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第一章 設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例 1 1 設(shè)計(jì)步驟 一個模具工程師接受任務(wù)到完成任務(wù)進(jìn)入模具加工階段 需要有以 下 5 個步驟 1 分析制件工藝性 1 審查制件是否具備沖壓工藝性 2 審核制件沖壓經(jīng)濟(jì)性 2 制定工藝方案 1 確定沖壓方案 2 確定沖壓類型和結(jié)構(gòu)形式 3 相關(guān)工藝計(jì)算 1 排樣 確定帶料寬度 計(jì)算材料利用率 2 計(jì)算沖壓力 選擇壓力機(jī) 3 計(jì)算壓力中心 4 確定凸 凹模間隙 計(jì)算刃口尺寸 4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 確定主要部件 如墊板 固定板 凹模 凸模 的外形尺寸 2 確定彈性元件 3 選擇模柄 模架等標(biāo)準(zhǔn)件 5 繪制裝配圖和零件圖 第二章 沖裁模具設(shè)計(jì) 2 1 如圖 2 1 所示零件 其生產(chǎn)要求如下 生產(chǎn)批量 10 萬件每年 材 料 1Cr13 不銹鋼 材料厚度 1 5mm 圖 2 1 刃型擋片零件圖 2 2 制件工藝性分析 制件工藝性是指該零件采用沖壓加工的難度 和經(jīng)濟(jì)性 分析時 要 根據(jù)制件零件圖或者實(shí)物 分析其幾何形狀 尺寸 料厚 結(jié)構(gòu)工 藝性 精度及表面粗糙度要求 制件材料 生產(chǎn)數(shù)量是否符合沖壓 要求 如果沖壓工藝性不良 則需要提出修改意見 并與產(chǎn)品設(shè)計(jì) 人員進(jìn)行協(xié)商 經(jīng)設(shè)計(jì)人員同意后才可以進(jìn)行修改 并進(jìn)行工藝方 案的制訂 2 2 1 制件結(jié)構(gòu)要求 制件結(jié)構(gòu)上要注意以下幾點(diǎn) 1 沖裁件的形狀 沖裁件的形狀應(yīng)力求簡單 對稱 有利于 材料的合理利用 2 沖裁件內(nèi)形及外形的拐角 沖裁件內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角處要 盡量避免尖角 應(yīng)以圓弧過渡 以便于模具加工時減少由 于熱處理產(chǎn)生的開裂 減少沖裁時尖角外的崩刃和過快磨 損 一般 R 0 25t t 為料厚 3 沖裁件上凸出的懸臂和凹槽要避免過長 其最小寬度 b 2t 板料厚度2t 并不要小于 3 4mm c 1 5t 5 為了防止沖裁時凸模折斷或者壓彎 沖孔的尺寸不要過小 2 2 2 制件精度和表面粗糙度要求 普通沖裁件的尺寸精度等級一般在 IT10 以下 較高精度可以達(dá)到 IT8 而沖孔比落料件要高出一級 普通沖裁件的表面粗糙度數(shù)值 Ra 一般低于 6 3 一般沖裁件剪m 斷表面粗糙度數(shù)值如表 2 1 所示 表 2 1 普通沖裁件的表面粗糙度數(shù)值 制件厚件 t mm 1 1 2 2 3 3 4 4 5 表面粗糙度 Ra m 3 2 6 3 12 5 25 50 2 2 3 刃型擋片的工藝分析 1 零件的尺寸精度分析 零件外形尺寸均未標(biāo)注公差 按照企業(yè)要求 制件公差為 0 1mm 用一般精度的模具即可滿足制件的精度要求 2 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 零件形狀非對稱 但無懸臂 凹槽等結(jié)構(gòu) 外形簡單 無尖角結(jié)構(gòu) t 1 5mm 圓弧半徑 R1 5mm 滿足 R 0 25t 的要求 屬于落料工序 可以沖裁成形 3 制件材料分析 制件材料 1Cr13 不銹鋼 抗剪強(qiáng)度 r 314 372Mpa 抗拉強(qiáng)度 392 461Mpa 伸長率 20 適于沖壓成形 b 綜合以上分析 得到最終結(jié)論 該制件可以用沖壓生產(chǎn)的方式進(jìn)行 生產(chǎn) 2 3 制定工藝方案 2 3 1 制定沖壓方案 確定制件工藝性后 需要根據(jù)其特性提出沖壓工藝方案 這個步驟 是制定該制件沖壓工藝過程的核心內(nèi)容 在此項(xiàng)工作中 要針對該 制件的工序性 工序數(shù) 工序順序及組合方式等進(jìn)行分析 制定出 幾種不同的沖壓工藝方案 最終確定該套模具的類型 模具的類型 根據(jù)工序組合區(qū)分 包括單工序模 復(fù)合模和級進(jìn)模三大類 確定工藝方案的原則主要有以下三點(diǎn) 1 要保證沖裁件質(zhì)量 在模具類型中 復(fù)合模沖出的制件精度高于連續(xù)模 而連續(xù)模又 高于單工序模 所以精度要求較高的制件 可以采用復(fù)合模進(jìn)行 加工 2 要遵循經(jīng)濟(jì)性原則 在設(shè)計(jì)模具時 還要考慮成本 應(yīng)在保證制件質(zhì)量的前提下 盡 量選用簡易模具 從而提高經(jīng)濟(jì)效益 3 要保證安全生產(chǎn) 例如一些多工序小型制件 如果用用單工序模進(jìn)行生產(chǎn) 在加工 過程中容易造成操作失誤 很不安全 所以應(yīng)采用級進(jìn)模進(jìn)行沖 壓 在制定時 首先需要確定制件的基本工序性質(zhì) 如落料 沖孔 彎曲等 工序數(shù) 單工序或多工序 進(jìn)而確定工序的順序 即 提出可行性方案 總之 確定出最終最佳方案是要綜合考慮制件的精度 表面質(zhì)量 生產(chǎn)數(shù)量 企業(yè)的實(shí)際條件等方面 2 3 2 確定刃型擋片工藝方案 通過制件零件圖可以知道 要加工該制件 只需要外形落料一個 工序 所以本項(xiàng)目只設(shè)計(jì)一個單工序落料模 2 4 確定沖壓模具結(jié)構(gòu)形式 在確定工藝方案后 需要根據(jù)所選模具類型 單工序模 復(fù)合模 級進(jìn)模等 確定模具的各個部分的具體結(jié)構(gòu) 包括進(jìn)料方式 材 料定位 定距方式 模架及卸料 壓料 出件方式等 同時還應(yīng) 考慮模具維修 保養(yǎng)和吊裝的方便 同時要在各個細(xì)小的環(huán)節(jié)盡 可能考慮到操作者的安全等 