最新冷镦模具设计基础知识大全

最新冷镦模具设计基础知识大全前言 BasicofColdFormingAcombinationofdiscipline,skill,knowledge&continuousimprovement.生产良好的冷锻件，操作者需要具备:纪律,技能,知识和持之以恒的进取精神。冷锻的基础知识ManufacturingofFastenersandforgingpartsfallinthesamefamily紧固件与冷锻件的生产工艺目录AssemblyandsetupofCOD&COK剪刀/剪模组立Assemblyandsetupofmaindies主模组立Assemblyandsetupofpunches冲头组立/失效Understandsteel&carbidetools模具组立/材料/钨钢Understandtoolsurface&friction模具表面/摩擦系数Understandtheeffectofpreform预成形分析 AssemblyandsetupofCOD&COK剪刀/剪模组立AssemblyandsetupofCOD&COK1 TypesofShearing剪切类型HalfCutterCOK/CompleteCOD半剪CompleteCOK/CompleteCOD全剪COK:CutOffKnife剪刀COD:CutOffDie剪体AssemblyandsetupofCOD&COK BasicMechanismofShearing剪切基础知识WhatHappenDuringShearing:-剪切过程产生：ElasticDeformation弹性变形Roll-over曲面Plasticshear塑性剪切InitialFracture初始断裂FinalFracture最终断裂PhysicalSeparation实际剪断AssemblyandsetupofCOD&COK2 BasicMechanismofShearingQualityProblems:-质量问 OvalShape椭圆形 Tilting歪斜 Poorshear剪切面粗糙 Burr毛刺 NotStraight不直ClearanceTooBig间隙太大OptimumClearance最佳间隙ClearanceTooSmall间隙太小 ElasticDeformation弹性变形 Roll-over曲面 Plasticshear塑性剪切 InitialFracture初始断裂 FinalFracture最终断裂 PhysicalSeparation实际剪断AssemblyandsetupofCOD&COK2 BasicMechanismofShearing(HalfCutCOK)半剪 NoControlofBlank 落料无法控制 DifferentShearPatterns 剪切方式不同 BlankNotStraight 线材不直 BigRoll-over 曲面较大 LowCost 成本低廉 EasytoSetup 安装简易 LongToolLife 模具寿命较长AssemblyandsetupofCOD&COK2 BasicMechanismofShearing NeedReliefSurfaces 需要表面退让（退剪槽〕 CarefulControlofClearance 间隙要求高 DifficultCOK/CODAlignment 剪刀、剪体对齐困难 BetterShear/Quality 较好的剪切质量 AchieveStraightBlank 剪断的线材较直 SmallRoll-over 曲面小(CompleteCut全剪)AssemblyandsetupofCOD&COK CommonBlankQualityIssue 常见的线材剪切质量问题 Roll-over 曲面 Plasticshear 塑性剪切 SecondaryFracture/Tongue 二次断裂/舌状毛刺 Burr 毛刺 Straightness 直线性AssemblyandsetupofCOD&COK4 COD&COKSetting 安装Relief表面退让（退剪槽〕SmallRadius小圆角Relief表面退让（退剪槽〕AssemblyandsetupofCOD&COK5 COD&COKMaterials材料ToolSteel模具钢Carbide钨钢AssemblyandsetupofCOD&COK6 MainProcessParameters主要参数 MaterialHardness 材料硬度 COK/CODClearance剪刀/剪体间隙 COK/CODDiameters剪刀/剪体内孔直径 COKSpeed 剪刀速度 Lubricants 润滑 TypesofCOK 剪刀类型 Hardermaterialsneedbiggerclearance,moretoolrelief&higherspeed当剪切较硬的线材时,需要更多的间隙,表面退让(退剪槽)和更快的速度. TooloosetheCOD/COKdiameterswillbendtheblankandcausetaperends剪刀/剪体的内孔直径太大时,会造成线材弯曲,线材末端缩小. Shearingwithoutlubricantscausesshorttoollife无润滑剪切会缩短模具寿命.AssemblyandsetupofCOD&COK7 UnderstandDefects缺陷分析 PoorShearedSurface:smallclearanceandnotoolrelief 剪切面粗糙:间隙太小/没有表面退让 Burr:COKor/andCODwornoff 毛刺:剪刀/剪体磨损 Tongue:smallclearanceandnotoolrelief 舌状毛刺:间隙太小/没有表面退让 BentBlank:COK/CODdiametertoobig 线材弯曲:剪刀/剪体内孔直径太大 OvalShape:COK/CODdiametertoobig 