基于标准模架与组合的冲模三维CAD设计方法.pdf

基于标准模架与组合的冲模 三维 C A D设计方法 山东理工大学机械工程学院 淄博2 5 5 0 1 2 赵婷婷 1 概述 在三维 C A D软件的支持下 冲模的设计方法有下 述几种 1 自下向顶 D O WN T OP 设计 即先设计零 件 再把零件装配产生冲模 2 自顶向下 T OP D O WN 设计 即在装配环 境下 以凹模周界为参照 直接设计冲模零件 3 自动装配设计 先制定装配框架 再设计各零 件 然后 自动装配 4 先建立模架库 通过变更零件或参数 达到新 模具的设计 5 建立关系式进行 自动化设计 这些方法中 若设计生产一般冲压件用冲模 采用 第 4 种方法比较快捷 本文探讨 在模架库基础上的冲 模设计方法 基于标准模架与组合的冲模设计流程如图 l 所示 需求分析阶段 分 析 零 件 的 I冲 压 工 艺 性 I f 拟 定 冲 压 l工 艺 方 案 功 能 设 计 阶 段1 I 确定排样 与材料利用率 I f 确 定压力 和 1 压力中心 概 要 设 计 阶 段 选 择 壶 力 机 l 选择模架 模熹 和 组 合 凸 模 I 详细设计阶段 确 定 三 二 口 尺 寸 I 冲模三维装配体 冲模装配图及其零件图 图1 基于标准模架与组合的冲模设计流 图 I 2 0 0 6 年 第 3 期 板l 热 加 工 2 基于标准模架与组合的冲模设计 我们以如图 2所示零件为例 说明冲模的设计过 程 零件材料为0 8钢 料厚 1 m m 大批量生产 2 2 图 2 零件图 1 分析零件的冲压工艺性本零件材料为0 8钢 属于优质碳素结构钢 低碳钢 n 0 0 8 塑性较 好 料厚为 l l i ra 适宜冲压生产 2 拟定冲压工艺方案 本制件只要求加工外形 仅需用模具沿封闭轮廓线冲切板料 属于单一落料工 序 采用落料单工序模即可生产 冲下部分即为零件 3 排样由步距公式 则 S J l a l 式中s 冲裁步距 ram f J 沿条料送进方向 设定为 方向 工件的 最大尺寸 mi l l Q I 工件间搭边值 I I 1 I I I S L n l 1 9 1 5 mm 2 0 5 mm 毛坯条料宽度方向的尺寸公式为 B C 2 式中 口 条料宽度 其尺寸公差 一般为 I T1 4级 则 B一 ra m C m x 沿条料宽度方 向 设定为 方向 工件的 最大尺寸 mm 维普资讯 维普资讯 F s 卸料力 k N F s 推件力 k N 辅助压力 k N 则 F z F c F s 3 O 1 5 6 k N 4 5 6 k N 6 压力机的选择压力机的公称压力 F 1 6 1 8 7 3 8 2 k N 取 1 0 0 k N 选用 J 2 3 1 0 压力机 其主要参数如下 公称压力 为 1 0 0 k N 模柄孑 L 尺寸为 3 0 mm X 5 0 mm 装模高度为 1 1 0 1 4 5 mm 7 模架 模柄与组合 凸模的选择模架的规格 由凹模周界尺寸确定 凹模周界尺寸的计算公式为 B B 2 X E L L 2 X E 式中 B 凹模纵向宽度 mm 凹模横向长度 m m E 凹模壁厚 m m B 沿凹模纵向工件最大宽度 mm 一 沿凹模横向工件最大长度 m m 由冲件料厚 1 m m和冲件料宽 2 5 m m查 冲模设计 手册 得凹模壁厚 E 2 2 2 8 m m 取 E 4 0 ra m 则B 2 2 2 X 4 0 mm 1 0 0 m m L 1 9 2 X 4 0 mm 1 0 0 mm 凹模周界为 L B 1 0 0 mm X 1 0 0 mm 如图 6 所示 J 0 J 厂 4 2 I 3 9 t l 0 0 图6 凹模周界 选用冲模滑动导向后侧导柱模架 1 0 0 X 1 0 0 X 1 1 0 X 1 3 0 G B T 2 8 5 1 3 一l 9 9 O 冷冲模弹压卸料横向送料典 型组合 1 0 0 X 1 0 0 X 1 1 0 1 3 0 G B 2 8 7 2 2 