2 4 1 定位零件 1 定位概念 定位是指保證條料 工序或坯料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位 置 條料或工序伯在模具中的正確位置包括兩方面內(nèi)容 1 條料的橫向定位 即導(dǎo)料 也稱為送進(jìn)導(dǎo)向 作用是保證 條料正確的方向送進(jìn) 和條料的橫向搭邊值 常見的零件 有導(dǎo)料銷 導(dǎo)料板和側(cè)壓裝置等 2 在送料方向 縱向 上的限位 稱為送料定距 也稱為擋 料 作用是控制條料一次送進(jìn)的距離 步距 即保證縱向 搭邊值 常見的零件有擋料銷 側(cè)刃 定位銷等 2 送進(jìn)導(dǎo)向零件 1 導(dǎo)料銷 一般為兩個 并位于條料的同側(cè) 從右向左送料時 導(dǎo)料銷裝在 后側(cè) 從前向后送料時 導(dǎo)料銷裝在左側(cè) 導(dǎo)料銷有固定式和活 動式兩種 固定式一般設(shè)置于凹模模板面上 活動式常設(shè)置于彈 壓卸料板上 2 導(dǎo)料板 導(dǎo)料板設(shè)置于條料兩側(cè) 有兩種類型 一種是與卸料板制成一體 另一種是與卸料板分開制造 導(dǎo)料板間距應(yīng)比條料寬度大一個間 隙值 常用的定位零件都有標(biāo)準(zhǔn)件 選擇時應(yīng)首選標(biāo)準(zhǔn)件 在應(yīng)用時除 了要注意孔與凹?？卓诘木嚯x外 還要注意其伸出工作平面的高 度尺寸 該尺寸與制件材料的厚度有關(guān) 擋料銷的高度 h 和導(dǎo)料 板的高度尺寸 H 數(shù)值 導(dǎo)料板寬度 B 的計(jì)算公式為 2 B B C1 式中 B 條料寬度 mm C 條料與導(dǎo)料板之間的間隙1 3 側(cè)壓裝置 為避免條料在導(dǎo)料板中偏擺 保證最小搭邊值 可以在導(dǎo)料板一 側(cè)裝側(cè)壓裝置 使條料在送進(jìn)過程中始終靠緊另一側(cè)導(dǎo)料板 如果送料材料過薄 0 3mm 以下 則不適于用側(cè)壓裝置 而且使 用側(cè)壓裝置后送進(jìn)阻力增大 所以如果采用輥軸送進(jìn)的自動送料 裝置不適合與側(cè)壓裝置配合使用 3 送料定距零件 1 擋料銷 擋料銷有固定擋料銷和活動擋料銷兩種 固定擋料銷有兩種類型 A 型固定擋料銷和鉤形擋料銷 A 型固定 擋料銷常用于中 小型制件的模具中 缺點(diǎn)是銷孔與凹模型孔距離 過近 削弱了凹模強(qiáng)度 鉤形擋料銷 這種鐺料銷的銷孔軸線與凹 模型孔距離較遠(yuǎn) 且配合定向銷防止其鉤頭在使用過程中發(fā)生轉(zhuǎn)動 缺點(diǎn)是制造困難 安裝麻煩 活動擋料銷也有兩種 彈簧彈頂式和扭簧式 定位螺釘之間的距離 為 25 35mm 擋料銷伸出臺面 2 4mm 2 定位板與定位銷 定位銷與定位板是單個毛坯或工序件的定位零件 其定位方式有兩 種 外緣定位和內(nèi)孔定位 4 刃型擋片定位方式 常見的進(jìn)料方式有手工送料和自動送料兩大類 其中手工送料定 位簡單 有時甚至不用或少用定位零件 依靠工人自己控制 這 種方法常用于小型單工序模 復(fù)合模的工作中 自動送料常用于 級進(jìn)模加工中 這種送料需要較好的定位 定距和卸料方式 對 模具結(jié)構(gòu)要求較高 由于該模具是單工序落料 所以生產(chǎn)時采用導(dǎo)料銷配合擋料銷定 位 2 4 2 卸料 壓料 出件方式 模具的卸料方式有剛性卸料和彈性卸料兩大類 也稱為固定卸料 裝置和彈壓卸料裝置 其中固定卸料裝置一般是將卸料板和導(dǎo)料 板做成一體 主要功能是從凸模上卸下條料 常用于板料較厚 較硬 精度要求不高 沖裁力較大的落料模 彈性卸料裝置是通 過卸料板與彈性元件 彈簧或橡皮 的互相配合作用來進(jìn)行卸料 的 功能是從凸模上卸下條料 這種裝置在沖壓時既可以卸料又 可壓料 特別適于在薄料或制件要求平整的復(fù)合模上使用 在本套設(shè)計(jì)中 我們采用彈壓卸料方式 2 4 3 刃型擋片模具結(jié)構(gòu)形式的確定 在實(shí)際生產(chǎn)中 條料的送進(jìn)采用手工送料 不用導(dǎo)料板或定位 銷釘?shù)冉Y(jié)構(gòu) 這樣 不僅結(jié)構(gòu)緊湊很多 而且也減少了加工難度 另外 為了提高工作效率和安全性 實(shí)際生產(chǎn)時也經(jīng)常采用外置 托料板的形式 裝托料板與下模座配合使用 既起到導(dǎo)料作用 又起到托料作用 不用時拆卸下來 使模具結(jié)構(gòu)簡單 尺寸減少 工作方便簡單 2 5 相關(guān)工藝計(jì)算 2 5 1 排樣與材料利用率 1 排樣的概念與方法 沖裁件在板料 帶料或條料上布置排列的方法稱為排樣 排樣設(shè) 計(jì)的內(nèi)容包括 選擇排樣方法 確定搭邊數(shù)值 計(jì)算條料寬度 計(jì)算送料步距 計(jì)算材料利用率 繪制排樣圖 好的排樣 可以減少廢品率 保證制件的質(zhì)量 使模具結(jié)構(gòu)簡單 使用壽命延長 排樣時 制件與制件間 制件與條 板 料邊緣之間的余料稱為 搭邊 搭邊過大 浪費(fèi)材料 搭邊太小 可能會被拉入凸模和凹 模的間隙 使模具容易磨損 甚至損壞模具刃口 一般來說 材 料越厚 越軟以及沖裁件尺寸越大 形狀越復(fù)雜 則搭邊值也應(yīng) 越大 搭邊值通常是由經(jīng)驗(yàn)值確定 根據(jù)沖裁件在條料上的布置方法 排樣有直排 斜排 對排 混 合排等多種形式 在沖壓生產(chǎn)中 減少廢料的產(chǎn)生是節(jié)約成本的 有效措施之一 采用何種方式需要分析哪種排樣方式的材料利用 率比較高 2 排樣圖的畫法 一張完整的排樣圖應(yīng)標(biāo)注條料寬度尺寸 B 條料長度 L 板料厚 度 t 端距 l 步距 S 工件間搭邊和側(cè)搭邊 a 并以剖面線表示沖 壓位置 其中條料長度 L 的給定可以計(jì)算出加工該制件需要的條料數(shù)目或 鋼板數(shù)目 便于采購原材料 需要注意的是計(jì)算出的數(shù)值只是理 論數(shù)值 在采購時考慮沖壓時出現(xiàn)的廢品量 排樣圖不僅要表示清楚沖裁件輪廓形狀和沖壓順序 還要表示出 凸模刃口的截面形狀 凹模的型孔形狀 數(shù)量和位置 而且沿送 料方向應(yīng)畫出數(shù)個制件的外形形狀 