尺寸在前期调试时Z向尺寸偏差较大, 原有模具结构无法整改到位, 后与模具专家进行多次技术交流, 并经过多次CAE模拟分析, 决定在OP30天窗翻边工序下模增加翻边托料板, 通过翻边时产生类似“压边力”以增加零件的塑性变形、减小回弹量, 减少翻边后的天窗周边型面Z向回弹, 从而保证冲压单件天窗周边的型面尺寸。

通过CAE模拟分析次应力的大小判断表面压应力的分布, 间接的判断潜在表面缺陷的可能性。从C A E次应力分析结果来看, 第二种 (中间压料, 角部不压料) 分析的结果相对较好。经过现场模具精调, 配合天窗前角翻边造型更改, 有效的改善了天窗周边Z向尺寸偏差和天窗左右前角瘪塘的问题, 保证了天窗顶盖总成的尺寸精度和表面质量。

2.4 使用镶块式翻边凸模 (见图7)

由于天窗的周边型面刚性差, 通过CAE进行工艺尺寸补偿往往仍旧无法做到实际产品与零件数模理论尺寸完全一致, 但是一旦模具型面数控加工完成之后, 零件尺寸也基本确定下来, 后期尺寸调整空间有限。R350初期模具调试时天窗前部Z尺寸低约1.8, 天窗翻边波浪严重, 由于模具设计时翻边凸模为整体式, 无法通过调整翻边间隙减轻Z向尺寸和翻边波浪状态。经过多次技术讨论分析并经过在原整体凸模上使用贴胶带减小翻边间隙增加摩擦力的方法进行验证后确认方案可行, 后来重新加工一个镶块式翻边凸模, 通过减小前部和侧面翻边间隙, 优化了天窗前部尺寸和翻边波浪。

3 结论

顶盖天窗结构及模具设计是影响天窗顶盖表面质量和尺寸质量的最主要因素, R350/MG5天窗顶盖通过采用以上工艺方案, 取得了良好的质量效果:

(1) 顶盖单件天窗周边Z向尺寸偏差由开始的1.8 mm减小到目前的0.8 mm左右, 天窗周边型面度控制在±0.5之内, 有效保证了顶盖天窗型面与天窗玻璃型面的尺寸匹配精度。

(2) 解决了顶盖天窗周边表面质量问题, 提升产品的外观质量, 降低了后续表修工作量。

(3) 通过对顶盖天窗的冲压工艺探索, 为以后类似零件的开发提供了现实依据, 并可在此基础上不断完善和提高顶盖天窗的制造工艺水平。

参考文献

[1]张朝阁.翻边工艺的试验研究机数据模拟[D].江西:南昌大学, 2005.

[2]肖寿仁, 李军, 周燕辉.汽车车顶天窗成形工艺及翻边回弹补偿分析[J].热加工工艺, 2012, 41 (5) .

夹环弯曲成型工艺分析及模具设计 篇9

关键词：夹环,摆块式,轴形凸模,凹形摆块,弯曲成型工艺,圆管弯曲模

制件夹环是大批量生产，材料为10F钢。它是管类零件与胶管连接夹紧的卡箍，是通过弯曲成型模压制而成的零件。如图1所示的产品图，其要求开口宽度6mm，内圆直径φ28mm等等。

1 弯曲成形工艺分析

夹环的主要形状是圆管。常见的圆管类弯曲模有以下几种：1)弯曲小圆面积的两道工序弯曲模，如图2所示。分两道工序，第一道工序是将坯料弯成U形，第二道工序是由U形弯曲成圆形。适用于加工直径小于10%的产品。2)弯大圆的两道工序弯曲模，如图3所示。模具也分两道工序。第一道工序是使左右两个半圆初步成形，第二道工序是用轴形凸模使中间部位的圆成形。这种模具适用于直径大于40mm的零件。若工件的直径为28mm，上述两种模具均不适用，可采用摆块式模具。

