环形底圆筒落料、拉深、成型、修边复合模设计

1、 毕业设计说明书题 目 环形底圆筒落料拉深成型修边复合模设计如需全套设计请联系174320523 学 院 机械工程学院 专 业 模具设计与制造 学 号 姓 名 指导教师 完成日期 20080801 湘 潭 大 学 毕业论文设计任务书论文设计题目 环形底圆筒落料拉深成型修边复合模设计 学 号 077020069 姓名 谭其军 专业 模具设计与制造 指导教师 李应明 系主任 李应明 一主要内容及基本要求 对工件进行工艺分析根据制件材料形状尺寸等要求确定合适的成型工艺选定相应的成型设备和成型工艺参数完成成型模具的设计基本要求如下 1绘制成型模具装配图 1张 2绘制成型模具全套零件图 1套 3编写设计

2、说明书 1份 二重点研究的问题 1冲压零件包括零件尺寸精度材料等 2生产批量为大批大量 三进度安排序号各阶段完成的内容 完成时间1 收集资料查找相关的参考文献1 周2确定成型工艺选择成型设备和成型工艺参数1 周3设计模具的主体结构模具零件的设计与计算2 周4绘制成型模具装配图1 周5 绘制全套模具零件图3 周6编写设计说明书翻译英文资料1 周7 毕业答辩1 周8四应收集的资料及主要参考文献夏巨谌李志刚主编 中国模具设计大典南昌江西科学技术出版社 2003 郑家贤主编 冲压工艺与模具设计实用技术北京机械工业出版社 2005 周良德朱泗芳等编 现代工程图学 长沙湖南科学技术出版社 2000 徐政坤

3、主编 冲压模具及设备北京机械工业出版社 2005 第四机械工业部标准化研究所冷压冲模设计第四机械工业部标准化研究所 1979 肖景容姜奎华主编 冲压工艺学北京机械工业出版社 1999目 录第1章 零件基本冲压工艺的确定 第2章 冲压工艺方案的确定 第3章 毛坯的排样 第4章 冲压力的计算 第5章 模具基本尺寸 第6章 压力机的选择及其参数 第7章 模具凸凹模尺寸的计算 第8章 其它结构及零件设计 第9章 绘制模具结构图及模具零件图 第10章 结语与致谢 参考文献环形底圆筒落料拉深成型修边复合模摘要本设计说明书是本人完全根据冲压模具技术手册的要求形式及相关的工艺编写的说明书的内容包括毕业设计要求

4、设计课题设计过程设计体会及参考文献等编写说明书时力求符合设计步骤详细说明了冲压模具设计的方法及步骤以及各种参数的具体计算方法如毛坯直径的计算主要零件工作部分尺寸的计算冲压力的计算模具结构的设计等 关键词复合模环形底圆筒拉深成型第一章 零件的工艺性11 原始资料图11所示为油杯零件材料为20号钢厚度为t 2mm大批量生产图11 油杯零件 12 零件材料及其冲压工艺性分析121 零件材料的分析冷冲压模具包括冲裁弯曲拉深成形等各种单工序模和由这些基本工序组成的复合模级进模等各种模具设计这些模具时首先要了解被加工材料的力学性能材料的力学性能是进行模具设计时各种计算的主要依据故在分析零件冲压成形工艺设计

5、冲压模具前必须要了解和掌握材料的一些力学性能以便设计现将油杯零件材料为20号钢的力学性能主要参数及其概念叙述如下1应力材料单位面积上所受的内力单位是Nmm用Pa表示10Pa 1MPa1MPa 1Nmm10Pa 1GPa2屈服点s材料开始产生塑性变形时的应力值单位是Nmm弯曲拉深成形等工序中材料都是在达到屈服强度时进行塑性变形而完成该工序的成形的经查表取s 245 MPa3抗拉强度b材料受到拉深作用开始产生断裂时的应力值单位是MPa经查表b 253500MPa4抗剪强度b材料受到剪切作用开始产生断裂时的应力值单位是MPa取b 275392MPa5弹性模量E材料在弹性范围内表示受力与变形的指标弹性

6、模量大表示材料受力后变形较小或者说产生一定的变形需要较大的力E 209 x 10MPa6屈服比sb是材料的屈服强度与抗拉强度之比其值越小表示材料允许的塑性变形区越大在拉深工序中材料的屈服比较小时所需的压边力和所需克服的摩擦力相应的减小有利于提高成形极限7伸长率在材料性能实验时试件由拉伸试验机拉断后对接起来测量长度其伸长量与原长度之比称为伸长率其数值用表示其数值越大表示材料的塑性越好经查表可得材料为20号钢的伸长率 25综上所述对油杯零件材料20号钢的力学性能分析主要是为了便于模具设计中各参数的计算故在后序的模具设计中各参数的计算均以上面所取的数值进行计算122零件工艺性的分析冲压件工艺性是指冲