表示落料后留在條料上的廢 料孔的形狀 如果是對排等多排排樣圖 或者雙 多凸模結(jié)構(gòu) 在條料上的工 件輪廓至少畫出三個 用帶陰影的線表示出凹模型孔的位置與形 狀 粗實(shí)線表示已經(jīng)沖完的孔 用雙點(diǎn)劃畫表示預(yù)沖工件 這樣 才能清楚地表達(dá)出制件的沖裁過程 并使凹模上型孔間的尺寸關(guān) 系非常清楚 計(jì)算方便 3 如何計(jì)算材料利用率 沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率 材 料利用率是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo) 要確定材料利用率 首先要確定關(guān)料步距 S 條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距 簡稱跳距 送料步 距的大小應(yīng)為條料上兩個對應(yīng)沖裁件的對應(yīng)點(diǎn)之間的距離 一個 步距就等于零件直徑與兩個兩件間搭邊值的和 材料利用率的具體公式為 10BSA 如果是板料沖裁 也可以用如下公式 10n L總 式中 A 一個工件的實(shí)際面積 1 n 一張板料上能加工工件的總數(shù)量 L 板料長度 B 板料寬度 排樣時搭邊值的選取直接影響到材料利用率的大小 但是提高 材料利用率不能以提高模具制造難度為代價 4 刃型擋片排樣與材料利用率 刃型擋片外形類似于矩形 一般可以采用直排或者多排 但是由 于該制件尺寸較大 所以采用單排直排的排樣方案 如圖 2 2 所 示 比較合適 圖 2 2 排樣方案 由表 2 8 查得工件間搭邊最小值 a 1 8mm 沿邊搭邊最小值1 a 1 5mm 則送料步距 S 7 6 1 5 9 1mm 條料寬度 B 40 3 2 1 8 43 9mm 已知制件面積 A 264 34mm 一個步距的材料利用率2 為 66 2 10BSA 10 94326 2 5 2 計(jì)算沖壓力 選擇壓力機(jī) 1 計(jì)算沖裁力 平刃沖裁的沖壓力計(jì)算公式 F KLt沖 或 F Lt沖 b 式中 F 沖裁力沖 L 沖裁周長 mm t 制件厚度 mm 材料抗剪強(qiáng)度 Mpa 抗拉強(qiáng)度 b K 安全系數(shù) 一般取值 1 3 2 計(jì)算相關(guān)卸料力 推件力和頂件力 沖裁完畢 從凸?；蛲拱寄Ｉ蠈⒅萍驈U料卸下所需要的力稱為卸 料力 F F 從凹模內(nèi)順沖裁方向?qū)⒅萍驈U料推出所需要的力卸 x 稱為推料力 F F 從凹模內(nèi)逆沖裁方向?qū)⒅萍陌寄？變?nèi)頂出推 T 的力稱為頂料力 F F 頂 D 計(jì)算公式分別為 卸料力 F K F卸 卸 沖 推件力 F nK F推 推 沖 頂件力 F K F頂 頂 沖 式中 K K K 系數(shù) 具體數(shù)據(jù)可根據(jù)制件材料 厚度卸 推 頂 取值 見表 2 9 n 卡在凹模直壁洞口內(nèi)的制件 或廢料 件數(shù) h 刃口高度 mm 表 2 9 卸料力 推件力和頂件力系數(shù) 制件為鋼件 料厚 t mm K卸 K 推 K 頂 0 1 0 065 0 075 0 1 0 14 0 1 0 5 0 045 0 055 0 063 0 08 0 5 2 5 0 04 0 05 0 055 0 06 2 5 5 0 03 0 04 0 045 0 05 3 計(jì)算總沖壓力 總沖壓力基本公式 F F F F F總 沖 卸 推 頂 模具有三種卸料方式 在計(jì)算總沖壓力時 需要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來 選擇 F F F 有些結(jié)構(gòu)沒有 F 則不需要計(jì)算該數(shù)值 卸 推 頂 頂 采用剛性卸料裝置 公式為 F F F總 沖 推 采用彈性卸料裝置 公式為 F F F F總 沖 卸 推 采用彈性卸料及頂料裝置 公式為 F F F F總 沖 卸 頂 4 刃型擋片沖壓力的計(jì)算 刃型擋片沖壓力的計(jì)算見表 2 10 表 2 10 沖壓力的計(jì)算 已知制件外圓 落料 周長 L 87 45mm 700Mpa t 1 5mmb 類 別 計(jì)算過程 結(jié)論 沖 裁 力 F Lt 87 45 1 5 700 9 2tf沖 b 9 2tf 模具采用彈性卸料 K 0 04 0 05 K 0 055卸 推 卸 料 力 F K F 0 05 9 2tf 0 46ft卸 卸 沖 0 5tf 推 料 力 F nK F 0 055 9 2tf 0 506tf推 推 沖 0 51tf 由于該墊片模具采用彈性卸料裝置 所以總沖壓力的計(jì)算公式為 F F F F 9 2 0 51 0 5 10 3 tf 總 沖 卸 推 5 壓力機(jī)的選擇 壓力機(jī)的選擇是模具設(shè)計(jì)的一個主要內(nèi)容 包括選擇壓力機(jī)的 類型和確定壓力機(jī)規(guī)格兩項(xiàng)內(nèi)容 1 壓力機(jī)類型及規(guī)格 選擇類型 對于中小型沖裁件 彎曲 拉深件 主要選用開式壓力機(jī) 大中 型制件的沖裁多采用閉式壓力機(jī) 選擇規(guī)格 沖壓力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù) 在選擇壓力機(jī)時 要確保壓力 機(jī)的公稱壓力大于總沖壓力 壓力機(jī)的沖壓力可以從壓力機(jī)參數(shù)里查出 在壓力機(jī)上使用的模 具在完成沖裁過程中各種力之和最好在壓力機(jī)額定壓力的 70 80 以內(nèi) 還要保證操作方便 安全 壓力機(jī)的滑塊行程要滿足制件在高度上的要求 并能保證沖壓結(jié) 束后能順利取出制件 尤其是拉深件 更要求滑塊行程是制件高 度的兩倍以上 另外 還要求模具的閉合高度和壓力機(jī)的閉合高度要相適應(yīng) 壓 力機(jī)工作臺尺寸要大于模具下模座平面尺寸 50 70mm 墊板孔 和工作臺孔都要大于制件或者廢料尺寸等 2 壓力機(jī)參數(shù) 公稱壓力 F g 標(biāo)稱壓力 或稱額定壓力 即滑塊所允許承受的最大作用力 滑 塊必須在到達(dá)下止點(diǎn)前某一特定距離之內(nèi)才允許承受標(biāo)稱壓力 