第5章-級進沖壓工藝與模具.ppt
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2019/10/13,1,第5章 級進沖壓工藝與模具,5.1級進沖壓工藝概述,5.1.1級進沖壓工藝的概念及特點,在一副模具中沿被沖原材料(條料或卷料)的直線送進方向,具有至少兩個或兩個以上等距離工位,并在壓力機的一次行程中,在不同的工位上完成兩個以上的沖壓工序,2019/10/13,2,多工位級進沖壓模具是一種高精度、高效率、長壽面的先進模具,是技術(shù)密集型模具的重要代表。除沖孔落料外,還可完成壓筋、沖窩、彎曲、拉深等工序,甚至可以鉚接、旋轉(zhuǎn)等裝配。,中、小型件,無論形狀多么復雜、沖壓工序怎么多,均可用一副級進模沖壓完成,2019/10/13,3,級進沖壓模的特點:,(1)生產(chǎn)效率高:在一副模具中完成沖裁、拉深、成形甚至裝配,比復合模有更高的生產(chǎn)效率,(2)模具壽命長:工序可以分散到不同工位上,故不存在復合模的“最小壁厚”問題,設(shè)計時還可以根據(jù)模具強度和模具的裝配需要留出空工位,從而保證模具的強度和裝配空間,(3) 具有高精度的內(nèi)、外導向(除模架導向精度要求高外,還必須對細小凸模實施內(nèi)導向保護)和準確的定距系統(tǒng),以保證產(chǎn)品零件的加工精度和模具壽命,(4) 常采用高速沖床生產(chǎn),自動送料、自動出件、安全檢測自動化,操作安全,2019/10/13,4,級進沖壓模的缺點:,結(jié)構(gòu)復雜,鑲塊較多,模具制造精度要求很高,給模具的制造、調(diào)試及維修帶來一定難度;同時要求模具零件互換性,在磨損或損壞后要求更換迅速、方便、可靠。,所以模具選材必須好(常采用高強度的高合金工具鋼、高速鋼或硬質(zhì)合金等),必須采用慢走絲線切割、成形磨削、坐標鏜、坐標磨等先進方法;模具造價高,制造周期長,對經(jīng)驗依賴性強;級進沖壓材料利用率低。,2019/10/13,5,級進沖壓模的使用:,主要用于薄料(0.1-1.2mm,不超過2mm)、批量大、形狀復雜、精度要求較高的中小型沖壓件生產(chǎn),也可用于批量不大且零件很小,操作不安全的零件生產(chǎn)。 對于較大的沖壓件適用于多工位傳遞式模具的沖壓加工。,國內(nèi)已能生產(chǎn)精度達2μm的精密級級進沖壓模,工位數(shù)最多達160個,壽命1-2億次,世界上的高速沖床速度已達4000次/min,2019/10/13,6,5.1.2級進沖壓模具的分類,(1)級進沖裁模具:完成沖孔、切槽、切斷、落料,甚至鉚接、旋轉(zhuǎn)等裝配,(2)級進沖裁彎曲模具,(3)級進沖裁拉深模具,(4)級進沖裁成形模具:主要脹形、翻邊,功能分類:,(1)級進沖壓模具,(2)多功能級進沖壓模具:除沖壓外,還可疊壓、攻螺紋、鉚接和鎖緊;生產(chǎn)出來的不是單個零件,而是成批組件,2019/10/13,7,5.2級進沖壓工藝設(shè)計及計算,5.2.1排樣設(shè)計概述,級進沖壓中,工件隨沖床每沖一次就向前送進一個步距,到達不同的工位,設(shè)計中,要確定從板料毛坯到產(chǎn)品零件的成形過程,即各工位要進行的加工工序內(nèi)容:確定排樣圖,設(shè)計方法和常規(guī)相同,主要是排樣設(shè)計復雜,(1)被沖零件各部分在模具中的沖壓順序,(2)模具的工位數(shù)及各工位的加工內(nèi)容,(3)被沖零件在條料上的排列方式、排列方位等,并反映出材料利用率的高低,(4)步距的公稱尺寸和定距方式,(5)條料的寬度,(6)載體的形式,(7)模具基本結(jié)構(gòu),2019/10/13,8,級進模排樣的內(nèi)容,2)沖切刃口外形設(shè)計:對具有復雜外形或內(nèi)孔的零件的幾何形狀進行分解以確定零件形狀的沖壓順序,是工序排樣前必須完成的設(shè)計工作,1)毛坯排樣:零件的展開形狀在條料上的排列方式,3 )工序排樣:確定模具由多少工位組成、每個工位的具體加工工序,是毛坯排樣和沖切刃口外形設(shè)計的綜合,是級進模設(shè)計的關(guān)鍵。