冲压模具-圆盖冲压工艺及模具设计-说明书

冲压模具-圆盖冲压工艺及模具设计-说明书内容摘要：

有以下缺点： ①模具磨损快，寿命低。 因为毛坯的整个面积几乎都参与激烈的拉深变形，并且 13 需要很大的压边力和拉深力，这就要求必须要选用相对较大吨位的压力机才能完成对零件的冲压，这造成了不必要的浪费。 并且大 吨位的压力机占用的空间也比较大，造成了厂房、维护人员的浪费。 ②由于在多次拉深的工件时必须要有压边装置，即存在压边力，该力会使得工件与模具间的接触面积大为增加，同时也增大了工件与模具间的摩擦力，使得工件表面擦伤严重且擦伤面积很大。 ③由于拉深时可能由于压边力的分布不均匀和拉深部分形状的不同使得工件的形状和尺寸不精确，拉深部分易出现皱纹等拉深缺陷，弯角外材料边薄严重，容易出现破裂的拉深缺陷，这是由于凸凹模圆角处的阻力大造成，和大压边力有直接关系。 第 2 种方法先用一副模具落料，然后在另一副模具上拉深，再在其他模 具上进行再次拉深、冲孔、翻孔、切边。 显然拉深变形比第 1 种方法要缓和，所需要的拉深力也要小的多，模具也相对来说比较简单。 因为在拉深的时候，由于没有要求要把冲孔翻孔部分也同时加工出来，所以，它可以不要或少要压边力，这使得工件与模具间的摩擦力和接触面积都大为降低，从而减少了模具与工件之间的摩擦而增强了工件的表面质量，使划伤的缺陷减少，模具的工作条件大为改善。 但是增加了模具、压力机和工作人员的数量，与方法 1 相比，同样一个过程，方法 2 用了六副模具来完成，相对应需要的压力机和工作人员也是方法 1 的六倍，从某种意义上来说， 它造成了人力资源和设备的浪费。 冲压工艺方案的比较及模具结构形式的选择 冲压生产对模具结构的基本要求是：在保证冲出合格零件的前提下，应具有结构简单，操作方便、安全，使用寿命长，易于制造、维修，成本低廉等特点。 模具的形式很多，按工序组合程序可分为单工序模、复合模、连续模。 对于该圆筒形零件，根据前面的分析，冲压该零件可能有以下几种方案： 方案 1：工序集中，落料与拉深复合；再进行冲孔；拉深、翻孔与切边复合。 采用三副模具 ,先进行落料－拉深，然后进行冲孔，最后拉深－翻孔－切边。 方案 2：工序集中，落料，拉 深与冲孔复合；然后拉深，翻孔与切边复合；采用两副模具完成，先落料－拉深－冲孔，再拉深－翻边－切边。 方案 3：全部工序分开，用单个模分别加工，用六副模具完成，冲压顺序按落料－拉深－冲孔－翻边－拉深－切边。 比较上述几种方案： 方案 1 的优点是工序比较集中，只需要三副模具，尺寸和形状精确，占用人员和 14 设备相对较少，但模具的寿命较短，工件表面的刮伤厉害，厚度有变薄，但该零件要求的表面质量不高，尽管复合模的结构相对复杂，但对于几何形状简单对称的零件，模具的制造并不困难。 方案 2 的优点是工序最为集中，只需要两副模具，尺寸 和形状精确，占用人员和设备相对最少，但模具的寿命也是最短，工件表面的刮伤也最厉害。 另外，在拉深中其凸模比较小很难做成凸凹模，并且难加工，精度较低。 模具结构复杂，安装调试维修困难，制造周期长。 方案 3 的优点是模具结构简单，模具的寿命长，制造周期短，投产快，但尺寸和形状精度低，工序分散，需要六套模具，生产效率低，难以满足该零件的年产量要求，需用人员和压力机多，劳动量大。 综上所述，考虑到该零件精度不高，表面质量要求不高，批量较大，故选用第 1种方案。 毛坯尺寸计算及排样设计 、毛坯尺寸计算 图 2 毛坯示意图 Fig2 Blank schemes D= )(4 221122 hdhdd  = )( 2  = 式中， 1d —— 小圆筒拉深部分中径 (mm)； 2d —— 大圆筒拉深部分外径 (mm)； h1 —— 小圆筒拉深部分中 高 (mm) ； 2h —— 大圆筒拉深部分中高 (mm)。 15 查《模具简明设计手册》表 ，可得边修余量 1h mm 排样设计 冲裁件在板料、带料或条料上的布置方式称为排样。 合理的排样可以有效的降低成本和保证制件质量及模具寿命。 ⑴ 合理排样的原则 在排样时为达到合理性应考虑下列原则： ①合理的排样方法使操作方便，劳动强度低且安全。 ②模具的结构简单、使用寿命长。 ③提高材料的利用率，在不影响零件的性能的前提下，可以适当的改 变冲裁件的形状。 ④保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。 ⑵ 排样的种类及工艺特点 排样一般分为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种。 ①有废料排样：是指在板料上冲裁件四周都有搭边，冲裁后搭边成为废料。 其材料利用率低，但制件的质量和模具的使用寿命较高，多用于制件形状复杂、尺寸精度要求较高的排样。 ②少废料排样：是指沿制件的部分外轮廓切断或冲裁，即制件与条料的侧边，或制件与制件之间有部分搭边的排样。 这种排样方法，材料的利用率较高，常用于某些尺寸要求不高的制件排样。 ③无废料排样：是指在冲裁的过程中制件与 制件之间沿不同的线段分开。 这种排样方法，材料利用率最高，但对制件的形状结构要求严格。 采用少废料和无废料排样可以简化冲裁模结构，减少冲裁力，但因其本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。 同时，由于是模具单边受力，不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响制件的断面质量。 ⑶ 搭边的工艺特点及影响因素 排样时制件与制件之间、制件与条料边缘之间留下的余料叫搭边。 搭边虽然在冲裁过程中是废料，但它在工艺上有很大的作用。 冲裁时，搭边可以补偿定位误差，保证冲裁精度；搭边还可以使冲裁后的条料 具有一定的刚度，便于条料的送入。 搭边的选用要合理。 过大时，会使材料的利用率低，使卸料力增加；过小时，在冲裁中可能被拉断，使工件毛刺增大，严重的还会被拉入凸凹模间隙中，损坏冲模刃口。 16 搭边的大小与下列因素有关：材料的机械性能、工件的形状与大小、材料的厚度、送进方式及挡料方式的影响、排样的形式、卸料的方式。 合理的搭边值应该是在保证制件质量的前提下，尽可能的小。 ⑷ 排样方案的确定及排样图绘制 对于该工件，在冲压时，出于结构上的考虑，采用固定卸料板，零件尺寸较小，板料较薄，综合以上考虑，采用有搭边排样。 查《 模具简明设计手册》表 得搭边宽度取 a = ， mma  排样图，如图 3 所示， 图 3 零件排样示意图 Fig3 Parts arrangement schemes ⑸ 材料利用率的计算 衡量排样的经济性、合理性的指标是材料的利用率。 材料的利用率是指零件的实际面积与材料面积的百分比。 材料面积包括制件的实际面积和废料面积。 提高材料利用率的途径是减少废料面积。 废料分为两类：一类是由零件的形状特点产生的结构废料，一般不可改变；另一类是由零件之间和零件与条料侧边之间形成的废料。 单个零件的材料利用率 100 SA % 10 7  %＝ % 式中， A —— 一个冲裁件的面积 (mm)2； 17 S —— 一个冲裁件所用板料的面积 (mm)2。 冷冲压工艺规程的制订及工艺过程卡片的编制 工艺文件一般指冲压工艺卡片，它主要用于阐述加工工艺路线和实施其工艺路线所需的工序数量、顺序、相应的工艺装备与设备 类型，以及其他辅助工序等。 冲压工艺卡的主要内容包括：工序序号、工序名称、工序草图、工艺装备、设备、材料种类与规格、工时定额等。 工序名称应简要说明该工序所做的工作。 工序草图为该工序的加工简图，其视图应尽量少，以能说明问题为限，工序草图中仅要求工序所完成的加工尺寸，其他尺寸不要求标注，工艺装备要写明模具的名称及编号。 对于该圆盖冲压工件，主要有六个单工序来完成，即： 落料 —— 拉深 —— 冲孔 ——翻边 —— 切边 —— 拉深。 但由前文的分析可以知道，冲压该工件采用了三套复合模，即采用了工序集中，把落料和拉深复合，冲孔， 拉深、 翻孔和切边 复合。 在填写工艺卡片时可以把它当作三工序来完成，即落料－拉深工序和冲孔－ 拉深— 切边 工序和 翻边 工序，这样就大大的简化了工艺卡片，看起来更加的清楚明了。 