這一特定距離稱為標(biāo)稱壓力行程 或額定壓力行程 例如 JC23 63 壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力為 630kN 標(biāo)稱壓力行程 8mm 表 示該壓力機(jī)的滑塊在離下止點(diǎn)前 8mm 之內(nèi) 允許承受的最大壓力為 630kN 滑塊行程 S 指滑塊每分鐘往復(fù)運(yùn)動的次數(shù) 該參數(shù)與生產(chǎn)效率有關(guān) 封閉高度 H 滑塊在下止點(diǎn)時 滑塊下表面到工作臺上表面 拆去墊板 的高 度 當(dāng)滑塊調(diào)整到最上位置時 閉合高度最大 即為最大裝模高 度 H 滑塊在最下止點(diǎn)時 閉合高度最小 稱為最小裝模max 高度 H 閉合高度的范圍 是閉合高度調(diào)節(jié)量 in 裝模高度 H 指滑塊在下止點(diǎn)時 滑塊下表面到工作臺墊板上表面的距離 裝 模高度與封閉高度差一個墊板高度 其他主要參數(shù) 包括工作臺尺寸 滑塊底面尺寸 模柄孔尺寸等 3 與模具尺寸要適應(yīng) 沖裁?？傮w結(jié)構(gòu)尺寸必須與所選壓力機(jī)相適應(yīng) 如模座的平面尺 寸要與工作臺上墊板尺寸匹配 模具閉合高度 H 應(yīng)與壓力機(jī)的最 大裝模高度和最大封閉高度 H 適應(yīng) max 沖模的封閉高度 H 與壓力機(jī)封閉高度 H 和 H 的關(guān)系是 maxin H H 5mm H H 10mmmaxin min1 H 為墊板厚度 一般情況下 不能拆掉墊板使用壓力機(jī) 1 4 壓力機(jī)參數(shù)的作用 壓力機(jī)確定后 需要查取相關(guān)參數(shù) 如壓力機(jī)的類型 規(guī)格 閉 合高度 工作臺尺寸 模柄孔尺寸 滑塊行程等 這些參數(shù)會影 響模具的結(jié)構(gòu)尺寸 如模具的閉合高度 模架尺寸等的確定 壓力機(jī)相關(guān)參數(shù)及與后續(xù)部分工藝計(jì)算的聯(lián)系如表 2 11 所示 表 2 11 壓力機(jī)相關(guān)參數(shù) 壓力機(jī)相關(guān)參數(shù) 關(guān)聯(lián)工藝數(shù)據(jù) 關(guān)系 公稱壓力 F g總沖壓力 F 壓力機(jī)的公稱壓力大于總沖壓力 F F g 最大封閉高度 裝模 高度 H Hmaxin 模具閉合高度 H m模具閉合高度在壓力機(jī)的最大 最小裝模高度之間 H 5mm H H 10mmax min 滑塊行程 模具高度 滑塊行程必須滿足沖壓制件的成形要求 如拉深工藝時 其行程必須大于拉深件高度的 2 2 5 倍 工作臺墊板尺寸 模具長 寬尺寸 下 模座孔尺寸 壓力機(jī)的工作臺面應(yīng)大于模具尺寸 并有安裝位置 一 般每邊大 50 70mm 壓力機(jī)工作臺面的孔應(yīng)能保證沖壓件或廢料落下 模柄孔尺寸 直徑 深度 模柄尺寸 模柄直徑尺寸要等于模柄孔尺寸模柄高度要小于模柄孔深度尺寸 漏料孔尺寸 凹模型孔尺寸 下模 座相應(yīng)尺寸 工作臺漏料孔尺寸要大于凹模型孔尺寸 下模座相應(yīng)尺 寸 以免塞料 導(dǎo)致爆模 行程次數(shù) 生產(chǎn)效率 6 刃型擋片模具選用壓力機(jī) 根據(jù)總的沖壓力 10 3tf 結(jié)合工廠實(shí)際生產(chǎn)條件 確定采用 J23 16 型壓力機(jī) 其主要參數(shù)如下 公稱壓力 160KN 20tf 最大封閉高度 220mm 最大封閉高度調(diào)節(jié)量 45mm 工作臺尺寸 450mm 300mm 模柄尺寸 40 60mm 2 5 3 壓力中心 1 壓力中心概念 沖裁力合力的作用點(diǎn)即沖模的壓力中心 該中心應(yīng)盡量與模柄軸 線及壓力機(jī)滑塊中心線重合 否則沖模在工作時就會產(chǎn)生偏彎矩 使模具發(fā)生歪斜 繼而加速沖模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的不均勻磨損 沖裁間 隙不均勻 刃口迅速變印鈍 會直接導(dǎo)致制件的質(zhì)量和模具的使 用壽命下降 所以為了保證模具在沖壓時保持平穩(wěn) 保證其正常 工作 設(shè)計(jì)時確定模具的壓力中心是至關(guān)重要的 如果制件本身是對稱的 則壓力中心即是制件的中心 如果制件 是非對稱件 或級進(jìn)模上多個工位的壓力中心 則需要進(jìn)行計(jì)算 計(jì)算原則就是力平衡原理 即各分力對某坐標(biāo)軸之力矩之和等于 其力對該坐標(biāo)軸的力矩 沖裁模壓力中心的確定 除上太空的解析法外 還可以用作圖法 和懸掛法 在實(shí)際生產(chǎn)中 很多時候會將刃口形狀簡化或圓整成 某些規(guī)則形狀 找到一個近似的中心 該中心與壓力中心的距離 不能超過模具外形尺寸的 1 6 以減少相應(yīng)在計(jì)算過程 但是對 于比較復(fù)雜的級進(jìn)模 還是要進(jìn)行壓力中心計(jì)算 以防偏心導(dǎo)致 模具損壞和制件質(zhì)量問題 2 刃型擋片壓力中心 如圖 2 1 所示 該制件是不對稱形狀 所以需要校核一下該制件的 壓力中心 計(jì)算過程如圖 2 3 所示 首先選取一個坐標(biāo)系 選取圖 2 3 中點(diǎn) O 位置為坐標(biāo)原點(diǎn) 然后確 定各線段中點(diǎn)到該原點(diǎn)的坐標(biāo)值 再根據(jù)如下公式進(jìn)行計(jì)算 計(jì)算 過程如下 63 182 407 13 2355 9 46 17210 nlll 0 2 8 0 8 210 nllyyl 圖 2 3 刃型擋片壓力中心 由于零件的外形尺寸較小 并且形狀簡單 且計(jì)算出來的壓力中心 誤差不超過模具周界尺寸的六分之一 所以我們?nèi)∽畲笸庑蔚闹行?