“垫圈冲裁模”零件的机械加工工艺规则及工艺装备

“垫圈冲裁模”零件的机械加工工艺规则及工艺装备内容摘要：

凸模或凹模磨损后会减小的尺寸 ── 第二类尺寸 B 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式 (2— 18)相同。 第二类尺寸： 041min )(  xBB (2— 25) (3)凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸 ── 第三类尺寸 C 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，相当于简单形状的孔心距尺 寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公式 (2─ 20)相同。 第三类尺寸： 81)21( m i nCC (2— 26) 式中 A、 B、 C── 模具基准件尺寸，单位 mm； Amax、 Bmin、 Cmin── 工件极限尺寸，单位 mm； Δ── 工件公差，单位 mm。 表 磨损系数 x 冲裁模的典型结构 冲裁模的分类 冲裁模的形式很多，一般可按下列不同特征分类 ： (1)按工序性质分类 可分为落料模、冲孔模、切断模、剖切模、整修模、精冲模等。 (2)按工序组合程度分类 可分为如下三种 ： 单工序模 (俗称简单模 )，即在一副模具中只完成 一种工序，如落料、冲孔、切边等。 单工序模可以由一个凸模和一个凹模洞口组成 ， 也可以是多个凸模和多个凹模洞口组成。 级进模 (俗称连续模 )，即在压力机一次行程中，在模具的不同位置上同时完成数道冲压工序。 级进模所完成的同一零件的不同冲压工序是按一定顺序、相隔一定进距排列在模具的送料方向上的，压力机一次行程得到一个或数个冲压件。 复合模，即在压力机的一次行程中，在一副模具的同一位置上完成数道冲压工序。 压力机一次行程一般得到一个冲压件。 (3)按冲模有无导向装置和导向方法分类 可分为无导向的开式模和有导向的导板模、 导柱模。 (4)按送料、出件及排除废料的自动化程度分类 可分为手动模、半自动模和自动模。 另外，按送料进距定位方法不同可分为挡料销式、导正销式、侧刃式等模具。 按卸料方法不同可分为刚性卸料式和弹性卸料式等模具。 按凸、凹模材料不同可分为钢模、硬质合金模、锌基合金模、橡胶冲模等。 对于一副冲裁模，上述几种特征可能兼有，如导柱导套导向、固定卸料、侧刃定距的冲孔落料级进模等等。 冲裁模的典型结构分析 单工序模 单工序模 分为无导向模和有导向模两类，无导向模结构简单，易于制造和维修，模具 在冲床 上安装时，调整间隙的均匀性困难，凸模与凹模的相对正确位置只能靠冲床导轨与滑块的配合精度来保证，因此模具的导向精度低，使用安全性差，不适于薄板料的冲裁。 有导向模又分为导板模和导柱模两种。 导板模是以导板上的导向孔对凸模进行导向，导向孔与凸模工作端采用 H7/h6间隙配合，这种模具多安装在偏心冲床上使用。 为安全起见，工作时凸模的工作端要始终不脱离导板上的导向孔。 由于其导向精度高，因而圆形和简单规则形状冲裁件的冲裁模多采用此结构。 导柱模是靠分别安装在上、下模板 (座 )内的导套、导柱二者的良好配合，实现对凸模的导 向。 这种模具导向精度更好，使用安全方便，在批量生产条件下，冲裁各种尺寸精度较高且形状复杂的制件所用的冲裁模，均可采用此导向结构。 尤其在复合模和级进模上采用导柱式模架结构，其优越性就更加明显，再则模架标准化后又可大大降低模具的制造成本。 但是由于模具增加了导柱、导套结构，使模具的外形尺寸增大。 图 所示为导柱单工序落料模结构示意图。 