7、压零件在冲压加工过程中加工的难易程度虽然冲压加工工艺过程包括备料冲压加工工序必要的辅助工序质量检验组合包装的全过程但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里而冲压加工工序很多各种工序中的工艺性又不尽相同即使同一个零件由于生产单位的生产条件工艺装备情况及生产的传统习惯等不同其工艺性的涵义也不完全一样这里我们重点分析零件的结构工艺性该零件为圆筒结构简单对称是典型的拉深件在拉深过程中要注意控制拉深程度加工时根据零件的结构形状等一些技术要求应考虑以下几点1拉深件圆角半径拉深件的圆角半径要适合应尽量大些以便于成形和减少拉深次数避免在拉深过程中出现失稳现象即拉裂拉深件底与壁的圆角半径应满足r1t而在此设

8、计中圆角半径R2 t故满足设计要求2考虑拉深件厚度不均匀的现象在拉深过程中一般为不变薄拉深从理论分析上说是不符合的在拉深过程中壁厚应有少量的变化如果在拉深件精度要求不高时一般可以忽略不计而在此设计当中我们应该考虑壁厚不均匀现象问题加工出符合图样要求的零件 根据零件图初步分析可以知道油杯零件的冲压成形需要多道工序才能完成首先进行正拉深形成外形尺寸形状其次底部要成型综上所述圆筒由平板毛坯冲压成形应包括的基本工序有冲裁落料成型拉深等由于是多道工序多套模具成形还要特别注意各工序间的定位13 确定工艺方案和模具形式在冲压分析的基础上找出工艺与模具设计的特点与难点根据实际情况提出各种可能的冲压工艺方案内容

9、包括工序性质工序数目工序顺序及组合方式等有时同一种冲压零件也可能存在多个可行的方案通常每种方案各有优缺点应从产品质量生产效率设备占用情况模具制造的难易程度和模具的使用寿命的高低生产成本操作方便与安全程度等方面进行综合分析比较确定出适合于现有生产条件的最佳方案故在一定的条件下以最简单的方法最快的速度最少的劳动量最少的费用可靠的加工出符合图样各项要求的零件在保证加工质量的前提下选择经济合理的工艺方案确定工艺方案及模具形式1根据对冲压零件的形状尺寸精度及表面质量要求的分析结果确定冲压所需的基本的工序如落料拉深成型修边等2根据初步工艺计算确定工艺数目如冲压次数拉深次数等3根据个工序的变形特点质量要求等

10、确定工序顺序一般可按照下列原则进行1对冲带孔的或有缺口的冲裁件如选用简单模一般先落料再冲孔或切口使用级进模则先冲空孔或切口后落料2对于到孔的拉深件一般先拉深后冲孔但孔的位置在零件底部且孔径尺寸要求不高时也可先冲孔后拉深3对于形状复杂的拉深件为便于材料变形和流动应先形成内部形状再拉深外部形状4整形或校平工序应在冲压件基本成型以后进行 4根据生产批量和条件冲压加工条件和模具制造条件确定工序组合生产批量大时冲压工序应尽可能组合在一起用复合模具小批量生产用单工序简单模 由于圆筒冲压成形需要的多道工序完成因此选择合理的成形工艺方案十分重要考虑到生产批量大应在生产合格零件的基础上尽量提高生产效率降低生产成

11、本要提高生产成本应该尽量选择合理的工艺方案选择复合能复合的工序但复合程度太高模具的结构复杂安装调试困难模具成本高同时可能降低模具的强度缩短模具寿命根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序冲压该零件需要的基本工序有落料拉深成型修边工序的组合方案及比较方案一1落料 2拉深 3成型4修边方案二1落料与拉深复合 2成型 3修边方案三1落料 2拉深与成型复合 3修边方案四1落料拉深成型与修边复合方案一复合程度较低模具结构简单安装调试容易但生产道次多效率低不适合大批量生产故很少使用方案二将落料与拉深进行复合工序少生产效率较高但模具结构较复杂安装调试难于控制同时模具强度较低方案三将拉深与成型复合方案四复合

12、程度最高模具结构复杂安装调试困难模具成本提高同时可能降低模具的强度缩短模具的寿命根据以上四个冲压工艺方案的比较四种冲压工艺方案各有其优点和缺点为了提高生产率保证模具结构简单冲压件尺寸稳定精度高故在此设计中选择方案四进行冲制圆筒第二章 主要工艺参数的计算21落料尺寸的计算由于板料在扎压或退火时所产生的聚合组织而使材料引起残存的方向性反映到拉深过程中就使桶形拉深件的口部形成明显的突耳此外如果板料本身的金属结构组织不均匀模具间隙不均匀润滑的不均匀等等也都会引起冲件口高低不齐的现象因此就必需在拉深厚的零件口部和外缘进行修边处理这样在计算毛坯尺寸的时候就必需加上修边余量然后再进行毛坯的展开尺寸计算根据零

13、件的尺寸取修边余量的值为2mm查表410冲压工艺与模具设计在拉深时虽然拉深件的各部分厚度要求发生一些变化但如果采用适当的工艺措施则其厚度的变化量还是并不太大在设计工艺过程时可以不考虑毛坯厚度的变化根据零件拉深高度及相对高度查表得修边余量 2mm毛坯尺寸按公式 21 经计算得 mm22确定排样方案221确定排样裁板方案冲裁件在板料条料或带料上的布置方法称为排样排样是否合理直接影响到材料的利用率零件质量生产率模具结构与寿命及生产操作方式与安全因此在冲压工艺和模具设计中排样是一项极为重要的技术性很强的工作加工此零件为大批大量生产冲压件的材料费用约占总成本的6080之多因此材料利用率每提高1则可以使冲