為壓力中心 圖 2 3 中 O 點(diǎn)位置 2 5 4 計(jì)算刃口尺寸 1 間隙值的確定 在模具工藝計(jì)算中 刃口尺寸的確定直接影響到制件的成形尺寸是 否合格 要計(jì)算刃口尺寸 必須先確定沖裁間隙值的大小 沖裁間 隙 圖 2 4 上沖裁模中凹模刃口橫向尺寸 D 與凸模刃口橫向尺寸A d 的差值 Z T 圖 2 4 沖裁間隙 該數(shù)值是影響沖裁工序的最重要的工藝參數(shù) 間隙值的大小 直接 影響到?jīng)_裁力大小 模具壽命 沖裁件質(zhì)量 沖裁間隙值大致可分 為 小間隙 較小間隙 中等間隙 較大間隙 大間隙五種 選取 間隙值的總原則是在滿足沖裁件的尺寸精度要求下 一般取偏大間 隙值 這樣可以降低沖裁力和提高模具壽命 在沖壓實(shí)際生產(chǎn)中 主要根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量 尺寸精度和模具壽 命這三個因素綜合考慮 給沖裁間隙規(guī)定一個范圍值 只要間隙在 這個范圍內(nèi) 就能得到質(zhì)量合格的沖裁件和較長的模具壽命 這個 間隙范圍就稱為合理間隙 這個范圍的最小值稱為最小合理間隙 Z 最大值稱為最大合理間隙 Z min max 合理間隙值的確定一般可以采用查表確定法 該數(shù)值在一般沖裁資 料中都可以查到 但是要注意間隙值的大小不僅與制件的材料性質(zhì) 和厚度有關(guān) 還和制件的斷面質(zhì)量有關(guān) 當(dāng)工件的斷面質(zhì)量沒有嚴(yán) 格要求時 為了提高模具壽命和減少沖裁力 可以選擇較大間隙值 當(dāng)工件斷面及制造公差要求較高時 應(yīng)選擇較小間隙值 此外 還 要考慮刃口的磨損 由于在生產(chǎn)過程中的磨損使間隙變大 故設(shè)計(jì) 與制造新模具時應(yīng)采用最小合理間隙 Z min 另外 還有經(jīng)驗(yàn)值確定法 在實(shí)際生產(chǎn)中 通常在 2 20 t 的范圍 內(nèi)來選取單面間隙 Z 2 2 凸 凹模刃口尺寸計(jì)算 1 凸 凹模的加工方法 要計(jì)算凸 凹模的刃口尺寸 首先要知道凸 凹模的加工方法 由 于是工作零件 其尺寸直接影響制件的尺寸精度 而且模具一般為 單件生產(chǎn) 所以傳統(tǒng)加工都是以配加工為主 即先按照制件圖樣的 設(shè)計(jì)尺寸加工一個凸?；蛘甙寄Ｗ鳛榛鶞?zhǔn)件 然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí) 際尺寸按照間隙值由鉗工配作另一個工作零件 此各加工方法的特 點(diǎn)是工作零件的間隙值靠配作保證 要求鉗工技術(shù)水平高 隨著現(xiàn)代數(shù)控加工工業(yè)的興起 傳統(tǒng)的加工方式逐漸被淘汰 取而 代之的是分開加工法 即凸模 凹模分加按照圖紙尺寸和公差進(jìn)行 加工 這種方法加工出來的零件具有互換性 對那些要求有工作零 件備件的模具尤其適用 現(xiàn)在 在很多加工企業(yè) 尤其是模具加工企業(yè) 都大力發(fā)展特種加 工 很多不規(guī)則外形的凸模 凹模都用特種加工法直接進(jìn)行成形加 工 不僅有互換性 而且速度快 精度高 是不可替代的加工手段 2 分弄加工法計(jì)算原則 計(jì)算刃口尺寸需要遵循以下原則 落料件光亮帶處于大端尺寸 其光亮帶是因凹模刃口擠 材料產(chǎn)生的 且落料件的大端 光面 尺寸等于凹模尺 寸 所以落料外形尺寸主要決定與凹模孔口尺寸 即落 料模需要先計(jì)算凹模尺寸 沖孔件光亮帶處于小端尺寸 其光亮帶是凸模刃口擠切 材料產(chǎn)生的 且沖孔件的小端 光面 尺寸等于凸模尺 寸 所以沖孔孔徑尺寸主要決定于凸模尺寸 即沖孔模 需要先計(jì)算凸模尺寸 凸 凹模刃制件應(yīng)有合理間隙值 不管落料還是沖孔 沖裁間隙一般選用最小合理間隙值 Z min 凸 凹模刃口計(jì)算公式由于落料與沖孔的基準(zhǔn)尺寸不同 而不同 落料時 首先確定凹模刃口尺寸 凸模刃口的 基本尺寸等于凹模刃口的基本尺寸減去最小間隙值得到 沖孔時 首先確定凸模刃口尺寸 凹?；救锌诔叽绲?于凸模刃口的基本尺寸加上最小間隙值得到 具體公式 見表 2 16 所示 凸 凹模的制造公差應(yīng)與制件尺寸精度相適應(yīng) 偏差值 按照入體原則標(biāo)注 綜上所述 計(jì)算刃口尺寸的基本步驟如表 2 16 所示 表 2 16 分開加工法刃口尺寸計(jì)算基本步驟 序號 步驟 公差 依據(jù) 1 確定間隙值 Z mm 雙邊值 Z D dAT D 凹模尺寸 D d d 凸模尺寸 d Tp 查表確定或經(jīng)驗(yàn)值確定 2 確定凸 凹模基準(zhǔn) 刃口尺寸 mm 落料時 首先確定凹模刃口尺寸 D A D D Amax 0 沖孔時 首先確定凸模刃口尺寸 d p d d 0 pmin 磨損系數(shù) 制件公差 區(qū)分落料和沖孔工序 落料尺寸 凹模尺寸沖孔尺寸 凸模尺寸 3 計(jì)算凸 凹模刃口 尺寸 mm 落料時 凸模刃口的基本尺寸 d D ZpAmin 沖孔時 凹?；救锌诔叽?D d Z i 4 刃口偏差 mm 凹模刃口偏差 0 入體原則 凸模刃口偏差 0 5 刃口精度 mm 凹模刃口公差 凸模刃口公差 Z Z maxin與制件尺寸精度相適應(yīng) 計(jì)算設(shè)計(jì)基準(zhǔn)刃口尺寸時 需要查表確定參數(shù) 磨損系數(shù) 該值 在 0 5 1 之間 3 配加工計(jì)算 如果是傳統(tǒng)的配加工 則是在作為基準(zhǔn)的凸模或凹模圖紙上標(biāo)注尺 寸和公差 在另一個工作零件圖紙上不標(biāo)注公差 只標(biāo)注尺寸 在 技術(shù)要求中要注明 按基準(zhǔn)配作 保證間隙值在 Z Z 之間即可 minax 計(jì)算刃口尺寸可以按照以下步驟 落料件以凹模作基準(zhǔn) 沖孔件以凸模為基準(zhǔn) 判斷基準(zhǔn)件刃口磨損后尺寸變化的情況 A 類尺寸 磨損 后尺寸變大 B 類尺寸 磨損后尺寸減少 C 類尺寸 磨 損后尺寸不變 A 類尺寸 D D Amax 0 d D ZpAin B 類尺寸 d d 0 mi D d Zpin C 類尺寸 D d C 2 Ami 式中 C 該類尺寸的最小值 min 4 特種加工 采用電加工方式加工工作零件時 要先繪制一個基準(zhǔn)圖作為電加工 的基準(zhǔn) 落料時凹模尺寸按照基準(zhǔn)圖加工 凸模尺寸等于凹模尺寸 減去一個間隙值 沖孔時凸模尺寸按照基準(zhǔn)圖加工 凹模尺寸等于 凸模尺寸加上一個間隙值 沖孔時 d d 0 pmin D d Z i 落料時 D D Amax0 d D Zpin 中心距 L l L 8A平 均 3 刃型擋片模具工作零件實(shí)際刃口尺寸的計(jì)算 