图 导柱单工序落料模 1— 凸模固定板 2— 垫板 1 16— 螺钉 4— 上模板 5— 凸模 6— 模柄 17— 销子 10— 导套、导柱 11— 下模座 12— 卸料板 14— 凹模 15— 挡料销 复合模 条料在复合模中进行冲裁时，一次定位就可以完成冲裁件的内外形尺寸，故冲裁件的内外形的位置尺寸精度高， 生产效率高，适合位置精度高、生产批量大的冲裁件选用。 但是这种模具结构复杂，制造困难、周期长，再则冲孔凸模插入凹模深度较大，加剧了冲孔凸模和凸凹模的磨损而降低其使用寿命。 另外，当冲裁件内外形尺寸相差较小时也不宜选用复合模。 复合模结构特点之一是具有一个落料凸模又作为冲孔凹模的凸凹模。 按落料凹模安装位置不同，又有倒装复合模与正装复合模之分。 如图 ，就称为倒装复合模。 若落料凹模装在下模上，就称为正装复合模。 如图 合模。 一般冲孔 ─ 落料复合模多采用倒 装结构，落料 ─ 拉深复合模采用正装结构；中小尺寸制件的单工序落料模或冲孔模要采用正装结构。 倒装复合模多采用刚性打料装置进行打料出件，结构简单、操作方便，但对制件不起压平作用。 正装复合模向上出件，弹性顶件装置安装在下模上，并从压力机工作台上的漏料孔中向下伸出，条料在凸模和顶件器上下压紧的情况下冲裁；故制件平整，适于冲裁薄料。 级进模 条料在级进模中，一次冲裁可完成两个乃至十几个冲压工序。 它与复合模生产的不同之处在于，条料是在凹模的不同位置上完成不同的冲压工序，因而形成冲裁的连续生产。 级进模有 初始挡料装置级进模和侧刃定距连续冲裁模之分。 由于模具能完成多道工序形成连续生产，生产效率很高，而且适于自动送料，故应用相当广泛。 为了使导正销导正时不碰坏已冲出的制件内孔，一般对条料厚度要有一定要求 (板料厚度大于 3mm)。 冲裁件的外形、内孔尺寸也不宜过小，否则冲裁 件外形的凸模上安装导正销的孔径太小，使凸模难以制造。 一般情况下，冲裁件内孔孔径要大于 5mm，方可选用这种结构的模具。 图 倒装复合模 1— 模柄 2— 打料杆 3— 凸模 4— 打料板 5— 上模板 6— 打料销 7— 垫板 8— 凸模固定板 9— 导套 10— 落料凹模 11— 顶件器 12— 凸凹模 13— 卸料板 14— 导柱 15— 卸料螺钉 16— 凸模固定板 17— 橡皮 冲裁模主要零部件设计 各种结构的冲裁 模，一般都是由工作零件 (包括凸模、凹模 )、定位零件 (包括挡料销、导尺等 )、卸料零件 (如卸料板 )、导向零件 (如导柱、导套 )和安装固定零件 (包括上下模座、垫板、凸凹模固定板、螺钉和定位销 )等 5种基本零件组成。 冲模零件已制定出国家标准供模具设计时选用。 本节着重介绍冲裁模主要零部件的结构及其设计要点。 凸模 凸模形式 凸模的结构形式，主要根据冲裁件的形状和尺寸而定。 常见的圆形凸模结构形式如图 示，图中 (a)、 (c)适用的冲裁直径 d =1~20mm，为避免应力集中和保证强度与 刚度方面的要求，而做成圆滑过渡的阶梯形或在中部增加过渡阶段。 图 (b)适用的冲裁直径 d=8~30mm。 图 (d)适用于冲制孔径与料厚相近的小孔。 采用保护套结构既可以提高抗弯能力，又能够节省模具钢。 图 (e)适用于冲大孔或落料用的凸模，为减少磨削面积，凸模外径与端面都加工成凹进形状。 (a) (b) (c) (d) (e) 图 圆形凸模 图 正装复合模 1— 打杆 2— 旋入式模柄 3— 推板 4— 推杆 5— 卸料螺钉 6— 凸凹模 7— 卸料板 8— 凹模 9— 顶件块 10— 带肩顶杆 11— 凸模 12— 挡料销 13— 导料销 图 ，用于大型冲模中冲小孔的易损凸模。 图 快换凸模 图。 与凸模固定板配合的固定部分可做成圆形或矩形，如图 (a)、 (b)所示。 如采用线切割加工时，固定部分和工作部分的尺寸应一致，如图 (c)所示。 (a) (b) (c) 图 非圆形凸模 凸模的长度 对采用弹性卸料板的冲裁模， 其凸模的长度应根据模具的具体结构确定。 采用固定卸料板的冲裁模，基本结构如图。 凸模的长度按式 (2— 27)计算。 L＝ l1＋ l2＋ l3＋ (15～ 20)mm (2— 27) 式中 l1── 凸模固定板厚度，单位 mm； l2── 缷料板的厚度，单位 mm； l3── 导尺的厚度，单位 mm。 式中的 15~20mm包括凸模进入凹模的深度、凸模修磨量、冲模在闭 合状态下缷料板到凸模固定板间的距离。 一般应根据具体结构再加以修正。 图 凸模长度 凸模强度的校核 在一般情况下，凸模的强度是足够的，所以不用进行强度计算。 但是对于特别细长的凸模或板料厚度较大的情况下，应进行压应力和弯曲应力的校核，检查其危险断面尺寸和自由长度是否满足强度要求。 圆形凸模按式 (2— 28)进行压应力校核。  压td 4min  （ 2— 28） 非圆形凸模按式 (2— 29)进行压应力校核。  压FA min （ 2— 29） 式中 dmin── 凸模最小直径，单位 mm； Amin── 凸模最小截面的面积，单位 mm2； t── 料厚，单位 mm； τ── 材料的抗剪强度 ， 单位 MPa； F── 冲裁力 ， 单位 N。 [σ压 ]── 凸模材料的许用压应力 ， 单位 MPa。 [σ压 ]的值取决于材料、热处理和冲裁模的结构，如 T8A、 Tl0A、 Crl2MoV、 Grl5等工具钢淬火硬度 HRC58~62时，取 1000~1600Mpa；当有特殊导向时，可取 2020~3000MPa。 (a) (b) 图 无导向及有导向凸模的弯曲 ，根据模具结构特点，可分为无导向装置和有导向装置凸模两种情况，如图。 无导向装置的圆形凸模见式 (2— 30)。 FdL2max 95(mm) （ 2— 30） 非圆形凸模见式 (2— 31)。 FIL 425max  (mm) （ 2— 31） 带导向装置的圆形凸模见式 (2— 32)。 FdL2max 270(mm) （ 2— 32） 非圆形凸模见式 (2— 33)。 FIL 1200max  (mm) （ 2— 33） 式中 Lmax── 允许的凸模最大自由长度，单位 mm； d── 凸模的最小直径，单位 mm； F── 冲裁力 ， 单位 N； I── 凸模最小横截面的惯性矩，单位 mm4。 凹模 凹模的刃口形式 几种常见的凹模刃口形式如图。 图 (a)为锥形刃口凹模，冲裁件或废料容易通过，凹模磨损后的修磨量较小。 但刃口强度较低，刃口尺寸在修磨后略有增大。 适用于形状简单，精度要求不高，材料厚度较薄工件的冲裁。 当 t，α =15′；当 t=~6mm时，α =30′ ； 当采用电火花加工凹模时，α =4′ ~20′。 (a) (b) (c) 图 凹模刃口形式 图 (b)、 (c)为柱形刃口筒形或锥形凹模。 刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变。 但孔口容易积存工件或废料，推件力大且磨损大。 适用于形状复杂或精度要求较高工件的冲裁。 当 t＜ 时， h＝ 3~5mm；当 t＝ ~5mm时， h＝ 5~l0mm； 当 t＝ 5~l0mm时， h＝ 10~15mm，α＝ 3186。 ~5186。 凹模外形尺寸 凹模厚度的确定见式 (2— 34) H＝ Kb （ 2— 34） 凹模壁厚 (指凹模刃口与外边缘的距离 )的确定见式 (2— 35)。 小凹模 c＝ (~2)H 大凹模 c＝ (2~3)H （ 2— 35） 式中 b── 凹模孔的最大宽度 ， 单位 mm，如图 ； K── 系数，见表 ； H── 凹模厚度，其值为 15~20mm； c──。