2 模具设计

2.1 模具结构及工作过程

摆块式圆管弯曲模的结构如图4所示。上模的工作零件为轴形凸模6通过凸模支架固定在矩形带柄上模座上1上;支撑块5可绕其上的轴销转动，用于提高轴形凸模的刚度，冲压时处于图示位置。下模的工作零件为凹模，摆块9通过销轴10安装在凹模支架13内，弹顶器12在自由状态下向上顶起，使凹模摆块处于图示的实线位置。定位架7用于冲压前坯料的定位。

摆块式圆管弯曲模的工作过程：将坯料放在定位架上，由定位钉定位。上模下行，轴形凸模与定位架相互作用，使坯料弯曲成U形。上模继续下行，轴形凸模下压，两个凸模摆块向下摆动，同时摆块上的半圆形工作面将坯料逐步弯成圆管形。上模达到下止点时，凹模摆动的上部将工件的两个突耳弯曲成形。上模回程，弹顶器使凹模摆块摆动上升，成形后的工件套在轴形凸模上。上模上止点时，推开支撑块将工件取出，支撑块在弹簧片的作用下复位。

2.2 工件弯曲过程引起的注意问题

1)当工件进入U形弯曲阶段，工件的左右两侧脱离了定位架的定位钉，冲压过程中易现现左、右摩擦力不相等，使工件在弯曲中偏移而形成废品。因此，在坯料上应增设定位工艺孔，如图5所示。在轴形凸模的相应位置设置导正销。

2)突耳外形线C与图5所示的直线A相交，将使相交点B处形成不稳定的弯曲弯形区。因此，在B处应设置工艺槽，提高工作的外观质量。

2.3 模具设计要点

1)凸模设计。凸模采用轴形凸模，用H7/h6过渡配合装凸模支架上。

2)定位架。左、右各一个，作用是在冲压前将坯料定位，并在U形弯曲时承受工件弯曲力。

3)凹模摆块。凸模中心线与摆块轴线在同一水平面上，当凸模向上摆动时所受的横向力逐渐增加。当凸模继续下行，则横向力将减小。间隙大，损坏模具。间隙小则将对工件产生校正。因回弹靠凸模减小直径的方法消除，所以设计时允许有间隙，其值≤0.1mm。

2.4 主要计算

1)回弹。因料薄与R比值大，R凹

分析A1B1、A2B2圆孤线在冲压时以M点为圆心作定轴转动，并有间隙，同时B1与B1`间距不等于工件外径。

主参数如图6所示，MM`大小，大则增加成本，小则影响成形。图解法见图7所示，这里略讲。

3)冲裁力计算。过程忽略选12～15KN。

3 结论

1)说明设计模具时不能千篇一律，重点是制件材料和厚度，在检验合格证时，进行理化分析，试模，小批量跑童关，才能正式投入生产。

2)摆块、上下止点及闭合时的间隙，理论是理论，在实际加工中易出问题，所以，B1B2`处应有2.3mm间隙，取其一半，再加上板料厚度就是B2点到中心线的距离，见图7所示，即2.3/2m m+1m m=2.15m m。

参考文献

[1]模具制造.2005.

轴承座工艺及模具设计要点分析 篇10

1 工艺分析与改进

本零件作为一个拉伸件, 比较的复杂, 其中凸出台阶存在于拉伸高度中部, 是成形的主要难点。要想对该零件进行有效的生产, 将零件毛坯计算问题给解决掉, 就需要处理好台阶的压合成形问题。如果采用传统的工艺方法, 至少需要五道工序, 分别是落料、拉伸、修边、胀形和压合, 要想完成这些工序, 需要设计的单工序模需要4副。

采用传统的施工工艺, 就需要较多的操作人员和机床, 并且有着较长的生产周期和较高的生产成本, 没有较高的生产效率, 大批量生产的要求不能得到满足, 不利于扩大企业的效益和发展。

针对这种情况, 我们充分研究和分析了本零件的成型, 在原来工艺的基础上进行了创新和发展, 在压合前准备方面设计出来了一副落料拉伸复合模, 之后的切削修边工作利用普通车床来完成, 最后只需要设计出一副压合模, 就可以压合出台阶工作一次性完成。这样就极大降低了原来工艺的复杂度, 原来的五道工序被缩减为了三道, 原来的4副模具只需要缩减为两副即可。