1 9 8 l 模柄 A 3 0 X 3 4 J B 7 6 4 6 1 圆凸模 3 6 X 2 5 X 5 6一T 1 0 A J B T 5 8 2 6 从模架库中调入图7所示模型 在凸模固定端切出平面 作为固定面 防止凸模转动 8 确定凸模和凹模的刃 口尺寸 落料时 凸凹模 囵 趔壁 生 笠 皇 塑 缸撼 l 工 刃口尺寸的计算公式为 Dd D K D D j Z i D 一 Z 式中 D d 落料凹模尺寸 mm D 落料凸模尺寸 mm 冲裁件落料尺寸公差 未注公差采用精度 I T1 4 mm D 当落料件尺寸为 D一 时 取落料件的基 本尺寸 其他取最大极限尺寸 mm z 最小始用双面间隙 mm 系数 K 0 5 1 本例 K 0 5 以落料尺寸建立刃口基本模型 落料凹模为尺寸偏 移 一 2 凸模为尺寸偏移 z i 2 在图7 所示的凸 凹摸基础上 修改相应尺寸 见图8 图7 模架库的三维冲模实体模型 图8 凸模三维实体模型 9 辅助零件设计根据条料宽度修改导料板的尺 寸 选择 固定挡料销 A 8 J B T 7 6 4 9 1 0 按排样位置装 配在凹模上 1 O 冲模三维装配体 冲模装配图及其零件图 由图 7 所示三维装配体 C A D软件自动生成装配图 见 图9 及其零件图 下转第4 2页 维普资讯 圈 s p a l st 埘 t 静态精度只能用以区分精度等级 难以全面地反映 出一台冲床的精度 所以 当我们根据产品的精度选用 冲床时 所说的选用几级的冲床 实际上也只是一个大 概的说法 2 冲床的刚性 冲床在工作中承受模具传递的反作用力时 会产生 弹性变形 这种弹性变形直接影响冲床下死点的精度 因此 冲压加工对冲床的刚性也有一定的要求 冲床的 刚性主要表现在机架 滑块 工作台 连杆及曲轴等几 部分 目 前 在相关行业标准里还没有 比较详细的对刚 性做出的相应规定 如果真正地反映冲床精度 还应该 包括刚性因素 3 导轨的间隙 考虑滑块导轨长时间工作温度会升高所带来的热膨 胀的影响 必须留有一定的间隙 但此间隙又会影响加 工的稳定性 因此 在保证导轨不卡死的情况下 能做 到的最小问隙也是影响冲压加工的一个因素 在高速冲 床中也有采用零间隙导柱冲床 此时导柱的刚性也是一 个因素 4 下死点的热变形 在冲压车间内 如果没有恒温设施 一天中温差可 能达到十几度甚至几十度 即使有恒温设施 冲床内部 也会因摩擦而升温 因此必须将下死点的热变形量控制 在一定的范围内 否则会影响产品的品质 因此 热变 形也是冲床的一个因素 5 滑块的运动方式 利用驱动机构改变滑动的运动方式满足各种高精度 加工的要求 是冲床的发展方向之一 目前主要有 曲 轴式 连杆式和肘杆式三种 曲轴式是普通的一种 连 杆式主要用于拉深加工 而肘杆式则多用于冷锻 6 综合分析 根据产品的精度特点 合理使用冲床 才能发挥每 台冲床的最大效益 1 根据产品的精度值 使用相应精度等级 的冲 床 2 如果产品要求冲床下死点的精度 就要更多地 考虑冲床的刚性 甚至热变形 3 当模具间隙的要求比较严格时 则要考虑冲床 的导向精度 包括导向间隙和导柱刚性 囵 壁 笠 曼 缸梭 热 加 工 4 根据产品的成形特点 必要时选择相应的滑块 运动模式的冲床 四 结语 合理地使用冲床 充分发挥每一台冲床的功能 才 能创造出最佳的经济效益 提高企业的竞争力 因此 在选购冲床 安排生产时 需充分了解加工产品的特 点 选择与之相适用的冲床来加工 真正实现合理使用 冲床 提高经济效益的目 标 2 0 0 6 0 1 0 9 上接第 3 8页 l l 一 1 l r 1 I I l 9 2 1 图9 冲模装配图 1 1 2 1 6 1 8 螺钉2 1 0 1 1 2 1 圆柱销3 凹模 4 导柱5 卸料板6 导套7 卸料螺钉8 弹簧 9 摸柄l 3 上摸座 4 垫板 5 凸摸固定板 l 7 导料板l 9 承料板2 0 下模 2 2 凸模2 3 定位销 3 结语 利用标准模架和组合的三维模型库设计冲模 是极 佳的冲模设计方法 借