14、件的成本降低0405在冲压工作中节约金属和减少废料具有非常重要的意义特别是在大批量的生产中较好的确定冲件的形状尺寸和合理的排样的降低成本的有效措施之一由于材料的经济利用直接决定于冲压件的制造方法和排样方式所以在冲压生产中可以按工件在板料上排样的合理程度即冲制某一工件的有用面积与所用板料的总面积的百分比来作为衡量排样合理性的指标同时属于工艺废料的搭边对冲压工艺也有很大的作用通常搭边的作用是为了补充送料是的定位误差防止由于条料的宽度误差送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲出残缺的废品从而确保冲件的切口表面质量冲制出合格的工件同时搭边还使条料保持有一定的刚度保证条料的顺利行进提高了生产率搭边值

15、得大小要合理选取根据此零件的尺寸查表210冲压工艺与模具设计取进距方向 mm 搭边值为 mm于是有 进距 22 条料宽度 23板料规格拟用2mm×900mm×1600mm热轧钢板表18324中国模具设计大典由于毛坯面积较大所以横裁和纵裁的利用率相同从送料方便考虑我们可以采用横裁 裁板条数 条余17mm 每条个数 9个余28mm每板总个数 222材料利用率 依据P203冲压工艺与模具设计实用手册223计算零件的净重G 24 依据P264冲压工艺模具学366g式中密度低碳钢取内的第一项为毛坯面积第二项为切边废料面积其排样如图21所示 图21排样图23计算拉深次数 在考虑拉深的变

16、形程度时必需保证使毛坯在变形过程中的应力既不超过材料的变形极限同时还能充分利用材料的塑性也就是说对于每道拉深工序应在毛坯侧壁强度允许的条件下采用最大的变形程度即极限变形程度极限拉深系数值可以用理论计算的方法确定即使得在传力区的最大拉应力与在危险断面上的抗拉强度相等便可求出最小拉深系数的理论值此值即为极限拉深系数但在实际生产过程中极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下用实验的方法得出的我们可以通过查表来取值该工件拉深一个过程因此可以计算其拉深系数来确定拉深次数其实际拉深系数为25材料的相对厚度为 26 由表521冲压工艺与模具设计实用手册可以查出 表522冲压工艺与模具设计实用手册 因为实际拉深

17、系数m大于首次拉深系数所以拉深过程可以一次拉深成功24拉深冲压力的计算 由于该零件为轴对称件故不必进行压力中心的计算241落料过程1落料力 凸模落料力的计算公式为 29 式中 F冲裁力N L冲件的周边长度mm t板料厚度mm 材料的抗拉强度MPa查得材料的抗拉强度为353500即取 400MPa因此落料力为 2卸料力一般情况下冲裁件从板料切下以后受弹性变形及收缩影响会使落料件梗塞在凹模内而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上从凸模上将冲件或废料卸下来所需的力称卸料力影响这个力的因素较多主要有材料力学性能模具间隙材料厚度零件形状尺寸以及润滑情况等所以要精确地计算这些力是困难的一般用下列经验公式计算卸料

18、力 211 式中 F冲裁力 N 顶件力及卸料力系数其值可查表19112冲压模具设计取为004因此 242 拉深过程1拉深力带凸缘圆筒形零件的拉深力近似计算公式为 212 式中 d圆筒形零件的直径mm 系数查表53冲压工艺与模具设计实用手册取1 材料的抗拉强度MPa 因此 2压边力 压边力的大小对拉深件的质量是有一定影响的如果过大就要增加拉深力因而会使制件拉裂而压边圈的压力过小就会使工件的边壁或凸缘起皱所以压边圈的压力必须适当合适的压边力范围一般应以冲件既不起皱又使得冲件的侧壁和口部不致产生显著的变薄为原则压边力的大小和很多因素有关所以在实际生产中可以根据近似的经验公式进行计算213依据P328

19、冲压工艺与模具设计实用手册 式中 D毛坯直径mm d冲件的外径mm q单位压边力MPa表520冲压工艺与模具设计实用手册q的值取2所以 3顶件力顶件力的计算公式可按下式 214式中 顶件力N 顶件力系数查表2-8 006 006 x 434800 260884拉深功的计算拉深所需的功可按下式计算 215 依据P45冲压工艺模具学式中 最大拉深力N h 拉深深度mm W拉深功JC修正系数一般取为C 0608取074 所以 25冲压设备的选择为安全起见防止设备的超载对于冲裁工序压力机的公称压力P应大于或等于冲裁时总冲压力的1113倍即 P 1113F218 取 P 13 F P 5655KN所以可

20、以选择吨位为630KN以上的压力机考虑到拉深成形的行程比较大选定压力机还应参考压力机说明书所给出的允许工作负荷曲线参照书末表C-1可选取公称压力为630KN的JB23-63型开式压力机该压力机与模具设计的有关参数为表21名称量值型号JB23-63公称压力10KN63发生公称压力时滑块离下极点距离mm8滑块行程固定行程mm120调节行程mm12012标准行程次数不小于次min70最大闭合高度mm固定台和可倾mm360活动台位置最低mm460最高mm220闭合高度调节量mm90滑块中心到机身距离喉深mm260工作台尺寸mm左右710前后480工作台孔尺寸mm左右340前后180直径230立柱间距离

