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cm004
垫片
冲压
模具设计
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【CM004】盖冒垫片冲压模具设计【2】,cm004,垫片,冲压,模具设计
- 内容简介：
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1 目 录 一、工件工艺性分析 . 2 二、拉深工艺及拉深模有设计 . 2 1、 设计要点 . 2 2、 有凸缘圆筒形件的拉深方法及工艺计算 . 3 3、 宽凸缘圆筒形件的工艺计算要点 . 4 4、拉深凸模和凹模的间隙 . 5 5、拉深凸模，凹模的尺寸及公差 . 6 6、凹模圆角半径 . 7 7、凸模圆角半径 . 7 三、冲裁工艺及冲裁模具的设计 . 8 1、凸模与凹模刃口尺寸的计算 . 8 2、凸、凹模刃口尺寸的计算 方法 . 8 四、模具的其它零件 . 13 五、压力机的选择 . 19 六、主要组件的装配 . 21 七、模具的工作过程 . 23 2 盖冒垫片设计说明书 一、工件工艺性分析 如右图 1所示：工件为有凸缘圆筒形零件，且在凸缘上均匀分布 4 个相同的孔。故可得知此工件为：落料拉深冲孔所得，其加工工艺过程为：落料拉深冲孔 ,各尺寸关系如图 1 所示 二、 拉深工艺及拉深模有设计 1、 设计要点 设计确定拉深模结构时为充分保证制件的质量及尺寸的精度，应注意以下几点 1） 拉深高度应计算准确，且在模具结构上要留有安全余量，以便工件稍高时仍能适应。 2） 拉深凸模上必须设有出气孔，并注意出气孔不能被工件包住而失去作用。 3） 有凸缘拉深件的 高度取决胜于上模行程，模具中要设计有限程 3 器，以便于模具调整。 4） 对称工件的模架要明显不对称，以防止上、下模位置装错，非旋转工件的凸、凹模装配位置必须准确可行，发防松动后发生旋转，偏移而影响工件质量，甚至损坏模具。 5） 对于形状复杂，需经过多次拉深的零件，需先做拉深模，经试压确定合适的毛坯形状和尺寸后再做落料模，并在拉深模上按已定形的毛坯，设计安装定位装置。 6） 弹性压料设备必须有限位器，防止压料力过大。 7） 模具结构及材料要和制件批量相适应。 8） 模架和模具零件，要尽是使用标准化。 9） 放入和取出工件，必须方便安全。 2、 有凸缘圆筒 形件的拉深方法及工艺计算 有凸缘筒形件的拉深原理与一般圆筒形件是相同的，但由于带有凸缘，其拉深方法及计算方法与一般圆筒形件有一定差别。 1） 在凸缘拉深件可以看成是一般圆筒形件在拉深未结束时的半成品，即只将毛坯外径拉深到等于法兰边（即凸缘）直径 的拉深过程就结束。因此其变形区的压力状态和变形特点应与圆筒形件相同。 4 根据凸缘的相对直径 df/d 比值同有凸缘筒形件可分为：窄凸缘筒形件（ df/d=和宽凸缘筒形件（ df/d。显然此工件df/d=50/21=宽凸缘筒形件。下面着重对宽凸缘件的拉深进行分析，主要介绍其与直壁筒形件的不同点。 当 rp=rd=r 时（图 2） ,宽凸缘件毛坯直径的计算公式为： rf （ 1） 根据拉深系数的定义宽凸缘件总拉深系数仍可表示为： )/(12 （ 2） 3、 宽凸缘圆筒形件的工艺计算要点 1)毛坯尺寸的计算，毛坯尺寸的计算仍按等面积原理进行，参考无凸缘筒形件毛坯的计算方法计算，毛坯直径的计算公式见式（ 1），其中 考虑修边余量 ，其值可从冲压工艺与模具设计表 0+ D= 1*1* =根据拉深系数的定义，宽凸缘件总拉深系数仍可表示为： 5 M= 1 断工件是否一次拉成，这只须比较工件实际所需的总拉深系数和 h/d 与凸缘件第一次拉深系数 和极限拉深系数的相对高度即可。 1， h/d h1/序计算到此结束，否则应进行多次拉深。 