《冲裁模具设计》PPT课件.ppt

冲裁模具设计 产量：4000pcs 冲压件名称：邮票落料模 材料：银 板厚：0.6 mm 产量：1000pcs 冲压件名称：银币 材料：银 板厚：5 mm，直径40 戒指落料模具设计过程 工序1 研究分析客户产品图纸、产品制造 材料、产量、质量、交货期等要求，分析 冲压件的工艺性。 工序2 确定冲裁工艺方案 工序3 确定模具总体结构方案 工序4 排样 工序5 冲裁力计算 工序6 冲床的选用 工序7 设计模具 7.1 凸、 凹模设计 7.2 落料件制造公差确定 7.3 凹模外形尺寸确定 7.4 模具其他零件设计 工序8 模具主要零件的加工 工序9 凸模与凹模的加工工艺 工序10无导柱落料模装配 工序11 装模调试 工序1 研究分析客户产品图纸、产品制造材料、 产量、质量、交货期等要求，分析冲压件的工艺 性。 冲裁工艺性分析： 1、结构与尺寸方面分析 结构简单，形状不复杂，无悬臂，无凹槽。 2、精度方面分析 尺寸为自由公差，公差等级均不高于IT11,从表可知，利用普通冲裁方 式可以达到零件图样尺寸精度要求 3、材料方面 冲裁材料是银，冲裁性能很好，利于冲裁得到。 冲裁工艺性理论知识链接 工序2 确定冲裁工艺方案 从零件的形状及要求看，需要以下三个步骤 落料单工序模具 模具 种类比 较项 目 单工序模级进模复合模 无导向 的 有导向的 冲压精度低一般IT13IT10IT10IT8 零件平整程 度 差一般不平整、高 质量件 需较平 因压料较好， 零件平整 零件最大尺 寸和材 料厚度 尺寸、 厚 度 不 受 限 制 中小型尺 寸、 厚度 较厚 尺寸在 250mm 以下， 厚度在 0.16m m之间 尺寸在300mm以 下，厚度在 0.053mm 之间 冲压生产 率 低较低工序间自动 送料生 产效率 较高 冲件留在工作面 上需清理， 生产率稍低 使用高速自 动压 力机的 可能性 不能使 用 可以使用可在高速压 力机上 工作 操作时出件困 难，不作推 荐 多排冲压 法的应 用 广泛用于尺 寸较小 的冲件 很少采用 模具制造的 工作量 和成本 低比无导向 模略 高 冲裁较简单 的零件 时低于 复合模 冲裁复杂零件 时低于级 进模 安全性不安全，需采取安 全措施 比较安全不安全需采取安 全措施 工序3 确定落料模具总体结构方案 从零件图知，落料件外形筒单，精度要求 不高，且质量轻，尺寸偏小，批量也小， 为降低成本，可用无导柱落料模进行落料 。 无导柱模，冲裁导向依靠冲床滑块导向， 由于冲床滑块上下运动靠燕尾槽导向，相 当精确，均在0.02毫米以内，而精度要求不 高冲裁件，冲裁单边间隙大多在0.06以上， 故很安全。 4.1 坯料的展开长度计算 由图所示零件图可知: L=50 t=0.6 t工件的厚度 通过查表进行排样 工序4 排样 落料模排样如下: 纵向搭边1.8毫米，横向搭边2毫米，条料宽度计算得54毫米,零件 展开长50毫米, 材料利用率计算 冲裁件面积：2797.2 条料宽为54 推料步距 51.8 一个料距材料利用率 =S=50*50/2797.2=89.4% F工件实际面积 S一个步距条料面积 工序五 冲裁力计算 5.1 支架落料冲裁力计算 冲裁力计算公式； 50*50*0.6*125187.500K 冲裁力 冲裁周长 材料厚度 抗拉强度，1n=0.1kg=0.0001t 推件力： tt 卡在凹模刃口内的工件数 冲裁刃口厚取3毫米，则冲一次要往下推五件，即5， 推查表得 0.04 t50.0418.71.74吨 工序五 冲裁力计算 卸料力 Fx=KxF（Kx卸料系数；F冲裁力 ） Kx=0.05 F= 18.7 Fx=0.05*18.7=0.935 总冲裁力总t+Fx 18.7 1.74 +0.93521.375吨 四、压力中心的计算 冲压力合力的作用点称为压力中心。 