21、不小于mm340模柄孔尺寸直径x 深度mm50 x 70工作台板厚度mm90第三章 模具设计31模具结构的设计模具结构形式的选择采用落料拉深成型修边复合模首先要考虑落料凸模兼拉深凹模的壁厚是否过薄本次设计中凸凹模的壁厚为 31能够保证足够的强度故采用复合模如前所述模具设计包括模具结构形式的选择和设计模具结构参数计算模具图的绘制等内容现对落料拉深成型修边复合模设计步骤如下模具结构如图31所示图31 落料拉深成型修边复合模1下模座 2导柱 3101322销钉 4导料板 5卸料板 614152127螺钉 7导套 8上模座 920固定板 11垫板 12模柄 17凸凹模 18顶件块 19落料凹模 23顶

22、杆 24凸模 25打杆 26压边圈 如图31所示送料时条料沿两个导料板4进行导料由挡料销定距开始工作时首先由凹模19和凸凹模17完成落料紧接着由凸模24和凸凹模进行拉深成型拉深结束后凸凹模继续下行与凸模台阶进行挤切修边在回程时由顶件块20将工件从凸凹模内推出连接顶件块的打杆25由螺母锁紧当压力机的闭合高度不够时对模具可作如下改动将模柄12换成凸缘式模柄去掉垫板11如果闭合高度仍不够可去掉固定板20将凸模直接嵌入下模座上该模具采用了中间导柱模架进行导向这是为了保证均匀的冲裁间隙提高模具的刃模寿命并使模具的调试简单化因此兼有冲裁加工的拉深模都采用模架进行导向落料拉深复合模比单工序模可提高生产率但模

23、具较复杂装配难度也较大由于计算的拉深件的毛坯尺寸不一定准确常需经试模修正因此应在拉深件毛坯经单工序模生产验证合格之后为了提高生产率才设计落料拉深复合模对于较小的拉深件从安全考虑新设计拉深模也可以取落料与拉深复合模的方案在变形程度允许的条件下可适当加大毛坯尺寸以提高模具的可靠性对于非圆形拉深件新设计模具不宜采用落料与拉深复合的方案因为其毛坯尺寸计算的可靠性更差除非工件的变形程度较小允许将毛坯尺寸加大才考虑设计落料拉深复合模32模具的闭合高度根据以上落料拉深复合模结构图可知模具的闭合高度hm为 Hm 下模板厚度 60 上模板厚度 50 垫板厚度 10 凸凹模长度 80 凸模高度 42 固定板 30

24、25 -凸凹模进人凹模的深度 30 Hm 60501080423025-3031 267mm查所选设备的参数压力机的最大的闭合高度为360mm最小闭合高度为270 mm则模具的装模高度应该满足下式要求 H-5 hm Hmin1032即 355 267 280故满足设计要求 33模具工作部分尺寸及公差计算由模具结构图便知该模具工作部分尺寸及公差计算主要包括落料凸凹模刃口尺寸及公差计算拉深模和成型模工作部分尺寸的计算331落料凸凹模刃口的尺寸及公差的计算冲裁模刃口是尖锐锋利的多为直角故冲裁模刃口尺寸是指冲头与凹模的直径尺寸由于剪切面是工具的侧面与材料接触并挤光而得到的平滑面所以落料件的外径尺寸应等

25、于凹模内径尺寸模具两刃口尺寸中总有一个基准尺寸设计和制造模具时可分别根据工件的精度要求决定第一件为基准件把间隙取在另一件上故落料件以凹模为基准模具工作部分加工时要注意经济上的合理性精度太高则制造困难成本高精度太低则又可能加工不出合格的产品因此模具的精度应随工件的精度要求而定这样才会有好的经济性一般模具精度比工件精度至少高两个级别对于落料33 34依据P22冲压工艺模具学 式中 落料凸模直径mm 落料凹模直径mm D 工件外径的公称尺寸mm 冲裁工件要求的公差 X 系数为避免多数冲裁件尺寸都偏向于极限尺寸此处可取X 05 凹凸模制造偏差查表其值分别为0040-0030 表2-7冷冲模设计实用间隙

26、最小值可以通过查表12冲压工艺模具学选取所落下的料即为拉深的坯料按未注公差的自由尺寸IT14级选取极限偏差故落料件的尺寸取为还必须满足下列公式 35 依据P22冲压工艺模具学 有 所以满足条件 36 37 332拉深凸凹模刃口的尺寸及公差的计算 由式 38 39依据P54冲压工艺模具学以上各式中查表可知分别为0025-0035间隙C查表表210冲压工艺模具学有 310第四章 冲模零件的设计41 凹模的设计411 凹模的尺寸计算凹模工作部分的尺寸计算参见前面的主要工艺参数的计算其他部分结构寸的计算如下1凹模壁厚C凹模壁厚C是指凹模刃口到凹模外边缘的最短距离凹模壁厚将直接影响凹模板的外形尺寸即长度

