止动件冲压模具设计及工艺分析

止动件冲压模具设计及工艺分析内容摘要：

明显地分成四个特征区，即圆角带 a、光亮带 b、断裂带 c与毛刺区 d，如图。 如图 冲裁件断面 的 四个特征区 圆角带 a ：该区域的形成是当凸模刃口压入材料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，材料被拉入间隙的结果； 光亮带 b ：该区域发生在塑形变形阶段，当刃口切入材料后，材料与凸、凹模切刃的侧表面挤压而形成的光亮垂直的断面。 通常占全断面的 1/21/3； 断裂带 c ：该区域是在断裂阶段形成。 是由刃口附近的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面，其断面粗糙，具有金属本色，且略带有斜度。 毛刺区 d ：毛刺的形成是由于在塑性变形阶段后期，凸模和凹模的刃口切入被加工板料一定深度时，刃口 正面材料被压缩，在应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而产生毛刺。 冲裁间隙 2． 3． 1. 冲裁间隙 Z 冲裁间隙 是指冲裁模中凹模刃口横向尺寸 DA 与凸模刃口横向尺寸dT 的差值，如图。 Z表示双面间隙，单面间隙用 Z/2 表示，如无特殊说明，冲裁间隙就是指双面间隙。 Z 值可为正，也可为负，但在普通冲裁中，均为正值。 图 冲裁模间隙 冲裁间隙的确定方法 在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素综合考虑，给间隙规定一个范围值。 只要间隙在这个范围内，就能得到质量合格的冲裁件和较长的模具寿命。 这个间隙范围就称为合理间隙，这个范围的最小值称为最小合理间隙 （ Zmin），最大值称为最大合理间隙（ Zmax）。 考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙 Zmin。 确定合理间隙值有理论法和经验确定法两种。 A、理论法 主要是根据凸、凹模刃口产生的裂纹相互重合的原则进行计算。 图，根据图中几何关系可求得合理间隙为 图 冲裁产生裂纹的瞬时状况 上式可看出，合理间隙 Z 与材料厚度 t、凸模相对挤入材料深度 、裂纹角 有关，而 h0/t及 β 又与材料塑性有关，见表。 因此，影响间隙值的主要因素是材料性质和厚度。 材料厚度越大，塑性越低的硬脆材料，则所需间隙 Z值就越大；材料厚度越薄，塑性越好的材料，则所需间隙 Z值就越小。 由于理论计算法在生产中使用不方便，故目前广泛采用的是经验数据。 表 B、 经验确定法 根据研究与实际生产经验，间隙值可按要求分类查表确定。 对于尺寸精度、断面质量要求高的冲裁件应选用较小间隙值（ 附 表 ），这时冲裁力与模具寿命作为次要因素考虑。 对于尺寸精度和断面质量要求不 高的冲裁件，在满足冲裁件要求的前提下，应以降低冲裁力、提高模具寿命为主，选用较大的双面间隙值（ 附 表 ）。 可详见 GB/T167431997。 凸模和凹模的刃口尺寸和 公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。 模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。 因此，正确确定凸、凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模设计中的一项重要工作。 由于凸、凹模之间存在着间隙，所以冲裁件断面都带有锥度。 但在冲裁件尺寸的测量和使用中，则是以光亮带的尺寸为基准。 落料件的光亮带处于大端尺寸，其光亮带是因凹模刃口挤切材料产生的，且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸。 冲孔件的光亮带处于小端尺寸，其光亮带是凸模刃口挤切材料产生的，且冲孔 件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。 冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。 因此，确定凸、凹模刃口尺寸应区分落料和冲孔工序，遵循如下原则 ： A、 设计落料模先确定凹模刃口尺寸。 以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。 设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。 以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。 B、 根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工 件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。 这样，凸、凹在磨损到一定程度时， 仍能冲出合格的零件。 模具磨损预留量与工件制造精度有关。 用 x、 Δ 表示，其中 Δ 为工件的公差值， x 为磨损系数， 其值在 ～ 1 之间，根据工件制造精度进行选取： 工件精度 IT10 以上 X=1 工件精度 IT11～ IT13 X= 工件精度 IT14 X= C、 不管落料还是冲孔，冲裁间隙一般选用最小合理间隙值（ Zmin） D、 选择模具刃口制造公差时， 要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。 一般冲模精度较工件精度高 2～ 4 级。 