鈑金模具工藝過(guò)渡面的設(shè)計(jì)方法

呂松亮 胡騫 陳忠

摘 要：激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和更新速度日益較快的市場(chǎng)需求都是在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)的難點(diǎn)，因此，為了提高設(shè)計(jì)效率，提高品質(zhì)，縮短開(kāi)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(xiàng)技術(shù)的研究重心已經(jīng)從單純的計(jì)算機(jī)仿真而進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到工業(yè)優(yōu)化，產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)及品質(zhì)控制方面，從而進(jìn)一步縮短設(shè)計(jì)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鈑金模具;模具工藝;過(guò)渡設(shè)計(jì)

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(jì)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(jì)的方法。而鈑金模具工藝過(guò)渡面的設(shè)計(jì)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(jì)，首先要看有無(wú)相似的產(chǎn)品計(jì)件，再看對(duì)產(chǎn)品，對(duì)零件有詳盡的功能分解確定零件的各種拆分等工藝問(wèn)題

1 鈑金材料

鈑金材料是通信產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最常用的材料，了解材料的綜合性能和正確的選材，對(duì)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(huì)盡可能的選擇常見(jiàn)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(huì)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(mǎn)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(duì)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(xiàng)工藝對(duì)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(shí)不容易開(kāi)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(shí)要特別注意材料的硬軟狀態(tài)的選擇，對(duì)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(shí)也會(huì)造成外圓角開(kāi)裂，甚至折彎斷裂。另外，在鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也經(jīng)常會(huì)遇到鈑金結(jié)構(gòu)件的剛度不能滿(mǎn)足要求的。因此，在選擇的時(shí)候通過(guò)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(qiáng)度。

2 鈑金產(chǎn)品設(shè)計(jì)原則

鈑金類(lèi)材料屬于五金制品中的加冷工類(lèi)主要是通過(guò)模具沖壓，折彎，拉伸等工藝而制成型的。對(duì)于厚度均勻的片狀類(lèi)金屬，我們一般統(tǒng)稱(chēng)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(shuō)，厚度均勻是鈑金的一大特點(diǎn)之一，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)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(méi)有加工前，原材料并不是。這樣的，在設(shè)計(jì)鈑金材料時(shí)，所有的折彎和斜面都要展開(kāi)在一個(gè)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(shí)它的不良率也會(huì)隨著增加。因此雖說(shuō)厚度是根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際功能來(lái)選擇的，但是在滿(mǎn)足強(qiáng)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(jì)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(shí)破裂。在折彎處及拉深件沖孔時(shí)，其孔壁之間應(yīng)該保持一定的距離。合理設(shè)計(jì)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(shí)要求材料有足夠的強(qiáng)度，剛度且滿(mǎn)足精度要求。為了提升該材料的該材料模具的設(shè)計(jì)效率，避免大量人為的重復(fù)性設(shè)計(jì)工作，充分利用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)研發(fā)周期 發(fā)展復(fù)合型材料設(shè)計(jì)意義重大。

3 鈑金模具工藝過(guò)渡面

鈑金加工工藝是針對(duì)金屬薄板加工的綜合冷加工工藝。鈑金件具有輕便，強(qiáng)度高，可批量生產(chǎn)的特點(diǎn)。隨著鈑金件的應(yīng)用越來(lái)越廣，鈑金工藝的設(shè)計(jì)也成為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中很重要的一部分。設(shè)計(jì)師應(yīng)該很熟練的掌握鈑金的工藝特點(diǎn)，一方面可以使本機(jī)滿(mǎn)足產(chǎn)品的功能和外觀等要求。另一方面也可以簡(jiǎn)化模型，進(jìn)而簡(jiǎn)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(guò)渡面的設(shè)計(jì)上，要注意以防止工件在折彎時(shí)變形，因?yàn)榇蠊ぜ耐庑屋^大，所以一般只在內(nèi)部會(huì)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(diǎn)，有兩個(gè)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(guò)渡面的設(shè)計(jì)首先要形成輪廓線(xiàn)雙重輪廓線(xiàn)，之后根據(jù)輪廓線(xiàn)，設(shè)計(jì)首先要找出相鄰兩條輪廓線(xiàn)之間在零件形狀面儀壓料面上的分界線(xiàn)，構(gòu)造曲面。不同種類(lèi)輪廓線(xiàn)之間過(guò)渡時(shí)，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(xiàn)上無(wú)對(duì)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(diǎn)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(guò)渡藝術(shù)是對(duì)板料進(jìn)行沖孔或切邊做的，然后在沖裁過(guò)程中影響沖裁件斷面質(zhì)量的因素會(huì)導(dǎo)致拉應(yīng)力增大，材料破損等問(wèn)題，且，切充余量過(guò)大，模具沖頭在下行過(guò)程中也會(huì)受到拉應(yīng)力較大的現(xiàn)象。壓料力的大小對(duì)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(huì)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(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)鈑金模具設(shè)計(jì)制度制作技術(shù)進(jìn)行了深入研究，對(duì)于尺寸較大的構(gòu)件模型進(jìn)行的研究和開(kāi)發(fā)，提出了鈑金模具過(guò)渡面設(shè)計(jì)的技術(shù)，能夠最大限度的減少設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)，重復(fù)勞動(dòng)工作，縮短模具的設(shè)計(jì)周期，提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量。同時(shí)將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)字化保存與管理，豐富專(zhuān)家的知識(shí)庫(kù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以數(shù)值模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)工藝的虛擬設(shè)計(jì)，是基于設(shè)計(jì)師經(jīng)驗(yàn)與工藝實(shí)驗(yàn)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(yǔ)

工藝過(guò)渡面設(shè)計(jì)是鈑金模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵情節(jié)，是設(shè)計(jì)與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的創(chuàng)造性過(guò)程。當(dāng)前該設(shè)計(jì)方法已經(jīng)成功應(yīng)用于軟件中運(yùn)行結(jié)果，可靠方便，品質(zhì)也較好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

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