27、与宽度L x B故在设计过程中应选择合适的凹模壁厚C凹模壁厚C值主要考虑布置连接螺钉孔和销钉孔的需要同时也能保证凹模强度和刚度在选择凹模壁厚时还应注意以下几点工件落料时取表中较小值反之取较大值型孔为圆弧时取小值为直边时取中值为尖角时取大值当设计标准模具或虽然设计非标准模具但凹模板毛坯需要外购时应将计算的凹模外形尺寸L X B按模具国家标准中凹模板的系列尺寸进行修正取较大规格的尺寸所以根据以上的要求查表9-6得零件毛坯直径为173板料厚度为2mm的凹模壁厚C为42mm2凹模厚度H凹模板的厚度H主要不是从强度需要考虑的而是从连接螺钉旋入深度与凹模刚度的需要考虑的凹模板的厚度一般应不小于10mm特别

28、小型的模具可取8mm随着凹模板外形尺寸的增大凹模板的厚度也应相应的增大整体凹模板的厚度可按如下的经验公式估算 H K1 x K2 x01F 13 41式中 F冲裁力N在前面计算冲裁力得F 434800N K1凹模材料修正系数合金工具钢K1 1碳素工具钢K1 13该凹模的材料为T12故取K1 13K2凹模刃口周边长度修正系数见表2-18 凹模厚度按刃口长度修正系数K2可得K2 137 把K1 13K2 137F 434800N代入H K1 x K2 x01F 13 可得 H K1 x K2 x01F 13 13 x 137 x 01 x 434800 13 626mm在求得凹模壁厚和厚度后就初步

29、有了凹模的外形的尺寸这个外形尺寸还须向国家标准靠拢由凹模壁厚C 42mm凹模厚度H 626mm知 凹模长L 173 2 x 42 257 mm 凹模宽B 173 2 x 42 257 mm凹模板外形尺寸L x B x h 257 x 257 x 626查表14-6摘自GB2858-81 矩形和圆形凹模外形尺寸知 将上述凹模板外形尺寸改为 250 x 250 x 40mm凹模外形尺寸形状如下图所示41凹模外形尺寸图凹模的外形尺寸已标准化用以上方法求得的外形尺寸应向接近的标准尺寸靠拢故凹模尺寸强度和刚度足够一般不再进行强度和刚度的核算412 落料凹模的结构形式 当冲裁形状复杂公差等级高尺寸大或尺寸

30、较小的零件时可以采用镶拼式凹模但对于此零件的冲裁其凹模结构简单故采用整体式结构其凹模结构图如下图所示42落料凹模结构形式图凹模的固定方法用螺钉固定具体的固定方法见装配图42拉深凸模 拉深凸模的工作部分尺寸在前面的设计计算中已经算出这里根据零件的加工深度设计出凸模的内外形尺寸在拉深完成高度处加入一个突出台阶与拉深凹模进行挤切修边在图中标注尺寸精度形位公差及粗糙度拉深凸模的零件图如下图所示 42 拉深凸模 43凸凹模落料凸模和拉深凹模的设计凸凹模即落料时为落料凸模拉深时为拉深凹模在设计过程中综合考虑凸凹模的工作部分尺寸在前面的设计计算中已经算出这里根据零件的加工深度设计出凸凹模的内外形尺寸在其内部

31、设计了限位倒角以限制压边圈的行程在上圆口设计了安装顶出件的沉槽在图中标注尺寸精度形位公差及粗糙度凸凹模的零件图如下图所示 43凸凹模落料凸模和拉深凹模结构图44 冲模的导向装置 冲模工作时除了由压力机滑块对上模与下模进行导向以外还可单独设置导向装置进行导向其主要作用如下 1模具在压力机上安装调整比较的方便 2冲制的工件质量稳定冲裁间隙始终保持一致而不易发生变化因此工件有较好的互换性 3冲模不易损坏故模具的寿命比无导向冲模高441无导向冲裁1无导向冲裁的条件无导向冲裁是指冲裁模本身无导向装置冲裁时压力机滑块的导向精度即滑块横向偏摆的最大距离将直接影响冲裁间隙的均匀程度无导向冲裁不啃模的条件是在凸

32、模与凹模单面间隙调整均匀的条件下其值应不小于压力机滑块的导向精度如果从保证冲裁件断面质量考虑则单面冲裁间隙允许的波动值应不小于压力机滑块的导向精度2无导向冲裁的应用 无导向冲裁模的优点是模具结构简单装配容易成本降低其缺点是冲裁过程中冲裁间隙的波动将造成工件的质量不稳定精度较低并加速模具刃口的磨损调模间隙不好控制会造成啃模事故因此无导向冲裁模的安全性较差综上所述在板料厚度大于081mm精度要求不高生产批量较小的落料冲孔等单工序生产中可以采用无导向装置442导板导向1导板导向的特点 将固定卸料板式模具的固定卸料板与凸模制成小间隙配合一般为H7h6称为导板导板的型孔按凸模刃口尺寸配作导板的功用有两个

