2016年模具設計的小技巧

模具，是以特定的結構形式通過一定方式使材料成型的一種工業產品，同時也是能成批生產出具有一定形狀和尺寸要求的工業產品零部件的一種生產工具。大到飛機、汽車，小到茶杯、釘子，幾乎所有的工業產品都必須依靠模具成型。用模具生產製件所具備的高精度、高一致性、高生產率是任何其它加工方法所不能比擬的。模具在很大程度上決定着產品的質量、效益和新產品開發能力。所以模具又有“工業之母”的榮譽稱號。

模具設計指從事企業模具的數字化設計，包括型腔模與冷沖模，在傳統模具設計的基礎上，應用數字化設計工具，提高模具設計質量，縮短模具設計週期等方面的工作人員。簡單地説就是在一個產品生產出來之前先做出一個模型，而模具設計師就是設計這個模型的人。模具設計人員可在模具數控編程加工、模具三維設計、產品開發三維設計等領域就業。模具設計是很複雜的工作，最基本的要求是每套模具之間必須恰到好處地配合。比如一個隨身聽需要近百套模具製作出來，每一個配件之間的接口都要嚴絲合縫。

　　一、防反(防呆)設計

模具配件的防反(防呆)是模具設計的一個重要方面,它要使模具配件在裝配及試模更換時不易裝錯,並且可以很容易區分模具配件的不同,我們常用的防反(防呆)的方法有以下幾種:

1. 圓衝針防反(防呆)

①選擇目視就很容易區分衝針直徑大小的半成品衝頭加工衝針,一般半成品衝頭直徑要相差1mm以上(最小要有0.5mm);

②將衝針外形做成異形,將衝針單邊或兩側磨去一部分.常用結構有以下兩種(且儘量採用D型).

圖中H=ΦC/2+0.2mm

2. 軋公防反(防呆)

①在相似的軋公中的非折形一側倒一個或兩個斜角以防反區分,斜角的大小根據軋公的大小決定,倒角≥C2(最小不可小於C2);

②將軋公的外形做成不規則形狀以防反與區分;

③將軋公做成大小不同,以供區分的尺寸根據軋公的大小確定,但最小不能小於2mm。

3. 鑲件防反(防呆)

鑲件防反(防呆)有以下方法:

①鑲件外形差異化(注意:加工容易,剪口鑲件外形務必倒R2圓角);

②倒角方式,倒角C大小根據實際情況確定,但最小不小於C2(剪口鑲件最小不小於C3).

4. 剪公防反(防呆)

除相同的圓衝針與衝散熱窗的很多細小衝頭,在設計時不做防反(防呆設計,其餘的在設計時務必進行防反防呆處理.剪公的防反(防呆)可以採用以下方法:

① 飛邊時通過尺寸的控制,避免設計出結構尺寸完全相同的剪公;

② 對無法通過尺寸進行區分的可以通過沖公上部的倒角,將剪公進行差異設計.

備註:

①圖一中以示區分的尺寸應根據衝頭的大小靈活確定,但最少不能小於2mm(見圖中A,B尺寸);

②圖二中倒角的大小為C2,倒角長度為公夾板厚度+1mm.

5. 模具防呆(防反)

為防止模具裝配,對模時模板的左右裝反,造成意外損失,因此,我們要在每一套模具進行防反設計.模具防反中最常用也是最為有效的方法是通過內導柱的位置不對稱,或大小不同進行左右前後防反.常用有以下方法:

① 模具中選用大小規格相同的內導柱,但其中一組往模具內側單向移動5mm以上;

② 在模具中選用一個大小不同長度相同的內導柱進行防反,其中兩種大小的內導柱要相差兩個規格,但對小模具中可以用3個Φ12的帶一個Φ10的進行防(因生產過程中發現小導柱會過快磨損,因此一般不宜採用　　③ 在某些單工序模中,由於沒有設置內導柱,為避免模具的裝反,我們常採用外導柱的不對稱佈置進行模具的防反設計,兩外導柱位置相差10mm以上.

