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第四章 冷冲压模具的结构与设计.pdf

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第四 冲压 模具 结构 设计
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第四章 冷冲压模具的结构与设计 n 概述 n 第一节 冲压模的分类 n 第二节 冷冲压模具典型 结构 n 第三节 简单冲裁模结构 特点 n 第四节 连续冲裁模结构 特点 n 第五节 复合冲裁模结构 特点 n 第六节 冲裁模主要零部 件的结构分析与 标准的选用冷冲压模具的结构与设计概述 工件与模具之间的定位 n 工件与模具之间 通过导尺、定位 销实现完全定位 凸模与凹模之间的定位导向 n 凸模与凹模之间 通过导柱、导套 实现定位、相对 运动导向。 相关链接:定位 相关链接:导向定位卸料装置的作用 图中是采用固定卸料板 实现废料板于凸模之间 的卸料功能 动力的传递动力由压力机传递给 模具 相关链接:卸料 相关链接:动力第一节 冲压模的分类 n 一、按工序组合程度分 n 二、按上下模导向方式分 n 三、按凹模位置分 n 四、按自动化程度分一、按工序组合程度分 n 1、单工序模(简单模) n 2、多工序模 ? A、连续模(级进模、跳步模) ? B、复合模 n 3、简单模、连续模、复合模的选用原则 单工序模是指压力机在一次行程中只完成一道工序的冲裁模 在一副模具中,材料在模具的不同位置上能同时完成各 自工序(是指压力机在一次行程中依次在几个不同的位置上 同时完成多道工序的冲模) 在一副模具中,在模具的同一位置上能同时完成数种 工序的模具(在压力机的一次行程中,在模具的同一位置上同时 完成几道工序的冲模)二、按上下模导向方式分 n 1、无导向开式模 模具本身无导向装置,工作时完全依靠冲床起导向作用 n 2、有导向模 ? A、导板模 用导板来保证工作时凸凹模之间的准确位置 ? B、导柱模上下模之间分别装有导套和导柱,两种导向零件 保证凸凹模工作时的相对准确位置无导向单工序落料模 1-上模座 2-凸模 3-卸料板 4-导料板 5-凹模 6-下模座 7-定位板 导板式单工序落料模 1-模柄 2-止动销 3-上模座 4、8-内六角螺钉 5-凸模 6-垫板 7-凸模固定板 9-导板 10-导料 板 11-承料板 12-螺钉 13-凹模 14-圆柱销 15-下模座 16-固定挡料销 17-止动销 18-限位销 19-弹簧 20-始用挡料销 导柱式单工序落料模 1-螺帽2-导料螺钉 3-挡料销 4-弹簧 5-凸模固定板 6-销钉 7-模柄 8-垫板 9-止动销 10-卸料螺钉 11-上模座 12-凸模 13-导套 14-导柱 15-卸料板 16-凹模 17-内六角螺钉 18-下模座 三、按凹模位置分 n 1、正装模 ? 凹模在下模 n 2、反装模 ? 凹模在上模四、按自动化程度分 n 1、手动操作模 n 2、半自动模 n 3、自动模第二节 冷冲压模具典型结构 n 一 简单模 单工位、单工序 n 二 连续模 多工位、多工序 n 三 复合模 单工位、多工序第三节 简单冲压模的结构 n 1、无导向的开式简单冲模 n 2、导板式落料模 n 3、导柱式落料模 n 4、冲孔模 开式简单冲裁模与特点 n 特点:安装调整麻 烦,模具寿命低, 冲裁件精度差,操 作也不安全。 n 适用于精度要求不 高,形状简单,批 量小或试冲裁件。 无导向单工序落料模带固 定挡 料销 的导 板式 落料 模 n 采用固定挡料 销的结构简单, 但送料时必须 把条料往上抬 一下才能送进, 使用不太方便带活 动挡 料销 的导 板式 落料 模 n 使用活动挡 料销比使用 固定挡料销 方便,送料 时不必抬起 条料,因此 可以提高生 产效率,降 低劳动强度 n 但是它在送 料过程中把 条料往前推 后还要往后 拉,还是不 太方便导板模特点 n 使用偏心压力机, 导板模比无导向模具 精度高,寿命长,使用安装容易操作。 n 适用于形状简单,尺寸不太大的冲裁 件。 n 导板与凸模为间隙配合,其配合间隙 必然小于凸凹模间隙。