【《某端盖冲压模具设计中的冲裁模典型结构设计案例分析》5100字】

某端盖冲压模具设计中的冲裁模典型结构设计案例分析模具模架的选择模具的外形和高度设计应基于模具中垫板、凸凹模固定板、卸料板、上下模座的厚度和宽度以及模具整体的闭合高度进行选择。在国标中模架的分类有很多种。按照形状可以分为导柱模架和导板模架。在实际成产中,大多数模具都是导柱模架。在本设计中也采用导柱模架的形式设计模具。同时，导柱模架还可依据其导柱的数量和每根导柱的位置以及其他工件安放在一起的类型，将四种我们可以经常看到的导柱模架类型:以对角式导柱为主的模架，以后侧导柱为主的模架，以中心导柱为主的模架和以四个导柱为主的模架。我们最终选择了四导柱模架，该四导柱模架的突出特点是稳定，精确，刚性好但价格高。应该要关注的是，四个导柱会被放置到模具所在底部的四个角上。它们应设计为两种大和两种小形状，并且应交错放置以避免上下模具的上下颠倒安装。模架的基本形式确定后，可以大致确定本套模具的结构，在本设计中,每块板从上到下的顺序为：上模座、上模垫板、凸模固定板、卸料板、凹模板、下模垫板、下模座。工作零件设计进入到模具的板料,都通过接触凸模来进行冲压。由于每一工步的加工形状不同，导致每个凸模所具备的性能也不同,每个凸模的形状材料也不一样。级进式模具包含两个或几个以上的冲压过程，甚至在本设计中设计了包含8道工序的级进模,凸模的数量也可想而知。为了更好地适应高强度、快速的连续冲压，这就对所设计的凸模有一定要求来保证成产合格的制件。因此，工作零件设计应遵循以下原则:1.工作零件需要满足相应的刚度和强度。由于连续模高强度的工作条件，首先该考虑因素就是震动，即使是在普通的冲床中对制件进行冲孔，由于工作零件的高强度工作，参与工作成型的工作零件的磨损远大于未参与成型的零件。在多次冲压、冲压时间长的时候，各个零件细小的相对运动会导致模具所受压力必不均匀，必不对称，必不垂直，模具必更容易损坏，因此会带来一系列的问题。在条件允许的情况下，尽可能地满足或大于工作零件的刚度和强度的要求。在本设计中，采用了强度相对较高高的合金工具钢，并进行热处理从而进一步地提高工作零件的性能。在条件允许的情况下，应将工作零件的高度适当降低，并且在设计要求范围内增加适当的厚度。此外，合理地设计凸、凹模结构对于模具寿命有着很大的影响。2.参与成型工作的零部件应易于安装和更换。对于多工位连续冲压模具，必须在稳定之前安装模具，以增加冲压数量并增加经济效益。对于各种凸模，模具应保障适当的间隙，并且保障间隙应均匀。3.多工位的模具应该要有统一的基准，并且应针对各种凸模对模具进行准确定位。通常，工件的位置是由每块板上开孔的坐标位置决定，并且按第一个工位建立坐标系来确定坐标关系。孔形排板应与上模座或下模座的安装位置相同。凸模的工作形状相应和模具孔所对应的形状(其中包括凸版孔所对应的形状)也应保持一致。4.及时清理残留在模具上的杂物。在多个工位上进行连续冲压的过程，绝不能可以把废料直接残留到冲头上或者是残留到模具表面上，避免破坏模具。另外，制造工作零件时应方便制造、方便安装。对凸模来说，由于凹模的外形要么是圆形要么就是矩型的，因此在本次设计中凸式和凹模通常是呈现成圆形和矩型。模具的本身要求它们必须具满足设计要求的高度，刚度。模具的尺寸通常要根据需要冲压的材料厚度和凸模最大尺寸确定，要充分考虑模具寿命满足设计要求。一、凸模的结构设计

