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第八章 冲压模具设计 8 1单工序冲裁模的典型结构 冲裁可分为冲孔和落料 定义 用冲模沿封闭轮廓曲线冲切 封闭线内是制件 封闭线外是废料的工艺 叫落料 反之是冲孔 冲裁模分类 1 工序组合的形式 单工序冲裁模 复合冲裁模和连续冲裁模 2 按工序分类 落料模 冲孔模 切断模和切边模等 8 1 1落料模 1 敞开模特点 结构简单 制造容易 模具的均匀间隙不易保证 安装调试复杂 冲裁制件精度低2 导板模特点 精度较高 模具寿命长 模具间隙由模具制造精度决定 但制造复杂3 导柱模特点 精度高 模具寿命长 使用安装方便 但是模具规模大 8 1 2 冲孔模冲小孔模具 必须考虑凸模的强度和刚度 以及快速更换凸模的结构 1 侧壁冲孔模2 小孔冲孔模模具结构采用缩短凸模长度的方法 防止弯曲变形而折断 特点 制造比较容易 凸模使用寿命也较长 第二章 冲裁工艺与模具设计 8 2复合冲裁模 复合模 多工序冲裁模 定义 冲床一次行程中 在模具同一位置上能完成几个不同冲裁工序的模具 结构特点 一副模具有一个凸凹模 分类 正 顺 装式复合模 倒装式复合模 8 2 1正装式复合模适用 制件平直度要求较高或冲裁时易弯曲的大而薄的制件 缺点 操作不方便 也不安全 不适用于多孔制件的冲裁 8 2 2倒装式复合模特点 操作方便 安全应用 平直度要求不高 多孔厚板制件的冲裁 复合冲裁模的特点 1 制件形位尺寸精度较高 2 制件冲孔与落料的毛刺同在一侧 3 可以节省材料 4 模具的体积较小 模具结构紧凑 5 制件内外形尺寸直接影响凸凹模强度 6 生产效率高 由于凸凹模的壁厚受到限制 复合模适宜冲裁生产批量大 精度要求高 厚度不大于3mm的形状复杂软料和薄料 第二章 冲裁工艺与模具设计 8 3级进冲裁模 级进冲裁模定义 一次行程中 在不同的位置上同时完成多道冲裁工序 如冲孔 落料 切边 关键问题 毛坯定位一 级进模常用以下几种典型结构 用固定挡料销和导正销定位 用侧刃定距特点 侧刀 侧刃的长度等于步距 侧刃作用 是在冲床的每次行程中 沿条料边缘冲下一块长度等于步距的料边 优点 操作方便 定位准确 生产率高 缺点 结构复杂 材料损失大 应用 厚度小于0 5mm的薄板或不便使用定位销 导正销定位时 用切舌定距应用 大于1mm厚板料特点 与侧刃定距相比节省材料 动作操作可靠 二 级进冲裁模的特点 优点 生产率高 制件精度高 便于实现自动化 操作方便 工作安全 缺点 结构尺寸大 制造复杂 成本高 三 连续模与复合模相比的特点 1 具有比复合模更高的生产率 2 不存在 最小壁厚 问题 模具的强度高 寿命较长 3 操作安全 易于实现自动化 4 比复合模的制件精度低 第二章 冲裁工艺与模具设计 8 4冲裁模工作零件的结构 1 凸模一般的结构分类 1 凸模按结构形式分类有整体式 相拼式和带护套式 2 按截面形状分类有圆形 矩形 异形等 3 按刃口形状分类有平刃凸模和斜刃凸模等 2 4 1凸模结构形式1 整体式凸模结构形式 1 直通方式 a b c 2 台阶型凸模 d 3 肩型台阶凸模 e 4 为挂台型凸模 f 5 异形刃口的凸模结构 g 2 镶拼式凸模采用目的 1 为了节省贵重金属 2 为了保护小凸模 便于制造3 护套式凸模护套式凸模主要用于小凸模的结构 为了增加小凸模的强度 一般在小凸模外加护套 2 4 2凸模的固定方式1 大型凸模的固定2 圆形凸模的固定3 异形凸模的固定4 小凸模的固定2 4 3凹模的结构形式1 凹模外形结构外形结构 整体式 相拼式 镶嵌式2 凹模洞口形式常用凹模洞口类型1 直筒式刃口凹模 a b c 2 锥筒式刃口凹模 d e 第二章 冲裁工艺与模具设计 8 4冲裁模工作零件的结构 2 8 4 4凹模固定方法 a b 所示是常用的圆形冲孔凹模 直接装在凹模固定板中 c 所示的是采用螺钉和销钉定位固定 d 为快换式凹模固定方法 8 4 5凸凹模的结构凸凹模用于复合模中 它的内形为凹模孔口 外形为凸模 其刃口形式可参照凸模和凹模的刃口形式 但凸凹模壁厚不能小于一定的值 第二章 冲裁工艺与模具设计 8 5定位零件的结构 定位零件包含 1 挡料零件 如挡料销 导正销 侧刃等 2 导料零件 如导料销 导料板 侧压板 3 块料定位零件 如定位销 定位板 8 5 1挡料销 挡料销材料为T7 硬度为HRC50 55 作用 是控制板料的送进距离分类 1 固定挡料销 2 活动挡料销 回带式活动挡料销 隐蔽式活动挡料销 临时挡料销8 5 2导正销导正销主要用在连续模中 对条料进行精确定位 以保证制件外形与内孔相互位置的正确 作用 可以消除步距的误差 起精确定位的作用 注意 当导正销较长时 应适当减少与凸模的精加工长度 8 5 3侧刃1 侧刃实质是一个裁切边料凸模 2 工作原理 侧刃的长度等于一个步距 3 在模具结构中 可根据制件的结构和材料的价值 采用单侧刃或双侧刃 1 单侧刃一般用于步数少 