导 柱 式 落 料 模 与 特 点 n 精度高,成 本高,导向 可靠,寿命 长,安装、 使用方便。 n 适用于成批、 大量生产。 n 导柱与导套 之间为间隙 配合冲孔模例一 n 利用弹性推 件销实现自 动取料冲孔模例二 导 柱 式 冲 孔 模 1-上模座 2、18-圆柱销 3-导柱 4-凹模 5-定位圈 6、7、8、15-凸模 9-导套10-弹簧11-下模座 12-卸料螺钉 13-凸模固定板 14-垫板 16-模柄 17-止动销19、20-内六角螺钉 21-卸料板 冲孔模例三 导板式侧面冲孔模 1-摇臂2-定位销3-上模座4-螺钉5-凸模 6-凹模7-凹模体8-支架9-底座10-螺钉 11-导板12-销钉13-压缩弹簧 第四节 连续冲压模的结构特 点 n 1、用导正销定距的连续模 n 2、用侧刃定距的连续模 是指压力机在一次行程中依次在几个不 同的位置上同时完成多道工序的冲模用导正销定 距的连续模 n 由固定挡料销控制送 料步距作粗定位。由 导正销实现精定位 ? 在凸模上:位置与个数 由冲孔情况定 ? 在凸模外:位置要求对 称分布;数量由工位数 决定 1-模柄 2-螺钉 3-冲孔凸模 4-落料凸模 5-导正销 6- 固定导料销 7-始用导料销 相关链接:导正销定距 冲 孔 落 料 连 续 模 n 考虑保证凹模强度,在冲孔工位后安排的一个空位。用 侧 刃 定 距 的 连 续 模 一 相关链接:侧刃定距侧 刃 原 理 (单 侧刃 存在 的问 题) 采用单侧刃的问题在于,当冲裁到达最后一步时,缺少可靠的定位, 造成其后各个工位加工的失败;可采用双侧刃来解决这个问题。双侧刃原理用 侧 刃 定 距 的 连 续 模 二用侧刃定距的连续模特点 n 在凸模上固定装上一个或二个特殊凸模---侧刃。 n 侧刃断面的长度等于送料步距,每次定位后将 切除一个步距的边缘,用来下次定位。 n 采用单侧刃,当条料冲到最后一件时,条料的 狭边被冲完,于是条料上不再有凸角,落料时 无法再定位,末料成废品。 n 优点:操作方便安全,送料速度高,便于实现 自动化。 n 缺点:模具结构复杂,材料有额外消耗,定位 精度不高。连续模排样连续模排样设计: n 1、零件精度对排样要求: ? 精度要求高——尽量减少工位数 ? 孔距公差较小——尽量同一工位冲出 n 2、模具结果对排样要求: ? 零件较大或较小但工位多——采用连续复合排样 n 3、模具强度对排样要求: ? 孔距小——分布冲 ? 工位间凹模壁厚小——增设空工位 ? 外形复杂——分布冲 n 4、零件成形规律对排样要求: ? 落料或切断工序——安排在最后工位上 ? 对成形件变形部位上的孔——一般在成形工序下冲出 ? 套料连续冲模——按由里向外顺序冲出第五节 复合冲压模的结构特 点 复合模:在压力机的一次行程中,在同 一位置上,同时完成几道工序的冲模。 n 1、正装式复合模 n 2、倒装式复合模正装式复合模 n 这副模具在落料凹 模下安装了空心垫 板。采用这种结构, 使落料凹模的型孔 成为形通孔,便于 加工,还可使凹模 减薄,节约模具钢。 相关链接:正装式倒装式 复合模 废料直接从 压力机台面 落下,而冲 裁件从上模 推下,比较 容易引出, 因此操作方 便安全。 相关链接:倒装式正装式、倒装式复合模的比较 n 1. 正装模 ? 特点:生产率不高,但精度高,工件平衡。 ? 顶件板、卸料板均为弹性的。条料与冲裁件同时 受到压平作用,适用于教软较薄的冲裁件。 n 2. 倒装模 ? 特点:卸料方便,工料不平衡。 ? 废料直接从压力机台面落下,而冲裁件从上模推 下,比较容易引出,因此操作方便安全。 ? 易于安装送料装置,生产效率较高,所以倒装复 合模使用较为广泛。项目 正装复合模 倒装复合模 凸凹模的位置 上模 下模 除料、除件装置的数量 三套 两套 工件的平整性 好 较差 可冲工件的孔边距 较小 较大 结构复杂程度 复杂 较简单 正、倒装复合模的特点比较第六节 冲裁模主要零部件的 结构分析与标准的选用 n 一、模具零件的分类 n 二、模具零件的结构与设计一、模具零件的分类 n 根据零件的不同作用可分为 : 冲裁模零部件 工作零件 定位零件 卸料与推件零部件 导向零件 连接与固定零件 工艺零件 结构零件 其它零件 二、模具零件的结构与设计 n 1、凸模组件及其结构设计 n 2、凹模设计 n 3、定位零件 n 4、卸料与推件零件 n 5、模架 1、凸模组件及其结构设计 凸模组件:凸模、凸模固定板、垫板和防转销、上模座、螺钉、销钉固定 n 凸模的结构形式 n 凸模固定方式 n 凸模的长度 n 凸模材料 n 凸模的表面粗糙度 n 凸模强度的校核 凸模的结构形式 n a) 直通式凸模: ? 