圖 2 1 所示制件尺寸未標(biāo)注公差 為了降低工作難度 所以在實(shí) 際生產(chǎn)中按照 IT14 等級確定各尺寸公差 零件為不規(guī)則形狀 屬于落料件 所以凹模尺寸按零件圖尺寸加工 各尺寸減去一個 間隙值即為凸模尺寸 本例中間隙按表 2 15 選取 0 120 2 5 6 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 確定凹模尺寸 在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時 需要首先確定凹模結(jié)構(gòu)尺寸 凹模設(shè)計(jì)時的 主要內(nèi)容包括 確定凹模材料 確定凹模型孔側(cè)壁形狀 確定外形形狀與裝配結(jié)構(gòu) 確定凹模周界尺寸 確定凹模板上型孔 螺釘孔 銷釘孔的位置及尺寸等 確定凹模板的厚度尺寸 2 凹模型孔側(cè)壁形狀的確定 凹模刃孔口結(jié)構(gòu) 凹模刃口結(jié)構(gòu)有直壁式 斜壁式兩類 從刃口強(qiáng)度方面 直壁 式刃口比斜壁式高 從加工角度 斜壁式刃口更容易加工 一般情 況下 全直壁式型孔和斜壁式只適用于逆出式模具 順出式模具常 用階梯形直壁型孔 漏料口可以采用鉆孔或銑削制成 但是無論采 取哪種結(jié)構(gòu) 都要注意凹模刃口高度 h 的取值 廢料堆積 在選擇刃口形式時 還要考慮防止廢料堆積的問題 以下是常 見的容易產(chǎn)生廢料堆積的因素 1 凹模刃口有效高度 直線部位 過長 2 骨表面讓位形狀不適合 3 凹模內(nèi)部的表面較粗糙 4 凹模 模具墊板 模座的孔中心偏移造成臺階 5 沖裁廢料相互連接 呈棍狀下落時 堆積住讓位孔 6 廢料帶磁性 7 薄板或小孔沖裁 因沖裁廢料重量輕 即使一個小障礙也 會導(dǎo)致廢料堆積 例如 凹模刃口有效高度 h 過大 在沖裁過程中積存在凹模型 孔內(nèi)的落料件或沖孔廢料的片數(shù)將增加 結(jié)果一方面是凸模受 到的反頂力增大 會使凸模 尤其是細(xì)長凸模在沖壓時容易損 壞 另一方面孔口內(nèi)堆積材料過多 會直接導(dǎo)致凹模刃口崩裂 導(dǎo)致模具報廢等嚴(yán)重后果 所以在設(shè)計(jì)時要綜合考慮刃口形狀 又如在沖裁 0 5mm 以下的薄板時 臺階式直壁凹?？卓谌菀兹?料 材料從孔口被推出后 材料會在凹模內(nèi)翻轉(zhuǎn) 所以 凹模 底部擴(kuò)孔尺寸不宜過大 一般比型孔尺寸大 0 5 1mm 否則 容易因?yàn)椴牧系姆D(zhuǎn)導(dǎo)致堵塞孔口 導(dǎo)致廢料堆積 而斜壁式 則可防止廢料轉(zhuǎn)落 減少由于廢料堆積帶來的故障 但是孔口 是傾斜的 刃口強(qiáng)度不如直壁式高 廢料回跳 沖裁時 廢料回跳會引起制件質(zhì)量缺陷 模具損傷等 特別是 薄板小徑?jīng)_裁 凹模之間的約束力較少的切邊容易引起廢料回 跳 廢料產(chǎn)生回跳的主要原因有真空產(chǎn)生的吸附 吸附到凸模 刃口處 油液產(chǎn)生的吸附 凸模的磁力和凹模壓縮空氣引起的 負(fù)壓等 一般的沖裁間隙中 排出廢料的尺寸小于凹?？讖匠?寸 也容易發(fā)生回跳 解決廢料回跳的方法有以下幾種 1 選用特種凸模 斜刃口凸模 頂料凸模 帶氣孔凸模等 2 凹模結(jié)構(gòu)改變 以真空產(chǎn)生吸引 增加刃口內(nèi)面的粗糙 度 切刃采用微小側(cè)角等 3 其他措施 改變輪廓形狀 減小沖裁間隙 加大凸 模進(jìn)入凹模的深度 4 專用防廢料回跳型凹模 一些提供模具標(biāo)準(zhǔn)件的廠家 有一種防廢料回跳型凹模 在這種凹模內(nèi)表面加工了兩 條以上的斜槽 這樣在沖裁時 沖裁廢料被壓入凹模型 孔 廢料對應(yīng)于凹模斜槽的小突起部位 再經(jīng)過凸模往 下壓 突起部位會被凹模側(cè)面壓縮 因而達(dá)到防止廢料 回跳的作用 但是由于是通過在廢料上形成小突起部位 而防止回跳的 所以這種結(jié)構(gòu)不適合精密孔沖裁 下料 等情況 3 凹模外形與裝配結(jié)構(gòu) 確定凹模尺寸前 要先考慮凹模的外形及裝配結(jié)構(gòu) 凹模的外形有圓形和矩形 裝配結(jié)構(gòu)有整體式和鑲拼式 刃口 也有平刃和斜刃 實(shí)際生產(chǎn)中 在凹模上開設(shè)所需要的凹模型 孔 用螺釘 銷釘將凹模板直接固定在下模座上 由于該制件外形近似于矩形 且尺寸不大 所以該套模具凹模 外形為矩形 并采用整體式凹模結(jié)構(gòu) 4 凹模外形的確定 1 確定原則 凹模外形尺寸指的是凹模板的整體尺寸 凹模的外形有矩形和 圓形兩種 需要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)確定 下面以矩形凹模為例說明 如何確定凹模板的尺寸 凹模板的尺寸包括長 L 寬 B 高 H 從凹模刃口 b l 至凹模板外邊緣的最短距離稱為凹模壁厚 C 凹模壁厚 C 值的選取直接影響凹模板登外形尺寸 即長度 L 與寬度 B 的值 其最小值可以參考 凹模外形尺寸并不能簡單地從凹模型孔向四周擴(kuò)大一個壁厚 C 來決定 因?yàn)榘寄０迳线€會有定位零件 如導(dǎo)料板等結(jié)構(gòu) 還要考慮凹模板的安裝尺寸等 在確定凹模外形尺寸時 還需 要注意如下身體上內(nèi)容 相關(guān)螺紋孔 銷釘孔與刃口邊的最小距離 螺紋孔與銷釘孔與刃口之間的最小距離 彈性元件的外形尺寸 進(jìn)料方式 定位 定距方式 在實(shí)際生產(chǎn)計(jì)算中 螺孔中心到刃口邊緣或者銷釘孔邊緣的距離 一般可以按照 1 5 2d 取最小值 沖模中的定位銷常選用圓柱銷 選用直徑與螺釘直徑相等或小一 個規(guī)格 一組定位采用兩個銷釘 在模具內(nèi)部的長度一般是其直徑 的 2 2 5 倍 固定常采用內(nèi)六角螺釘 這類螺釘堅(jiān)固可靠 螺釘頭不外露 整個 模具外形齊整 擰入鑄鐵件的螺釘深度一般是螺釘?shù)?2 2 5 倍 擰 入一般鋼件的深度是螺釘直徑的 1 5 2 倍 螺釘直徑的選用與模板 厚度有關(guān) 如表 2 23 給出了凹模固定用螺釘直徑與凹模厚度的關(guān)系 表 2 23 固定螺釘直徑與凹模厚度的關(guān)系 凹模厚度 mm 13 13 19 19 25 25 35 