冲压模具实例

9 冲压模具实例冲压模具实例 工件名称 手柄 工件简图 如图 9 1 所示 生产批量 中批量 材料 Q235 A 钢 材料厚度 1 2mm 图 9 1 手柄工件简图 一 冲压件工艺性分析 此工件只有落料和冲孔两个工序 材料为 Q235 A 钢 具有良好的冲压性能 适合冲裁 工件 结构相对简单 有一个 8mm 的孔和 5 个 5mm 的孔 孔与孔 孔与边缘之间的距离也满足要求 最小壁厚为 3 5mm 大端 4 个 5mm 的孔与 8mm 孔 5mm 的孔与 R16mm 外圆之间的壁厚 工件的尺寸全部为自由公差 可看作 IT14 级 尺寸精度较低 普通冲裁完全能满足要求 二 冲压工艺方案的确定 该工件包括落料 冲孔两个基本工序 可有以下三种工艺方案 方案一 先落料 后冲孔 采用单工序模生产 方案二 落料 冲孔复合冲压 采用复合模生产 方案三 冲孔 落料级进冲压 采用级进模生产 方案一模具结构简单 但需两道工序两副模具 成本高而生产效率低 难以满足中批量生产 要求 方案二只需一副模具 工件的精度及生产效率都较高 但工件最小壁厚 3 5mm 接近凸凹 模许用最小壁厚 3 2mm 模具强度较差 制造难度大 并且冲压后成品件留在模具上 在清理模 具上的物料时会影响冲压速度 操作不方便 方案三也只需一副模具 生产效率高 操作方便 工件精度也能满足要求 通过对上述三种方案的分析比较 该件的冲压生产采用方案三为佳 三 主要设计计算 1 排样方式的确定及其计算 设计级进模 首先要设计条料排样图 手柄的形状具有一头大一头小的特点 直排时材料利用率 低 应采用直对排 如图 9 2 所示的排样方法 设计成隔位冲压 可显著地减少废料 隔位冲压就 是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转 180 再冲第二遍 在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二 部分工件 搭边值取 2 5mm 和 3 5mm 条料宽度为 135mm 步距离为 53 mm 一个步距的材 料利用率为 78 计算见表 9 1 查板材标准 宜选 950mm 1500mm 的钢板 每张钢板可剪裁 为 7 张条料 135mm 1500mm 每张条料可冲 56 个工件 故每张钢板的材料利用率为 76 图 9 2 手柄排样图 2 冲压力的计算 该模具采用级进模 拟选择弹性卸料 下出件 冲压力的相关计算见表 9 1 表 9 1 条料及冲压力的相关计算 根据计算结果 冲压设备拟选 J23 25 3 压力中心的确定及相关计算 计算压力中心时 先画出凹模型口图 如图 9 3 所示 在图中将 xoy 坐标系建立在图示的对称 中心线上 将冲裁轮廓线按几何图形分解成 L1 L6 共 6 组基本线段 用解析法求得该模具的压力 中心 C 点的坐标 13 57 11 64 有关计算如表 9 2 所示 图 9 3 凹模型口图 表 9 2 压力中心数据表 由以上计算结果可以看出 该工件冲裁力不大 压力中心偏移坐标原点 O 较小 为了便于模 具的加工和装配 模具中心仍选在坐标原点 O 若选用 J23 25 冲床 C 点仍在压力机模柄孔投影 面积范围内 满足要求 4 工作零件刃口尺寸计算 在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前 首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法 结合该模具的特点 工作零件的形状相对较简单 适宜采用线切割机床分别加工落料凸模 凹模 凸模固定板以及卸料板 这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度 使装配工作简化 因 此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算 具体计算见表 9 3 所示 5 卸料橡胶的设计 卸料橡胶的设计计算见表 9 4 选用的四块橡胶板的厚度务必一致 不然会造成受力不均匀 运动产生歪斜 影响模具的正常工作 表 9 3 工作零件刃口尺寸的计算 表 9 4 卸料橡胶的设计计算 四 模具总体设计 1 模具类型的选择 由冲压工艺分析可知 采用级进冲压 所以模具类型为级进模 2 定位方式的选择 因为该模具采用的是条料 控制条料的送进方向采用导料板 无侧压装置 控制条料的送进 步距采用挡料销初定距 导正销精定距 而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量 可以靠 操作工目测来定 3 卸料 出件方式的选择 因为工件料厚为 1 2mm 相对较薄 卸料力也比较小 故可采用弹性卸料 又因为是级进模生产 所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率 4 导向方式的选择 为了提高模具寿命和工件质量 方便安装调整 该级进模采用中间导柱的导向方式 五 主要零部件设计 1 工作零件的结构设计 落料凸模 结合工件外形并考虑加工 将落料凸模设计成直通式 采用线切割机床加工 2 个 M8 螺钉固 定在垫板上 与凸模固定板的配合按 H6 