簡稱排樣,應用級進模沖壓,排樣設(shè)計很重要,它不但要考慮材料的 (經(jīng)濟利用) ,還應考慮制件的 (結(jié)構(gòu)形狀) 、(沖壓成形規(guī)律)、(模具強度) 等問題。,2019/10/13,9,排樣示意圖,,2019/10/13,10,5.2.2毛坯排樣,確定沖壓件毛坯外形在條料上的截取方位與相鄰毛坯的關(guān)系。需要解決:,(1)排樣類型,(2)搭邊值的確定,(3)步距的確定,(4)條料寬度的確定,(5)材料利用率,除了搭邊值比普通沖壓取得大一些,其他相同,2019/10/13,11,5.2.3沖切刃口設(shè)計,一般將復雜外形和內(nèi)孔分幾次沖切,分解成若干個簡單的幾何單元,各單元又通過組合、補缺的方式構(gòu)成新的沖切輪廓,從而設(shè)計出合理的凸模和凹模刃口的外形過程。,2019/10/13,12,沖切刃口設(shè)計需要解決:,1.輪廓的分解與重組,(1)有利于簡化模具結(jié)構(gòu),分解段數(shù)應盡量少,重組成形后的凸模和凹模外形要簡單、規(guī)則,要有足夠的強度,要便于加工,2019/10/13,13,(2)輪廓分解應保證產(chǎn)品零件的形狀、尺寸、精度和使用要求,(3)內(nèi)、外形輪廓分解后各段間的連接應平直或圓滑,(4)分段搭接點應盡量少,搭接點位置要避開產(chǎn)品零件的薄弱部位和外形的重要部位,放在不注目的位置,(5)有公差要求的直邊和使用中有滑動配合要求的邊應在一次沖切,不宜分段,以免誤差累積,2019/10/13,14,A面使用過程中是配合面,最好選圖(c),,2019/10/13,15,(6)復雜外形以及有窄槽或細長臂的部位應分解,復雜內(nèi)形應分解,(7)毛刺方向有不同要求時應分解,(8)輪廓分解應考慮加工設(shè)備條件和加工方法,便于加工,輪廓分解與重組不是唯一的,設(shè)計過程十分靈活,經(jīng)驗性強,難度大,設(shè)計時應考慮多種方案,2019/10/13,16,1.輪廓分解時分段搭接頭的基本形式,內(nèi)、外輪廓分解后,各段之間必然要形成搭接頭,不恰當?shù)姆纸鈺е麓罱宇^處產(chǎn)生毛刺、錯牙、尖角、塌角、不平直和不圓滑等質(zhì)量問題,常見搭接頭有三種:,(1)平接:把零件的直邊段分兩次沖切,先在一個工位上沖去一部分,再下一工位再沖去余下的部分。兩次沖切刃口平行、共線,但不重疊。,2019/10/13,17,平接在搭接頭處易產(chǎn)生毛刺、錯牙、不平直等質(zhì)量問題。生產(chǎn)中應盡量避免采用。為保證平接各段搭接質(zhì)量,應在各段的沖切工位設(shè)導正銷,2019/10/13,18,(2)交接:前、后兩次沖切刃口之間相互交錯,有少量重疊部分,按交接方式進行刃口分解,對保證搭接頭的質(zhì)量比較有利,實際生產(chǎn)多采用,(3)切接:毛坯圓弧部分分段沖切時的搭接形式,前一工位先沖切一部分圓弧段,后續(xù)工序再沖切其余部分,前后兩段相切,2019/10/13,19,切接也容易在搭接頭處產(chǎn)生毛刺、錯牙、不圓滑等質(zhì)量問題。為了改善切接質(zhì)量,在圓弧段設(shè)計凸臺,2019/10/13,20,5.2.4工序排樣,是對毛坯排樣和沖切刃口設(shè)計進行優(yōu)化組合,解決內(nèi)容:,1.工序的確定和排序,工序的順序以有利于下道工序進行為原則,做到先易后難,先沖平面形狀后沖立體形狀。,(1)級進沖裁的工序排樣,1)帶孔的沖裁件,先沖孔后沖外形,2019/10/13,21,(1)級進沖裁的工序排樣,2)盡量避免采用復雜形狀的凸模、凹模,即對復雜的型孔或外形進行分解,采用分段切除的辦法,2019/10/13,22,(1)級進沖裁的工序排樣,3)零件上有嚴格要求的相對尺寸,應放在同一工位沖出。若無法安排在同一工位沖出,可安排在相近工位上沖出,2019/10/13,23,(1)級進沖裁的工序排樣,4)尺寸與形狀要求高的輪廓應在較后的工位上沖出,5)外形薄弱部分的沖切應安排在較前的工位,6)當孔到邊緣的距離較小,而孔的精度又較高時,若先沖孔后沖外形,可能會導致孔變形,此時應先將孔外緣沖出,再沖孔。