止动片冲压工艺与模具设计

止动片冲压工艺与模具设计内容摘要：

 参照《冲压加工设备与自动化》可选取公称压力为 25KN 的开式双柱曲柄可倾压力机 JH23～ 25 该压力机与模具设计的有关参数为： 公称压力： 250KN 滑块行程： 75mm 最大闭合高度： 260mm 滑块行程次数： 80mm 连杆调节量： 55mm 工作台尺寸： 370 560 模柄孔尺寸： φ 40 60 滑块中心到机身距离 190mm 工作台孔尺寸左右 260mm 模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。 为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合，否则，冲压时滑块就 会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。 在实际生产中，可能会出现由于冲件的形状特殊或排样特殊，从模具结构设计与制造考虑不宜使压力中心与模柄中心线相重合的情况，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允许的范围。 计算第一套模具压力中心 第一套模具是冲孔模，工件为几何对称形状，则该模具的压力中心定位工件的几何中心。 如下图所示 图 511 压力中心 计算第二套模具压力中心 （下页） 天水师范学院 11 图 521 计算压力外形 复杂零件的压力中心用解析法计算，根据此零件的形状，建立了上图所示的 坐标系，计算公式为： 1 1 2 2 1 0 1 001 2 1 0l x l x l xx l l l    （ 521） 1 2 1 01 2 1 00 1 2 1 0...........y y yl l ly l l l     （ 522） 式中 X、 Y 为与之相应线段的压力中心。 圆弧的压力中心计算公式为 Y=Rs／ b （ 523） 式中 R是半径， s 式弧的弦长， b弧长 计算得到： X0=0； Y0= mm 计算整套模具压力中心 图 531 压力中心 则整套模具的压力中心是： F=KLt b （ 531） F冲 =2 5 2 350=42861N 止动片冲压工艺与模具设计 12 F落 =（ 65+24 2+14 2+ 18） 350 = 0X =0 0Y = 4 2 8 6 1 4 4 . 2 14 2 8 6 1 1 3 2 9 3 0 . 5 2 5     = 、凹模具的刃口尺寸 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，结合冲裁模具的特点，工作零件的形状相对简单，适宜采用线切割机床加工，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。 对凸凹模分别加工进行分析 冲裁模计算原则为：落料模先确定凹模刃口尺寸，其标称尺寸应接近或等 于制件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格制件，凸模刃口的标称尺寸比凹模小一个最小合理间隙；冲孔模先确定凸模刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等于制件的最大极限尺寸以保证凸模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格制件，凹模刃口的标称尺寸比凸模大一个最小合理间隙；选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，既要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值，使用过程中凸模磨损后，刃口尺寸的变化有增大、减小、不变三种情况。 冲裁模初始双面间隙值 Zmin= Zmax=。 Zmax Zmin==。 表 661 规则形状冲裁时凸模，凹模的制造公差 基本尺寸 凸模公差δ 凸 凹模公差δ 凹 18 30~80 表 661 磨损系数 x 材料厚度 )(mmt 非圆形 圆形 1 天水师范学院 13 第一套冲孔模具刃口尺寸 的计算 冲孔部分计算，根据以上原则，应先确定凸模尺寸，使凸模标称尺寸应接近或等于制件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸保证最小合理间隙。 冲孔凸模或落料凹模磨损后将会减小的尺寸，相当于简单形状的冲孔凸模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公是： m inm in0 δ) 0(()D d ZD d x凹凸 凸凹凸 （ 621） 查上表的 凹 =， 凸 =： | δ凸 | + | δ凸 |=， 由于m inm a x0 5 ZZ  凸凹  ,故采用凸模与凹模分别加工方法，由上表得磨损系数 X= 则： 0 0 0δ 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 1 0 0 . 5 0 . 3 6) 1 0 . 1 8m inD d x m m        凸凸 m in 0 .0 2 0 .0 2( ) ( 1 0 .1 8 0 .1 3 2 ) 1 0 .2 1 20 0 0D d Z m m     凹凹 凸 ,其工作部分结构尺寸如图所示： 第二套落料模具刃口尺寸的计算 落料部分计算，应先确定凹模尺寸，使凹模标称尺应接近或等于制件的最小极限尺寸，再减小 凸模尺寸保证最小合理间隙。 凹模制造偏差取正偏差，凸摸取负偏差。 此零件形状比较复杂，且为薄材料为了保证凸、凹模之间的间隙值， ，因料较厚，形状较复杂，采用单配加工的方法制造，工艺比较简单，使制造容易 ， 落料凹模或冲孔凸模磨损后将会增大的尺寸，相当于简单形状的落料凹模尺寸，所以基本尺寸及制造公差的确定方法与公 式 是： 止动片冲压工艺与模具设计 14 00 m in, ( )D D X D D Z      凹 凸凹 凸 凹（ ） （ 631） 根据冲裁间隙分析 Zmin=， Zmax=，凸、凹模的制造公差 δ 凹 =， δ 凸 = ，磨损系数 X=。 