35 螺釘規(guī)格 M4 M5 M5 M6 M6 M8 M8 M10 M10 M1 2 2 刃型擋片模具的凹模周界尺寸 確定凹模周界時 首先將凹模刃口 1 1 繪制出來 然后以此為界畫 一個外框 由于本例中選擇 M6 螺釘和 6 的銷釘 所以以該線框 為界向外擴(kuò)展 2 倍直徑 即是螺釘 銷釘中心線位置 再由此位置 往外擴(kuò)展 2 倍直徑尺寸 即是凹模周界尺寸 則推出凹模周界尺寸 為 54 6 87 3 5 刃型擋片模具凹模結(jié)構(gòu) 該套模具凹模材料為 Cr12 硬度 61 64HRC 并要求非刃口銳角倒 鈍 查國家標(biāo)準(zhǔn)凹模結(jié)構(gòu)圖如下 圖 2 5 凹模結(jié)構(gòu)圖 6 確定固定板 墊板等尺寸 固定板 墊板等尺寸與確定凹模外形尺寸方法類似 一般以凹 模板尺寸為基準(zhǔn) 確定后需與國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校核 盡量選取標(biāo) 準(zhǔn)值 圖 2 6 凹模固定板 圖 2 7 下墊板 圖 2 8 卸料板 7 確定彈性元件 在選用彈性元件時 需要考慮不同彈性元件的特點(diǎn) 沖模中常見 的彈性元件及應(yīng)用 在本設(shè)計(jì)中 采用橡膠作為彈性元件 1 橡膠墊 橡膠墊允許承受的載荷較彈簧在 安裝調(diào)靈活 占 用的空間小 成本低 是沖裁模中的常用彈性元件 常在中 小 型冷沖模彈性卸料 頂件及壓邊時使用 尤其是沖裁模工作行程 小的情況下 更是首選彈性元件 橡膠墊的選用包括品種 高度和截面尺寸等 品種 橡膠墊有普通和耐油兩種 普通類橡膠墊比耐油類 橡膠容易老化 但是不論哪種 存放過久都會老化 導(dǎo)致彈 性下降 甚至失效 相關(guān)計(jì)算 橡膠墊的計(jì)算常用公式如表 2 31 所列 表 2 31 橡膠墊選用公式 序號 項(xiàng)目 公式 說明 1 預(yù)壓力 F 0F F0 x 為保證橡膠墊正常工作 需要使橡膠墊在預(yù)壓縮 狀態(tài)下的預(yù)壓力 F F0 x 2 橡膠墊的自由高 度 H 0 H 0修 磨h 3 25 1tt 1 是沖裁模的工作行程 t 為板料的厚度 修磨量 一般為 4 6mm 3 橡膠墊預(yù)壓縮量 0 0 10 0 15 H0 0橡膠墊預(yù)壓縮量 不0H 超過橡膠墊自由高度 H 的 15 4 橡膠墊允許最大 壓縮量 2H 0 35 0 45 H20為了保證橡膠不過早失效 其允許最大壓縮量 不應(yīng)超過橡膠墊自2 由高度 H 的 45 0 計(jì)算步驟 橡膠墊的選用 主要是確定其自由高度 預(yù)壓 縮量及截面積大小 計(jì)算步驟如表 2 32 所列 注 p 為橡膠墊所產(chǎn)生的單位面積壓力 與壓縮量有關(guān) 設(shè)計(jì)時取 預(yù)壓量下的單位壓力 約為 0 26 0 50Mpa 橡膠墊形狀有圓形 環(huán)形 方形等 其尺寸可以參照表 2 33 中所列 公式計(jì)算 注 F 為所需工作壓力 N p 為橡膠壓縮 10 35 時產(chǎn)單位面xy 積壓力 Mpa 2 聚氨酯彈性體 聚氨酯彈性體是常用的一種橡膠墊 其特 點(diǎn)是有較寬的硬度范圍 具有較高的彈性及強(qiáng)度 優(yōu)異的耐磨性 耐油性 耐疲勞性及抗震動性 具有 耐磨橡膠 之稱 其壓縮量 一般在 10 35 之間 計(jì)算方法與公式與橡膠墊相同 另外 在計(jì)算中還需要注意的是 無論是什么形狀的橡膠 只要 有負(fù)載 就會膨脹成桶形 所以在計(jì)算和設(shè)計(jì)時要考慮其橫向膨脹 后所占空間的問題 3 刃型擋片彈性元件的選擇 通過計(jì)算 得卸料力 4600N 初步選擇 4 個橡膠 那么 每個元 件承擔(dān)的力為 4600N 4 1150N 計(jì)算時 有如下已知條件 允許的最大壓縮量 不超過自由高度 的2H 0H 45 一般取 0 35 0 45 2H 0 橡膠的預(yù)壓縮量 一般取自由高度的 10 15 0H 則 0 1 0 15 00 橡膠的最大壓縮量 預(yù)壓量 工作行程 t 1 20 凸模修磨量 4 6mm 綜合以上條件 則可以通過已知條件工作行程和修磨量計(jì)算出 所需橡膠的高度 計(jì)算公式如下 0 1 0 15 t 1 4 6 0 35 0 4 2H 0H0H 取凸模修磨量為 4mm 則 0 3 t 1 4 得 22mm0 對于橡膠的橫截面積可以通過公式 A F P 計(jì)算 其中 P 取x 0 5 得到 A 1150N 0 5 2300N 推出 r 27mm 實(shí)際中設(shè)計(jì)人員一般是通過經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際條件來選用橡膠 直徑計(jì) 算往往比實(shí)際需要值大很多 所以只是理論論據(jù) 因此最終選用 橡膠直徑為 25mm 而實(shí)際橡膠的高度必須大于計(jì)算高度 結(jié)合模 具設(shè)計(jì)的裝配圖 確定實(shí)際采用 25mm 0H 選擇完畢后可以進(jìn)行理論校核 這兩個數(shù)值滿足校核公式 0 5 D臺階尺寸 1 5 2 5mm 與固定板按 H7 m6 或 H7 n6 配合 常用于普通 圓形凸模 能保證可靠的固定 2 凸模的長度計(jì)算 凸模的長度根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)來確定 一般要求在滿足沖壓條 件下 凸模尺寸越短越好 計(jì)算時有首先考慮凸模工作部分的長度 l 不引起屈服時的最大長 度 單位 mm 再考慮凸模總長度的尺寸 L 沖FaEJl 式中 a 模具無導(dǎo)向 a 1 有導(dǎo)向時 a 2 E 凸模材料的縱彈性模量 模具鋼為 2 2 10 Mpa 5 J 凸模最小斷面的慣性矩 圓形凸模 J 4D 64 矩形凸模 J b h 12 3 此外 還要考慮凸模全長與凸模固定板 卸料板和導(dǎo)料板的關(guān)系 凸模的計(jì)算公式為 L 1 5 0 h321 式中 凸模固定板厚度 一般為總長度 L 的三分之一 且1h 1 5d 卸料板和導(dǎo)料板的總厚度 若是彈壓卸料則只有卸料2 板厚度 但是需要考慮彈性元件高度 安全距離 凸模固定板和固定卸料板之間 一般可以3h 取值 