33、一是在冲裁时起上模与下模之间的导向作用二是在回程时起卸料作用 导板导向式冲裁模突出的优点是使用时非常安全可以说是所有冲裁中最安全的因为在使用过程中始终不允许凸模与导板脱离2导板导向的应用 导板式导向的应用仍有很大的局限性首先由于凸模要兼作导向件其截面尺寸不能太小以免受侧向力而折断其截面也不应太复杂其次由于使用中不允许凸模与导板脱离选用压力机也受到了限制只能使用行程可调冲床而且导板导向式冲裁模仍属于固定卸料方式也不适宜冲裁薄料但对于板料厚度大于08mm形状较简单的落料加工采用导板导向式冲裁模还是很适合的443模架的导向1模架导向的特点普通模架由导柱导套上模座和下模座组成从安全考虑通常导柱安装在下

34、模座导套安装在上模座导柱与导套的配合面取圆柱面以便容易加工成小间隙配合使模架的导向精度高于压力机滑块的导向精度采用模架进行导向不仅能保证上下模的导向精度而且能提高模具的刚性延长模具的使用寿命使冲裁件的质量比较稳定使模具的安装调整比较容易因此在中小型冲模上广泛采用模架作为上下模的导向装置模具可视为模具的一个部件并且早已高度标准化与商品化在冲模设计时特别是中小型冲模设计时应尽量选择专业生产的标准模架对提高模具质量缩短制模周期有着十分重要的意义2模架的类型及应用 按导柱不同的位置分为如下四种模架中间导柱模架 导柱分布在矩形凹模的对称中心线上两个导柱的直径不同可避免上模与下模装错而发生啃模事故适用于单

35、工序模和工位少的级进模后侧导柱模架 后侧导柱模架导柱分布在模座的一侧且直径相同只适用横向送料其优点是工作面开敞是适于在大件边缘冲裁其缺点是刚性与安全性最差工作不够平稳应尽量少用对角导柱模架 导柱分布在矩形凹模的对角线方向上既可以横向送料又可以纵向送料由于导柱间的误差方向与送料方向倾斜因此一般认为导向精度高于前两种模架适于各种冲裁模使用特别适于级进冲裁模的使用为避免上下模的方向装错两导柱直径制成一大一小四导柱模架 4个导柱分布在矩形凹模的两对角线方向上模架的刚性很好导向非常平稳但价格较高一般的冲压加工不需要四导柱模架只要要求模具刚性与精度都很高的精密冲裁模以及同时要求模具寿命很高的多工位自动级进

36、模才采用弹压导板式模架 弹压导板除具有弹压卸料板压料及卸料功能外还能对凸模进行导向 按导柱导套配合性质的不同有如下两种形式 导柱导套滑动导向模架 将导柱与导套制成小间隙配合为H6h5时称为一级 模架为H7h6时称为二级模架在加工时导柱导套与模座均为H7r6过盈配合为避免导套压入模座因变形而影响与导柱的配合将导套压入段的内孔直径加大1mm不与导柱相配合 装配良好的模架应能用两手轻轻抬起上模座而下模座不动但这样的效果很难达到 因为导柱与模座为过盈配合压入导柱导套时难以保证垂直度所以在装配时导柱导套与模座可以较松的过渡配合H7m6代替过盈配合容易保证导柱和导套的轴线垂直于模座平面使模架的导向精度只决

37、定于加工精度而容易制成精密模架 对于冲裁模导柱导套的配合间隙应小于单面间隙当双面冲裁间隙不造过003时相当于板料厚度小于05mm可选用一级模架双面冲裁间隙超过003mm时可选用二级模架 为了保证使用中的安全和可靠性设计与装配模具时还应注意下列事项 当模具处于闭合位置时导柱的上端面与上模座的上平面应留1015mm的距离导柱下端面与下模座下平面应留25mm的距离导套与上模座上平面应留不小于3mm的距离同时上模座开横槽以便排气导柱导套滚动导向模架 在导柱与导套之间加多排钢球组成滚动导向装置滚动导向的突出特点是钢球与导柱导套之间不但没有间隙而且有001002mm 的过盈量成为无间隙导向因此其导向精度非

38、常高 为了减少磨损钢球沿导柱与导套工作面的滚动轨迹应不重合为此钢球在保持圈内的排列横向应当错开纵向连线与导柱轴线成8度角为了防止保持圈在工作时下沉脱离导套而减少配合长度可在导柱上另加一个支承弹簧 滚动导向装置属于无间隙导向精度高寿命长使用于高速冲模薄料t小于05mm无间隙冲裁精密冲裁硬质合金模及其它精密冲裁标准模架 标准模架是指列入模具国家标准的模架标准模架有如下特点1标准模架是模具标准件中商品化程度最高的有各种型号与规格可供选购2出售的标准模架均由专业厂成批制造质量有保障价格便宜3虽然每个模具都是单件生产的但是模架却可以批量生产为适应批量生产的需要降低生产成本提高模架质量模座采用铸铁制造普通