椭圆形:剪刀/剪体内孔直径太大 BigRoll-over:clearancetoobigandToolwornoff 曲面大:间隙太小/模具磨损AssemblyandsetupofCOD&COK7 UnderstandDefects缺陷分析硬材料 间隙较小 剪切面较好 刀口易磨损 钨钢易破损软材料 间隙较大 剪切面难控制 要退让曹 材料易弯 Assemblyandsetupofmaindies主模组立Assemblyandsetupofmaindies BasicofColdForming 冷锻的基础知识 MaterialsforDieConstruction 模具的材质 TypesofDieDesign 模具设计的类型 ImportanceofDieSurfaceFinishing 模具表面加工的重要性 CompressiveStress 压应力 GoodDieAssembly 正确安装模具 DefectiveParts/PoorDie 缺陷部件/劣质模具 Assemblyandsetupofmaindies BasicofColdForming正挤压反挤压打头Assemblyandsetupofmaindies BasicofColdFormingAcombinationofdiscipline,skill,knowledge&continuousimprovement.生产良好的冷锻件，操作者需要具备:纪律,技能,知识和持之以恒的进取精神。冷锻的基础知识Assemblyandsetupofmaindies MaterialsforDieConstruction模具的材质 Assemblyandsetupofmaindies TypesofDieDesign模具设计的类型SolidMainDie实心主模StepSolidMainDie台阶实心主模Die-Piece/Casing/Insert套片整装主模StepDie-Piece/Casing/Insert台阶套片整装主模Assemblyandsetupofmaindies TypesofDieDesign模具设计的类型LowCost成本低廉EasyAssemble组装简易LongToolLife模具寿命长久TheREASONfordifferentdiedesigns不同模具设计的成因NormalCost成本一般EasyAssemble组装简易ToolLifeShorter模具寿命较短SomeAssemblyProblem某些组装问题DifficulttoAlignment对齐困难ShortDie-pieceLife套片寿命短HighCost成本昂贵SomeAssemblyProblem某些组装问题DifficulttoAlignment对齐困难ShortDie-pieceLife套片寿命短VeryHighCost成本最昂贵Assemblyandsetupofmaindies ImportanceofDieSurfaceFinishing 模具表面加工的重要性 Grindingmarkspromotecracks 模具研磨纹路造成脆裂 Roughsurfacespromotegalling 粗糙的表面造成表面磨伤 PoorinternalsurfacecausesshortKOPlife 粗糙的内孔面缩短顶针使用寿命 Sharpradiuscausesdiechip&fracture 模具尖角太锋利造成模具脆裂或破损Assemblyandsetupofmaindies CompressiveStress压应力 Propercompressivestresstoreducematerialbreathingduringforming 适当的压力可减少在冷锻时材料的伸展 Increaseproductdimensionstability 增加产品尺寸的稳定性 Extendtoollife 延长模具寿命0.5%hot-shrink-fitinterference0.5%预热组合的过盈配合量0.5%coldpressinterference0.5%冷装组合过盈配合量0.5%taperpressinterference0.5%斜角部分的过盈配合量Assemblyandsetupofmaindies GoodDieAssembly正确组装模具Positivesteptoensurepropersupportofdiepiecebydieinsert有效间隙以保证给予套片适当的支撑Positivesteptoensurepropersupportofdieinsert有效台阶以保证给予组合套心适当的支撑SufficientchamferProperinstallationofdiepiece适当安装套片SufficientInterference足够的过盈量足够的倒角Assemblyandsetupofmaindies DefectiveParts/Dies缺陷部件/模具DiePieceBreaks:套片破裂1 Diepieceanddiecaseoffcenters 套片和主模套偏心2 Roughsurfaces/insufficientpolishing 表面粗糙/研磨,抛光不足3 Poormatchingoftapersurfaces 斜角部分配合不好4 Insufficientcompressivestress 压力不足5 Nopropersupportfromdieinsert 组合套心没有给予套片恰当的支撑6 Insufficientstepradius 台阶部分圆角太小7 Poorpunch/diealignment 冲件/主模没有对齐8 Blankover-length 线材剪切太长9 PunchRecesshitting 二冲窜伤10 HighKOforce(taper/overforged/roughsurface) 顶出力太大(倒锥，太饱满，表面粗糙）Assemblyandsetupofmaindies