《冲裁模具设计》PPT课件.ppt

冲裁模具设计 产量： 4000pcs 冲压件名称：邮票落料模 材料：银 板厚： 0.6 mm 产量： 1000pcs 冲压件名称：银币 材料：银 板厚： 5 mm，直径 40 戒指落料模具设计过程 工序 1 研究分析客户产品图纸、产品制造 材料、产量、质量、交货期等要求，分析 冲压件的工艺性。 工序 2 确定冲裁工艺方案 工序 3 确定模具总体结构方案 工序 4 排样 工序 5 冲裁力计算 工序 6 冲床的选用 工序 7 设计模具 7.1 凸、 凹模设计 7.2 落料件制造公差确定 7.3 凹模外形尺寸确定 7.4 模具其他零件设计 工序 8 模具主要零件的加工 工序 9 凸模与凹模的加工工艺 工序 10无导柱落料模装配 工序 11 装模调试 工序 1 研究分析客户产品图纸、产品制造材料、 产量、质量、交货期等要求，分析冲压件的工艺 性。 冲裁工艺性分析： 1、 结构与尺寸方面分析 结构简单，形状不复杂，无悬臂，无凹槽。 2、精度方面分析 尺寸为自由公差，公差等级均不高于 IT11,从表可知，利用普通冲裁 方式可以达到零件图样尺寸精度要求 3、材料方面 冲裁材料是银，冲裁性能很好，利于冲裁得到。 冲裁工艺性理论知识链接 工序 2 确定冲裁工艺方案 从零件的形状及要求看，需要以下三个步骤 落料单工序模具 模具种类比 较项目 单工序模 级进模 复合模 无导向的 有导向的 冲压精度 低 一般 IT13IT10 IT10IT8 零件平整程度 差 一般 不平整、高质量件需 较平 因压料较好，零件平整 零件最大尺寸和材 料厚度 尺寸、厚度不 受限制 中小型尺寸、厚 度较厚 尺寸在 250mm以下， 厚度在 0.16mm 之间 尺寸在 300mm以下，厚度 在 0.053mm之间 冲压生产率 低 较低 工序间自动送料生产 效率较高 冲件留在工作面上需清理， 生产率稍低 使用高速自动压力 机的可能性 不能使用 可以使用 可在高速压力机上工 作 操作时出件困难，不作推荐 多排冲压法的应用 广泛用于尺寸较小的 冲件 很少采用 模具制造的工作量 和成本 低 比无导向模略高 冲裁较简单的零件时 低于复合模 冲裁复杂零件时低于级进模 安全性 不安全，需采取安全措施 比较安全 不安全需采取安全措施 工序 3 确定落料模具总体结构方案 从零件图知，落料件外形筒单，精度要求 不高，且质量轻，尺寸偏小，批量也小， 为降低成本，可用无导柱落料模进行落料。 无导柱模，冲裁导向依靠冲床滑块导向， 由于冲床滑块上下运动靠燕尾槽导向，相 当精确，均在 0.02毫米以内，而精度要求 不高冲裁件，冲裁单边间隙大多在 0.06以 上，故很安全。 4.1 坯料的展开长度计算 由图所示零件图可知 : L=50 t=0.6 t 工件的厚度 通过查表进行排样 工序 4 排样 落料模排样如下 : 纵向搭边 1.8毫米，横向搭边 2毫米，条料宽度计算得 54毫米 ,零件 展开长 50毫米 , 材料利用率计算 冲裁件面积： 2797.2 条料宽为 54 推料步距 51.8 一个料距材料利用率 = S=50*50/2797.2=89.4% F 工件实际面积 S 一个步距条料面积 工序五 冲裁力计算 5.1 支架落料冲裁力计算 冲裁力计算公式； 50*50*0.6*125 187.500 K 冲裁力 冲裁周长 材料厚度 抗拉强度， 1n=0.1kg=0.0001t 推件力： t t 卡在凹模刃口内的工件数 冲裁刃口厚取 3毫米，则冲一次要往下推五件，即 5， 推查表得 0.04 t 5 0.04 18.7 1.74吨 工序五 冲裁力计算 卸料力 Fx=KxF（ Kx 卸料系数； F 冲裁力） Kx=0.05 F= 18.7 Fx=0.05*18.7=0.935 总冲裁力总 t+Fx 18.7 1.74 +0.935 21.375吨 四、压力中心的计算 冲压力合力的作用点称为压力中心。 