,7)輪廓周界較大的沖切工藝盡量安排在中間沖切,以使壓力中心與模具中心重合,2019/10/13,24,(2)級進彎曲的工序排樣,1)對于帶孔的彎曲類零件,一般先沖孔,再沖切掉需要彎曲部分的周邊材料,然后再彎曲,最后切除其余廢料,使工件與條料分離,當孔靠近彎曲變形區(qū)且又有精度要求時應先彎曲后沖孔,2019/10/13,25,(2)級進彎曲的工序排樣,2)彎曲時應先彎曲外面再彎曲里面,彎曲半徑過小時應加整形工序,2019/10/13,26,(2)級進彎曲的工序排樣,3)毛刺方向一般應位于彎曲區(qū)內(nèi)側(cè),以減少彎曲破裂的危險,改善產(chǎn)品外觀,4)彎曲線應安排在與纖維方向垂直的方位,當零件在相互垂直的方向或幾個方向都要進行彎曲時,彎曲線應與條料的纖維方向成30~60°的角度,5)在一個工位上彎曲變形程度不宜過大。對于復雜的彎曲件,應分解成簡單彎曲工序的組合,經(jīng)過逐次彎曲而成。對精度要求較高的復雜彎曲件,應以整形工序保證工件的精度,6)對于一個零件的兩個彎曲部分有尺寸精度要求時,則應在同一工位一次成形以保證精度,2019/10/13,27,(2)級進彎曲的工序排樣,7)對于小型單角彎曲件,為避免彎曲時載體變動和側(cè)向滑動,應盡量成對彎曲后再剖切分開,8)盡可能以沖床行程方向作為彎曲方向,以簡化模具結(jié)構(gòu),2019/10/13,28,(3)級進拉深的工序排樣,不像單工序拉深那樣單個坯料送進,它是把載體、搭邊和坯料連接在一起連續(xù)送進級進拉深模成形,級進拉深不能中間退火,要求材料有較高的塑性,由于工序相互制約,因此每一工位拉深的變形程度不能太大,均小于單個毛坯的拉深,2019/10/13,29,(3)級進拉深的工序排樣,無切口級進拉深在整體上拉深,相鄰兩個拉深工序之間相互約束,材料在縱向流動比較困難,變形程度大時就容易拉裂,每道工序變形程度不能太大,工位數(shù)較多,優(yōu)點是節(jié)省材料,適合于拉深有較大的相對厚度(t/D)×1001,凸緣直徑相對較?。╠1/d=1.1~1.5)和相對高度h/d較低,2019/10/13,30,(3)級進拉深的工序排樣,有切口級進拉深是在零件的相鄰處切開一切口或切縫。相鄰兩工序相互影響和約束較小,此時的拉深與單個毛坯拉深相似.,因此,每道工序的拉深系數(shù)可小些,即拉深的次數(shù)可少些,且模具較簡單,但毛坯材料消耗較多。,用于拉深較困難的拉深件,即相對厚度(t/D)×100較小,凸緣相對直徑(d1/d)較大,相對高度h/d較大。,2019/10/13,31,2.空工位設(shè)置,簡稱空位,指工序經(jīng)過時,不做任何沖壓加工的工位。,原因是提高模具強度、保證模具的壽命和產(chǎn)品質(zhì)量以及模具中的特殊機構(gòu)等。,2019/10/13,32,3.載體設(shè)計,級進沖壓時條料連接工序件并將工序件在模具上穩(wěn)定送進的部分材料。,2019/10/13,33,3.載體設(shè)計,四類載體。,(1)邊料載體:條料搭邊廢料作為載體。整個工件周邊都有廢料,穩(wěn)定性好、簡單。,2019/10/13,34,3.載體設(shè)計,四類載體。,(2)單側(cè)載體(單載體):在條料一側(cè)留出一定寬度,并在適當?shù)奈恢门c工序連接,實現(xiàn)對工序件的運載。適合于條料厚度t在0.5mm以上的沖壓件,特別對于零件一端或幾個方向帶有彎曲的場合。,2019/10/13,35,3.載體設(shè)計,四類載體。,(3)雙側(cè)載體(標準載體、雙載體):在條料兩側(cè)分別留出一定寬度的材料運載工序件,工序件連接在兩側(cè)載體的中間,比雙載體更穩(wěn)定,具有更高的定位精度。主要用于薄料(t≤0.2mm),工件精度較高的場合。但材料的利用率有所降低,往往是單件排列。,2019/10/13,36,3.載體設(shè)計,四類載體。,(4)中間載體:與單側(cè)載體相似,比單側(cè)和雙側(cè)載體節(jié)省材料,在彎曲工序排樣中應用較多,最適合(t0.2mm),兩外側(cè)有彎曲的具有對稱性零件。中間載體寬度靈活掌握,但不小于單載體寬度。,2019/10/13,37,4.定位形式選擇,由于級進沖壓是將產(chǎn)品的沖壓加工工序分在多個工位上完成,為了保證前、后工位工序件的沖切刃口能準確銜接、匹配。