冲裁模具设计步骤
第一步工作:对所设计模具之产品进行可行性分析 , 以电脑机箱为例, 首先将各组件产品图纸利用设计软件进行组合分析 (套图 , 确保各产品图纸的正确性,另一方面可以熟悉各组件在整个机箱中的重要性,以确定重点尺寸,这样在模具设计中很有好处。
第二步:对产品进行分析采用什么样的模具结构 , 并对产品进行排工序, 确定各工序冲工内容, 并利用设计软件进行产品展开, 在产品展开时一般从后向前展开, 例如一产品需要量五个工序, 则从加工成品开始展开,一直向前四工序、三工序、二工序、一工序,并展开一个图形后复制一份再进行前一工序的展开。
注意, 这一步很重要, 同时要细心。
第三步:依产品展开图进行备料, 在图纸中确定模板尺寸, 包括各固定板、卸料板、凸凹模、镶件等。
注意:如果直接在产品展开图中进行备料并加入定位销钉、导柱、螺丝孔的位置。
可以大大的提高设计效益。
如果进行手工计算效率太低。
第四步:模具图的绘制 , 在备料图纸中再制一份出来, 进行各组件的绘制,并且加入线切割的穿丝孔,在成型模中,上下模的成型间隙, 一定不能忘记。
尺寸的标注也是一个非常重要的工作。
第五步:校对
设计实例 1
冲裁、弯曲、拉深及成形是冷冲压的基本工
序,下面以常见的冲裁件、弯曲件及拉深件为例介绍冲裁、弯曲及拉深的冲压工艺分析、工艺方案拟订、工艺计算及模具设计。
零件简图:如图 3-1所示.
名称:垫圈
生产批量:大批量
材料:Q235钢
材料厚度:2mm
要求设计此工件的冲裁模。
图 3-1
一 . 冲压件工艺分析
该零件形状简单、对称, 是由圆弧和直线组成的。
根据冲模手册表 2-10、 2-11查得,冲裁件内外所能达到的经济精度为 IT14,孔中心与边缘距离尺寸公差为
±0.1mm .将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较, 可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证. 其它尺寸标注、生产批量等情况, 也均符合冲裁的工艺要求, 故决定采用利用导正销进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的冲孔落料模进行加工。
方案一:采用复合模加工。
复合模的特点是生产率高, 冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高, 冲模的轮廓尺寸较小。
但复合模结构复杂, 制造精度要求高, 成本高。
复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。
方案二:采用级进模加工。
级进模比单工序模生产率高,
减少了模具和设备的数量, 工件精度较高, 便于操作和实现生产自动化。
对于特别复杂或孔边距较小的冲压件, 用简单模或复合模冲制有困难时, 可用级进模逐步冲出。
但级进模轮廓尺寸较大, 制造较复杂,
成本较高, 一般适用于大批量生产小型冲压件。
比较方案一与方案二 :对于所给零件, 由于两小孔比较接近边缘, 复合模冲裁零件时受到壁厚的限制,
模具结构与强度方面相对较难实现和保证, 所以根据零件性质故采用级进模加工。
二 . 设计计算
1.排样、计算条料宽度及确定步距
采用单排方案,如图 3-2。
由表 2-18确定搭边值,根据零件形状两式件间按矩形取搭边值 a=2.0mm,侧边取搭边值 a=2.2mm。
进距: 22.65+2= 25
条料宽度:
查表 2-19
图 3-2
2.计算冲压力
该模具采用钢性卸料和下出料方式1 落料力
查表 8-7
2 冲孔力
中心孔:
2个小孔:
3 冲裁时的推件力查表 2-37
取表 2-38,序号 1的凹模刃口形式, ,则
故
为避免各凸模冲裁力的最大值同时出现, 且考虑到凸模相距很近时避免小直径凸模由于承受材料流动挤压力作用而产生倾斜或折断故把三冲孔凸模设计成阶梯凸模如图 3-3
图 3-3
则最大冲压力:
3.确定模具压力中心
如图 3-4,根据图形分析,因为工件图形对称,故落料时 F 落的压力中心在上 O 1;冲孔时 F 孔 1、 F 孔 2的压力中心在 O 2上。
图 3-4
设冲模压力中心离 O 1点的距离为 x ,根据力矩平衡原理得: 由此算得
4.冲模刃口尺寸及公差的计算国际模具网 1冲孔部分对冲孔和
采用凸、凹模分开的加工方法
由表 2-23查得 ,
由表 2-28查得对冲
孔时:
,
对冲
孔时:
,
故满足条件
查表 2-30得 ,
则冲孔部分:
冲
孔部分:
尺寸极限偏差转化为
2落料部分
对外轮廓的落料,由于形状较复杂,故采用配合加工方法 , 当以凹模为基准件时, 凹模磨损后刃口部分尺寸都增大, 因此均属于 A 类尺寸。
零件图中末注公差的尺寸由表 10-11查出其极限偏差:
、
、
尺寸极限偏差转化为
、
查表 2-30得
则:
该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制, 保证双面间隙值。
5.确定各主要零件结构尺寸 1凹模外形尺寸的确定
凹模厚度的确定:
——取总压力
工件长
凹模宽度的确定:
取步距工件宽
2凸模长度的确定
凸模长度计算为
其中初定导尺厚卸料板厚
凸模固定板厚
凸模修磨量
则
先用冲床的公称压力应大于计算出的总压力 ;最大闭
合高度应大于冲模闭合高度
;工作台台面尺寸应能满足模
具的正确安装。
按上述要求,结合工厂实际,可称用 J23-16开式双柱可倾压力机。
并需在工作台面上配备垫块, 垫块实际尺寸可配制。
双柱可倾压力机 J23-16参数: 公称压力: 滑块行程:
最大闭合高度:
连杆调节量: 工作台尺寸(前后 ×左右 :
垫板尺寸(厚度 ×孔径 : 模柄尺寸(直径 ×深度
:
最大倾斜角度:
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三. 设计并绘制总图、选取标准件按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准模架。
绘制总图。
如图 3-5 所示，单排孔落料连续模。
按模具标准，选取所需的标准件，查清标准件代号及标记，写在总图明细表内，并将各零件标出统一代号。
图 3-5 单排冲孔落料连续模部分零件尺寸：上模座：下模座：导柱：导套：垫板：凸模固定板：凹模：卸料板：四. 绘制非标准零件图
本实例只绘制凸模、凹模、凸模固定板和卸料板四个零件图样，供初学者参考。
见图 3-6 至图 3-10。
图 3-6 落料凸模图 3-7 冲孔凸模
3-8 凹模图 3-9 凸模固定板
图 3-10 卸料板。