凸模的结构设计包含了三个非常重要的原则:第一是凸模定位要准确、精准、保证冲件质量，第二是防止凸模被拔出否则在冲压过程中难以保证制件质量，最后一个是防止凸模旋转否则制件形状要求难以保证。本次设计的零件结构、外形没那么复杂，所有切边和冲孔都是为方形孔和圆孔形。在本设计中凸模采用阶梯型结构来制造凸模，而凸模的固定方法是选择了螺钉和销钉进行固定，凸模采用这种形式制造，可便于装配和更换孔，切边凸模主要结构如下图:图6-1切边凸模图6-2切边凸模二、凹模的结构设计本设计中采用整体式结构加工凹模，是盒型工件的形状简单。每个冲模孔均由线切线切割机床处理。这种加工方法可以保障模具孔和所对应孔之间的形位公差。在凹模板来布置每个工位的每块凹模的具体位置时，需要要计算出的其压力中心的位置,若压力中心位置不在中间的话就需要进行调整。凹模轮廓尺寸设计为70cm×17cm×3cm图6-3落料凹模第三节定位装置设计与计算一、定距装置由于该工件的所要求生产批量较大，属于大批量生产。因此在本模具中设置了侧刃定距装置。侧刃定距的特点是每一步送进的板料位置没有误差,且距离得到保证。使用侧刃定距装置布置在料条送入方向相平行的两侧，而不是采用固定定位销或始用挡料销的方式来控制确定板料的进给步距。侧刃的切割部分也就是切下来的料条长度等于一个步距S的长度，利用侧刃固定距离具有的优点有:定位精确，生产效率提高，操作相对方便的好处。但相对来说材料消耗增加废料的增加，同时也会照成冲压力会不足。若材料的厚度较薄没那么厚，同时可以以弹性卸料的形式使用，这就保证了工件表面平坦。当条料进给到侧刃的间距时，它会被侧刃卡主，废料会被切掉并从下方落出，打开模具后进行第二次送料,同时侧刃会定距。在此侧刀定距装置采用对称放置。图6-4侧刃和定位销二、侧刃这次要加工的工件的厚度为0.5mm，级进模要求的精度低，并且根据几种形式的侧刃的适用范围,在此选择适用本设计的矩形侧刃。这种类型的侧刃的特征在于，侧边缘的横截面是矩形的，制造相对容易。但是与所有工作零件一样，长时间的使用后，模具会有磨损，就导致在切除料条的时候产生毛刺，从而会影响每次送进步距的精度。本设计采用双侧刃对角布置可确保充分利用物料尾部并提高物料利用率。常见的侧刃材料一般是采用淬火后的硬度43〜48HRC的45号钢。在这种设计中，侧刃的高与进给量相比略大于其他冲料厚与推进量高得到的和。三、导正销导正销是呈销的形式存在的金属部件，该销观察工件的孔并用作导向件，并且分布在凹模上方、下方的位置。导正销存在的目的是消除板料的误差并保证板料每次冲裁的位置，从而提供精确的相对位置。导正销通常被安置在落料凹模上，如此我们可以设计挡料销来进行匹配。大多数的热引导正销工件是由各种高硬度的金属材料焊接制成，例如硬质高速钢，钨合金钢，硬质的铝合金等，用于精确引导每个工件的快速定位精确位置并可以保证在完全自动闭合的成形模具前精确地进行定位和快速冲裁好每个零件。销的形状类似于子弹头的外观。导正销是非常高精度的常见模具零件。导正销主要是在精密零件冲裁机具中应用来实现对零件的准确定位。为了有效地减少切割过程中的条材料进给和误差，将加工零部件与侧刃相同的定位精度共同使用，以便于确保内部孔道相对位置及加工零部件形状。第四节卸料装置一、卸料装置本次设计级进模的主要特点有:要求生产的制件厚度较薄为0.5mm，可以直接使用对模具损伤较小的弹性卸料方式而不是固定卸料方式。设计中弹性卸料板安装到在凸模的侧面，使用卸料螺钉与上模的座板和凸模的固定板相连接。上模座板与卸料面板之间分别安装了诸如弹簧或橡胶的各种弹性结构构件，并且在此选择弹簧且安装在卸料螺钉上作为弹性构件。弹簧本身应该具备一些预压缩量，目的是为了提供卸料时能够将板料压在下方。而且弹性的卸料板也会给它提供一定的压力，从而防止这些板材产生不规则的或翘曲。在进行冲压式和卸料的进行中，弹性式的卸料板和凸模固定板以及凹模固定板之间发生相对的运动。对于较薄的或精密零件，弹性卸料板也可以提供导向作用，即内部的导向。在工作时，卸料板首先将材料压住，这可以将有凸缘的地方变得平整一些，并在冲压完成后模具向上抬起至一定高度时时卸料。应当注意，由于卸料板对模具的凸摸起到引导和保护作用，因此卸料板和凹模固定板上的各个孔是同轴的。通常，对于卸料板来说，采用镶嵌式结构可以保证每个孔的精度以及每个孔距的精度不会很大，并且模具冲出的零件基本上是平坦的，而且精度很高。二、卸料装置有关尺寸计算在冲压模具的设计中，卸料板的形状是根据凹模的形状来设计的，形状一般相差不多。