为了保证压力机和冲模正常平稳地工作，必须使 冲模的压力中心与压力机滑块中心重合， 1、对于带模柄的中小型冲模就是要使其压力中心 与模柄轴心线重合。 2、若因冲件的形状特殊，从模具结构方面考虑不 宜使压力中心与模柄轴心线相重合，也应注意尽 量使压力中心的偏离不超出所选压力机模柄孔投 影面积的范围。 实际生产中，为了简便起见，压力机的公称压力可按如下经验 公式确定。 对于施力行程较小的冲压工序 (如冲裁、浅弯曲、浅拉深等 ) P(1 1 1 3) F 对于施力行程较大的冲压工序 (如深弯曲、深拉深等 ) P(1 6-2 0) F 式中 P 压力机的公称压力， kN； F 冲压工艺总力， kN。 工序六 冲床的选用 公称压力的选择 前面计算得支架落料的 总冲裁力 总推 +PX 6.68 1.34 +0.33 21.375 ，在此，选 11吨左右的冲 床。查冲床型号规格表，选可倾开式常用冲床，如 25。 其相关参数如下： 公称压力 :250 最大闭合高度 :270 闭合高度调节量 :55 模柄孔 :40*60 工序七 设计模具 国内模具设计书籍很多，模高设计各不相同，但大多是计 算确定，查表确定，或是按比例确定。 从经验总结出一条规律：从选定的具体冲床入手，展开整 套模设计，模具整体高度要求在选定的具体冲床的允许范 围内。整体模高设计，如何入手？ 对于落料件，先从凹模设计入手。凹模刃口与外型确定之 后，即可基本确定整套模具设计值。 间隙的讲解视频 孔径尺寸 落料件外形尺寸 落料凸模 板材条料 落料凹模 模具间隙 Z=mt m 系数 m=0.06 0.08 t 厚度 t=0.6 Z=3-5丝 我们选取模具双面间隙是： 4丝 单边间隙： 0.02 凹模刃口 1.1：凹模刃口尺寸确定： 有几点原则须注意； ；落料件是由凸模刃口与凹模刃口冲裁剪切而成 ， 一般冲裁 ， 剪切断面是梯形 ， 细分断面 ， 最上一层是毛刺 ， 往下一层是断裂带 ， 再往下一层是剪切带 ， 最底层是圆角带 ， 由于断面是 梯形 ， 外形尺寸算到外形最大处 ， 即梯形底部处 ， 而不能算到梯形小端处 ， 即梯形顶部处 ， 而冲裁中 ， 落料件外形最大处 ， 与凹模孔相等 ， 落料件外形小端处 ， 与凸模相等 ， 最大处 与最小处尺寸差 ， 即基本等于凸模凹模间隙值 ， 所以 ， 落料件外形尺寸 ， 与凹模相等 ， 即落 料跟凹模 由于凹模在冲裁中 ， 每冲一件 ， 就摩擦凹模刃口一次 ， 在上千次以上冲裁中 ， 就摩擦千次 以上 ， 因而刃口要磨损 ， 凹模刃口磨损后越来越大 ， 从而使落料件外形越来越大 ， 为使凹模 在相当长时冲裁磨损后 ， 仍能冲出合格落料件 ， 其刃口尺寸初始值应取较小值 ， 一般以尺寸 范围中间偏小值为好 。 刃口尺寸制造公差 ， 一般都要比落料件公差值小很多 ， 才能保证落料件精度 ， 才能保证冲 裁间隙在合理范围 。 一些书提出模具制造精度比工件精度高 3至 4级 ， 有的书则主张模具制造 精度为 6到 7， 也有些书主张取工件公差的 1 4， 他们的主张都有道理 ， 都可行 ， 但 我们认为仅是一种广泛的祖略措施 ， 针对性不强 ， 当今模具制造 ， 与过去有较大发展变化 ， 手段多 ， 加工精度高 ， 试想一台价格上百万元的数控加工中心 ， 加工精度达到 0， 005以内 ， 而你模具标注制造公差在 4或 6 7， 数值大都在 0.02 0.06以上 ， 甚至超过 0.1以上 ， 显然是不适当的 ， 现场加工人员会再找你麻烦 ， 叫你修改数值至 0.01以内 ， 以便输 入数值编程加工 。 