鈑金模具工藝過渡面的設(shè)計方法

呂松亮 胡騫 陳忠

摘 要：激烈的市場競爭和更新速度日益較快的市場需求都是在設(shè)計產(chǎn)品時的難點，因此，為了提高設(shè)計效率，提高品質(zhì)，縮短開發(fā)周期，覆蓋件沖壓成型工藝與模具技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。在上述技術(shù)已成熟的基礎(chǔ)上，該項技術(shù)的研究重心已經(jīng)從單純的計算機仿真而進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到工業(yè)優(yōu)化，產(chǎn)品實驗及品質(zhì)控制方面，從而進(jìn)一步縮短設(shè)計周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鈑金模具;模具工藝;過渡設(shè)計

0 引言

鈑金工藝的重要性和優(yōu)化條件，在一定程度上避免了設(shè)計或工藝缺陷，但是為了得到更好的產(chǎn)品，依舊需要總結(jié)出更多鈑金工藝優(yōu)化設(shè)計的方法。而鈑金模具工藝過渡面的設(shè)計方法就是其中一種。鈑金模具是在工業(yè)造型的基礎(chǔ)上進(jìn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計，首先要看有無相似的產(chǎn)品計件，再看對產(chǎn)品，對零件有詳盡的功能分解確定零件的各種拆分等工藝問題

1 鈑金材料

鈑金材料是通信產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中最常用的材料，了解材料的綜合性能和正確的選材，對產(chǎn)品成本，產(chǎn)品性能，產(chǎn)品質(zhì)量，加工工藝性都有著重要的影響。一般在選擇板筋材料的條件下，我們會盡可能的選擇常見的金屬材料，以減少材料規(guī)格品種。在同一種產(chǎn)品中，盡可能會減少材料的品種和板材厚度規(guī)格。除了保證零件的功能的前提外，還必須考慮到材料的沖壓性能滿足加工工藝要求，以保證制品的加工的合理性和質(zhì)量。鈑金的加工主要有三種，沖裁，彎曲，拉伸，不同的加工工藝對板材有著不同的要求。鈑金的選材也應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品的大致形狀和加工工藝考慮板材的選擇。各項工藝對材料也有著一定的影響。例如，彎曲加工需要彎曲加工的材板材應(yīng)該有足夠的塑性較低的，較低的屈服極限，塑性高的板材彎曲時不容易開裂，較低屈服極限和較低彈性模量的板料彎曲后回彈變形小，容易得到尺寸精確的彎曲形狀。同時要特別注意材料的硬軟狀態(tài)的選擇，對性能彎曲有很大影響。還有一些含碳量較高的鋼板，如果選擇硬質(zhì)狀態(tài)彎折，折彎時也會造成外圓角開裂，甚至折彎斷裂。另外，在鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計中也經(jīng)常會遇到鈑金結(jié)構(gòu)件的剛度不能滿足要求的。因此，在選擇的時候通過變換材料改變零件的狀態(tài)，達(dá)到效果可以大幅提高材料的硬度和強度。

2 鈑金產(chǎn)品設(shè)計原則

鈑金類材料屬于五金制品中的加冷工類主要是通過模具沖壓，折彎，拉伸等工藝而制成型的。對于厚度均勻的片狀類金屬，我們一般統(tǒng)稱為鈑金。因此，日常生活中，我們經(jīng)常能看到板筋材料如不銹鋼，銅，鋁等材料。如概念所說，厚度均勻是鈑金的一大特點之一，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計時要特別注意，尤其在折彎的地方，很容易造成厚度不均勻。由于鈑金件是由片材加工而成的，因此在沒有加工前，原材料并不是。這樣的，在設(shè)計鈑金材料時，所有的折彎和斜面都要展開在一個平面上，相互之間不能干涉。鈑金材料各種厚度的都有，當(dāng)然厚度越大越難加工，越需要大的加工設(shè)備，同時它的不良率也會隨著增加。因此雖說厚度是根據(jù)產(chǎn)品的實際功能來選擇的，但是在滿足強度及其功能的前提下，越薄自然是最好的。鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計孔與孔之間，孔與邊壁之間應(yīng)該有足夠的料件，以免沖壓時破裂。在折彎處及拉深件沖孔時，其孔壁之間應(yīng)該保持一定的距離。合理設(shè)計的鈑金材料能夠?qū)p傷減少至最小。且減少構(gòu)件尺寸的偏差和殘余應(yīng)力。但是同時要求材料有足夠的強度，剛度且滿足精度要求。為了提升該材料的該材料模具的設(shè)計效率，避免大量人為的重復(fù)性設(shè)計工作，充分利用現(xiàn)有的設(shè)計知識和經(jīng)驗，提高模具設(shè)計質(zhì)量，縮短設(shè)計研發(fā)周期 發(fā)展復(fù)合型材料設(shè)計意義重大。