对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按ＩＴ６～ＩＴ７级来选取；对于形状复杂的刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的 1/4 来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的 1/8 并冠以（ 177。 ）。 ．凸凹模刃口计算方法 由于冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类。 A、 按凸模与凹模图样分 B、 XXXXXXXXXX......此处删除无数 +N 个字，完整设计请加扣扣 :2215891151 、模具结构类型的选定 综上所述，由于该冲裁件结构简单，为了提高生产效率，应因采用复合冲裁或级进冲裁方式。 由于孔边距尺寸 12 有公差要求，为了 更 好地保证此尺寸精度，最后确定选用复合模冲裁方式进行生产。 、止动片冲模结构的确定 A、模具的形式 复合模又可分为正装式和倒装式。 正装式特点：工作和冲孔废料都在凹模表面上，必须加以清除才能进行下一次冲裁，因此操作很不方便，也不安全，对多 孔件不宜采用，但但冲出的工件表面平直。 倒装式特点： 冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中，积聚到一定数量，有由下模漏料孔排出，不必清除废料，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凹凸模承受的张力较大。 因此凹凸模的壁厚应严格控制，以免强度不足。 经分析，此工件有两个孔，若采用正装式复合模，操作很不方便；另外，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑，决定采用倒装式复合模 B、定位装置 采用伸缩式挡料销纵向定位，安 装在下模座和活动挡料销之间。 工作时，可随凹模下行而压入孔内，工作很方便。 采用导料销横向定位。 因为它结构简单，使用方便，对模具强度削弱小。 C、卸料装置 1)、条料的卸除：采用弹性卸料板。 因为是倒装式复合模，所以 卸料板安装在下模。 2）、工件的卸除： 采用打料装置将工件从上模落料凹模中推下，落在模具工作表面上。 3）、冲孔废料的卸除： 采用下模座上漏料孔排出。 冲孔废料在下模座的凸凹模内积聚到一定数量，便从下模座的漏料孔中排出。 4）、导向零件： 导向零件有很多，如用导板导向，则在模具上安装不便，而且阻挡操作者视线，所以不采用；若用滚珠式导柱导套进行导向，则虽然导向精度高，寿命长，但结构比较复杂，所以也不采用；针对这次加工的产品精度要求不高，采用滑动式导柱导套进行导向即可。 而且模具在压力机上的安装比较简单，操作又方便。 还可降低成本。 5）、模架： 若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便，但只能一个方向送料。 若采用对角导柱木架，则受力平衡，滑动平衡，可纵向或横向送料。 若采用后侧导柱模架，则可三方向送料操作 者视线不被阻挡，结构比较紧凑，但模具受力不平衡，滑动不平稳。 排样设计 合理的排样是提高材料利用率、降低成本、保证冲裁件质量及模 具寿命的有效措施。 根据零件的外形，可以知道零件有以下几种排样方案： 排样方案 1 排样方案 2 排样方案 3 排样方案 4 排样方案 5 其中，方案 2为前后送料时的排样方案， 方案 5为左右送料时的排样方案。 实际生产中，人是站（ /坐）在冲压机前面的，前后送料的话送料空间与左右送料相比较而显得较小，所以放弃方案 1和方案 2。 对于方案 4，由于制件长边比宽边要大，在能冲出一个制件的步距比方案 3 要大，在条料切割长度一样的条件下冲裁效率明显比方案 3 要低，所以放弃。 对于方案 5，虽然条料利用率较高，但每冲裁一次都要翻料，导致效率相对较低，所以放弃。 于是选择方案 3 为这次设计的最终排样方 案。 查表，确定搭边值两工件间的搭边： mma 2 ；工件边缘搭边：mma  ； 按送料步距为： 1aDA  1a ──冲裁件之间的搭边值 )( mmA  D──冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸； 条料宽度  )22( baDB D──冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸； a──冲裁件与条料侧边之间的搭边值 Δ──板料剪裁时的下偏差 b──条料与导板之间的间隙 则 )()( mmB   确定后排样图如图 所示。 图 排样图 、材料利用率 排样时，在保证制件质量的前提下，主要考虑如何提高材料的利用率（冲裁件的实际面积 A= mm?） 材料利用率η的计算 冲 裁 单 件 材 料 的 利 用 率 按 计 算 ， 即 %100bhn  A 式中： A──冲裁面积 (包括内形结构废料 )； n──一个冲距内冲冲裁件数目； b──条料宽度； h──进距。 则 %% .33  查表（冷轧），拟选用 900mm 2020mm 的钢板，每张钢板可剪裁为28 张条料 (余下 26mm)，每张条料可冲 784 个工件，则 总 计算为： %100 LBA总总  式中： 总 ──张板料上冲裁件总数目； L──板料长； B──板料宽。 则 %%1002020900 总一个歩距的材料利用率η为：η =A/Bs 100%=( 82) 100%=%查板材标准《冷轧钢板的尺寸》（见附表二）。