板料采用 1800 (mm)，横裁得到冲压板料。 在冲压设备里都选用了JH2140 开式压力机 对于该零件的冲压工艺规程卡见表 1所示： 表１ 圆盖冲压工艺规程卡 Table 1 Rounded lid stamping process planning card 工序号 工序 名称 工序草图 工装名称 及图号 设备 检验 要求 备注 10 下料 900 116 剪床 20 落料 拉深 落料拉深 复合模 JH2140 按草图 检 验 30 冲孔 冲孔模 JH2140 按草图 检 验 18 40 拉深 翻孔 切边 拉深 翻孔 切边 复合模 JH2140 按草图 检 验 50 去毛刺 滚筒 60 检验 检 验 4 冲模设计 不同的冲压零件，不同的冲压工序所使用的模具是不一样的，但不论何种冲模，都可以看成是由上模和下模两部分组成，上模被紧固在压力机滑块上，可随滑块做上下往复运动，是冲模的活动部分；下模固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。 冲模除上下模之外，还包括定位装置，顶件装置，卸料装置，导向装置，连接固定部分等。 根据不同的零件要求，要针对模具的具体情况而设计不同的结构。 工艺计算 凸凹模工作部分尺寸计算 冲裁件是测量光亮带尺寸为制件尺寸。 冲裁时 ，如果不考虑材料回弹对工件尺寸的影响，则冲孔时孔径大小与凸模接近，落料时工件外形尺寸与凹模型孔接近。 因此，在进行模具刃口尺寸计算时，冲孔以凸模为基准模，落料以凹模为基准模。 凸凹模设计的原则如下： ①冲孔时的尺寸由凸模决定，间隙取在凹模上，落料时的尺寸由凹模决定，间隙取在凸模上。 ②考虑到冲裁中的磨损，设计冲孔模时，凸模的基本尺寸应取工件孔的尺寸公差范围内的较大尺寸；设计落料模时，凹模的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小值。 ③确定冲裁刃口制造公差时，应根据冲裁件的精度要求。 ⑴ 落料模工作部分尺寸 ① 确 定凸凹模间隙及制造公差 落料模凸凹模间隙，可根据《冲压模具简明设计手册》表 查得： 续表 19 Z mm Z mm 若凸凹模制造公差按 IT14 选取，则凸模制造公差 p mm， 凹模制造公差 d mm。 ② 对于落料模部分由于m i nm a x ZZdp  ，故要采用凸凹模配合加工的方法。 ③ 确定凸凹模工作部分的尺寸 对于落料模部分： )()(   dxDD d   (mm) 0 i n )()2(   CDD dp 0  (mm) 式中，当制件精度为 IT14 时，则 x = ，  = ， Cmin =。 ⑵拉深模工作部分尺寸 ① 确定 凸凹模间隙及制造公差 拉深凸凹模间隙，可根据《冲压模具简明设计手册》表 查得： )(  ttZ mm 查表 得： 凸模制造公差 p mm， 凹模制造公差 d mm ② 对于拉深模部分，由于m i nm a x ZZpd  ，故可以采用凸凹模分开加工的方法。 ③ 确定凸凹模工作部分的尺寸 对于拉深模部分： 0 4   ddd dPp (mm) )()2(   dZdd d  (mm) ⑶ 冲孔工作部分尺寸 ① 确定凸凹模间隙及制造公差，根据《冲压模具简明设计手册》得： 凸凹模的间隙： Z mm Z mm 20 若凸凹模的制造公差按 IT14 计算，则： 对于冲孔尺寸 Φ ：则凸模制造公差 p mm， 凹模制造公差 p mm。 ② 对于冲孔模，由 于m i nm a x ZZpd  ，可采用凸凹模分开加工的方法。 ③ 确定凸凹模工作部分尺寸 冲孔直径 Φ ： 0 )()(   pxdd p  0  (mm) i n )()(   dZxdd d   (mm) 式中，当制件精度为 IT14 时，则 x =，  mm； ⑷ 拉深模工作部分尺 寸 ① 确定凸凹模间隙及制造公差 拉深凸凹模间隙，可根据《冲压模具简明设计手册》表 查得：用压边装置 )(  ttZ mm 查表 得： 凸模制造公差 p mm， 凹模制造公差 d mm ② 对于拉深模部分，由于m i nm a x Z。