39、模架的导柱与导套选用20号钢制造并经渗碳淬火硬度为5862HRC而滚动导向模架的导柱与导套则采用轴承钢GCr15制造淬火硬度为6268HRC4标准模架严格按冷冲模模架技术条件GB2854-81制造与验收可见标准模架的质量是很高的设计模具时应尽量选用根据以上对各种模架的比较为了提高生产率降低模具的成本故在选择模架时根据以上模架的使用和装配要求在此设计中选用中间导柱标准模架其结构图如装配图所示 中间圆柱导柱模架45定位装置 冲压加工时条料或坯料在冲模内处于正确的位置称为定位 定位的基本形式有如下三种类型 1导向定位2接触定位3形状定位在此设计模具中选用接触定位1条料的横向定位装置条料的横向定位也称

40、为导料主要作用是保证条料的横向搭边值故在此次设计中采用导料板进行条料的横向定位其设计过程如下所述导料板一般由两块组成装配模具时保证两导向面互相平行称为分体式导向板在简单落料模上有时将导料板与固定卸料板制成一体称为整体式导料板采用整体式导料板的模具结构较简单但是固定卸料板的加工量比较大且不便于安装调整在固定卸料式冲模和级进模中条料的横向定位使用导料板而不用导料销导料板比导料销耐用安装调整方便a导料板的长度对于无承料板的模具导料板的长度就等于凹模板的长度即L 250mmb导料板的宽度当凹模型孔横向尺寸沿对称轴线均分时无论型孔是否对称则两块导料板的宽度是相同的其宽度b应按下式计算 b 05B-B0-

41、B1 式中 b导料板的宽度mm B凹模板的宽度mmB 250mm B0条料板的宽度mmB0 1766mm B1双面导料间隙mmB1 017mm把B 250mmB0 1766mmB1 017mm代入b 05B-B0-B1中可得 b 05B-B0-B1 05 x 250-1766-017 366mmc导料板的厚度查表2-22 导料板厚度可得由于此零件的厚度为2mm故取导料板的厚度为6mm2条料的纵向定位装置条料纵向定位也称为挡料在落料模与复合模中挡料的主要作用是保证条料的纵向搭边值而在级进模中还将影响制件的形位尺寸精度因此要求更高考虑模具的结构简单故在此选用固定挡料销进行条料的纵向定位其设计过程介

42、绍如下固定挡料销装在凹模型孔出料一侧利用落料以后的废料孔进行挡料控制送料距离简称定距模具国家标准规定的固定挡料销有两种型号即A型和B型具体结构查阅相关资料但是B型用于废料孔较窄时挡料较方便但应用不多一般都采用A型故在此设计中选用A型固定挡料销设置在近凹模刃口出为推式挡料设置在远离凹模刃口处为拉式挡料在此选用推式挡料推式挡料的挡料销孔离凹模刃口较近损害凹模强度拉式挡料可克服这一缺点冲厚料时可考虑采用但在落料纵向尺寸较大时将使凹模长度乃至整个模具尺寸都增大因此应用并不多采用挡料销定距时每次送料均需将条料抬起因此只能单冲不便连冲生产效率较低拉料挡料更是如此固定挡料销主要用在落料模与顺装复合模上在23

43、个工位的简单级进模上有时也采用工位多的级进冲裁模不宜采用挡料销定距采用固定挡料销定距时如果模具为弹压卸料方式卸料板上要开避让孔以防卸料板与挡料销碰撞46卸料装置卸料装置的功用是在一次冲裁结束之后将条料或工件与落料凸模或冲孔凸模脱离以便进行下一次冲裁在这里只介绍固定卸料装置1固定卸料装置的形式有如下几种a整体式卸料板结构简单但装配调整不便b分体式卸料板导料板装配方便应用较多c悬臂式卸料板用于窄长件的冲孔或切口后的卸料d拱桥十卸料板用于空心件或弯曲件冲底孔后的卸料2固定卸料板的固定方式有两种a卸料板和凹模用同一螺钉和销钉紧固到下模座上螺钉数量为4个其结构简单但为了刃磨凹模在拆下卸料板同时也使凹模脱

44、离了下模座如模具是用导柱导向的刃磨后再重新装配模具很可能使冲裁间隙不如初装时均匀而损害模具的精度b卸料板只连接到凹模上凹模再单独连接到下模座上螺钉一般要增加46个销钉要增加2个其结构复杂些但拆下卸料板时凹模不脱离下模座也就克服了前者的缺点应注意在下模座与卸料板定位销对应处应钻直径稍大于销直径的通孔以便拆卸料板时顶出销钉如果板料较薄采用固定卸料方式会引起板料严重翘曲使工件质量不好在间隙过大时还容易出现卡死现象严重时可能损坏模具因此采用固定卸料方式按生产经验板料厚度不宜大于08mm而且不适于冲软铝板固定卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同其厚度可取凹模厚度的08倍板料厚度超过3mm时可与凹模厚度一

45、致固定卸料板形孔与凸模的单面间隙可以取0205mm厚料与硬料可取大值故通过以上所述则选择固定卸料板其结构图如下所示 1凸模固定板 2落料凹模 3固定卸料板 4凸凹模 5顶出件 6压边圈 47推件装置 复合模出件均为逆出件冲入凹模内的工件需由出件装置反向推出或顶出倒装复合模的出件装置在上模也称为推件装置顺装复合模的出件装置在下模也称为顶件装置推件装置一般由推件板推杆打板打杆组成在回程当滑块内的打杆横梁撞击到床身两侧的限为螺钉时便产生推件力并通过打杆打板推杆传至推件板类似的装置如果用于顺装复合模就是排除冲孔废料的打料装置1推件板的结构形式为了防止推件板从凹模内脱出其结构形式一般采用凸缘式的这种结构