DefectiveParts/Dies缺陷部件/模具StepDieFractures:台阶主模破损 Hydrauliceffect/toomuchoil/air&oiltrap 液压影响/润滑油太多/憋气憋油 Insufficientstepradius 台阶部分圆角太小 Roughsurfaces/insufficientpolishing 表面粗糙/研磨,抛光不足 Poorpunch/diealignment 冲件/主模没有对齐 Blankover-length 线材剪切太长 Poorhot-shrink-fit 预热组装配合差 Heavyknockoutaction 顶针冲击力过大 PunchRecesshitting 二冲窜伤 HighKOforce(taper/overforged/roughsurface)顶出力太大(倒锥，太饱满，表面粗糙）Assemblyandsetupofmaindies DefectiveParts/Dies缺陷部件/模具MainDieChipoff/Cracks:主模脆裂 Impropersittingofmaindie 主模安装位置不正确 Insufficientstepradius 台阶部分圆角太小 Roughsurfaces/insufficientpolishing 表面粗糙/研磨,抛光不足 Poorpunch/diealignment 冲件/主模没有对齐 Blankover-length 线材剪切太长 Poorhot-shrink-fit 预热组装配合不好 Overknockoutaction 顶针行程过大 PunchRecesshitting 二冲窜伤Assemblyandsetupofmaindies DefectiveParts/PoorDies 缺陷部件/劣质模具Diewear:模具磨损 Poorhot-shrink-fit预热组装配合不好 Poorpunch/part/diealignment冲件/冲头/主模没有对齐 Wrongcarbidegrades选择错误的钨钢等级 Insufficientorwronglubricant润滑不足或用错润滑油PartsDefects:部件缺陷Gallingduetomisalignment/poorcarbide磨伤--模具没有对齐/劣质钨钢Blankdiameteroversizeduetopoorhot-shrinkfit光杆直径太大--预热组装配合差Blankdiameterundersizeduetowrongdiediameter光杆直径太小--主模内径错误Inconsistentblankdiameterduetodiediametertoobig光杆直径不稳定--主模内径太大Roughsurfacesduetopoordiepolishing表面粗糙--模具研磨,抛光不足 Assemblyandsetupofpunches冲头组立/失效分析Timing/Speed时间/速度Friction摩擦系数Alignment对齐HowPunchesFail二冲如何损坏CommonPunchProblems常见二冲问题CommonProductProblems常见产品问题 Timing/Speed时间/速度4m/sec(4米/秒)1m/sec(1米/秒)(MH-10Machine)(UI-10Machine)Friction摩擦系数ToolDimension(cancheck)模具尺寸(可以测量)ToolSurfaceRoughness(difficulttocheck)模具表面粗糙度(较难测量)Friction摩擦系数ChangingFactors:-影响因素 LubricationOil润滑油 ToolSurfaceRoughness模具粗糙度 PreformSetting一冲成形设置 MachineSpeed机器速度ChangingDimension:-受影响尺寸 Flatness平直度 HeadCornerRadii头部圆角 HeadRoundness头部圆度 Headdiameter头部直径Alignment对齐PrematureWearofRecessIncorrectHeadShapePrematureBreakofRecessOff-centerRecess(<0.05mm)梅花部分磨损头形错误梅花部分破裂梅花偏心(<0.05mm)HowPunchesFail1.WearoffIncorrectHardness(AboveHRC65)InsufficientLubricantIncorrectPunchMaterial(M2,M42,Carbide)WithoutCoating(TiN,TiCN,TiAlN)PoorPreform(1stPunchPreparation)NatureWear2.ChipOffPoorAlignmentPoorSetupSkillPoorsurfaceIncorrectPunchMaterialMishandlingVibrationSpeedtooFast3.BreakoffRecessStrippedoffbending/MisalignmentPinandInsertMismatchIncorrectPreform(1stPunchPreparation)SpeedtooFastWrong/InstableProcessHighFrictionPoorCutOff二冲如何损坏1.磨损硬度错误(高于HRC65)润滑不足二冲材质错误(M2,M42,Carbide)没有涂层(TiN,TiCN,TiAlN)一冲成形差(1stPunchPreparation)自然磨损2.破损没有对齐安装技术差表面粗糙二冲材质错误人为损坏震动机器速度太快3.