工作部分与固定部分的形状和尺寸做 成一样。 n b) 台阶式凸模 ? 工作部分与固定部分的形状和尺寸不 同。 ? 固定部分多做成圆形或者矩形。直通式凸模 n 这类凸模可以采用成型磨削、线切割等方法进行加工, 加工容易;但固定板的型孔加工比较复杂。台阶式凸模 n 固定部分一般为圆形或者矩形,其固定板的型孔为标 准尺寸孔,加工容易。 非圆形凸模的台阶式结构凸模固定方法 铆接 台肩 用螺钉、销钉直接固定凸模固定方法凸模的长度: 当采用固定卸料板和导料板时,其凸模长度按下式计算: 当采用弹压卸料板时,其凸模长度按下式计算: h h h h L ? ? ? ? 3 2 1 h t h h L ? ? ? ? 2 1凸模材料 n 形状简单:T8A、T10A等 n 形状复杂、淬火变形大的凸模(尤其采用线切割加工): 采用合金工具钢,如Cr12、9Mn2V、CrWMn等 凸模的表面粗糙度 n 工作部分:Ra0.8~0.4 n 固定部分:Ra1.6~0.8凸模强度的校核 凸模固定板、垫板 n 固定板厚度取(0.6∽0.8)H 凹 、长宽尺寸与凹 模相应尺寸相同。 n 垫板厚度4∽6mm,长宽尺寸与固定板相同。 大型凸模可以省略垫板。2、凹模设计 n 凹模洞口形式的选 择 n 凹模的外形尺寸 n 凹模的外形结构及其 固定方法n 直壁式:主要用于带顶料装置上出件的模,形状复 杂或精度较高冲裁件。 当 t 1.5t(t≥0.7mm) ? 有色金属≥t(t≥0.5mm) n 倒装模凸凹模的最小壁厚: ? 查p.102表4-4 凸凹模的最小壁厚3、定位零件 n 横向定位装置:使条料由正确的送进方向 ? 导料销、导料板及侧压装置 n 纵向定位装置:控制条料在冲裁中送进步距 ? 挡料销、导正销、侧刃 n 定位板和定位钉横向定位装置 n 导料销 ? 导料销两个,位于条料的同侧 n 导料板 ? 两导料板之间距离L=条料最大宽度+间隙值 ? 导料板厚度H=材料厚度t或挡料销高度+(2∽8) ? 整体式导料板其长度和宽度与凹模板外形尺寸 相同。 ? 在实际应用时,导料板与卸料板可以作成一体 n 侧压装置 ? 当材料t<0.3时不适用。 导料板结构侧压装置 1-凸模 2-凹模 3-挡料杆 4-侧压板 5-侧压簧片侧 压 装 置纵向定位装置 n 固定挡料销:圆形挡料销(常用)、 钩形挡料销 n 活动挡料销 n 始用挡料销(首次冲压时使用) n 侧刃 n 导正销 固定挡料销 n 圆形挡料销 n 勾形挡料销活动挡料销始用挡料销侧刃结构1-导料板 2-侧刃挡块 3-侧刃 4-条料 侧刃定位误差比较特殊侧刃导 正 销 结 构导正部分高度h——取h=(0.8~1.2)t 导正部分直径d——与导正孔采取H7/h6或H7/h7配合 与挡料销的位置关系: 导正销基本尺寸 a图 b图 1 . 0 2 1 . 0 2 2 1 ? ? ? ? ? ? ? ? D D s D D s s T T 1 . 0 2 1 . 0 2 2 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? D D s D D s s T T定位板和定位钉4、卸料与推件零件 n 卸料板 ? 刚性卸料装置 ? 弹性卸料装置 ? 废料切刀卸料 n 推件装置和顶件装置 刚性卸料装置弹性卸料装置刚 性 推 件 装 置 n 刚性推件:要求推杆均布,受力均衡要求推杆应对称于打杆布置 推件装置和顶件装置 弹性推件装置 1-橡胶 2-推板 3-连接推杆 4-推件块 n 弾性推件:出件力不大,但出件平稳无撞击,冲件质量较高。弹性顶件装置 1-顶件块 2-顶杆 3-托板 4-橡胶 5、模架 n 模架: ? 