46、是普遍采用的结构对于圆截面的推件板这种整体凸缘结构具有结构简单容易加工的优点对于非圆截面的特别是不规则截面的推件板工艺性就很差则采用分体式的结构故在此采用圆截面推件板2推件板的尺寸与公差推件板是出件装置中最重要的零件其截面形状与凹凸模很相似其外形与凹模有配合关系其内形又与凸模有配合关系因此加工难度较大工作时推件板应平稳避免卡死为此推件板与凹模和凸模应取小间隙的配合间隙取得过大反而容易卡死推件板与凹模和凸模的配合有如下三种方式a推件板的外形与凹模内形与凸模均按H8h7小间隙配作b推件板的外形按凹模配作成H8h7小间隙配合而内形按凸模配作成H11h11大间隙配合c推件板的内形按凸模配作成H8h7小

47、间隙配合而外形按凹模配作成H11h11大间隙配合3推件板的极点位置推件板的下极点位置应保证其端面超出凹模面0205mm以便在出件时使工件与凹模彻底脱离推件板在上极点位置其工作段不应脱离凹模直壁段应有不小于4mm的配合段而且此时凹模内至少应能容纳34片工件以便在出件装置失灵时操作人员有足够的时间停机不致发生撞击而损坏模具或机床4打杆与打板的设计在倒装复合模的推件装置中为了避开冲孔凸模压力机滑块中的打杆横梁撞击打杆产生的推件力需借助打板传给推杆再传给推板设计时需注意如下两点a推杆尽可能对称分布以便使推件力均衡分布推件装置动作平稳b打板的平面面积尽可能减小其平面形状尽可能不用完整的矩形和圆形打杆的结

48、构形式常用的是一端有大头的光杆打杆的直径应比模柄孔直径小051mm打杆设计的关键问题是决定其长度应保证能被压力机滑块中的打杆横梁撞击到又不能过长而影响打板的自由升降设计时一般按下式要求来确定当推件板处于下极点位置时打杆上端应超出压力机滑块打杆横梁孔的底平面约15mm因此设计时需已知选定压力机滑块底平面到打杆横梁孔之间的距离其结果见装配图48其它冲模零件设计1模柄的类型及选择中小型模具一般都用模柄将上模与压力机滑块相连接设计模具时选择模柄的类型要考虑模具结构的特点和使用要求模柄工作段的直径应与所选定的压力机滑块孔的直径相一致下面分别介绍几种常见的标准模柄形式可供设计时选用a旋入式模柄旋入式模柄通

49、过螺纹与上模座连接上端两平行面供搬手旋紧用骑缝螺钉用于防止模柄转动b压入式模柄压入式模柄固定段与上模座孔采用H7h6过渡配合并加骑缝销防止转动装配后模柄轴线与上模座垂直度比旋入式模柄好c凸缘式模柄凸缘模柄在上模座加工出容纳模柄大凸缘的沉孔与凸缘为H7h6配合并用3个或4个内六角螺钉进行固定由于沉孔底面的表面粗糙度较差与上模座的平行度也较差所以装配后模柄的垂直度远不如压入式的模柄因此在能应用压入式模柄时不应采用凸缘模柄这种模柄的优点在于凸缘的厚度一般不到模座厚度的一半模座凸缘以下部分仍可加工出形孔以便容纳推件装置的顶板采用螺纹模柄的小型模具也可以这样应用但螺纹连接段的长度要比上模座厚度小些d浮动

50、模柄模柄与上模座不是刚性连接允许模柄在工作过程中产生少许倾斜采用浮动模柄可避免压力机滑块由于导向精度不高对模具导向装置产生不利影响减少对模具导向件的磨损延长其使用寿命使模具导向装置长期保持良好的导向精度浮动模柄主要用于滚动导向模架在压力机导向精度不高时选用一级精度滑动导向模架也可采用但选用浮动模柄的模具必须使用行程可调冲床保证在工作过程中导柱和导套不脱离否则在回程上模有可能与浮动模柄移位严重时甚至可将上模甩出去e通用模柄将模柄插入上模座模柄孔内配合为H7h6再用销钉从模柄侧面将其固紧防止卸料时拔出就组成了通用冲孔模的上模根据以上模具的比较在此设计中选用压入式的模柄其结构如下图所示压入式模柄结构图 2凸模固定板凸模固定板的外形与尺寸通常与凹模板相同厚度为凹模板厚度的081倍固定凸模的型孔决定于凸模的结构设计对于圆凸模取凸模固定端的直径按H7精度加工对于用螺钉吊装的直通式凸模要求型孔按凸模实际尺寸配作成H7h6对于用低熔点合金环氧树脂及胶粘法固定的凸模则型孔尺寸按相应凸模尺寸适当放大周边间隙来确定取凸模固定板的厚度为30mm3垫板在凸模固定板与上模座之间加一块淬硬的垫板可避免