为了保证压力机和冲模正常平稳地工作，必须使 冲模的压力中心与压力机滑块中心重合， 1、对于带模柄的中小型冲模就是要使其压力中心 与模柄轴心线重合。 2、若因冲件的形状特殊，从模具结构方面考虑不 宜使压力中心与模柄轴心线相重合，也应注意尽 量使压力中心的偏离不超出所选压力机模柄孔投 影面积的范围。 实际生产中，为了简便起见，压力机的公称压力可按如下经验 公式确定。 对于施力行程较小的冲压工序(如冲裁、浅弯曲、浅拉深等) P(1113) F 对于施力行程较大的冲压工序(如深弯曲、深拉深等) P(16-20) F 式中 P压力机的公称压力，kN； F冲压工艺总力，kN。 工序六 冲床的选用 公称压力的选择 前面计算得支架落料的 总冲裁力总推+PX 6.68 1.34 +0.3321.375 ，在此，选11吨左右的冲 床。查冲床型号规格表，选可倾开式常用冲床，如25 。 其相关参数如下： 公称压力:250 最大闭合高度:270 闭合高度调节量:55 模柄孔:40*60 工序七 设计模具 国内模具设计书籍很多，模高设计各不相同，但大多是计 算确定，查表确定，或是按比例确定。 从经验总结出一条规律：从选定的具体冲床入手，展开整 套模设计，模具整体高度要求在选定的具体冲床的允许范 围内。整体模高设计，如何入手？ 对于落料件，先从凹模设计入手。凹模刃口与外型确定之 后，即可基本确定整套模具设计值。 间隙的讲解视频 模具间隙 Z=mt m系数 m=0.060.08 t厚度 t=0.6 Z=3-5丝 我们选取模具双面间隙是：4丝 单边间隙：0.02 凹模刃口 1.1：凹模刃口尺寸确定： 有几点原则须注意； ；落料件是由凸模刃口与凹模刃口冲裁剪切而成，一般冲裁，剪切断面是梯形，细分断面， 最上一层是毛刺，往下一层是断裂带，再往下一层是剪切带，最底层是圆角带，由于断面是梯 形，外形尺寸算到外形最大处，即梯形底部处，而不能算到梯形小端处，即梯形顶部处， 而冲裁中，落料件外形最大处，与凹模孔相等，落料件外形小端处，与凸模相等，最大处与 最小处尺寸差，即基本等于凸模凹模间隙值，所以，落料件外形尺寸，与凹模相等，即落料跟 凹模 由于凹模在冲裁中，每冲一件，就摩擦凹模刃口一次，在上千次以上冲裁中，就摩擦千次 以上，因而刃口要磨损，凹模刃口磨损后越来越大，从而使落料件外形越来越大，为使凹模在 相当长时冲裁磨损后，仍能冲出合格落料件，其刃口尺寸初始值应取较小值，一般以尺寸范围 中间偏小值为好。 刃口尺寸制造公差， 一般都要比落料件公差值小很多，才能保证落料件精度，才能保证冲 裁间隙在合理范围。一些书提出模具制造精度比工件精度高3至4级，有的书则主张模具制造精 度为6到7，也有些书主张取工件公差的14，他们的主张都有道理，都可行，但我们 认为仅是一种广泛的祖略措施，针对性不强，当今模具制造，与过去有较大发展变化，手段多 ，加工精度高，试想一台价格上百万元的数控加工中心，加工精度达到0，005以内，而你模具 标注制造公差在4或67，数值大都在0.020.06以上，甚至超过0.1以上， 显然是不适当的，现场加工人员会再找你麻烦，叫你修改数值至0.01以内，以便输入数值编程 加工。而另一方面，一些企业仍沿用八十年代或更早机床，使用时间比我们学生年令还大，加 工精度根本达不到0.02以内，你定出制造公差过小，也制造不出。怎么办呢？我们认为，模具 制造公差，应在满足冲制件质量要求前提下，按实际加工环境制定。具体说，在加工中心玑床 加工的环境，就可定为0.01甚至更小，而在老式机床加工环境，可酌量各机床加工能力，在 0.020.06范围内选取具体公差值，无须拘泥于一些计算值，这样的设计，会快捷多。 