材料较硬或厚度较大的级进模中 2 双侧刃用于步数较多 材料较薄的级进模中 4 与侧刃相配的侧刃孔 又称侧刃凹模 按侧刃凸模实际尺寸加单面间隙配制 8 5 4定位板和定位钉 单个毛坯的定位装置 注意 1 转角处应用工艺孔过渡 2 尽量减少定位板与毛坯的接触面积 8 5 5导尺与导料销导尺 又叫导料板 是控制条料宽度方向在模具中位置的零件 第二章 冲裁工艺与模具设计 8 6退料零件的结构 退料装置包括卸料 推件和顶件装置 其作用是当冲模完成一次冲压之后 把制件或废料从模具工作零件上卸下来 以便冲压工作继续进行 8 6 1卸料装置的结构1 刚性卸料 固定卸料板结构 结构形式 1 整体式卸料板 2 组合式卸料板 3 悬臂式卸料板 4 拱形卸料板2 弹性卸料装置组成 弹压卸料板 橡皮或弹簧 卸料螺钉等 一般装在上模 弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用 用在冲裁料厚在1 5mm以下的板料 3 废料切刀卸料装置应用 落料件尺寸较大或板料厚度较大 卸料力大8 6 2推件和顶件装置的结构目的 都是从凹模中卸下冲件或废料 1 推件装置 刚性 组成 打杆 推板 连接推杆和推件块特点 顶件力大 工作可靠2 顶件装置 弹性 组成 顶杆 顶件杆和顶件块特点 除顶件以外 一般还最起压料作用 第二章 冲裁工艺与模具设计 退料零件的结构 8 6 3弹性元件 弹簧和橡皮 1 弹簧的选用与计算2 橡胶的选用与计算橡胶一般材料为聚胺酯橡胶 俗称优力胶 主要用于冲裁模中 橡胶的高径比一般在0 5至1 5之间选取 3 橡胶与弹簧的安装孔 1 弹簧固定孔深度应至少保证有一至两圈弹簧在孔中 弹簧孔的直径比弹簧大1mm 2 橡胶如果采用中间空心的结构 可以不设计安装孔 设计孔时其孔径比橡胶大3mm 8 6 4卸料螺钉卸料螺钉如果采用专用的螺钉则结构如图2 70示 卸料螺钉的大小一般在M8 M12之间选用 注意 卸料螺钉应对称分布 工作长度要严格一致 图2 70卸料专用螺钉 第二章 冲裁工艺与模具设计 8 7模架零件 8 7 1模架 承受冲压过程的全部载荷 组成 上 下模座和导向零件导柱模架的基本形式 对角导柱模架 后侧导柱模架 中间导柱模架 四导柱模架8 7 2导向零件冲裁模的导向零件主要有导柱与导套 导板等 目前主要用导柱与导套结构 导柱与下模座采用过盈配合 导套与上模座过盈配合 8 7 3模架零件冷冲模的模架零件主要包括模座 模柄 垫板和凸模固定板等 1 模座 标准模架 2 模柄 Q235 无须淬火处理 模柄的轴线应位于模具的压力中心 冲压合力的作用点 重合 结构形式 1 压入式模柄 型 2 旋入式模柄 型 3 螺钉固定式模柄 型 4 螺钉联接式模柄 型 3 固定板 Q235或45号钢 无须淬火处理 凸模 凹模固定板主要用于小型凸模 凹模或凸凹模等工作零件的固定 4 垫板 T7或T10A钢 热处理后硬度HRC43 48 作用 是承受凸模或凹模的压力 防止过大的冲压力在上 下模座上压出凹坑 图2 78 影响模具正常工作 8 7 4紧固零件 销钉和螺钉 主要起定位 连接 拉紧冲模零件的作用 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 1无导向简单落料模 图2 2导板式单工序落料模 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 3 图2 3导柱式单工序落料模 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 4 图2 4侧壁冲孔模 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 5 图2 5斜楔式水平冲孔模 图2 7复合模的结构原理图 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 6 图2 6超短凸模的小孔冲模 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 8 图2 8正 顺 装式复合模的典型结构 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 9 图2 9倒装式复合模 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 10 图2 10用挡料销和导正销定位的级进模 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 11 图2 11用侧刃定距的冲孔落料级进模 图2 13 图2 13切舌定距模结构图 图2 12切舌尺寸图 图2 15垫圈排样图 图2 14垫圈 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 16 