1、冲压模具实例9 冲压模具实例工件名称:手柄工件简图:如图9-1所示。生产批量:中批量材料:Q235-A钢材料厚度:1.2mm图9-1 手柄工件简图一,冲压件工艺性分析此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为Q235-A钢,具有良好的冲压性能,适合冲裁。工件结构相对简单,有一个8mm的孔和5个5mm的孔;孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求,最小壁厚为35mm(大端4个5mm的孔与8mm孔、5mm的孔与R16mm外圆之间的壁厚)。工件的尺寸全部为自由公差,可看作IT14级,尺寸精度较低,普通冲裁完全能满足要求。二,冲压工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序,可有以下三种工艺方案:方案一:先落
2、料,后冲孔。采用单工序模生产。方案二:落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三:冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单,但需两道工序两副模具,成本高而生产效率低,难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具,工件的精度及生产效率都较高,但工件最小壁厚35mm接近凸凹模许用最小壁厚32mm,模具强度较差,制造难度大,并且冲压后成品件留在模具上,在清理模具上的物料时会影响冲压速度,操作不方便。方案三也只需一副模具,生产效率高,操作方便,工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较,该件的冲压生产采用方案三为佳。三,主要设计计算(1)排样方式的确定及其计算设计级进模,首先要设计
3、条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的特点,直排时材料利用率低,应采用直对排,如图9-2所示的排样方法,设计成隔位冲压,可显著地减少废料。隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转180,再冲第二遍,在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。搭边值取25mm和35mm,条料宽度为135mm,步距离为53 mm,一个步距的材料利用率为78%(计算见表9-1)。查板材标准,宜选950mm1500mm的钢板,每张钢板可剪裁为7张条料(135mm1500mm),每张条料可冲56个工件,故每张钢板的材料利用率为76%。图9-2 手柄排样图(2)冲压力的计算该模具采用级进模,拟选择弹性卸料、下出件。冲
4、压力的相关计算见表9-1。表9-1 条料及冲压力的相关计算根据计算结果,冲压设备拟选J23-25。(3)压力中心的确定及相关计算计算压力中心时,先画出凹模型口图,如图9-3所示。在图中将xoy坐标系建立在图示的对称中心线上,将冲裁轮廓线按几何图形分解成L1L6共6组基本线段,用解析法求得该模具的压力中心C点的坐标(13.57,11.64)。有关计算如表9-2所示。图9-3 凹模型口图表9-2 压力中心数据表由以上计算结果可以看出,该工件冲裁力不大,压力中心偏移坐标原点O较小,为了便于模具的加工和装配,模具中心仍选在坐标原点O。若选用J23-25冲床,C点仍在压力机模柄孔投影面积范围内,满足要求
5、。(4)工作零件刃口尺寸计算在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前,首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点,工作零件的形状相对较简单,适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板,这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度,使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算,具体计算见表9-3所示。(5)卸料橡胶的设计卸料橡胶的设计计算见表9-4。选用的四块橡胶板的厚度务必一致,不然会造成受力不均匀,运动产生歪斜,影响模具的正常工作。表9-3 工作零件刃口尺寸的计算表9-4 卸料橡胶的设计计算四,模具总体设计(1)模具类型的选择由冲压工艺分析可
6、知,采用级进冲压,所以模具类型为级进模。(2)定位方式的选择因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料板,无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距,导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量,可以靠操作工目测来定。(3)卸料、出件方式的选择因为工件料厚为1.2mm,相对较薄,卸料力也比较小,故可采用弹性卸料。又因为是级进模生产,所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。(4)导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量,方便安装调整,该级进模采用中间导柱的导向方式。五,主要零部件设计(1)工作零件的结构设计落料凸模结合工件外形并考虑加工,将落料凸模设计成直通式,采用线切割