3 鈑金模具工藝過渡面

鈑金加工工藝是針對金屬薄板加工的綜合冷加工工藝。鈑金件具有輕便，強度高，可批量生產(chǎn)的特點。隨著鈑金件的應(yīng)用越來越廣，鈑金工藝的設(shè)計也成為產(chǎn)品開發(fā)過程中很重要的一部分。設(shè)計師應(yīng)該很熟練的掌握鈑金的工藝特點，一方面可以使本機滿足產(chǎn)品的功能和外觀等要求。另一方面也可以簡化模型，進(jìn)而簡化生產(chǎn)工藝，達(dá)到生產(chǎn)成本低以及生產(chǎn)效率高等要求。鈑金的基本加工方式有沖切，彎折，拉伸和成型等。在鈑金模具工藝過渡面的設(shè)計上，要注意以防止工件在折彎時變形，因為大工件的外形較大，所以一般只在內(nèi)部會發(fā)生折彎現(xiàn)象，利用刀具很難將其復(fù)原。因此，為了避免以上情況的發(fā)生，可以在加工的縱方向加一定的位點，有兩個方向定位加工是加工，定位方便。提高安全性，避免損壞，提升生產(chǎn)效率。工藝過渡面的設(shè)計首先要形成輪廓線雙重輪廓線，之后根據(jù)輪廓線，設(shè)計首先要找出相鄰兩條輪廓線之間在零件形狀面儀壓料面上的分界線，構(gòu)造曲面。不同種類輪廓線之間過渡時，首先把具有相似特征的部分構(gòu)造出相同的曲面。若輪廓線上無對應(yīng)部分，與之相連接，則構(gòu)造曲面，生成曲面后用原始曲面邊界邊的節(jié)點作為約束，進(jìn)行曲面的網(wǎng)格化，之后進(jìn)行曲面網(wǎng)格的渲染。傳統(tǒng)的鈑金過渡藝術(shù)是對板料進(jìn)行沖孔或切邊做的，然后在沖裁過程中影響沖裁件斷面質(zhì)量的因素會導(dǎo)致拉應(yīng)力增大，材料破損等問題，且，切充余量過大，模具沖頭在下行過程中也會受到拉應(yīng)力較大的現(xiàn)象。壓料力的大小對沖裁件斷面質(zhì)量的影響也不容忽視。工作完成后，壓力釋放材料會出現(xiàn)收縮的現(xiàn)象，才產(chǎn)品尺寸出現(xiàn)偏差。但隨著數(shù)字化技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外學(xué)者對鈑金模具設(shè)計制度制作技術(shù)進(jìn)行了深入研究，對于尺寸較大的構(gòu)件模型進(jìn)行的研究和開發(fā)，提出了鈑金模具過渡面設(shè)計的技術(shù)，能夠最大限度的減少設(shè)計者的勞動，重復(fù)勞動工作，縮短模具的設(shè)計周期，提高模具設(shè)計質(zhì)量。同時將設(shè)計數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)字化保存與管理，豐富專家的知識庫。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，以數(shù)值模擬技術(shù)實現(xiàn)工藝的虛擬設(shè)計，是基于設(shè)計師經(jīng)驗與工藝實驗的處理模式朝數(shù)據(jù)分析的方向進(jìn)行完善。

4 結(jié)束語

工藝過渡面設(shè)計是鈑金模具設(shè)計的關(guān)鍵情節(jié)，是設(shè)計與實際經(jīng)驗相結(jié)合的創(chuàng)造性過程。當(dāng)前該設(shè)計方法已經(jīng)成功應(yīng)用于軟件中運行結(jié)果，可靠方便，品質(zhì)也較好，達(dá)到了設(shè)計要求。

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作者簡介：呂松亮（1980-），男，浙江紹興人，大專，初級工程師，研究方向：鈑金模具。