要求工序件在每一工位上都能準確定位。,2019/10/13,38,縱向定位包括定距和導正,橫向定位是導料。,級進定位方式:表5.1,(1)側(cè)刃定位:一般應安排在第1工位,目的是使沖壓一開始條料就能按一定步距送進。,(2)導正銷定位:用裝于上模的導正銷插入條料上的導正孔以矯正條料的位置,保持凸模、凹模和工序件三者之間具有正確的相對位置。,1落料凹模 2導正銷 3沖導正孔凸模,2019/10/13,39,(2)導正銷定位,1)導正銷孔直徑,級進模的導正銷孔多數(shù)是設(shè)置在條料的載體上(也可設(shè)置在工序件的孔上),因此導正銷孔的直徑的大小直接影響到材料的利用率,不能取過大,也不能取過小,否則不能保證導正銷的強度。,導正銷孔直徑,應綜合考慮板料厚度、材質(zhì)、硬度、毛坯尺寸、載體形式和尺寸、排樣方案、導正方式、產(chǎn)品精度要求和結(jié)構(gòu)特點、加工速度等因素。表5.2,2019/10/13,40,2)導正銷孔位置,直接導正:利用產(chǎn)品零件本身的孔作為導正孔,導正銷可安裝于凸模中,也可單獨設(shè)置。,間接導正:利用載體或廢料上專門沖出的導正銷孔進行導正。,導正銷孔進行導正一般在第1工位上沖出,緊接第2工位要有導正銷,以后每隔2~4個工位等距離設(shè)置。導正銷孔可以設(shè)置單排或雙排,主要取決于工件的形狀和模具結(jié)構(gòu),當條料寬度較大時盡量采用雙排導正銷。,導正銷孔精確定位時,有時會引起導正孔變形或劃傷,盡量避免在工件上直接導正,和側(cè)刃和自動送料聯(lián)合定位。,2019/10/13,41,3)側(cè)刃與導正銷孔混合定位,側(cè)刃作為粗定位,導正銷起精確定位的作用。此時側(cè)刃長度應大于步距0.05 ~ 0.08毫米,以便導正銷插入導正孔時條料略向后移動。在設(shè)計模具時,導正孔一般應在第一個工位沖出,導正銷設(shè)置在第二個工位。,1—導尺 2—側(cè)刃沖去的料邊 3—側(cè)刃擋塊 4—導正銷,2019/10/13,42,5.2.5排樣舉例,1. 排樣設(shè)計過程,因為是彎曲件,首先求出展開圖(若是沖裁件,此步可省略;若是拉深件,先計算展開尺寸、拉深次數(shù)、每次拉深的半成品尺寸及條料寬度尺寸)。然后按照毛坯排樣、再沖切刃口外形尺寸、最后按排樣步驟進行。,2019/10/13,43,(1)毛坯排樣,整個工件面積約1131.1mm2(包括工件中間的方孔和兩端的小孔。,ηa=1133.1/(64×26.6)=0.67 ηb=1133.1/(64.6×26)=0.67 ηc=1133.1/(64.6×25)=0.70 ηd=1133.1/(52×30.1)=0.72,2019/10/13,44,(2)沖切刃口外形尺寸,先沖導正孔、兩個小孔和中間方孔,后續(xù)工序利用導正銷定位。,彎曲之前將待彎部分與條料分離,考慮簡化模具和保證強度,分兩步?jīng)_出連接槽。,2019/10/13,45,(3)工序排樣,在上述排樣的基礎(chǔ)上,設(shè)計出工序排樣圖。,2019/10/13,46,2. 排樣圖的繪制,(1)繪制一條水平線,根據(jù)步距繪出各工位的中心。,(2)從第1工位開始,繪制沖壓加工內(nèi)容。(切口、導正銷孔、側(cè)刃定距),(3)繪出第2工位內(nèi)容,第1工位切口、沖孔也應畫出。,(4)繪出第3工位內(nèi)容,即使空位也應畫出,第1工位、第2工位形狀也應表達。,(5)以此類推,繪完所有,最后1步為落料時,只需繪出落料外形。,2019/10/13,47,2. 排樣圖的繪制,(6)檢查各工位是否繪制正確,不對處修改。,(7)繪出條料外形,有側(cè)刃成形定位時應繪制側(cè)刃加工形狀。,(8)每工位繪上剖面線或分別涂上不同顏色。,(9)標注必要尺寸:步距、料寬、導正銷孔徑、側(cè)刃所沖料邊寬度等。并注上送料方向、工位數(shù)及各工位沖壓名稱。,2019/10/13,48,5.3級進模的典型結(jié)構(gòu),5.3.1沖裁級進模,厚度0.15mm引線片,外形比較簡單規(guī)則,孔為異形,且較為復雜,有寬度3mm、長度10mm窄條,9個φ1.2小孔相距很近。