零件刃口尺寸如下页图所示： 图 631 零件刃口尺寸 冲孔凸模刃口尺寸计算如下： 下面几个尺寸随凹模磨损变大。 ｛ 3 365 0 0 00 0 065 2 2m in()()( 65 4 ) 64 .63( ) ( 64 .63 32 ) 64 .50mmmmD D XD D Z             凹凸凹凹凸（ ）（ 632） ｛ 0 .0 3 0 .0 32 4 0 0 00 0 02 4 m in 0 .0 2 0 .0 2( 24 ) ( )( ) ( ) ( )D D X mmD D Z mm             凹凸凹凸 凹（ ）（ 633） ｛ 0 .0 3 0 .0 31 0 0 0 00 0 01 0 m in 0 .0 2 0 .0 2( 10 ) ( )( ) ( ) ( )rrD D X mmD D Z mm             凹凸凹凸 凹（ ）（ 634） 分析边长为 6 的正方形：在冲裁件宽方向，边长 6（宽 ）尺寸不随凹模磨损变化；冲裁件长方向，边长 6（长）随凹模磨损变小，则 凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸，不必考虑磨损的影响。 ｛ 0 0 00 .0 2 0 .0 260 .0 3 0 .0 3m in 0 0 06( ) ( 6 ) ( )( ) ( )D D X m mD D Z m m             凸凹凸 长凹 长 （ ）（ 635） ｛m i n6 1 1 1( ( 5 . 8 0 . 1 ) 0 . 2 5 . 9 0 . 0 2 52 8 8DD            凸 凹 宽 （ mm ）（ 636） 相当于简单形状的孔心距尺寸，它的基本尺寸及制造公差公式为：天水师范学院 15 C孔 心 距 =(Cmin+1/2△ )177。 1/8△ （ 637） 孔距基本尺寸是（ 37  ），则： 3 7 0 . 3 11188LL      孔 心 距 中 间 （ ） = 3 7 0 . 3 9 （ mm ）（ ）（ 638） 根据在模具中的功能和特点，可以分成两类： （ 1）工艺零件：这类零件直接参与完成工艺过程并和毛坯直接发生作用。 （ 2）结构零件：这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和毛坯直接发生作用。 冲模零件的详细分类见下表 工艺零件 结构零件 工作零件 定位零件 卸料和压料零件 导向零件 支撑零件 紧固零件 其他零件 凸模 凹模 凸凹模 挡料销 始用挡销 导正销 定位板 导料销 承料板 导料板 卸料装置 压料装置 顶件装 置 推件装置 废料装置 导柱 导套 导板 导筒 上、下模座 模柄 凸、凹模固 定板 垫板 限位支撑装置 螺钉 销钉 键 弹性件 传动零件 工作零件的设计 凹、凸模的设计 凹模模采用整体凹模，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。 计算凹模周界的大小，凹模高度和壁尺寸常用下列经验公式确定， 其轮廓尺寸可按公式计算： 凹模厚度 H=kb （ 711） 式中： K 是系数； b 为冲裁件最大外形尺寸 根据下表得 k=； H= 70=；取 H=20 mm 止动片冲压工艺与模具设计 16 表 711 因数 K 的数值 b/mm 料厚 t/mm 1 2 100～ 200 凹模厚度 H= 70=；为了 保证凹模有足够的强度和刚度 取凹模厚度 H=20mm。 凹模壁厚 c=（ ～ 2） H=30mm～ 40mm 取 c=40mm， 凹模长度 B=b+2c=（ 65+2 40） mm=145mm ( b=冲裁件宽度 ) 凹模宽度 L取 mm（送料方向） 凹模宽度 L=a+2c=49+2 40=129mm(a 为冲孔与落料件的最大距离 ) 最后依据设计尺寸，按冲压模具标准模架凹模周界尺寸系列，确定凹模外形尺寸为 170mm 140mm 30mm ，按以上计算的凹模外形尺寸，可以保证凹模有足够的强度和刚度，一般可不用进行强校核， 轮廓图如下所示。 图 711 凹模轮廓图 (a)冲孔凸模设计 冲裁时凸模承受了相当大的压应力，同时在卸料时又承受了拉应力，交变天水师范学院 17 反复作用，所以必须充分考虑其强度 ， 凸模结构形式是由冲裁件的形状、尺寸、冲模的加工工艺以及装配工艺等实际条件决定 的，其结构有：镶拼式、阶梯式、直通式和带护套式等，其截面形状有圆形和非圆形，凸模的固定方式有台肩固定、铆接固定、直接用螺纹和销钉固定、黏结剂浇注法固定等。 因为所冲的孔均为方形与圆形，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结构，落料凸模采用直通式， 一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。 凸模长度计算为 L= 1 2 3h h h A   式中： 1h 为凸模固定板的厚度； 2h 为卸料板的厚度； 3h 为导料板的厚度； A 为附加长度； A 包括安全距离、修磨余量、凸模进入凹模的深度的总和，凸模修磨量取5mm，凸模进入凹模深度取 1mm，卸料板与固定板之间的安全距离 A 取 20。 凸模固定板厚 1h = H=  30=(取 20 mm) 卸料板厚 2h =  H=  =(取 19mm) 其中初定：导料板 3h =6 则： L= 20+19+6+20=65mm 冲 10mm孔的凸模结构如下图： 图 712 凸模结构 凸模强度核算：min 4[]td  t—— 材料厚度  —— 材料抗剪强度 500Mpa（ 45号钢退火） [] —— 凸模材料的许用应力 1200Mpa（凸模材料 Cr12） 止动片冲压工艺与模具设计 18 所以m in 4 4 1 .5 5 0 0[ ] 1 0 0 0td  =3mm 所以凸模强度符合要求。 凸模刚度核算： 2max 95 dL F 冲 孔 力 9500 9 1 6 54 2 8 6 1 / 2 凸模刚度满足要求。 （ b）落料凸模。