断裂梅花破裂二冲棒弯曲/没有对齐二冲套和冲棒不配一冲成形错误(1stPunchPreparation)速度太快错误/不稳定生产程序摩擦系数太大线材剪断不良CommonPunchProblemsShortToolLife IncorrectHardness(AboveHRC65) InsufficientLubricant IncorrectPunchMaterial(M2,M42,Carbide) WithoutCoating(TiN,TiCN,TiAlN) PoorPreform(1stPunchPreparation) PoorAlignment PoorSetupSkill PunchMaterialtooHard(AboveHRC68) Mishandling Vibration SpeedtooFast Wrong/InstableProcess HighFrictionDimensionout PoorToolSuppliers PoorReworkToolingnotmatch OrderWrongTool PoorToolSuppliers常见二冲问题寿命短 硬度错误(高于HRC65) 润滑不足 二冲材质错误(M2,M42,Carbide) 没有涂层(TiN,TiCN,TiAlN) 一冲成形问题(1stPunchPreparation) 没有对齐 安装技术差 二冲材质太硬(高于HRC68) 人为损坏 震动 机器速度太快 错误/不稳定生产程序 摩擦系数太大尺寸错误 模具供应商不佳 模具修改误差模具不能配合 购买错误模具 模具供应商不佳CommonProductProblems常见产品问题IncorrectRecessProfile LubricationOil ToolSurfaceRoughness IncorrectToolDimensionIncorrectRecessDepth RecessWear RecessChipoffRecessOff-set PoorPunchAlignment PoorPreform PoorCutoffBigChamfer LubricationOil IncorrectToolDimension IncorrectPreformUnusualVisualDefects LubricationOil ToolSurfaceRoughness IncorrectToolDimension成形形状不正确 润滑油 模具表面粗糙度 模具尺寸不正确成形深度不正确 冲棒磨损 冲棒破损成形偏心 二冲没有对齐 一冲成形差 线材剪断不良斜角大 润滑油 模具尺寸不正确 一冲成形不正确非正常的外观缺陷 润滑油 模具表面粗糙度 模具尺寸不正确4.Understandsteel&carbidetoolsManufacturingofFastenersandforgingpartsfallinthesamefamily紧固件与冷锻件的生产工艺LowcarbonsteelAnti-gallingSUS高耐磨不锈钢Hotworksteel耐热钢Generaltoolsteel普通工具钢Highspeedsteel高速钢Coarsegraincarbide粗颗粒钨钢Finegraincarbide细颗粒钨钢300SUS400SUS4000Mpa兆帕3000MPa2000MPa1000MPaHowStrongisStrong钢的强度对照表1000Mpa=100kg/mm21000兆帕=100千克/毫米2低炭钢300系列不锈钢400系列不锈钢DieDesign模具设计螺纹锁紧件套壳上套心下套心钨钢套心衬套给予轴向预先加压123GoodDieAssembly正确组装模具预先加压卸载加载mergingofmicrocrackstosurfacedefectsandlargercracks0.1<a<0.5mm微小的裂痕深入到表面，使裂纹加深5.Understandtoolsurface&frictionUnderstandtoolsurface&friction理解模具表面及摩擦力Whatisfriction什么是摩擦力?Effectoffriction摩擦力产生的影响?Practicalconsiderations应用时需考虑的因素?Whatisfriction什么是摩擦力?YForce拉力XForce压力FrictionCoefficientm=Xforce/Yforce摩擦系数m=X压力/Y拉力NormalFrictionCoefficientformetalforming=0.05to0.2通常金属表面磨擦系数=0.05to0.2Effectoffriction摩擦力产生的因素AssumeHighToolFriction采用摩擦力大的模具AssumeLowToolFriction采用摩擦力小的模具Effectoffriction摩擦系数产生的影响?AssumeLowToolFriction采用摩擦力小的模具AssumeLowToolFriction采用摩擦力小的模具Effectoffriction摩擦系数所产生的影响AssumeLowToolFriction摩擦力那一边大小？?Practicalconsiderations实际情况需考虑因素??Practicalconsiderations实际情况考虑因素 Understandtheeffectofpreform了解预成型的影响Understandtheeffectofpreform了解预成型的影响WhatisPreform什么是预成型Whatisanoptimisedpreform什么是好的预成型Theeffectofpreform预成型的影响Whatisanoptimisedprocesscontrol什么是好的预成型过程控制Canpreformbealwaysbethesame预成型都是相同的吗?Shouldwehaveapreformdrawing我们需要预成型图纸吗WhatisPreform什么是预成型?Whatisanoptimisedpreform什么是好的预成型?Operational:-操作方面?ToolLife:-模具寿命方面?ProductQuality:-产品质量方面?Whatisanoptimisedpreform什么是好的预成型Operational:-操作方面 