,普通模具沖壓沖異形孔模具復雜,強度難以保證,小圓孔太近無法沖出,所以級進模。9孔和異型孔分別在3個工位上沖出,異形孔在3個工位上沖出,2019/10/13,49,5.3.1沖裁級進模,采用了內(nèi)、外導向,利用小導柱11、小導套10保護細小凸模,同時為了操作安全,設(shè)置了安全擋板6。,1、21、26—螺釘;2—下模座;3、22—圓柱銷;4—凹模;5-導料板;6—安全擋板;7—落料凸模;8—彈簧;9—卸料螺釘;10—小導套;11—小導柱;12、13、15、17、18—沖孔凸模;14—模柄;16—止動銷;19—側(cè)刃;20—上模座;23—墊板;24—導套;25—凸模固定板;27—卸料板;28—導柱;29、32—銷釘;30—側(cè)刃擋塊;31—螺釘;33—托料板,2019/10/13,50,5.3.2沖裁彎曲級進模,將條料的局部沖裁與坯料的依次彎曲有機地組合在一起。是級進模中結(jié)構(gòu)最復雜、運動機構(gòu)最多的一種模具。,沖裁的作用是在規(guī)定的工位沖導正孔,沖成不受彎曲影響的零件上各種型孔,在彎曲成形工位前沖出待彎曲部位的展開尺寸與形狀,在條料上沖出傳遞坯料的載體,彎曲后沖孔和使彎曲件與載體分離。,2019/10/13,51,嵌入式插銷零件圖,料厚1.4mm,需要沖孔、切舌、彎曲多道工序。如單工序生產(chǎn),需要多副模具、多次重復定位、生產(chǎn)效率低、精度難以保證。故采用級進模。,2019/10/13,52,嵌入式插銷零件圖,采用了浮頂裝置16、17以保證第5工位彎曲后能將帶料托起,以方便送料。,1 —下模座; 2—凹模; 3—卸料板; 4—凸模固定板; 5—墊板; 6—上模座;7—裁搭邊凸模;8—彎曲凸模; 9—模柄; 10—彎曲凸模; 11—裁搭邊凸模;12—頂板;13—襯套; 14—沖孔凸模; 15、18—彈簧;16、17—浮頂裝置;19—螺塞;20--導料板;,2019/10/13,53,5.3.3沖裁拉深級進模,是沖壓工藝應用最早的一種。在成批或大量生產(chǎn)中,外形尺寸在60mm以內(nèi),材料厚度在2mm以下的以拉深成形為主的沖壓件均可用帶料的級進拉深成形。,帶料級進拉深是在帶料上直接(不截成單個毛坯)進行拉深。零件拉深完成后才從帶料上沖裁下來。,這種拉深生產(chǎn)率很高,但模具結(jié)構(gòu)復雜,只有大批量生產(chǎn)且零件不大的情況下才采用,或者零件特別小,手工操作很不完全,雖不是大批生產(chǎn),也可以采用。,2019/10/13,54,沖裁拉深級進模,六角形拉深件,7個工位。,2019/10/13,55,沖裁拉深級進模,采用正裝結(jié)構(gòu)。采用雙側(cè)刃定距,避免了料尾損失,凹模全部是鑲平形式,維修方便。,1—落料凸模; 2、3—沖孔凸模; 4、6、7—彎曲凸模; 5、22—護套; 8—切口凸模;9—側(cè)刃;10—壓邊圈; 11--導料板;12—刮料板;13—側(cè)刃擋塊;14、15、16—浮頂銷;17—凹模鑲套; 18—凹模鑲塊; 19 —凹??颍?0--下模座; 21—墊板,2019/10/13,56,5.4級進沖壓模設(shè)計,5.4.1級進沖壓模具的分類,級進沖壓模具結(jié)構(gòu)復雜,零件數(shù)量比較多,一般級進沖壓模由幾十個乃至幾百個零件組成,可分為工作零件和輔助零件。 表5.3(P180)。,2019/10/13,57,5.4.2工作零件設(shè)計,工作零件主要指凸模和凹模。和其他沖壓工藝的工作零件有許多地方是相同的。,1.凸模設(shè)計,(1)凸模的結(jié)構(gòu)形式及安裝方式,級進沖壓模一副模具中,既有成形用凸模,又有許多沖小孔凸模、沖窄長槽凸模、分解沖裁凸模等。凸模根據(jù)具體沖壓性質(zhì)的要求,被沖材料的厚度、沖壓的速度、沖裁間隙和凸模的加工方法等因素綜合考慮其結(jié)構(gòu)和固定方法。,2019/10/13,58,(1)凸模的結(jié)構(gòu)形式及安裝方式,沖小孔凸模,通常采用加大固定部分直徑,縮小刃口部分長度的措施來保證小凸模的強度和剛度。,當工作部分和固定部分的直徑差太大時,可設(shè)計多臺階結(jié)構(gòu)。