查表，得间隙值 0.15 0.19 凹模刃口型式 模具精度与冲裁件精度关系 2 ; 落料件制造公差确定； 尺寸12.0，按13级取公差，为0.27 尺寸55.4 ；按13级取公差， 为0.46 即12。00.27 55.40.46 分别代入公式计算凹模刃口尺寸； 公式： 凹，（） 12凹（120.50.27）0.02 11.870.02 （按中等加工精度环境，制造误差直接 取0.02值，而不取40.2740.069） 55.4凹（55.40.50.46）0.02 55.170.02 （制造误差取0.02的理由同上） 冲裁件断面表面糙糙度与毛刺高度 表 3 ; 凹模外形尺寸确定 凹模厚度： 有各种确定方法，不外乎经验公式法，经验法，对比法，等等，这里介绍一种经验公式 小凹模 1.52.0） 大凹模 （23） 式中 凹模孔的最大宽度 因数，查表确定，约在0.10.6范围 凹模厚度，实际应用时，由于综合因素影响，具体情况不同，具体分析确定，中小型凹换，计箕值小于 15时取15，而中型凹模计算值大于50时，也只取50，使用时均用用平板垫平，加以支撑。 剪切轮廓线到凹模外形最近边缘的尺寸 初步计算 0.255012.5 由于太薄不便于使用，取20 （1.52.0）35 于是凹模外形尺寸为： 120*120*20 凹模厚度 凹模壁厚 凹模的长度 宽度 凹模厚度解析 小凹模 1.52.0） 大凹模 （23） 式中 凹模孔的最大长度 因数，查表确定，约在0.10.6范围 凹模厚度，实际应用时，由于综合因素影响，具体情 况不同，具体分析确定，中小型凹换，计箕值小于15时取15，而中型 凹模计算值大于50时，也只取50，使用时均用用平板垫平，加以支撑 。 1卸料装置 （1）固定卸料板 特点： 卸料力大，卸料可靠 适用：板料较厚（大于0.5mm）、卸料力较大、平直度要求不 很高的冲裁件 与凸模的双边间隙 当卸料板仅起卸料作用，取0.20.5mm 当卸料板兼起导板作用，按H7/h6配合， 且应小于冲裁间隙。 弹压卸料装置 特点： 兼卸料及压料作用，冲件质量较好，平直度较高。 适用：质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁。 与凸模的单边间隙 见表.9.11，对特别小的冲孔凸模可将表 列数值适当加大。 当卸料板兼起导板作用，同固定卸料板。 装配要求：在模具开启状态，卸料板应高出模具工作零件刃口 0.30.5mm，以便顺利卸料。 1卸料装置（续） 1005012 2固定板 作用：固定小型的凸模和凹模 尺寸：厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍 安装：与凸模过渡配合H7/m6、H7/n6，压装后磨平 3垫板 是否需要用垫板，可按下式效核： 若凸模头部端面上的单位压力p大于模座材料的许用压应力 （见表2.9.13）时，就需要加垫板；反之则不需要加垫板。 1005012 4螺钉与销钉 （2）橡胶的选用 1）橡胶选择原则 所选橡胶允许最大压缩量H2不超过其自由高度H0的45 ， 所选橡胶必须满足预压力F0的要求 H2 =（0.350.45）H0 而橡胶预压缩量H0=（0.100.15）H0 橡胶高度与直径D之比应按下式校核 H2 橡胶的最大许可压缩量 H0 橡胶预压缩量 H0 橡胶原长 （1）橡胶的选用（续） 2）橡胶选择步骤 根据卸料力求橡胶横截面尺寸 根据工艺性质和模具结构确定橡胶性能、形状和数量。冲 裁卸料用较硬橡胶；拉深压料用较软橡胶。 也可以按表2.9.12计算出橡胶横截面尺寸 求橡胶高度尺寸 校核橡胶高度与直径之比和最大相对压缩变形量是否在许可 的范围内。如果超过1.5，则应把橡胶分成若干块，在其间垫 以钢垫圈；如果小于0.5，则应重新确定其尺寸。 