17 18 图2 16凸模的外形结构 图2 17常用的整体式凸模 图2 18镶拼式凸模 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 19 20 21 图2 19大凸模的固定方式 图2 20圆形凸模的固定方式 图2 21异形凸模的固定方式 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 22 图2 22小凸模的固定及其保护结构 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 23 24 25 图2 25凹模洞口结构 图2 23凹模零件结构图 图2 24凹模外形结构 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 26 27 图2 26凹模的固定方式 图2 27凸凹模的结构 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 53 图2 53固定挡料销 图2 54活动挡料销 图2 55导正销的结构形式 图2 56固定在凸模固定板上的导正销 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 57 图2 57侧刃 图2 60用定位板和定位钉定位毛坯外轮廓 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 61 图2 61用定位钉和定位板定位毛坯内孔 图2 62导尺 图2 63导料销与组件 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 65 66 图2 65弹压卸料装置 图2 66废料切刀工作原理 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 67 图2 67推件和顶件装置 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 71 图2 71导柱模架 图2 73滑动式导柱 导套的安装尺寸示意图 第二章 冲裁工艺与模具设计 图2 76 图2 76常用模柄的结构 图2 78垫板的受力情况 第三章 8 8弯曲模的典型结构 弯曲模按其工序组合形式分类可以分为单工序弯曲模 复合弯曲模和连续弯曲模 8 8 1单工序弯曲模1 V形件弯曲模特点 是结构简单 通用性好 但是精度不高弯曲方法 带有定位尖 顶杆 V形顶块2 U形件弯曲模3 Z形件弯曲模由于Z形件两直边折弯方向相反 所以弯曲模必须有两个方向弯曲的动作 4 圆形件弯曲模1 直径d 5mm的先弯成U形 再弯成圆形 2 圆筒直径d 20mm的先将毛坯弯成波浪状 然后再弯成圆筒形 5 铰链件弯曲模铰链件通常是将毛坯头部预压弯后才能卷圆 弯曲工艺与弯曲模具结构 第三章 弯曲模的典型结构 8 8 2级进弯曲模8 8 3复合弯曲模定义 在压力机一次行程内 在模具同一位置完成落料 弯曲 冲孔等几种不同的工序 弯曲模结构要点 弯曲毛坯的定位要准确 可靠 尽可能水平放置 毛坯的安放和制件的取出要方便 安全 操作简单 模具结构尽量简单并且便于调整修理 弯曲工艺与弯曲模具结构 图3 8 9 图3 8U形件弯曲模 图3 9弯曲角小于90 的U形件弯曲模 图3 6 7 图3 6V形件弯曲模的一般结构 图3 7V形件精弯模 图3 11 图3 11Z形件弯曲模 图3 13 14 15 图3 13四角弯曲件一次弯曲成形模具 图3 15两次弯曲复合的形件弯曲模 图3 14形件分步弯曲模 图3 17 图3 17小圆弯曲模 图3 18 图3 18大圆两次弯曲模 图3 19摆块式圆形件一次弯曲成形模 图3 20 21 图3 20铰链件弯曲工序的安排 图3 21铰链件弯曲模 图3 22 图3 22级进弯曲模 图3 23 图3 23复合弯曲模 8 9拉深模工作部件的结构 8 9 1拉深凸模与凹模的结构1 无压边圈的拉深模2 有压边圈的拉深模 圆角结构 拉深直径d 100mm的零件 有锥角的凸 凹模 拉深直径d 100mm的零件 3 拉深凸模必须设计通气孔 防止形成真空状态 8 9 2拉深模压边装置的结构1 采用压边装置的条件压边装置的作用就是在凸缘变形区施加轴向 材料厚度方向 压力 提高毛坯变形的稳定性 而防止起皱 2 常用压边圈的结构形式 首次拉深模用压边圈 后续拉深工序用压边圈 图中限位柱 固定式和可调节式 高度的设计应保证模具在拉深过程中 保持压边圈和凹模圆角间的距离为s值 其值分别为 拉深有凸缘的零件 s t 0 05 0 1 拉深钢零件 s 1 5t拉深铝合金 s 1 1t 在单动压力机上进行拉深 常采用通用性强的压边装置 其弹性元件一般使用橡皮 弹簧和气垫三种 第四章 拉深工艺与模具结构 图4 6 7 图4 6无压边圈首次拉深模 图4 7有压边