7、机床加工,2个M8螺钉固定在垫板上,与凸模固定板的配合按H6/m5。其总长L可按公式计算:L=20+14+1.2+28.8=64mm具体结构可参见图9-4(a)所示。冲孔凸模因为所冲的孔均为圆形,而且都不属于需要特别保护的小凸模,所以冲孔凸模采用台阶式,一方面加工简单,另一方面又便于装配与更换。其中冲5个5的圆形凸模可选用标准件B型式(尺寸为5.1564)。冲8mm孔的凸模结构如图9-4(b)所示。凹模凹模采用整体凹模,各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工,安排凹模在模架上的位置时,要依据计算压力中心的数据,将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按公式计算:凹模厚度:H=kb=0.2127mm=
8、25.4mm(查表得k=0.2)凹模壁厚:c=(1.52)H=3850.8mm取凹模厚度H=30mm,凹模壁厚c=45mm,凹模宽度B=b+2c=(127+245)mm=217mm凹模长度L取195mm(送料方向)凹模轮廓尺寸为195mm217mm30mm,结构如图9-4(c)所示。(2)定位零件的设计落料凸模下部设置两个导正销,分别借用工件上5mm和8mm两个孔作导正孔。8mm导正孔的导正销的结构如图9-5所示。导正应在卸料板压紧板料之前完成导正,考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端面lmm ,所以导正销直线部分的长度为18mm。导正销采用H7/r6安装在落料凸模端面,导正销导正部分与导正
9、孔采用H7/h6配合。起粗定距的活动挡料销、弹簧和螺塞选用标准件,规格为816。(3)导料板的设计导料板的内侧与条料接触,外侧与凹模齐平,导料板与条料之间的间隙取1mm,这样就可确定了导料板的宽度,导料板的厚度按表选择。导料板采用45钢制作,热处理硬度为4045HRC,用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。(4)卸料部件的设计 卸料板的设计卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同,厚度为14mm。卸料板采用45钢制造,淬火硬度为4045HRC。卸料螺钉的选用卸料板上设置4个卸料螺钉,公称直径为12mm,螺纹部分为M1010mm。材料:Crl2MoV 热处理:5862HRC技术要求:
10、尾部与凸模固定板按H6/m5配合材料:Crl2MoV热处理:5862HRC图9-4 工作零件材料:Crl2 MoV 热处理:6064HRC图9-5 导正销钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后, 应使卸料板超出凸模端面lmm,有误差时通过在 螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。(5)模架及其它零部件设计该模具采用中间导柱模架,这种模架的导柱 在模具中间位置,冲压时可防止由于偏心力矩而 引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据,选择 模架规格。导柱d/mmL/mm分别为28160,32160;导套d/mmL/mmD/mm分别为28 11542,3211545。上模座厚度H上模取45mm,上模垫板厚度
11、H垫取10mm,固定板厚度H固取20mm,下模座厚度H下模取50mm,那么,该模具的闭合高度:H闭=H上模 H垫L H H下模h2 =(45106430502)mm=197mm式中 L凸模长度,L=64 mm; H凹模厚度,H=30mm; h2凸模冲裁后进入凹模的深度,h2=2mm。可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-25的最大装模高度(220mm),可以使用。六,模具总装图通过以上设计,可得到如图9-6所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模(7个)、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料,以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔废料和成品件均
12、由漏料孔漏出。条料送进时采用活动挡料销13作为粗定距,在落料凸模上安装两个导正销4,利用条料上5mm和8孔作导正销孔进行导正,以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第一步冲压后,把条料抬起向前移动,用落料孔套在活动挡料销13上,并向前推紧,冲压时凸模上的导正销4再作精确定距。活动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移02mm,冲压过程中粗定位完成以后,当用导正销作精确定位时,由导正销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约02mm而完成精确定距。用这种方法定距,精度可达到002mm。七,冲压设备的选定通过校核,选择开式双柱可倾压力机J23-25能满足使用要求。其主要技术参数如下:公称压力:250KN滑
13、块行程:65mm最大闭合高度:270mm最大装模高度:220mm图9-6 手柄级进模装配图工作台尺寸(前后左右):370mm560mm垫板尺寸(厚度孔径):50mm200mm模柄孔尺寸:40mm60mm最大倾斜角度:30八,模具零件加工工艺本副冲裁模,模具零件加工的关键在工作零件、固定板以及卸料板,若采用线切割加工技术,这些零件的加工就变得相对简单。图9-4(a)所示落料凸模的加工工艺过程如表9-5所示。凹模、固定板以及卸料板都属于板类零件,其加工工艺比较规范。表9-5 落料凸模加工工艺过程九,模具的装配根据级进模装配要点,选凹模作为装配基准件,先装下模,再装上模,并调整间隙、试冲、返修。具体装配见表9-6所示。表9-6 手柄级进模的装配
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