各臺階過渡部分必須用圓弧光滑連接,不允許有刀痕。,,特別小的凸??梢圆捎帽Wo套結(jié)構(gòu)。Φ0.2mm左右的小凸模,其頂端露出保護套約3.0~4.0mm。,卸料板還應考慮到對凸模的導向保護作用,以消除側(cè)壓力對凸模的作用而影響其強度。,2019/10/13,59,(1)凸模的結(jié)構(gòu)形式及安裝方式,,2019/10/13,60,(1)凸模的結(jié)構(gòu)形式及安裝方式,除了沖孔凸模外,級進模中有許多分解沖裁的制件輪廓沖裁凸模。加工大都采用線切割結(jié)合磨削的加工方法。,,(a)直通式凸模外,常采用的固定方法是鉚接和吊裝在固定板上,但鉚接后難以保證凸模與固定板的較高的垂直度,且修整凸模時鉚合固定將會失去作用。,此種結(jié)構(gòu)在多工位精密模具中常采用吊裝,如(b),固定部分臺階設(shè)在單面 。,(c)為同樣斷面的沖裁凸模,固定部分臺階設(shè)在雙面,受力穩(wěn)定 。,2019/10/13,61,(1)凸模的結(jié)構(gòu)形式及安裝方式,,(d)兩側(cè)有異形突出部分,突出部分窄小易產(chǎn)生磨損和損壞,因此結(jié)構(gòu)上宜采用鑲拼結(jié)構(gòu)。,(e)為一般使用的整體成形磨削帶突起的凸模。,(f)為用于快換的凸模結(jié)構(gòu)。,2019/10/13,62,(1)凸模的結(jié)構(gòu)形式及安裝方式,,螺釘固定和錐面固定。,2019/10/13,63,(1)凸模的結(jié)構(gòu)形式及安裝方式,,對于較薄的凸??刹捎脗?cè)面開槽用壓板固定的方法。,2019/10/13,64,(2)凸模長度,,1)當同一副模具中各凸模絕對長度不一致時,應確定一基準凸模的工作長度,基準長度為35、40、45,…65mm,其他凸模按基準長度計算,盡量選用標準凸模長度。,凸模工作部分的基準長度,由工件料厚和模具結(jié)構(gòu)大小等因素決定,在滿足多種凸模結(jié)構(gòu)的前提下,力求最小。,2)凸模應有一定的使用高度和足夠的刃磨量。,3)注意凸模工作的同步性,即保證凸模進入工作前,導料銷插入導料孔,卸料板將調(diào)料壓緊。,2019/10/13,65,(2)凸模長度,,沖裁彎曲級進?;驔_裁拉深級進模的工作順序,一般是先由導正銷導正條料,待彈性卸料板壓緊條料后,開始進行彎曲或拉深,然后進行沖裁。,沖裁凸模和成形凸模長度是不一樣的。,2019/10/13,66,2.凹模設(shè)計,,(1)凹模的結(jié)構(gòu)形式和固定方式,1)整體式凹模,主要用于工位數(shù)不多的小型級進模,2019/10/13,67,,(1)凹模的結(jié)構(gòu)形式和固定方式,2)嵌塊式凹模,特點是嵌塊套外形做成規(guī)則形,且可選用標準的嵌塊,在嵌塊上加工出型孔,嵌塊損壞后可迅速更換備件,2019/10/13,68,,(1)凹模的結(jié)構(gòu)形式和固定方式,3)拼塊式凹模,將凹模組件按位置關(guān)系裝配在凹模容框內(nèi),并在下面加整塊墊板以組成整體凹模。,制造方便,加工精度高,壽命長,應用廣泛。,2019/10/13,69,,(2)凹模外形尺寸的確定,確定凹模厚度和長、寬尺寸,需從刃口受力情況、刃口輪廓長度、成形工序的形成要求及固定方法組合考慮。,2019/10/13,70,5.4.3定位機構(gòu)設(shè)計,1.定距結(jié)構(gòu)設(shè)計,目的是保證各工位工序件能按設(shè)計要求等距向前送進,常用的定距結(jié)構(gòu):,擋料銷:用于精度要求不高的手工送料級進模,使用方法同普通沖壓模。,,導正銷(精定位)+側(cè)刃(粗定位) :用于精密級進模中,側(cè)刃粗定位,導正銷精定位,2019/10/13,71,(1)側(cè)刃,按側(cè)刃進入凹模分為無導向和有導向,直入式側(cè)刃適合于料厚小于1.2mm的薄料沖壓;有導向的側(cè)刃常用于側(cè)刃兼做切除廢料用、且被沖形狀比較復雜的模具中。,2019/10/13,72,(2)導正銷,導正銷導入材料時,既要保證材料的定位精度,又要保證導正銷能順利地插入導正孔。,配合間隙大,定位精度低;配合間隙過小,導正銷磨損加劇并形成不規(guī)則形狀,從而又影響定位精度。