式中含义 式中含义 橡胶横截面尺寸 （2）凸模长度计算 当采用弹压卸料板时，其凸模长度按下式计算： 凸模的尺寸 凸模高度=卸料板厚度-1+橡胶的高度-（0.1 0.15）*橡胶的高度+固定板厚度+修模 量 固定板的厚度：0.8*15=12 橡胶高度：30 卸料板厚度：12 凸模高度=12-1+26+12=49 工序九;模具其他零件设计 总原则是：厚度方面，满足强度要求，同时凑合总模高在所选冲床装模闭合高度范围。 4.1;各模板厚度设计： 前边从冲裁力计算值考虑选定冲床为2325，其最大闭合高度为550。最大装模高度180,连 杆调节长度45,模柄孔尺寸40,深60,漏料孔210.工作台300450,因而此模总高应在此范围。 从装模难易考虑，应设计在180190为宜。 上下底极，从强度考虑，应25以上，初选上底板35，下底板30， ，一些书主张底板厚为凹模厚度的1.01.5倍，而上底板可比下底板薄510，这都是总结经验结果， 由于模具布满销孔螺孔，很难通过准确计算确定厚度值。 凸模垫板初选10 凸模高70 凸换固定板30 卸料板15 这样，总模高：351070+10+25+30180 符合装模高度要求。 4.2各模板长宽尺寸 下底坂； 应比冲床工作台漏料孔大，每边应有4050供支承的面，2316漏料孔210,左右，（准确值可到 冲床量取），且每边有2530左右支撑位置，在这，以漏料孔外形每边加25左右，取260280，即 下模底板为30260280 上模底板： 由于本模决定用无导柱非标准简易模，所以上模底板不装导套，就按凹模外形即可，即： 20120120 上模垫板，长与宽参照凹模外形，即： 10120*120 上模凸模固定板 凸模具硬度50-55HRC，如果是luo钢，处理到55-58HRC 长与宽参考凹模外形，即 30120120 弹性卸料板： 15120120 工序十; 闪光器支架落料模主要零件的加工工艺 1; 凸模加工工艺 材料 Cr12 计算体积,圆棒落料锻打成长方体.每面留3mm加工余量退火刨加工六面,留1mm加工余 量,铣加工,每面留0.3加工余量,热处理,HRC5055磨加工六面到尺寸要求, 2; 凹模加工工艺 材料 A3 A3板划粉线氧割出板料刨加工六面,留1mm加工余量,磨加工到尺寸 钳工划线,铣加工导料槽钻线割孔,线割凸模过孔与凹模配钻销孔,螺纹 孔钳工修整,待最后装配. 3; 固定卸料板加工工艺 材料;A3板 A3板划粉线氧割出板料刨加工六面,留1mm加工余量,磨加工到尺寸钳工划线,铣加工导 料槽钻线割孔,线割凸模过孔与凹模配钻销孔,螺纹孔钳工修整,待最后装配. 2凹模 （1）凹模外形结构及其固定方法 凹模采用螺钉和销钉定位固定时，要保证螺钉（或沉孔）间、 螺孔与销孔间及螺孔、销孔与凹模刃壁间的距离不能太近，否 则会影响模具寿命。孔距的最小值可参考表2.9.3。 凹模具螺钉销钉固定最小距离 无导柱落料模的冲床安装 先把冲床曲轴调到最低位,把冲床调整螺杆调整到最短,即 滑块上升到最高点,把上模柄夹到滑块上,夹紧,调整滑块高 度,放入下模,把凸模插入下模凹模孔内2mm左右,调整前后 左右间隙均匀.然后用压板压紧下模用手扳动惯性轮,运转 空冲一次,没问题即可试冲 用与料厚相似纸皮试冲几次,没问题即可试冲, 将事先裁好条料放入下模固定卸料极内,试冲两片,拿出冲 裁件,测量尺寸是否合格,观察周边断面状况,光亮带是否周 边基本一致,若周边不一致,证明凸模与凹模间隙不均匀,应 在凸模插入凹模情况下稍松开下模夹板,拷打下模调整间 隙,直到均匀.再夹紧下模夹板,试冲一两件,得周边光亮带均 匀后,再检各处夹紧否.清理现场,送检侍冲. 轴 + 0 - es ei a b c cd d e ef f fg g h j js k m n p r s t u v x y z za zb zc 基本尺寸 孔 基本尺寸 + 0 - EI ES A B CCD D