m 总 =h/d=217 =冲压工艺与模具设计表 得此凸缘件的第一次拉深系数 表 得此凸缘件的第一次拉深最大相对高度 h1/间，可知 h/d h1/ 4、拉深凸模和凹模的间隙 拉深模间隙是指单面间隙，间隙的大小对拉深力，拉深件的质量，拉深模的寿 命都有影响，若 缘区变厚的材料通过间隙时，校正和变形的阻力增加，与模具表面间的摩擦，磨损严重，使拉深力增加，需件变薄严重，甚至拉破，模具寿命降低。间隙小时得到的零件侧壁平直而光滑，质量较好，精度较高。 间隙过大时，对毛坯的校直和挤压作用减小，拉深力降低，模具的寿命提高，但零件的质量变差，冲出的零件侧壁不直。 因此拉深模的间隙值也应合适，确定 c 时要考虑压边状况，拉深次数和工件精度高。其原则是：即要考虑材料本身的公差，又要考虑板料的增厚现象，间隙一般都比毛坯厚度略大一些。不用压边圈时，考虑到起皱的可能 性取间隙值为： C=（ 1 6 有压边圈时，间隙数值也可按表 值（冲压工艺与模具设计），此工件的拉深间隙可取， C=、拉深凸模，凹模的尺寸及公差 工件的尺寸精度由末次拉深的凸、凹模的尺寸及公差决定，因此除最后一道拉深模的尺寸公差需要考虑外，首次及中间各道次的模具尺寸公差和拉深半成品的尺寸公差没有必要做严格限制。这是模具的尺寸只取等于毛坯的过渡尺寸即可。此工件内形尺寸公差有要求，故以凸模为基准，先定凸模尺寸考虑到凸模基本不磨损，（其尺寸关系如图 3 所示）以及工件 的回弹情况，凸模开始尺寸不要取得过大。其值为： d+- p 凸模尺寸为： d+2C） + d 7 凸、凹模的制造公差 件公差为8级取，工件公差在 取： 20+d=（ d+2c） 0+ d =（ 20+ 0+ d=、凹模圆角半径 深时，材料在经过凹模圆角时不仅因为发生弯曲变形需要克服弯曲阻力，还要克服因相对流动引起的磨檫阻力，所以 要有以下影响： 1）拉伸力的大小； 2）拉伸件的质量； 3）拉伸模的寿命。 时材料对凹模的压力增加，磨檫力增大，磨损加剧，使磨具的寿命降低。所以 不能太小。在生产上一般应尽量避免采用过小圆角半径，在保证工件质量的前提下尽量取大值，以满足模具寿命要 求。通常可按经验公式计算： （ 式中 D 为毛坯直径或上道工序拉深件直径； t，若其值小于 2t，一般很难拉出，只能靠拉深后整形得到所需零件，故可取 、凸模圆角半径 模圆角半径对拉深工序的影响没有凹模圆角半径大，但其值也 8 必须合格，一般首次拉深时凸模圆角半径为 里取 、冲裁工艺及冲裁模具的设计 1、凸模与凹模刃口尺寸的计算 冲裁件的尺寸精度主 要决定于模具刃口的尺寸精度。模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模的主要任务之一。从生产实践可发现：由于凸凹模之间存在间隙，使落下的料或伸出的孔却带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸；在测量于使用中，落料件以大端尺寸为基准，冲孔件以小端尺寸为基准。 2、凸、凹模刃口尺寸的计算方法 由于加工模具的方法不同，凸模与凹模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同，刃口尺寸的计算方法可分为以下两种情况：凹模与凸模分开加工，凸 模和凹模配合加工，从此工件的结构上 9 分析，选择凸模与凹模分开加工的制造方法：采用这种方法，凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸，要分别标注凸模和凹模的刃口尺寸及制造公差（凸模 p、凹模 d），适用于圆形或简单形状的制件。为了保证初始间隙值小于最大合理间隙 2须满足下列条件： m a x 22 或取： )22(a x m 2m .0 也就是说，新制造模具应该是m a C mi ，否则制 造的模具部隙已超过允许变动范围 22响模具的使作寿命。 下面对落料和冲孔两咱情况分别进行讨论。 1） 落料 高工件的尺寸为 根据计算原则，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，凹模的基本尺寸接近或等于制件轮廓的最小极限尺寸，再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙值 2 名部分分配位置如图 5（ a）所示。