導正銷直徑:表5.4,導正銷的前端部分應突出于卸料板的下平面,0.8tx1.5t,薄料取大值,厚料取小值,當t=2mm以上時,x=0.6t,1—導正銷; 2—彎曲凸模; 3—沖裁凸模; 4—彈性卸料板,2019/10/13,73,導正銷固定方式,(a)導正銷固定在凸模上;(b)導正銷固定在卸料板上;其余固定在固定板上。,導正銷在一副模具上多處使用時,其突出長度x、直徑尺寸和頭部形狀必須保持一致,使所有導正銷載荷基本相等,2019/10/13,74,2.導向與浮頂裝置設(shè)計,帶料經(jīng)過沖裁、彎曲、拉深等變形后,在條料的厚度方向上會有不同高度的彎曲和突起,為了順利送進帶料,必須將已被成形的帶料頂起,使彎曲和突起的部位離開凹模型孔,并略高于凹模工作表面的帶料頂起結(jié)構(gòu),浮頂裝置往往和帶料的導向零件(導料板)共同使用構(gòu)成條料的導向系統(tǒng),2019/10/13,75,2.導向與浮頂裝置設(shè)計,浮頂器由浮頂銷、彈簧和螺塞組成。,圖(a)只浮頂條料離開凹模平面,因此可以設(shè)置在任意位置,但應盡量靠近成形部分的材料平面上,浮頂力大小要均勻、適當。,2019/10/13,76,圖(b)是套式浮頂結(jié)構(gòu),這種裝置除了浮頂條料離開凹模平面外,還兼起保護導正銷的作用,應設(shè)置在有導正銷的位置上,沖壓時,導正銷進入套式浮頂銷的內(nèi)孔。,2019/10/13,77,圖(c)是槽式浮頂結(jié)構(gòu),這種裝置不僅浮頂條料離開開凹模平面,還對條料進行導向,此時模具局部或全部長度上不宜安裝導料板,而是由裝在凹模工作型孔兩側(cè)(或一側(cè))、平行于送料方向、帶有導向槽的槽式浮頂銷進行導料。,2019/10/13,78,3.導料板,兩種形式:,(1)普通型導料板:結(jié)構(gòu)和原理同普通模具,適用于低速、手工送料,且為平面沖裁的連續(xù)模;,(2)帶凸臺導料板:適用于高速、自動送料,且多為帶成形、彎曲的立體沖壓連續(xù)模。凸臺的目的是保證條料在浮動送料過程中始終保持在導板內(nèi)運動。,2019/10/13,79,5.4.4卸料裝置設(shè)計,兩種形式,(1)剛性卸料:,(2)彈性卸料:級進模常用,主要由卸料板、彈性元件(彈簧、橡膠墊、氮氣彈簧)、卸料螺釘和輔助導向零件組成。,1—凹模; 2—導料板; 3—彈壓卸料板; 4—彈簧; 5—卸料螺釘; 6—墊板; 7—凸模; 8—凸模固定板,除沖壓開始前壓緊帶料,防止各凸模沖壓時由于先后次序的不同或受力不均引起帶料竄動,并保證沖壓結(jié)束后平穩(wěn)卸料。,更重要的是卸料板對各崗位上的凸模(特別是細小凸模)起到精確導向和有效地保護作用。,2019/10/13,80,卸料板的輔助導向形式,1—小導套; 2—小導柱; 3—卸料板; 4—固定板,由于卸料板有保護小凸模的作用,這就要求卸料板有很高的運動精度,為此要在卸料板與上模座之間增設(shè)輔助導向零件—小導柱和小導套。,當沖壓材料比較薄,且模具的精度要求較高,工位數(shù)又比較多時,應選用滾珠式小導柱導套。,2019/10/13,81,5.4.5輔助裝置,1 模架:,級進模的模架應具有足夠的剛性和強度,并保證工作時運動平穩(wěn)。大型模具應采用六導柱或四角導柱模架。在普通壓力機上的小型模具,可選用對角導柱模架。,模架的導向裝置常采用滾動導柱導套導向。 精密級進模要求模具的強度高、剛性好、精度高。因此通常采用結(jié)構(gòu)鋼做模座,其厚度要求比標準模座厚,上模座加厚 5 ~ 10mm,下模座加厚 10 ~ 15mm 。,2019/10/13,82,2.固定板,級進沖壓模的凸模固定板不僅要安裝多個凸模,還可在其他相應位置安裝導正銷、斜楔、彈性卸料裝置、小導柱、小導套等,因此固定板應具有足夠的厚度和一定的耐磨性。,固定板的厚度可按凸模的40%選用。一般連續(xù)固定板可選用45鋼,淬火硬度43~48HRC;,精度要求高的連續(xù)模固定板,應選T10、CrWMn等,淬火硬度52~56HRC;,低速沖壓,各凸模不需經(jīng)常拆卸時,固定板可不淬火;,2019/10/13,83,墊板、模柄、緊固螺釘、銷釘應盡量選用標準件。 