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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(gè)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(gè)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(wàn)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(shí) 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(jiàn) 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(jiǎn)單 對(duì)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(guò)渡 以便于模具加工時(shí)減少由 于熱處理產(chǎn)生的開(kāi)裂 減少?zèng)_裁時(shí)尖角外的崩刃和過(guò)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(guò)長(zhǎng) 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(shí)凸模折斷或者壓彎 沖孔的尺寸不要過(guò)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(jí)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(jí) 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(duì)稱 但無(wú)懸臂 凹槽等結(jié)構(gòu) 外形簡(jiǎn)單 無(wú)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(zhǎng)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(gè)步驟 是制定該制件沖壓工藝過(guò)程的核心內(nèi)容 在此項(xiàng)工作中 要針對(duì)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(jí)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(shí) 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(jiǎn)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(guò)程中容易造成操作失誤 很不安全 所以應(yīng)采用級(jí)進(jìn)模進(jìn)行沖 壓 在制定時(shí) 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(guò)制件零件圖可以知道 要加工該制件 只需要外形落料一個(gè) 工序 所以本項(xiàng)目只設(shè)計(jì)一個(gè)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(jí)進(jìn)模等 確定模具的各個(gè)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(shí)還應(yīng) 考慮模具維修 保養(yǎng)和吊裝的方便 同時(shí)要在各個(gè)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(jiàn)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(jiàn)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(gè) 并位于條料的同側(cè) 從右向左送料時(shí) 導(dǎo)料銷裝在 后側(cè) 從前向后送料時(shí) 導(dǎo)料銷裝在左側(cè) 導(dǎo)料銷有固定式和活 動(dòng)式兩種 固定式一般設(shè)置于凹模模板面上 活動(dòng)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(kāi)制造 導(dǎo)料板間距應(yīng)比條料寬度大一個(gè)間 隙值 常用的定位零件都有標(biāo)準(zhǔn)件 選擇時(shí)應(yīng)首選標(biāo)準(zhǔn)件 在應(yīng)用時(shí)除 了要注意孔與凹模孔口的距離外 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(guò)程中始終靠緊另一側(cè)導(dǎo)料板 如果送料材料過(guò)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(dòng)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(dòng)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(guò)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(guò)程中發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) 缺點(diǎn)是制造困難 安裝麻煩 活動(dòng)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(tái)面 2 4mm 2 定位板與定位銷 定位銷與定位板是單個(gè)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(jiàn)的進(jìn)料方式有手工送料和自動(dòng)送料兩大類 其中手工送料定 位簡(jiǎn)單 有時(shí)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(dòng)送料常用于 級(jí)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(duì) 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(shí)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(guò)卸料板與彈性元件 彈簧或橡皮 的互相配合作用來(lái)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(shí)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(shí)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(shí)拆卸下來(lái) 使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 尺寸減少 工作方便簡(jiǎn)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?gòu)U品率 保證制件的質(zhì)量 使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 使用壽命延長(zhǎng) 排樣時(shí) 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(guò)大 浪費(fèi)材料 搭邊太小 可能會(huì)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(lái)說(shuō) 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(duì)排 混 合排等多種形式 在沖壓生產(chǎn)中 減少?gòu)U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(zhǎng)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(zhǎng)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(gòu)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(gòu)時(shí)考慮沖壓時(shí)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(gè)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(duì)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(gè) 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(guò)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(jiǎn)稱跳距 送料步 距的大小應(yīng)為條料上兩個(gè)對(duì)應(yīng)沖裁件的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離 一個(gè) 步距就等于零件直徑與兩個(gè)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(gè)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(zhǎng)度 B 板料寬度 排樣時(shí)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(jià) 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(gè)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(zhǎng) 