2 工艺计算

计算落料毛坯尺:对修边余量进行适当的选择之后, 结合轴承座结构, 可以分解它的外径, 也就是d= (47-t) , 数值为46.5, 高度用h来表示, 可以用16-t来求出, 数值为14.5, 两个外径d外为55, 内径d为47-2t, 数值为45.5的圆环, 还有一个无底小圆筒, 它的外径为46.5, 它的高度为7.5。

经过拉伸, 工件的平均厚度大致相当于毛坯厚度, 那么就可以将厚度的变化弃之不顾, 那么只需要按照拉伸前后毛坯以及工件的表面积不变原则, 就可以有效的确定毛坯尺寸。因为上问我们已经提到料厚为1毫米, 台阶的尺寸也不大, 那么就可以按照直角来进行计算, 这样计算过程比较的简单, 可以先后得出毛坯直径、大圆筒筒底面积、圆弧面积、大圆筒的筒壁面积以及两个圆环面积和无底小圆筒面积。

拉伸次数的确定:通过相关资料我们可以得知0.56是圆筒形件的拉伸系数, 那么依据相关的资料公式, 就可以确定采用的是压边圈。通过计算和实践研究表明, 拉伸成形步骤可以一次性完成。

修边后拉伸件高度的确定:要想对修边后的拉伸件高度进行计算, 只需要依据修边后拉伸件筒形的表面积, 并且将零件表面积相等的原则充分纳入考虑范围即可。

3 模具设计要点

在零件压合的成形准备阶段, 主要是保护那些非变形区域, 上死点存在冲床滑块, 定位顶杆被工作台下的缓冲垫顶出, 保护器被弹簧顶出, 保持自由状态, 经修边之后, 在保护器以及下压合模中放置延压件, 缓缓下移冲床模块, 上模板底面被定位顶杆催动卸料器压上, 这是上压合模中就收纳了零件的上半部。之后, 卸料器对定位顶杆的反作用力进行克服, 压定位顶杆贴合于保护器, 这样就可以内支撑保护整个零件毛坯内腔定位顶杆和保护器。

在上下压合模以及零件外形尺寸方面, 我们需要保证双边间隙在0.05毫米左右, 只有这样, 零件尺寸精度要求才可以得到保证, 并且提供的支撑保护的可靠性也比较高。

设计的保护器以及定位顶杆需要一致于零件的尺寸和形状, 只有这样才可以保证有稳定可靠的内外支撑保护, 并且还可以防止缺陷的产生。在车削修边时, 需要47毫米外圆倒0.2×45度角, 只有这样, 才可以保证保护器以及下压合模的环槽中可以顺利进入零件。

要控制环槽宽度与零件之间的间隙, 一般来讲, 需要控制在单边0.04毫米左右, 这样内外支撑才可以有效保护到零件口部。

4 使用效果

在对原来工艺进行创新和发展时, 我们将金属成形的规律充分运用了进来, 并且对复合零件的成形特点进行了仔细的分析。成功制造过模具之后, 经过试验, 第一次就达到了相关的标准和要求。目前已经生产了数万件产品, 有着十分可靠和稳定的质量, 并且模具可以良好的工作。相较于改进之后的工艺, 现在的工艺在工作效率方面得到了显著的提高, 同时, 在机床占用和操作人员方面, 也不需要那么多, 有着十分显著的效益。

5 结语

轴承座是本学院校办厂某产品的重要零件, 但是因为有一凸出的台阶存在于拉伸高度的中部, 生产起来存在着较大的难度。如果采用原来的工艺和方法, 就需要5道工序, 设计出4副模具;还需要占用很多的人力资源, 工作效率不高, 无法满足批量生产的需求, 针对这种情况, 笔者在原工艺的基础上, 进行了改进和创新。改进后的工艺只需要三道工序和2副模具, 工作效率得到显著提高。经过一段时间的应用, 有着十分显著的效果。本文分析了轴承座的工艺, 然后介绍了模具的设计要点, 希望可以提供一些有价值的参考意见。

参考文献

[1]杨立宏.发动机隔热罩成形工艺分析与模具设计[J].模具工业, 2012.

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