　　二、防跳料(跳廢料)設計

廢料回跳就是在衝裁加工時,應底出的廢料沒有底出,而是由於某些原因隨着衝頭的上升而跳出模面,最後落在模面上的現象.廢料回跳很可能造成產品壓印等不良問題,以及模具損壞.在高速衝壓中廢料回跳是模具的最大殺手。

1. 廢料回跳產生的原因 廢料回跳主要有以下原因造成的：

①對於圓孔等規則形狀,由於衝裁過程的材料變化的規律導致衝裁時衝頭與廢料間形成了一定的真空,當衝頭上升時廢料在真空的作用下,跳出凹模面;

②由於生產中衝壓油的粘性(例:N305),容易使廢料粘在衝頭上(特別是t<0.5mm的薄料),衝頭上升時廢料在粘力的作用下脱離凹模;

③凹模過於光滑,不能給廢料提供足夠的摩擦力,廢料在真空及衝壓油的粘力作用下,脱離凹模;

④衝頭在加工中產生的磁力沒有消除,或衝頭在長期的工作中產生了磁力(例:衝制銅類及鋁類產品時),廢料在衝頭的磁力作用下脱離凹模,產生廢料回跳;

⑤模具選用的衝裁間隙過大或過小及刃口過利,廢料與凹模間的摩擦力過小,造成廢料回跳。

2. 廢料回跳的理論解決辦法：

從理論上分析,要使廢料不回跳只需要使:衝頭上油液的吸附力+廢料底部空氣的壓力+衝頭的磁力<廢料與凹模間的摩擦力+廢料的重力.由以上分析可知,

我們可以從以下方面來防止廢料回跳:

①從衝頭結構方面:使用斜刃衝頭,頂料衝頭,帶氣孔衝頭等;

②從凹模結構方面:使用0.3˚～0.5˚全錐凹模,增加凹模的粗糙度(用砂紙螺旋向下打磨凹模漏料),凹模刃口倒角等;

③其它方式:將廢料外形設計成不規則形狀,下吹氣式真空吸料,減小衝裁間隙,增加衝頭切入量,專用吸塵器吸料等。

3. 防廢料回跳設計

①將凹模設計成0.3˚～0.5˚全錐,一般為0.3˚,設計時只需在下模鑲件的加工要求中加註"線割0.3˚全錐"或加註"線割0.5˚全錐";

②加大衝頭過切量.

③在產品最終剪斷時將廢料設計成帶凸耳形狀;常用凸耳的結構有兩種：燕尾形與圓弧形

a.燕尾形中(見圖一):角度N在30˚～70˚之間,RB≥0.15mm,RC≥0.3mm,A≥0.8mm (一般選用1mm,1.5mm,2mm);

b.圓弧形中(見圖二):ΦE≥Φ1(一般選用Φ1,Φ1.5,Φ2,Φ3),RF≥0.2mm,L=(0.7～0.9)t,t為料厚;

c.進行凸耳設計時,要注意廢料的強度, D≥1mm. (見圖三) 常用結構及設計參數見下圖:

④增加凹模的粗糙度.

⑤將衝頭設成帶氣孔的衝頭,通過向下吹氣的方式,避免廢料回跳.設計結構及尺寸要求見下圖

備註:

a.為方便加工ΦA≥Φ1,常選用Φ1.5,Φ2,Φ3;

b.圖中B為M8或M12的喉牙,喉牙攻在公夾墊板的側面,牙深30mm左右,最小牙深不小於20mm;

c.圖中C為風槽,風槽在公夾墊板反面加工,風槽寬為2mm或3mm(優先選用3mm),風槽深一般為2mm.

⑥下模真空吸料結構,設計結構及尺寸要求見下圖一

設計時備註:

a.圖中B為M8的喉牙,喉牙攻在下模板的側面,牙深30mm左右,最小牙深不小於20mm;

b.圖中C為風槽,風槽在下模墊板1反面加工,風槽寬為2mm或3mm(優先選用3mm),風槽深一般為2mm.

⑦對比較大的衝頭,我們可以在衝頭中加設防跳頂杆,加工成子母衝,設計結構及尺寸要求見上圖二

設計時注意:

a.子母衝彈簧墊片的厚度應根據需要而定,為方便安裝墊片的厚度≥4mm;

b.頂杆與安裝孔間的雙邊間隙為0.1mm;

c.衝頭的壁厚F1≥2mm,如果應衝頭的壁厚太小則不能採用子母衝,應採用其它防跳屑的方法;

d.衝頭的壁厚F2≥2.5mm,最小不可小於2mm. 8)其它防廢料回跳的方法,如斜刃衝頭防跳屑法,凹模倒角法,專用吸塵器吸廢料法等等.

　　三、細長公加壯設計

在精密五金產品中經常會遇到一些細長的窄槽與孔,如果直接按照窄槽的尺寸進行衝頭設計,那麼這種衝頭在生產中很容易被折斷崩裂.因此設計時我們需要對這類結構進行加壯設計. 在加壯設計時有以下基本要求:

①為便於加工我們一般只做單邊加壯,而不進行雙邊加壯;

②由於手搖磨牀加工時存在誤差,為了不影響產品的尺寸,衝公的加壯應在產品廢料的一邊,如果為窄槽或細長孔的衝公加壯則加壯方向在尺寸較少,公差要求較寬的一側;