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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 ? 概述 ? 第一节 冲压模的分类 ? 第二节 冷冲压模具典型 结构 ? 第三节 简单冲裁模结构 特点 ? 第四节 连续冲裁模结构 特点 ? 第五节 复合冲裁模结构 特点 ? 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 ? 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 ? 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 ? 一、按工序组合程度分 ? 二、按上下模导向方式分 ? 三、按凹模位置分 ? 四、按自动化程度分 一、按工序组合程度分 ? 1、单工序模(简单模) ? 2、多工序模 ? A 、 连续模(级进模、跳步模) ? B 、 复合模 ? 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 ? 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 ? 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 ? 1 、正装模 ? 凹模在下模 ? 2、反装模 ? 凹模在上模 四、按自动化程度分 ? 1 、手动操作模 ? 2 、半自动模 ? 3、自动模 第二节 冷冲压模具典型结构 ? 一 简单模 单工位、单工序 ? 二 连续模 多工位、多工序 ? 三 复合模 单工位、多工序 第三节 简单冲压模的结构 ? 1 、 无导向的开式简单冲模 ? 2 、 导板式落料模 ? 3 、 导柱式落料模 ? 4 、 冲孔模 开式简单冲裁模与特点 ? 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 。 ? 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 ? 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 ? 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 ? 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 ? 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 。 ? 适 用 于 形 状 简 单 , 尺 寸 不 太 大 的 冲 裁 件 。 ? 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 ? 精度高 , 成 本高 , 导向 可靠 , 寿命 长 , 安装 、 使用方便 。 ? 适用于成批、 大量生产。 ? 导柱与导套 之间为间隙 配合 冲孔模例一 ? 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 ? 1 、 用导正销定距的连续模 ? 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 ? 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 ? 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 ? 在 凸 模 上 固 定 装 上 一 个 或 二 个 特 殊 凸 模--- 侧刃 。 ? 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 。 ? 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 。 ? 优 点 : 操 作 方 便 安 全 , 送 料 速 度 高 , 便 于 实 现 自动化 。 ? 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: ? 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 ? 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 ? 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 ? 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 。 ? 1 、 正装式复合模 ? 2、倒装式复合模 正装式复合模 ? 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 ? 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 。 ? 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 ? 一、模具零件的分类 ? 二、模具零件的结构与设计 一、模具零件的分类 ? 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 ? 1、凸模组件及其结构设计 ? 2、凹模设计 ? 3 、定位零件 ? 4、卸料与推件零件 ? 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 ? 凸模的结构形式 ? 凸模固定方式 ? 凸模的长度 ? 凸模材料 ? 凸模的表面粗糙度 ? 凸模强度的校核 凸模的结构形式 ? 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 。 ? 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 ? 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 ? 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 ? 形状简单:T8A 、T10A 等 ? 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 ? 工作部分:Ra0.8~0.4 ? 固定部分:Ra1.6~0.8 凸模强度的校核 凸模固定板、垫板 ? 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 。 ? 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 ? 凹模洞口形式的选 择 ? 凹模的外形尺寸 ? 凹模的外形结构及其 固定方法 ? 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t1.5t (t ≥0.7mm ) ? 有色金属 ≥ t(t≥0.5mm) ? 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 ? 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 ? 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 ? 定位板和定位钉 横向定位装置 ? 导料销 ? 导料销两个 , 位于条料的同侧 ? 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 ? 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 ? 固定挡料销:圆形挡料销(常用) 、 钩形挡料销 ? 活动挡料销 ? 始用挡料销(首次冲压时使用) ? 侧刃 ? 导正销 固定挡料销 ? 圆形挡料销 ? 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 ? 卸料板 ? 刚性卸料装置 ? 弹性卸料装置 ? 废料切刀卸料 ? 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 ? 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 ? 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 ? 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: ? 要有足够的强度与刚度 ? 要有足够的精度 ? 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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