m5 其总长 L 可按公式计算 L 20 14 1 2 28 8 64mm 具体结构可参见图 9 4 a 所示 冲孔凸模 因为所冲的孔均为圆形 而且都不属于需要特别保护的小凸模 所以冲孔凸模采用台阶式 一方面加工简单 另一方面又便于装配与更换 其中冲 5 个 5 的圆形凸模可选用标准件 B 型式 尺寸为 5 15 64 冲 8mm 孔的凸模结构如图 9 4 b 所示 凹模 凹模采用整体凹模 各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工 安排凹模在模架上的位置时 要依据计算压力中心的数据 将压力中心与模柄中心重合 其轮廓尺寸可按公式计算 凹模厚度 H kb 0 2 127mm 25 4mm 查表得 k 0 2 凹模壁厚 c 1 5 2 H 38 50 8mm 取凹模厚度 H 30mm 凹模壁厚 c 45mm 凹模宽度 B b 2c 127 2 45 mm 217mm 凹模长度 L 取 195mm 送料方向 凹模轮廓尺寸为 195mm 217mm 30mm 结构如图 9 4 c 所示 2 定位零件的设计 落料凸模下部设置两个导正销 分别借用工件上 5mm 和 8mm 两个孔作导正孔 8mm 导 正孔的导正销的结构如图 9 5 所示 导正应在卸料板压紧板料之前完成导正 考虑料厚和装配后卸 料板下平面超出凸模端面 lmm 所以导正销直线部分的长度为 1 8mm 导正销采用 H7 r6 安装 在落料凸模端面 导正销导正部分与导正孔采用 H7 h6 配合 起粗定距的活动挡料销 弹簧和螺塞选用标准件 规格为 8 16 3 导料板的设计 导料板的内侧与条料接触 外侧与凹模齐平 导料板与条料之间的间隙取 1mm 这样就可确 定了导料板的宽度 导料板的厚度按表选择 导料板采用 45 钢制作 热处理硬度为 40 45HRC 用螺钉和销钉固定在凹模上 导料板的进料端安装有承料板 4 卸料部件的设计 卸料板的设计 卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同 厚度为 14mm 卸料板采用 45 钢制造 淬火硬度为 40 45HRC 卸料螺钉的选用 卸料板上设置 4 个卸料螺钉 公称直径为 12mm 螺纹部分为 M10 10mm 材料 Crl2MoV 热处理 58 62HRC 技术要求 尾部与凸模固定板按 H6 m5 配合 材料 Crl2MoV 热处理 58 62HRC 图 9 4 工作零件 材料 Crl2 MoV 热处理 60 64HRC 图 9 5 导正销 钉尾部应留有足够的行程空间 卸料螺钉拧紧后 应使卸料板超出凸模端面 lmm 有误差时 通过在 螺钉与卸料板之间安装垫片来调整 5 模架及其它零部件设计 该模具采用中间导柱模架 这种模架的导柱 在模具中间位置 冲压时可防止由于偏心力矩而 引起的模具歪斜 以凹模周界尺寸为依据 选择 模架规格 导柱 d mm L mm 分别为 28 160 32 160 导套 d mm L mm D mm 分别为 28 115 42 32 115 45 上模座厚度 H 上模取 45mm 上模垫板厚度 H 垫取 10mm 固定板厚度 H 固取 20mm 下模座厚度 H 下模取 50mm 那么 该模具的闭合高度 H 闭 H 上模 H 垫 L H H 下模 h2 45 10 64 30 50 2 mm 197mm 式中 L 凸模长度 L 64 mm H 凹模厚度 H 30mm h2 凸模冲裁后进入凹模的深度 h2 2mm 可见该模具闭合高度小于所选压力机 J23 25 的最大装模高度 220mm 可以使用 六 模具总装图 通过以上设计 可得到如图 9 6 所示的模具总装图 模具上模部分主要由上模板 垫板 凸模 7 个 凸模固定板及卸料板等组成 卸料方式采用弹性卸料 以橡胶为弹性元件 下模部分由 下模座 凹模板 导料板等组成 冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出 条料送进时采用活动挡料销 13 作为粗定距 在落料凸模上安装两个导正销 4 利用条料上 5mm 和 8 孔作导正销孔进行导正 以此作为条料送进的精确定距 操作时完成第一步冲压后 把条料抬起向前移动 用落料孔套在活动挡料销 13 上 并向前推紧 冲压时凸模上的导正销 4 再 作精确定距 活动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移 0 2mm 冲压过程中粗定位完成 以后 当用导正销作精确定位时 由导正销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约 0 2mm 而完成精 确定距 用这种方法定距 精度可达到 0 02mm 七 冲压设备的选定 通过校核 选择开式双柱可倾压力机 J23 25 能满足使用要求 其主要技术参数如下 公称压力 250KN 滑块行程 65mm 最大闭合高度 270mm 最大装模高度 220mm 图 9 6 手柄级进模装配图 工作台尺寸 前后 左右 370mm 560mm 垫板尺寸 厚度 孔径 50mm 200mm 模柄孔尺寸 40mm 60mm 最大倾斜角度 30 八 模具零件加工工艺 本副