螺孔和銷孔間距或與刃口之間的距離一般不小于 1.3d,2019/10/13,84,5.5級進模設(shè)計舉例,例題:手柄,材料Q235,大批量,材料厚度1.2mm,完成工藝和模具設(shè)計,1.沖壓工藝性分析,Q235具有良好的沖壓性能,適合沖裁,結(jié)構(gòu)相對簡單,最小孔徑Φ5,滿足最小孔徑要求要求,孔最小間距3.5mm,滿足最小孔距要求,精度未注,選IT14,2019/10/13,85,5.5級進模設(shè)計舉例,2.沖壓工藝方案確定,工序:沖孔、落料,方案1:先落料,后沖孔,單工序生產(chǎn)。,方案2:落料沖孔復合沖壓,復合模生產(chǎn)。,方案3:沖孔、落料級進沖壓,級進模生產(chǎn)。,方案1模具結(jié)構(gòu)簡單,但生產(chǎn)效率低,不能滿足大批量生產(chǎn)的要求,方案2工件精度及生產(chǎn)效率都高,但模具比較復雜,制造難度大,且操作不便。,方案3生產(chǎn)效率高,操作方便,工件精度也能滿足要求。選方案3,2019/10/13,86,5.5級進模設(shè)計舉例,3.模具結(jié)構(gòu)形式確定,(1)模具類型的選擇:級進模,(2)定位方式的選擇:利用無側(cè)壓裝置的導料板導料,側(cè)刃定距,導正銷精定距。,(3)卸料、出件方式的選擇:剛性卸料和下出件方式。,(4)導向方式的選擇:為保證導向精度,這里選用中間導柱的導向方式。,2019/10/13,87,5.5級進模設(shè)計舉例,4.主要設(shè)計計算,(1)排樣設(shè)計:因為外形、孔都簡單,可直接工序排樣,根據(jù)工件結(jié)構(gòu),選用直排。查表2.1,搭邊值1.5mm,側(cè)搭邊值為1.8mm,條料寬度: B=(95+16+8+1.8×2)=122.6mm,側(cè)刃定距料寬1.5mm 條料寬=(122.6+1.5)=124.1mm,步距L=(16+16+1.5)=33.5mm,第1工位:沖孔,同時定位,同時用側(cè)刃沖去等于步距的料邊,第2工位:空位(增大凹模與Φ5孔距,第3工位:第1工位沖孔作為定位,落料,2019/10/13,88,4.主要設(shè)計計算,(2)沖壓力的計算:因為剛性卸料,不需要考慮卸料力的大小。只需要算出5個Φ5孔、1個Φ8孔、側(cè)刃力、落料力,表1.3 τ=320MPa 式2.14 F=KLtτ=1.3×406×1.2×320=202.7kN,沖壓設(shè)備選型J23-25,2019/10/13,89,4.主要設(shè)計計算,(3)壓力中心的確定:,1)按比例繪出各凹模型孔圖,2)求出每一型孔的壓力中心位置,圓形孔壓力中心在圓心;外形按式2.18、2.19計算;,側(cè)刃壓力中心在幾何中心上;壓力中心坐標(25.7,0),3)求模具壓力中心:同樣方法求出(28.34,44.66),2019/10/13,90,4.主要設(shè)計計算,(4)工作零件刃口尺寸計算:,因形狀簡單,適宜采用線切割機床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板。,2)這種加工方法可以保證同軸度,裝配工作簡化。表5.5,2019/10/13,91,5.模具總體設(shè)計,模具總圖:,1、6、8—螺釘; 2—凹模; 3—導正銷;4—落料凸模;5—上模座;7—墊板;9—模柄; 10、11、19—銷釘;12、14—沖孔凸模; 13—固定板; 15—側(cè)刃; 16—導套;;17—卸料板; 18--導料板; 20--下模座,2019/10/13,92,6.模具主要零件設(shè)計,(1)落料凸模:,材料:Cr12 熱處理58~60HRC,2019/10/13,93,6.模具主要零件設(shè)計,(2)沖孔凸模:,材料:Cr12 熱處理58~60HRC,2019/10/13,94,6.模具主要零件設(shè)計,(3)凹模:,材料:Cr12 熱處理60~62HRC,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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