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(jiàn)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(shí) 需要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來(lái) 選擇 F F F 有些結(jié)構(gòu)沒(méi)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(jiàn)表 2 10 表 2 10 沖壓力的計(jì)算 已知制件外圓 落料 周長(zhǎng) L 87 45mm 700Mpa t 1 5mmb 類 別 計(jì)算過(guò)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(gè)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(duì)于中小型沖裁件 彎曲 拉深件 主要選用開(kāi)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(shí) 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(guò)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(tái)尺寸要大于模具下模座平面尺寸 50 70mm 墊板孔 和工作臺(tái)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(dòng)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(shí) 滑塊下表面到工作臺(tái)上表面 拆去墊板 的高 度 當(dāng)滑塊調(diào)整到最上位置時(shí) 閉合高度最大 即為最大裝模高 度 H 滑塊在最下止點(diǎn)時(shí) 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(shí) 滑塊下表面到工作臺(tái)墊板上表面的距離 裝 模高度與封閉高度差一個(gè)墊板高度 其他主要參數(shù) 包括工作臺(tái)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(tái)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(tái)尺寸 模柄孔尺寸 滑塊行程等 這些參數(shù)會(huì)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(shí) 其行程必須大于拉深件高度的 2 2 5 倍 工作臺(tái)墊板尺寸 模具長(zhǎng) 寬尺寸 下 模座孔尺寸 壓力機(jī)的工作臺(tái)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(tái)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(tái)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(tái)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(shí)就會(huì)產(chǎn)生偏彎矩 使模具發(fā)生歪斜 繼而加速?zèng)_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(huì)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(shí)保持平穩(wěn) 保證其正常 工作 設(shè)計(jì)時(shí)確定模具的壓力中心是至關(guān)重要的 如果制件本身是對(duì)稱的 則壓力中心即是制件的中心 如果制件 是非對(duì)稱件 或級(jí)進(jìn)模上多個(gè)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(duì)某坐標(biāo)軸之力矩之和等于 其力對(duì)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(shí)候會(huì)將刃口形狀簡(jiǎn)化或圓整成 某些規(guī)則形狀 找到一個(gè)近似的中心 該中心與壓力中心的距離 不能超過(guò)模具外形尺寸的 1 6 以減少相應(yīng)在計(jì)算過(guò)程 但是對(duì) 于比較復(fù)雜的級(jí)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(wèn)題 2 刃型擋片壓力中心 如圖 2 1 所示 該制件是不對(duì)稱形狀 所以需要校核一下該制件的 壓力中心 計(jì)算過(guò)程如圖 2 3 所示 首先選取一個(gè)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(guò)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(jiǎn)單 且計(jì)算出來(lái)的壓力中心 誤差不超過(guò)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(gè)因素綜合考慮 給沖裁間隙規(guī)定一個(gè)范圍值 只要間隙在 這個(gè)范圍內(nèi) 就能得到質(zhì)量合格的沖裁件和較長(zhǎng)的模具壽命 這個(gè) 間隙范圍就稱為合理間隙 這個(gè)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(méi)有嚴(yán) 格要求時(shí) 為了提高模具壽命和減少?zèng)_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(shí) 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(guò)程中的磨損使間隙變大 故設(shè)計(jì) 與制造新模具時(shí)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(lái)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(gè)凸模或者凹模作為基準(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(gè)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(kāi)加工法 即凸模 凹模分加按照?qǐng)D紙尺寸和公差進(jìn)行 加工 這種方法加工出來(lái)的零件具有互換性 對(duì)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?？卓诔叽?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(shí) 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(shí) 首先確定凸模刃口尺寸 凹模基本刃口尺寸等 于凸模刃口的基本尺寸加上最小間隙值得到 具體公式 見(jiàn)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(kāi)加工法刃口尺寸計(jì)算基本步驟 序號(hào) 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?；鶞?zhǔn) 刃口尺寸 mm 落料時(shí) 首先確定凹模刃口尺寸 D A D D Amax 0 沖孔時(shí) 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(shí) 凸模刃口的基本尺寸 d D ZpAmin 沖孔時(shí) 凹模基本刃口尺寸 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(shí) 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?；虬寄D紙上標(biāo)注尺 寸和公差 在另一個(gè)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(shí) 要先繪制一個(gè)基準(zhǔn)圖作為電加工 的基準(zhǔn) 落料時(shí)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(gè)間隙值 沖孔時(shí)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(gè)間隙值 沖孔時(shí) d d 0 pmin D d Z i 落料時(shí) 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(jí)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(gè) 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(shí) 需要首先確定凹模結(jié)構(gòu)尺寸 凹模設(shè)計(jì)時(shí)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(wú)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(shí) 還要考慮防止廢料堆積的問(wèn)題 以下是常 見(jiàn)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(guò)長(zhǎng) 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(tái)階 5 沖裁廢料相互連接 呈棍狀下落時(shí) 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(gè)小障礙也 會(huì)導(dǎo)致廢料堆積 例如 凹模刃口有效高度 h 過(guò)大 