而另一方面 ， 一些企业仍沿用八十年代或更早机床 ， 使用时间比我们学生 年令还大 ， 加工精度根本达不到 0.02以内 ， 你定出制造公差过小 ， 也制造不出 。 怎么办呢 ？ 我 们认为 ， 模具制造公差 ， 应在满足冲制件质量要求前提下 ， 按实际加工环境制定 。 具体说 ， 在加工中心玑床加工的环境 ， 就可定为 0.01甚至更小 ， 而在老式机床加工环境 ， 可酌量各机床 加工能力 ， 在 0.02 0.06范围内选取具体公差值 ， 无须拘泥于一些计算值 ， 这样的设计 ， 会 快捷多 。 查表 ， 得间隙值 0.15 0.19 凹模刃口型式 模具精度与冲裁件精度关系 2 ; 落料件制造公差确定； 尺寸 12.0， 按 13级取公差 ， 为 0.27 尺寸 55.4 ；按 13级取公差 ， 为 0.46 即 12。 0 0.27 55.4 0.46 分别代入公式计算凹模刃口尺寸； 公式： 凹 ， （ ） 12凹 （ 12 0.5 0.27） 0.02 11.87 0.02 （ 按中等加工精度环境 ， 制造误差直接 取 0.02值 ， 而不取 4 0.27 4 0.069） 55.4凹 （ 55.4 0.5 0.46） 0.02 55.17 0.02 （ 制造误差取 0.02的理由同上 ） 冲裁件断面表面糙糙度与毛刺高度 表 3 ; 凹模外形尺寸确定 凹模厚度： 有各种确定方法 ， 不外乎经验公式法 ， 经验法 ， 对比法 ， 等等 ， 这里介绍一种经验公式 小凹模 1.5 2.0） 大凹模 （ 2 3） 式中 凹模孔的最大宽度 因数 ， 查表确定 ， 约在 0.1 0.6范围 凹模厚度 ， 实际应用时 ， 由于综合因素影响 ， 具体情况不同 ， 具体分析确定 ， 中小型凹换 ， 计箕值小于 15时取 15， 而中型凹模计算值大于 50时 ， 也只取 50， 使用时均用用平板垫平 ， 加以支撑 。 剪切轮廓线到凹模外形最近边缘的尺寸 初步计算 0.25 50 12.5 由于太薄不便于使用 ， 取 20 （ 1.5 2.0） 35 于是凹模外形尺寸为： 120*120*20 KbH Hc )25.1( cbA 2 caB 2 凹模厚度 凹模壁厚 凹模的长度 宽度 凹模厚度解析 小凹模 1.5 2.0） 大凹模 （ 2 3） 式中 凹模孔的最大长度 因数，查表确定，约在 0.1 0.6范围 凹模厚度，实际应用时，由于综合因素影响，具体情 况不同，具体分析确定，中小型凹换，计箕值小于 15时取 15，而中型 凹模计算值大于 50时，也只取 50，使用时均用用平板垫平，加以支撑。 1卸料装置 （ 1） 固定卸料板 特点 ： 卸料力大，卸料可靠 适用 ： 板料较厚（大于 0.5mm）、卸料力较大、平直度要求不 很高的冲裁件 与凸模的双边间隙 当卸料板仅起卸料作用 ，取 0.20.5mm 当卸料板兼起导板作用，按 H7/h6配合， 且应 小于 冲裁间隙。 弹压卸料装置 特点 ： 兼卸料及压料作用，冲件质量较好，平直度较高。 适用 ： 质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁 。 与凸模的单边间隙 见表 .9.11，对特别小的冲孔凸模可将表 列数值适当加大。 当卸料板兼起导板作用，同 固定卸料板 。 装配要求 ： 在模具开启状态，卸料板应高出模具工作零件刃口 0.3 0.5mm，以便顺利卸料。 1卸料装置（续） 100 50 12 2固定板 作用 ： 固定小型的凸模和凹模 尺寸 ： 厚度一般取凹模厚度的 0.60.8倍 安装 ： 与凸模过渡配合 H7/m6、 H7/n6，压装后磨平 3垫板 是否需要用垫板，可按下式效核： A Fp z 若凸模头部端面上的单位压力 p大于模座材料的许用压应力 （见表 2.9.13） 时，就需要加垫板；反之则不需要加垫板。 