其计算公式如下 10 d 0m ( （ 3） d0m a ()2( (4) 代入数据得 d 0 ( 校核 ；由此可知，只有缩小p、d，提高制造精度，才保证间隙在合理范围内，此时可取 、 ，放得： d p 0 2）冲孔 设冲孔尺寸为 0d，根居以上原则，冲孔时以凸模设计为基准，首先确定凸模刃口尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸，凸模制造偏差为负偏差，凹模取正偏差，名部分分配位置如图 示，其计算公式如下： 0m ()2()( 在同一工步制件上冲出两个以上孔时，凹模型孔中心距 下式确定： L m 代入数据 11 校核 满足间隙条件）( 孔距尺寸： )m L m 3)凹模洞的类形 常用凹模洞口的类形如图 6所示： 图 6 其中图 a、 b、 c 为直筒式刃的凹模，其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变，广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料（或制件的聚集而增大了推件力和凹模的胀裂力，给凸、凹模的强度都 带来了不利的影响。一般复合模上出件的冲裁模用图 a、 c 型，下出件的冲裁模用图 a 型，图 d、 凹模内不聚集材料，侧壁磨损小，但刃口强度差，刃磨后刃 12 口径向尺寸略有增大（如 300 时，刃磨 ，模锥角，后角和洞高度 h，均随制件材料厚度增加而增大，一般取 15 30 20 30 h=4上所述及其对工件孔分析，选择 h=6 20 4）凹模的外形尺寸 凹模的外形一般有矩形与圆形两种。凹模的外形尺寸应 保证凹模有足够的强度，刚度和修磨量，凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的如图 7 所示 凹模的厚度为 : 1+ 15) 凹模壁厚度为 c=(2)H ( 30 40式中 b 为冲裁件的最大外形尺寸； K 为系数 ,是考虑板料厚度影响的系数可以冲压工艺与模具设计表 2 8 2中查得代入数据可得冲 13 孔凹模 H=15 c=30料凹模 H=0 c=40、模 具的其它零件 1、模具除简单冲模外，一般冲模多利用模架的结构。模架的和种类很多，要根据模具的精度要求，模具的类别，模具的大小选择合适的模架 . 模架的选择可从实用模具技术手册 选择标准架。根据查阅的内容及分析，此复合模可选用后侧导柱模架导、导柱安装在后侧，有偏心裁荷时容易歪斜，滑动不够平稳，可从左右前三个方向关料操作比较方便。常用于一般要求的小型工件的冲裁和拉深模。所选模架的结构及尺寸关系如图 8 所示： 14 L =250 B=160上模座： 250 160 45 下模座 250 160 50 导柱， 32 190 导套 32 105 43 10 70 其余尺寸见上下模座零件图，可以冲压手册冲压模具常用标准件选择。 2模柄 模柄有多种形式，要根据模具的结构特点，选用模柄的形式模柄的直径根据所选压力机的模柄孔径确定，模柄可根据实用模具技术手册 查阅各种 模柄的特点，选用压入式模柄，这种模柄应用比较广泛压入模柄的结构和尺寸，可参表 11中 15 用压 力机的打料模杆进行打料，模柄的结构及尺寸关系如图 9 所示。 图 9 d=30 D=32 2mm h=78mm 0mm mm b=2mm a=16 7)=6+1、卸料板 卸料板的主要作用是将冲压的料从凸模或凸、凹模上推下来，此外在进模比较复杂的模具中，卸料板还具有保护小凸模作用，常用的卸料板结构形 式及适用范围见表 11第八章级进模表 8用模具技术手册卸料板的尺寸可根据实用模具技术手册表 11模具选用弹压式卸料板。卸料板的结构与尺寸关系如图 10所示， =16=150 =(0.2)t=4弹顶和推出装置 弹顶装置由弹簧元件组成装于模具的下面通过顶杆起到推料的作 17 用，弹顶装置通常在压力机的工作台孔中，弹顶装置结构形式见表11用模具技术手册，具体结构及尺寸见装配图及零件图所示，见图表（ 10）设计模具时选用标准的弹簧。