在沖裁過(guò)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(huì)使凸模 尤其是細(xì)長(zhǎng)凸模在沖壓時(shí)容易損 壞 另一方面孔口內(nèi)堆積材料過(guò)多 會(huì)直接導(dǎo)致凹模刃口崩裂 導(dǎo)致模具報(bào)廢等嚴(yán)重后果 所以在設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮刃口形狀 又如在沖裁 0 5mm 以下的薄板時(shí) 臺(tái)階式直壁凹模孔口容易塞 料 材料從孔口被推出后 材料會(huì)在凹模內(nèi)翻轉(zhuǎn) 所以 凹模 底部擴(kuò)孔尺寸不宜過(guò)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(lái)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(shí) 廢料回跳會(huì)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(shí) 沖裁廢料被壓入凹模型 孔 廢料對(duì)應(yīng)于凹模斜槽的小突起部位 再經(jīng)過(guò)凸模往 下壓 突起部位會(huì)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(guò)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(kāi)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(shuō)明 如何確定凹模板的尺寸 凹模板的尺寸包括長(zhǎng) 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(zhǎng)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(jiǎn)單地從凹模型孔向四周擴(kuò)大一個(gè)壁厚 C 來(lái)決定 因?yàn)榘寄０迳线€會(huì)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(shí) 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(gè)規(guī)格 一組定位采用兩個(gè)銷釘 在模具內(nèi)部的長(zhǎng)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(gè) 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(shí) 首先將凹模刃口 1 1 繪制出來(lái) 然后以此為界畫 一個(gè)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(guó)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(guó)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(shí) 需要考慮不同彈性元件的特點(diǎn) 沖模中常見(jiàn) 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(shí)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(guò)久都會(huì)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(hào) 項(xiàng)目 公式 說(shuō)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(guò)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(guò)早失效 其允許最大壓縮量 不應(yīng)超過(guò)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(shí)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(shí)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(dòng)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(wú)論是什么形狀的橡膠 只要 有負(fù)載 就會(huì)膨脹成桶形 所以在計(jì)算和設(shè)計(jì)時(shí)要考慮其橫向膨脹 后所占空間的問(wèn)題 3 刃型擋片彈性元件的選擇 通過(guò)計(jì)算 得卸料力 4600N 初步選擇 4 個(gè)橡膠 那么 每個(gè)元 件承擔(dān)的力為 4600N 4 1150N 計(jì)算時(shí) 有如下已知條件 允許的最大壓縮量 不超過(guò)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(guò)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(duì)于橡膠的橫截面積可以通過(guò)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(guò)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際條件來(lái)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(gè)數(shù)值滿足校核公式 0 5 D臺(tái)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(zhǎng)度計(jì)算 凸模的長(zhǎng)度根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)來(lái)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(shí)有首先考慮凸模工作部分的長(zhǎng)度 l 不引起屈服時(shí)的最大長(zhǎng) 度 單位 mm 再考慮凸?？傞L(zhǎng)度的尺寸 L 沖FaEJl 式中 a 模具無(wú)導(dǎo)向 a 1 有導(dǎo)向時(shí) 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(zhǎng)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(zhǎng)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(gè)凸臺(tái) 作為裝配結(jié)構(gòu) 9 導(dǎo)向零件 模架組合 隨著對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(shí)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(guó)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(shí) 要保留至少 3mm 的空隙 模具閉 合時(shí) 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(shí) 上模座開(kāi)橫槽 便于排氣 2 滾珠導(dǎo)向 滾珠導(dǎo)向是一種無(wú)間隙 精度高 壽命長(zhǎng)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(shí)有 0 01 0 02mm 的過(guò)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(tái)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(huì)引起模具的破損 輕 度不足會(huì)導(dǎo)致工作時(shí)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(shí) 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(lái)確定 尤其是長(zhǎng)度尺寸 要留出安裝尺寸 一般 長(zhǎng)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(shí)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(tái)和滑塊尺寸匹配 例如 下模座尺寸應(yīng)比工作臺(tái)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(shí)的搬運(yùn) 移動(dòng) 在安全生產(chǎn)條例中 如果一件產(chǎn)品的 質(zhì)量超過(guò) 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(guò)模柄將上模與壓力機(jī)固定連接 對(duì)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(guó)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(guò)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(gè)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(guò) 進(jìn)行打料 浮動(dòng)模柄的特點(diǎn)是可以削除壓力機(jī)導(dǎo)向誤差對(duì)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(lái)確定 模柄類型需要根據(jù)壓 力機(jī)型號(hào) 上模座尺寸來(lái)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(dòng)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