100 50 12 4螺钉与销钉 （ 2）橡胶的选用 1） 橡胶 选择原则 所选橡胶允许最大压缩量 H2不超过其自由高度 H0的 45， 所选 橡胶 必须满足预压力 F0的要求 H2 =（ 0.350.45） H0 而橡胶预压缩量 H0=（ 0.100.15） H0 橡胶高度与直径 D之比应按下式校核 5.15.0 0 DH 0F xF H2 橡胶的最大许可压缩量 H0 橡胶 预压缩量 H0 橡胶 原长 （ 1） 橡胶 的选用 （续） 2） 橡胶 选择步骤 根据卸料力求 橡胶横截面尺寸 根据工艺性质和模具结构确定橡胶性能、形状和数量。冲 裁卸料用较硬橡胶；拉深压料用较软橡胶。 也可以按表 2.9.12计算出橡胶横截面尺寸 求橡胶高度尺寸 校核橡胶高度与直径之比和最大相对压缩变形量是否在许可 的范围内。如果超过 1.5，则应把橡胶分成若干块，在其间垫 以钢垫圈；如果小于 0.5，则应重新确定其尺寸。 pFA xy / )30.025.0/(10 HH 式中含义 式中含义 橡胶横截面尺寸 （ 2）凸模长度计算 当 采用弹压卸料板 时，其凸模长度按下式计算： hthhL 21 凸模的尺寸 凸模高度 =卸料板厚度 -1+橡胶的高度 - （ 0.1 0.15） *橡胶的高度 +固定板厚度 + 修模量 固定板的厚度： 0.8*15=12 橡胶高度： 30 卸料板厚度： 12 凸模高度 =12-1+26+12=49 工序九 ; 模具其他零件设计 总原则是：厚度方面 ， 满足强度要求 ， 同时凑合总模高在所选冲床装模闭合高度范围 。 4.1; 各模板厚度设计： 前边从冲裁力计算值考虑选定冲床为 23 25， 其最大闭合高度为 550。 最大装模高度 180,连 杆调节长度 45,模柄孔尺寸 40,深 60,漏料孔 210.工作台 300 450,因而此模总高应在此范围 。 从装模难易考虑 ， 应设计在 180 190为宜 。 上下底极 ， 从强度考虑 ， 应 25以上 ， 初选上底板 35， 下底板 30， ， 一些书主张底板厚为凹模厚度的 1.0 1.5倍 ， 而上底板可比下底板薄 5 10， 这都是总结经验结果 ， 由于模具布满销孔螺孔 ， 很难通过准确计算确定厚度值 。 凸模垫板初选 10 凸模高 70 凸换固定板 30 卸料板 15 这样 ， 总模高： 35 10 70+10+25+30 180 符合装模高度要求 。 4.2 各模板长宽尺寸 下底坂； 应比冲床工作台漏料孔大 ， 每边应有 40 50供支承的面 ， 23 16漏料孔 210,左右 ， （ 准确值可到 冲床量取 ） ， 且每边有 25 30左右支撑位置 ， 在这 ， 以漏料孔外形每边加 25左右 ， 取 260 280， 即 下模底板为 30 260 280 上模底板： 由于本模决定用无导柱非标准简易模 ， 所以上模底板不装导套 ， 就按凹模外形即可 ， 即： 20 120 120 上模垫板 ， 长与宽参照凹模外形 ， 即： 10 120*120 上模凸模固定板 凸模具硬度 50-55HRC， 如果是 luo钢 ， 处理到 55-58HRC 长与宽参考凹模外形 ， 即 30 120 120 弹性卸料板： 15 120 120 工序十 ; 闪光器支架落料模主要零件的加工工艺 1; 凸模加工工艺 材料 Cr12 计算体积 ,圆棒落料锻打成长方体 .