模架是由上、下模座、模柄及导向装置组成 对模架的基本要求: n 要有足够的强度与刚度 n 要有足够的精度 n 上下模座之间的导向要精确模架形式 对角导柱式模架 中间导柱式模架 四导柱式模架 后侧导柱式模架导柱形式 a) A型导柱 b)B型导柱 c) C型导柱 d) A型小导柱 e) B型小导柱 f) A型可卸导柱 g) B型可卸导柱 h) 压圈固定导柱导套的形式 a) A型导套 b) B型导套 c) C型导套 d) 小导套 e) 压圈固定导套 导向零件 导 柱 和 导 套 H—模具闭合高度模柄结构模 具 总 装 图 的 一 般 布 置 情 况 主 视 图 俯 视 图 冲 裁 零 件 图 排 样 图 局 部 视 图冲裁模设计程序 1.冲裁件工艺性分析。 2.确定冲裁工艺方案。 3.选择模具的结构形式。 4.进行必要的工艺计算。 5.选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸。 6.校核模具闭合高度及压力机有关参数。 7.绘制模具总装图及零件图。 ? 冲 裁 模 设 计 的 一 般 步 骤 材料:H62 厚度:0.15mm 技术要求: 1、未注圆角处允许R1 2、未注尺寸公差均为IT14级 3、大批量生产 引线片冷冲模设计 冲裁方案确定之后,模具类型(单工序模、复合模、 级进模等)即选定。就可确定模具的各个部分的具体结 构,包括模架及导向方式、毛坯定位方式、卸料、压料、 出件方式等。在进行模具结构设计时,还应考虑模具维修、保养 和吊装的方便,同时要在各个细小的环节尽可能考虑到 操作者的安全等。 选 择 模 具 的 结 构 形 式1.排样设计与计算 2.计算冲压力,初步选取压力机的吨位 3.计算模具压力中心 4.计算凸、凹模工作部分尺寸并确定其制造公差 5.弹性元件的选取与计算 6.必要时,对模具的主要零件进行强度的验算 进 行 必 要 的 工 艺 计 算 模具主要零件的结构设计,就是确定工作 零件、定位零件、卸料和出件零件、导向零件 以及连接与固定零件的结构形式和固定方法。在设计时,要考虑到零部件的加工工艺性 和装配工艺性。 模 具 的 主 要 零 部 件 设 计冲裁模总体结构尺寸必须与所选用的压力机相适应:①模具的总体平面尺寸应与压力机工作台或垫板 和滑块下平面尺寸相适应;②模具的封闭(闭合)高度应与压力机的装模高 度或封闭高度相适应。 校 核 模 具 闭 合 高 度 及 压 力 机 有 关 参 数 模具的其它外形结构尺寸也必须与压力机相适应:①模具外形平面尺寸与压力机的滑块底面及工作 台面尺寸;②模具的模柄与滑块的模柄孔尺寸;③模具下弹顶装置的平面尺寸与压力机工作台面 孔的尺寸。?绘制模具总装图 应清楚表达各零件之间的装配关系以及固定连接 方式。 1)主视图剖视图,闭合状态,闭合高度尺寸,条料和工件剖 切面涂红/黑 2)俯视图俯视可见部分,未见部分可用虚线表示,平面轮廓 尺寸,图中排样图轮廓线用双点划线表示。 3)侧视图、局部视图和仰视图一般不要求,必要画时出,宜少勿多。 绘 制 模 具 总 装 图 和 零 件 图4)冲裁零件图按比例,与冲压方向一致,注明零件名称、材料、厚 度及有关技术要求。 5)排样图对于落料模、含有落料的复合模及级进模,必须绘出 排样图。 6)标题栏和明细表所有零件(含标准件)都要详细填写在明细表中。 7)技术要求简要注明对本模具的使用、装配等要求和应注意的事 项。当模具有特殊要求时,应详细注明有关内容。 模具零件图是模具加工的重要依据,应符合如下要求: 1)视图要完整,且宜少勿多。 2)尺寸标注要齐全、合理、符合国家标准。 3)制造公差、形位公差、表面粗糙度选用要适当。 4)注明所用材料牌号、热处理要求以及其他技术要求。 ?绘制模具零件图技 术 要 求 : 1. 各模板装配前要去除工作零件的工作部分外所有棱边; 2. 模具装配后卸料板高出凸模1mm; 3. 模具装配后顶件板高出凹模2mm,模具闭合后凸模进入 凹模1.2mm; 4. 模具装配后保证凸模与凹模之间的冲裁间隙为0.072mm且 均匀; 5. 模具安装在J23-63冲床上,该冲床的主要参数为:公称压 力63KN,最大封闭高度170mm,封闭高度调节量40mm, 工作台尺寸(左右×前后)315mm×200mm,模柄孔尺寸: φ30×50; 6. 模具涂绿色防锈漆。
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