Controllable 可控制的 Achievable 能够完成的 Stable 稳定的 Maintainable 可持续的 Lowcost 低成本的 Manufacturable 可操作的 Repeatable 可重复的 Independent 不受制约的ToolLife:-模具寿命方面 Lowpunchforce 低冲力 Lowpunchstress 低压力 Manufacturable 可持续的 Lowcost 低成本的 ProlongOperation 延长生产力ProductQuality:-产品质量方面 No/MinimumDefects 无缺陷或缺陷最小 Achieveconsistentquality 达到品质一致 Achieverequireddimension 达到要求尺寸Theeffectofpreform预成型的影响Operational:-操作方面 Controllable可控制的 Achievable可实现的 Stable稳定的 Maintainable可持续的 Lowcost低成本的 Manufacturable可操作的 Repeatable可重复的 Independent不受约束的ToolLife:-模具寿命 Lowpunchforce低冲力 Lowpunchstress低压力 Manufacturable可操作 Lowcost低成本 ProlongOperation延长生产力ProductQuality:-产品质量 No/MinimumDefects无/最小缺陷 Achieveconsistentquality达到质量一致 Achieverequireddimension达到要求尺寸Punchforce冲力Punchstress压力Toolwear模具磨损Laps/Folds褶皱Surface表面条件Dimensions尺寸Toollife模具寿命Partquality部品质量Theeffectofpreform预成型的影响Test1:-试验1WidePunchChamferAngle冲模倒角较大Test2:-试验2SmallPunchChamferAngle冲模倒角较小FormingoffastenersusingdifferentPreformdesign(effectofpreformonthefinalformingshape)采用不同预成型的产品的最后成型Using5113forIllustration以5113为例矮扁的预成形较高的预成形Theeffectofpreform预成型的影响Higherformingpressure较高的成型压力Lowerformingpressure较低的成型压力Fastenerformingusingflatterpreform采用扁而平的预成型Fastenerformingusingtallerpreform采用较高的预成型矮扁的预成形较高的预成形Theeffectofpreform预成型的影响Tallerpreform高预成型Lowpunchforce冲力小Longertoollife模具寿命长Stableprocess过程稳定MajorFolds较大褶皱LowerPreform低预成型Highpunchforce冲力大Shortertoollife模具寿命短Minimumfolds褶皱最小Ringmark环状痕迹Theeffectofpreform预成型的影响Thegeometryofpreformisdefinedby:预成型形状具体取决于: profile外形 height高度 diameter直径 weight重量Thegeometryofpreformisaffectedby:影响预成型形状的因素: Tooltemperature模具的温度 Lubricationoil润滑油 Machinestability机台的稳定性 Machinespeed机台速度 Toolalignment模具组合情况 Toolsurfaceconditions模具的表面条件 Toolprofile模具外形Thegeometryofpreformisguidedby:预成型形状主要取决于: Preformdiameter=80%offinaldiameter预成型直径=80%最终直径Whatisanoptimisedprocesscontrol什么是理想的过程控制Aprocessthatwillrobustenoughwithstandexternalfactors成形过程稳定，不易受外来因素影响Aprocessthatcanbeaccuratelyrepeated此过程可重复性较精确Aprocessthatcanbedimensionedandexpressed过程可测量可描述Canpreformbealwaysbethesame预成型总是相同的吗?Thegeometryofpreformisaffectedby:预成型的形状取决于: Tooltemperature模具的温度 Lubricationoil润滑油 Machinestability机台的稳定性 Machinespeed机台速度 Toolalignment模具组合 Toolsurfaceconditions模具表面条件 Toolprofile模具外形 Toolprofiletolerance模具外形公差NO不Shouldwehaveapreformdrawing我们是否需要预成型化?YES是MinimiseDimensionvariation尺寸变化最少Standardiselearningcurve学员培训标准化Standardisetoolsetting标准模具设置Achieveconsistentproductquality达到产品质量一致定位是不是太短表面机加工纹粗糙间隙太大粗糙横向平磨裂纹波定位是不是太短间隙太大粗糙手工磨修裂纹波冲头折断冲头拉断粗糙横向平磨打得太死，包住冲头冲头折断冲头拉断间隙太大表面机加工纹粗糙裂纹波