10 20mm 或彈性元件的裝配高度 05 1 凸模進(jìn)入凹模型孔的深度尺寸 一般凸模不需要進(jìn)行強(qiáng)度校核 但是在小孔沖裁等情況下需要校核 其強(qiáng)度 另外 小孔沖裁 要給凸模加強(qiáng)保護(hù) 避免凸模折斷 L 46mm 1 5 0 h321 3 刃型擋片模具凸模結(jié)構(gòu) 該套模具中凸模材料為 Cr12 硬度 61 64HRC 并要求非刃口銳角 倒鈍 在凸模固定端設(shè)計(jì)一個凸臺 作為裝配結(jié)構(gòu) 9 導(dǎo)向零件 模架組合 隨著對制件精度要求的提高 現(xiàn)代模具的精度也向著高精度發(fā)展 在對生產(chǎn)批量大 零件公差要求高 壽命要求高的模具 都要采 用導(dǎo)向零件 在實(shí)際應(yīng)用中 導(dǎo)向零件一般指的是模架組合 模架主要有兩大類 一類是導(dǎo)柱導(dǎo)套類模架 包括中間導(dǎo)柱模架 對角導(dǎo)柱模架 后側(cè)導(dǎo)柱模架和四角導(dǎo)柱模架 另一類是導(dǎo)板模 模架 包括對角導(dǎo)柱彈壓模架和中間導(dǎo)柱彈壓模架兩種 模架的 組成已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 在設(shè)計(jì)模具時可以選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 也可以自行 設(shè)計(jì)模架尺寸 1 導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向 導(dǎo)柱導(dǎo)套與模座的裝配要按照國標(biāo)規(guī)定 高度 H 為模具閉合高 度 導(dǎo)套在上模座中裝配時 要保留至少 3mm 的空隙 模具閉 合時 導(dǎo)柱距離導(dǎo)套上端面也要有 10 15mm 的安全距離 導(dǎo)柱 在下模座的安裝也不能與底面平齊 要有 2 3mm 的間隙 同時 上模座開橫槽 便于排氣 2 滾珠導(dǎo)向 滾珠導(dǎo)向是一種無間隙 精度高 壽命長的導(dǎo)向裝置 常用于高 精密沖模中 該導(dǎo)向裝置由滾珠 滾珠保持器 導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成 各組成零件 都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 滾珠在導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間應(yīng)保證導(dǎo)套內(nèi)徑與導(dǎo)柱在 工作時有 0 01 0 02mm 的過盈量 所以 md 02 1 21 式中 導(dǎo)套內(nèi)徑 1d d 導(dǎo)柱直徑 滾珠中心距 2 3 模座 上 下模架的作用是直接或者間接地安裝沖模的全部零件 上模 座與壓力機(jī)滑塊連接 下模座與工作臺連接 支承 傳遞全部模具 的工作壓力 因此 上 下模座的強(qiáng)度不足會引起模具的破損 輕 度不足會導(dǎo)致工作時產(chǎn)生大量的彈性變形 導(dǎo)致模具工作零件和導(dǎo) 向零件的迅速磨損 在設(shè)計(jì)時 模座的選取需要注意發(fā)下幾點(diǎn) 盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 也可以自行設(shè)計(jì) 模座大小要根據(jù)凹 模尺寸來確定 尤其是長度尺寸 要留出安裝尺寸 一般 長度方向尺寸比凹模板大 30 50mm 寬度方向可以略大于 或等于凹模板尺寸 厚度約為凹模板的 1 1 5 倍 以保證 工作時有足夠的強(qiáng)度和剛度 模座必須與所選定的壓力機(jī)工作臺和滑塊尺寸匹配 例如 下模座尺寸應(yīng)比工作臺尺寸小 40 70mm 以便進(jìn)行安裝 固定 中 大型模具需要在模座上設(shè)計(jì)吊裝結(jié)構(gòu) 以便安裝 修 配時的搬運(yùn) 移動 在安全生產(chǎn)條例中 如果一件產(chǎn)品的 質(zhì)量超過 20Kg 或者需要工人彎腰進(jìn)行搬運(yùn) 則要選擇 用工具 如電磁鐵 進(jìn)行搬運(yùn) 而不能用手工搬運(yùn) 所以 如果模具重量比較大 或者體積比較大 則要在上 下模 座側(cè)面打螺紋孔 安裝吊環(huán) 4 模柄 中 小型模具一般都是通過模柄將上模與壓力機(jī)固定連接 對其 基本要求有兩點(diǎn) 一是要與壓力機(jī)滑塊上的模柄孔正確配合 安 裝可靠 二是要與上模正確可靠連接 模柄盡量選用符合國家標(biāo) 準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件 一體式模柄常用于比較厚而且不是復(fù)合模的情況 但通用性差 壓入式模柄主要用于上模座比較而且不是復(fù)合模的情況 采用 H6 h7 配合 常配用止轉(zhuǎn)銷進(jìn)行定位 旋入式模柄通過螺紋與上 模座連接 并加止轉(zhuǎn)螺釘放松 止轉(zhuǎn) 主要用于導(dǎo)柱導(dǎo)套模架中 凸緣式模柄由 3 4 個螺釘將模柄與上模座連接并固定 一般中間 有孔 常用于復(fù)合模中 打桿從模柄中通孔中通過 進(jìn)行打料 浮動模柄的特點(diǎn)是可以削除壓力機(jī)導(dǎo)向誤差對模具導(dǎo)向精度的影 響 模柄尺寸則根據(jù)壓力機(jī)模柄孔尺寸來確定 模柄類型需要根據(jù)壓 力機(jī)型號 上模座尺寸來確定 模具結(jié)構(gòu)各部件尺寸確定后 需校核模具閉合高度和最大高度 是否與壓力機(jī)適應(yīng) 最終確定結(jié)構(gòu)尺寸后 才可以進(jìn)行裝配圖和 零件圖的繪制 第三章 模具結(jié)構(gòu)總設(shè)計(jì) 根據(jù)沖壓工藝方案 已確定采用復(fù)合模結(jié)構(gòu) 根據(jù)零件的特點(diǎn) 可用倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu) 采用彈壓卸料 剛性推件 條料在模具中的 定位采用活動擋料銷 采用縱向送料 為了操作方便 采用后側(cè)導(dǎo) 柱滑塊模架 裝配圖如下