在性能方面要具有优异的强度和耐磨性，厚度一般采用以下方法确定，即h=(0.8〜1.0)Ha=20〜25mm。通常，卸料板在整套模具中的工作强度不高，在材料的使用中首选具有优异性能的碳素工具钢。经过调质处理，使钢材硬度达到40~50HRC，提高模具零件的耐磨性，从而提高模具的使用寿命。三、卸料螺钉的选用卸料螺钉采用标准件，在卸料板上对称分布四个M12×80的螺钉。所用材料为Crl2MoV，并且要经过热处理使硬度达到58〜62HRC之间，底部要设计空出螺钉在移动过程中所用到的空间。卸料板在凸模上1mm。在安装过程中位置高低通过增加或减少垫圈的数量来调节。第五节固定零件一、垫板在本次设计中，有两块垫板，分别为凸模和上模座之间的上垫板还有凹模和下模座之间的下垫板。增加强度的同时避免凸凹模直接与上下模座碰撞。防止二者碰撞挤压而使小型凸凹模发生形变，从而使整套模具的精度降低。垫板的淬火方式和凹模相同,垫板的淬火材质通常用户可以直接选择四钢T7,T8或45钢,T7和T8的垫板硬化硬度分别为52〜56HRC,45钢的垫板淬火氧化硬度分别为40〜45HRC。二、模柄模柄是指模具安装的手柄,用于卡着凸模中的模具。在小型模具中,由于模具自身的重量较小，模柄一般情况下设计在整套模具的压力中心，在设计的过程中要保证压力中心位置的准确性。在大型模具中，位于压力中心的单个模柄不能承受模具自身巨大的重量，故而在压力中心设计模柄不能满足要求，通常在均布压力中心周围。若模具本身重量太大则不建议设计模柄,因为在高强度工作条件下，模柄可能会承受不住而发生损坏甚至从模架脱落造成重大的安全生产事故。根据各种模具类型设计需要进行选择模具的结构,考虑到各个模柄部件的基本特性和技术要求,直径应与模具直径相同。模具的上模座应由模柄安在凸模滑块上。这里由于模具太长,设置模柄会导致受力不均匀,故本模具不设置模柄。三、导料板的设计设计导料板是为了使经过裁剪的料条在通过一系列冲孔落料工序时能够保证料条稳定在一定的空间内不发生错位，保证各工序间的加工精度。导向板和条材料之间的间隙一般是1mm,因此在这里我们可以选择导向板和条材料的间距。导料板的厚度有两方面决定，一是挡料方法，二是料条的厚度。查阅相关书籍选取导料板的厚度。该模具导板用45钢材进行焊接而得制成,为了保证板的强度需要对整块板进行热处理，使其硬度在40〜45HRC之间,通过圆柱销的定位和螺栓的将导料板牢牢固定。第六节导向零件选择导向部分的主要作用就是上模下模在开合过程中的相对位置不发生变化。在各种大规模的模具批量生产中,零件质量可以保证具有较高的工作精度和对于公差比的要求,并且由于使用大型模具的产品寿命也更长,因此必须使用导向装置。最常见的模具有导柱与引线套和导壳。导柱和过孔之间为间隙，导柱导套采用过盈配合。导柱在模具的使用过程中磨损小，受力小，故在材料的使用中选用普通的20#钢，先进行粗加工后，对零件进行热处理使硬度在28~62HRC之间，然后对粗加工的零件进行精加工，保证导柱的表面粗糙度达到使用要求。在盘式砂轮机的磨削中，导柱夹在挡板内部，由于加工设精度的原因，顶板和底板制件会存在一定程度的偏心，难以保持圆柱度，所以在磨削的过程中要将导柱进行定期的移动，以便磨料更均匀的分布在整个导柱的周围，使导柱的磨损状态变为阶梯状的。这种制造方法生产的导柱在使用过程中具有更高的耐磨性。利于大批量生产。如果车床来进行导柱的磨削,则利用夹爪和顶针来进行固定。当手沿齿条导向器的轴向移动时,它以圆周运动被驱动,气缸被磨削。此外,导柱的外径可以用铸铁板抛光。如果导向杆的直径为12到63mm,则导向衬套的直径与模板的宽度之比应在0.06到0.1之间。因此,引导套筒的直径对应于模板的宽度。导向杆的导向部分的长度应比冲头的高度高6-10毫米,以免导向板向错误的方向移动,并首先插入导向杆,然后先插入铁心。关于引导柱的大小和形状,引导柱应该是圆锥型或者半球型,以将引导柱平稳地从一个导向孔中引到另一个导向孔中。考虑到实际加工操作的困难