每面留 3mm加工余量退火刨加工六面 ,留 1mm加工余 量 ,铣加工 ,每面留 0.3加工余量 ,热处理 ,HRC50 55磨加工六面到尺寸要求 , 2; 凹模加工工艺 材料 A3 A3板划粉线氧割出板料刨加工六面 ,留 1mm加工余量 ,磨加工到尺寸 钳工划线 ,铣加工导料槽钻线割孔 ,线割凸模过孔与凹模配钻销孔 ,螺纹 孔钳工修整 ,待最后装配 . 3; 固定卸料板加工工艺 材料 ;A3板 A3板划粉线氧割出板料刨加工六面 ,留 1mm加工余量 ,磨加工到尺寸钳工划线 ,铣加工导 料槽钻线割孔 ,线割凸模过孔与凹模配钻销孔 ,螺纹孔钳工修整 ,待最后装配 . 2凹模 （ 1）凹模外形结构及其固定方法 凹模采用螺钉和销钉定位固定时，要保证螺钉（或沉孔）间、 螺孔与销孔间及螺孔、销孔与凹模刃壁间的距离不能太近，否 则会影响模具寿命。孔距的最小值可参考表 2.9.3。 凹模具螺钉销钉固定最小距离 无导柱落料模的冲床安装 先把冲床曲轴调到最低位 ,把冲床调整螺杆调整到最短 ,即 滑块上升到最高点 ,把上模柄夹到滑块上 ,夹紧 ,调整滑块高 度 ,放入下模 ,把凸模插入下模凹模孔内 2mm左右 ,调整前后 左右间隙均匀 .然后用压板压紧下模用手扳动惯性轮 ,运转 空冲一次 ,没问题即可试冲 用与料厚相似纸皮试冲几次 ,没问题即可试冲 , 将事先裁好条料放入下模固定卸料极内 ,试冲两片 ,拿出冲 裁件 ,测量尺寸是否合格 ,观察周边断面状况 ,光亮带是否周 边基本一致 ,若周边不一致 ,证明凸模与凹模间隙不均匀 ,应 在凸模插入凹模情况下稍松开下模夹板 ,拷打下模调整间 隙 ,直到均匀 .再夹紧下模夹板 ,试冲一两件 ,得周边光亮带均 匀后 ,再检各处夹紧否 .清理现场 ,送检侍冲 . 轴 + 0 - es ei a b c cd d e ef f fg g h j js k m n p r s t u v x y z za zb zc 基本尺寸 孔 基本尺寸 + 0 - EI ES A B C CD D E EF F FG G H J JS K M N P R S T U V X Y Z ZA ZB ZC 工序十一 落料模的装配 由于无导柱 ,可上模与下模分别装配 上模装配 ; 先把凸模固定板与垫板 ,上底板用夹板夹紧 ,钻螺纹底孔 ,一般常规 ,螺 纹分布于板的四 ,便于夹紧 ,同时扩光身孔 ,沉头孔 ,然后折夹板 ,开螺纹 ,上螺栓 重新紧固 ,上紧螺栓之后 ,开钻销孔 ,留 0.2,铰孔到尺寸 ,折开螺栓 ,装入凸模 ,重上 螺纹 ,打入销 .完成上模装配 . 下模装配 ; 先对好凹模漏料孔与下底板漏料孔 ,后夹板夹紧 ,从底板方向开钻螺纹底孔 ,扩 光身孔 ,沉头孔 , 折夹板 ,开凹模螺纹 ,.用螺栓上紧凹模 ,开钻销底孔 ,铰孔 ,打入销钉 . 钻定位销孔于凹模上 , 上脱料板 ;夹板夹紧脱料板于凹模上 ,对齐孔位 ,从脱料板往下开钻螺纹底孔于 凹模上 ,扩光身孔 .沉头孔 .折开夹板 ,开螺纹 ,用螺栓把脱料板上紧 . 以上模具组装完成后 ,折开 ,把凸模 ,凹模送热处理 ,热处理后凹模线割修磨再最 后组装 ,凸模直接组装 . 必须说明 ,凸模凹模及固定板 ,卸料板 ,底板相关协同加工的孔 .大多是通过装配 加工完成的 ,这样才能保证同轴度 . 1:活动卸料板可以有效的保护冲头 ,是冲头不容易损坏 !(而固定卸料板不能 ) 2:活动卸料板可以压料 ,是材料在冲压过程中保持平整 !(而 固定卸料板不能 ) 3:使用固定卸料板可以降低上模重量 ,对于高速冲压很有 帮助 ! 4:使用固定卸料板可以有很大的卸料力 !适用厚板的冲压 ! 5:目前国内连续模一般使用活动卸料板 ,保证模具寿命的 同时也有较高的速度 ! 6:日本式的模具结构中有两种结合的 ,在局部使用活动卸 料板 ,既保证寿命又有压料 !上模又轻 !不过维护不方便 !