已 知冲裁时卸料为 可选圆钢丝螺压缩弹簧，由表 11得 d=0 F=1990N. 82 节距 P=、导向装置（导柱 导套） 导向装置指得是模架上的导柱、导套。模具在开模，闭模过程中，导柱和导套起导向的作用，使得凸凹模正确的闭合，故此，导柱、导套需要有严格的配合精度及尺寸要求，导柱、导套的选择可以冲压手册中选取，（取 H7/合） 如图 11 a 导柱的具体尺寸为： d=32 =190套的具体尺寸为 (图 11 18 图 11 D=32 D(45 L=105mm h=43=25槽数为 2 b=3； a=1 6、固定零件（固定板、垫板） 1）垫板的作用是承受凸模和凹模的压力，防止过大的冲压，在上下模座上压出凹坑，影响模具的正常工作，垫板厚度根据压力机的大小选择，一般取 5形与固定板相同，材料 45钢，热处理后 19 硬度为 45图 12a 垫板在模具中的受力情况 2）固定板 固定板的作用起固定凸、凹模，防止其在冲压过程中松动，造成模具的损坏，固定板的形状要根据凸、凹模而定，而外形尺寸与垫板相似。固定板和具体形状尺寸见零件图所示。 7、连接零件 此类零件包括螺钉、销钉等，主要作用是联接其它零部伯，使之共同完成工件的制造，螺钉和销钉可由冲压手册第十章、第七、八章查选，形状及尺寸见七、八节图所示现选螺钉 柱销 d=8，则冲压模上有关螺 钉孔的尺寸见表 10压手册 D=27 d=料螺钉选 体尺寸见表 10压手册 五、压力机的选择 压力机的选择要考虑，冲裁力、拉深力以及卸料力、推件力、顶件力，压力机的总吨位应大于等以上所有力之和 通刃冲裁模，其 20 冲裁力 式中为材料的抗剪强度， L 为冲裁周边总长（ ,数 模与凹模间隙的波动（数值的变化或分布不均匀） 润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数 ，一般取 查不到强度时，可用强度， b 代替，而取 的近似计算法计算，材料钢的强度可以冲压工艺与模具设计得 =260360 现取 =3401 340=761 5 340=7响卸料力、推料力和顶件力的因素很多，要精确的计算出很困难，在实际生产采用经验公式计算： 卸料力： 推料力： 件力： 2中： 卸料力系数，其值为 薄料取大值，厚料取小值） 推件力系数，其值为 （薄料取大值，厚料取小值） 顶件力系数，其值为 （薄料取大值，厚料取小值） n 为梗塞在凹模内的制件或废料数量， n=h/t， h 为直刃口部分的高， t 为材料的厚度， h 取 4 10 现取 h=621 本模具中只有卸料力和推件力即可则： 76= 7=）拉深力 理论计算拉深力可以推导，但它使用不便，生产中常利用经验公式计算拉 深力，第次拉深（一次拉深成形时） 中 表 冲压工艺与模具设计）代入数据可得 21 1 390 1=边力 : 料力 : 上所述： F 总 =76+7+23 压力 = 总 =123=160 实用模具技术手册 ，应用压力机的选择查表 2选择16型压力机，其参数可参考表 2 3 六、 主要组件的装配 1模柄的装配，因为所示模具的模柄是从以上模座的下而向上压入的，所以在安装凸模固定板和垫板之前，应先把模柄装好。 模柄与上模座的配合要求是 H7/在压力机上将模柄压入，再加工定俭销孔或螺纹孔。然后把模柄端面突出部分锉平或磨平，安装好模柄后，用角尺检查模柄与上模座上平面的垂有度。 2、凸模和装配，凸模与固定板的配合要求为 H7/装配时， 22 先在压力机上将凸模固定板内，检查凸模的垂直度，然后将固定板的上平面与凸模尾部一起磨平，为了保持凸 模刀口锋利还应将凸模的端面磨平。 3、弹压卸料板的装配，弹压卸料板起压料和卸料的作用。装配的保证它与凸模之间具有适当的间隙，其装配方法是，将弹压卸料板 装入固定板的凸模内，在固定板与卸料板之间垫上平行垫块，并用平等夹板将它们夹紧，然
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